一种金刚石砂轮制造技术

本实用新型专利技术公开了一种磨粒多层有序排布且结合强度高、磨损后便于修复的一种金刚石砂轮，它包括砂轮基体、设于砂轮基体上的磨料层，磨料层由 “三明治”结构逐层烧结而成；“三明治”结构包括2片环形金属片，环形金属片上开设有规则排布的定位孔，在环形金属片上相邻定位孔的间隙之间开设有置粉孔，两环形金属片之间位于相应的定位孔处夹设有金刚石磨粒；定位孔的孔径小于金刚石磨粒的粒径；本实用新型专利技术采用“三明治”结构烧结，并确保金刚石磨粒出刃高度一致，实现金刚石磨粒的有序排布，磨削时可提供更大的容屑空间，减小磨削力，降低磨削温度，提高磨削效率，改善磨削表面质量；磨损后可“逐层”修整后继续使用，修整方便，使用寿命长。

Diamond grinding wheel

The utility model discloses a multi-layer abrasive orderly arrangement and high bonding strength, easy to wear a diamond grinding wheel repair, which comprises a wheel body, a wheel abrasive layer on the substrate, the abrasive layer by sandwich layer sintering; sandwich structure including 2 pieces of sheet metal ring have a regular arrangement, the positioning hole is provided with an annular metal sheet, with the powder hole is arranged between the adjacent positioning holes in the annular gap between the metal sheets, two ring metal plate arranged in the positioning hole at the corresponding clamped diamond grains; positioning hole diameter is smaller than the sizes of diamond abrasive grains; the utility model adopts the \sandwich\ structure of sintering, and ensure that the diamond grit protrusion height, realize the orderly arrangement of the diamond abrasive particles, grinding can provide greater chip space, reducing the grinding force, grinding reduction Cutting temperature, improving grinding efficiency and improving grinding surface quality. After wearing, the utility model can be used continuously after trimming. The utility model has the advantages of convenient trimming and long service life.

【技术实现步骤摘要】
一种金刚石砂轮
本技术涉及一种磨料磨具，具体地说是涉及一种金刚石砂轮。
技术介绍
以金刚石磨料为原料，分别用金属粉、树脂粉、陶瓷和电镀金属作结合剂，制成的中央有通孔的圆形固结磨具称作金刚石砂轮。由于金刚石磨料所具有的特性(硬度高、抗压强度高、耐磨性好)，使金刚石磨具在磨削加工中成为磨削硬脆材料及硬质合金的理想工具，不但效率高、精度高，而且粗糙度好、磨具消耗少、使用寿命长，同时还可改善劳动条件。因此广泛用于普通磨具难于加工的低铁含量的金属及非金属硬脆材料，如硬质合金、高铝瓷、光学玻璃、玛瑙宝石、半导体材料、石材等。超硬磨料磨具（金刚石、立方氮化硼砂轮等）由于其高硬度、高耐磨性等优良特性，在工程陶瓷、硬质合金等硬脆材料的高效磨削与精密磨削等领域具有不可比拟的优势，应用极其广泛。传统金刚石砂轮按生产工艺可分为：烧结式金刚石砂轮(树脂结合剂金刚石砂轮；陶瓷结合剂金刚石砂轮；金属结合剂金刚石砂轮)；电镀金刚石砂轮；钎焊金刚石砂轮。采用传统热压烧结与电镀等工艺制备的超硬磨料砂轮其磨粒形状、位置、分布密度和磨粒突出高度等都具有很大随机性，砂轮表面不同位置有效磨粒数、单颗磨粒承受载荷、切屑流动方向等都存在极大不确定性。而且，由于结合剂与磨粒之间结合强度较低，结合剂对磨粒的把持力较小，从而导致磨削力大、磨削温度过高、磨削过程中磨粒易脱落、磨粒有效利用率低等一系列问题，严重影响工件的表面质量和砂轮磨削效率。大量理论和实验研究表明，砂轮制造过程中使磨粒的排布具有一定的有序性，可以在磨削加工时提供更大的容屑空间，减小磨削力，降低磨削温度，提高磨削效率，有效改善磨削表面质量。自上世纪九十年代初以来，国外及我国台湾地区先后研究高温钎焊制备新型金刚石工具的新工艺，利用高温钎焊工艺实现结合剂与磨粒界面上的化学冶金结合，同时实现单层磨粒的有序排布。例如，2004年9月15日公开的专利技术专利“具有优化地貌的单层钎焊金刚石固结磨料工具的工艺方法（公开号：CN1528565A）”公开了一种具有优化地貌的单层钎焊金刚石固结磨料工具的制作方法，该专利技术同时具有钎焊提供的高结合把持强度和磨料的择优排布提供的最佳地貌的双重优势，在高硬脆性难加工材料的高效重负荷加工中显示出优异的加工性能。又如，2014年5月14日公开的专利技术专利“一种钎焊单层金刚石砂轮的制作方法（公开号：CN103786100A）”也公开了一种钎焊单层金刚石砂轮的制作方法，获得了使用寿命长，具有较好的磨削和切削能力的金刚石砂轮。然而，由于钎焊工艺特点的限制，一般只能制备出具有单层磨粒的钎焊金刚石砂轮，导致砂轮磨损后无法通过修整继续使用，砂轮使用寿命极其有限。此外，钎焊过程为实现金属结合剂与金刚石磨粒的冶金结合，往往需要将砂轮持续置于高温环境下，从而导致金刚石磨粒产生石墨化和热损伤。激光加工技术是利用激光光束投射到工件表面进行加工，并没有直接接触加工工件，避免了机械加工对被加工工件造成的机械变形，提高了加工精度，实现常规机械加工以前不能或很难完成的加工工艺。进行激光加工时可添加光学聚焦镜对激光光束进行聚焦，减小激光光束投射到被加工工件表面上的光斑面积，可以更进一步提高加工精度及加工质量。利用高能量密度的激光光束对加工物体进行切割、打孔，加工效率是常规机械加工技术加工效率的几倍倍甚至上百倍。增材制造(AdditiveManufacturing，AM)技术是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的材料去除-切削加工技术，是一种"自下而上"的制造方法。激光增材制造技术是利用激光束的高能量密度，将粉末加热熔化成型，并通过计算机控制激光增材制造装置按指定路径实现逐层烧结，从而实现材料的逐渐累加，制造实体零件。零件的成形原理为高功率激光通过聚焦后形成一个较小的光斑作用于基体并在基体上形成一个较小的熔池，同时粉末运输系统将金属粉末通过喷嘴汇集后输送到熔池中，粉末经熔化，凝固后形成一个致密的金属点。随激光在零件上移动，逐渐形成线和面，最后通过面的累加形成三维金属零件。激光修整法是利用光学系统把激光束聚焦成极小的光斑作用于金刚石砂轮表面，在极短的时间内使砂轮局部表面的金属结合剂材料以蒸发气化和熔融溅射的形式被去除，通过控制激光加工参数，可选择性地去除结合剂材料，而不损伤超硬磨粒，使磨粒突出，在砂轮表面形成容屑空间，从而达到修整的目的。用激光修整金刚石砂轮时，如果激光功率密度足够高，可以同时去除金刚石砂轮表而的金刚石磨粒和结合剂材料，达到整形砂轮的目的；另一方而，金刚石磨料与结合剂材料的光学和热物理性能相差较大，利用激光可控制性好的特点，通过合理调整激光加工参数，可以选择性地去除砂轮表面的结合剂材料，使金刚石磨粒具有一定的出刃高度，达到修锐砂轮的目的。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种磨粒多层有序排布且结合强度高、磨损后便于修复的一种金刚石砂轮。本技术是采用如下技术方案实现其专利技术目的的，一种金刚石砂轮，它包括砂轮基体、设于砂轮基体上的磨料层，所述的磨料层由“三明治”结构逐层烧结而成；所述的“三明治”结构包括2片环形金属片，环形金属片上开设有规则排布的定位孔，在环形金属片上相邻定位孔的间隙之间开设有置粉孔，两环形金属片之间位于相应的定位孔处夹设有金刚石磨粒；所述的定位孔的孔径略小于金刚石磨粒的粒径，用于限定金刚石磨粒的几何分布。本技术所述的金刚石磨粒为粒度为40目（0.42㎜～0.45㎜）的截角八面体单晶金刚石。本技术为了方便使用，所述的砂轮基体的磨料层的最上层（工作面）金刚石磨粒处在同一平面内且出刃高度一致，出刃高度为磨粒高度的50﹪～60﹪。本技术为了烧结更牢固，所述的置粉孔的孔径大于定位孔的孔径。本技术为了固定磨粒、便于烧结，所述的环形金属片的厚度为磨粒粒径35﹪～45﹪；所述的定位孔直径为磨粒粒径75﹪～85﹪，所述的置粉孔的直径为定位孔孔径的3～5倍。本技术为了延长使用寿命，所述的磨料层包含10层～15层（优选10层）“三明治”结构。由于采用上述技术方案，本技术较好的实现了专利技术目的，其采用“三明治”结构进行烧结，并确保金刚石磨粒的出刃高度基本保持一致，实现了金刚石磨粒的规则有序排布，进行磨削时可提供更大的容屑空间，减小磨削力，降低磨削温度，提高磨削效率，有效改善磨削表面质量；磨损后可“逐层”修整后继续使用，修整方便，砂轮使用寿命长。可广泛应用于硬脆材料的高效、精密磨削加工。附图说明图1是本技术中金刚石砂轮的结构示意图；图2是本技术中砂轮基体1的结构示意图；图3是本技术中金刚石砂轮的磨料层2的结构放大示意图；图4本技术中环形金属片7的结构示意图；图5是图4中A处的结构放大示意图；图6是本技术中烧结前的“三明治”结构的结构放大示意图。图中：1、砂轮基体；2、磨料层；3、“三明治”结构烧结层；4、金刚石磨粒；5、同轴送粉式喷嘴；6、激光束；7、环形金属片；8、金属结合剂烧结层；71、定位孔；72、置粉孔。具体实施方式下面结合附图及实施例对本技术作进一步说明。实施例1：由图1～图6可知，一种金刚石砂轮，它包括砂轮基体1、设于砂轮基体1上的磨料层2，所述的磨料层2由“三明治”结构逐层烧结而成；所述的“三明治”结构包括2片环形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金刚石砂轮，它包括砂轮基体、设于砂轮基体上的磨料层，其特征是所述的磨料层由 “三明治”结构逐层烧结而成；所述的“三明治”结构包括2片环形金属片，环形金属片上开设有规则排布的定位孔，在环形金属片上相邻定位孔的间隙之间开设有置粉孔，两环形金属片之间位于相应的定位孔处夹设有金刚石磨粒；所述的定位孔的孔径小于金刚石磨粒的粒径。

【技术特征摘要】
1.一种金刚石砂轮，它包括砂轮基体、设于砂轮基体上的磨料层，其特征是所述的磨料层由“三明治”结构逐层烧结而成；所述的“三明治”结构包括2片环形金属片，环形金属片上开设有规则排布的定位孔，在环形金属片上相邻定位孔的间隙之间开设有置粉孔，两环形金属片之间位于相应的定位孔处夹设有金刚石磨粒；所述的定位孔的孔径小于金刚石磨粒的粒径。2.根据权利要求1所述的一种金刚石砂轮，其特征是所述的砂轮基体的磨料层的最上层金刚石磨粒处在同一平面内且出刃高度一致，出刃高度为磨粒高度的50﹪～60﹪。3.根据权利要求1所述的一种金刚石砂轮，...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷赳，文明才，阳同光，范彬，袁聪，尹旭妮，
申请(专利权)人：湖南城市学院，
类型：新型
国别省市：湖南,43