【技术实现步骤摘要】
一种制备结构化成形砂轮的工具及方法
本专利技术属于结构化砂轮的制备
，具体涉及到一种制备结构化成形砂轮的工具及方法。
技术介绍
砂轮作为一类重要的固结磨具，其磨削性能对加工后工件表面质量有着重要影响。制备结构化砂轮是指在砂轮制造或修整过程中对其表面微观或宏观形貌进行控制，以获得规则的磨粒排布或沟槽结构，以达到增强磨削液与磨屑的储运能力、从而改善砂轮磨削性能的目的。目前，结构化方法的制备方法主要分为两类：一类是在砂轮制备过程中实现其表面结构化(如采用磨粒有序排布、磨粒几何参数精确控制、砂轮表面结构设计等方式制备结构化砂轮；另一类则是借助修整工具(如金刚石笔/切割片、激光束)对传统砂轮磨料层进行微切除而实现其表面结构化。目前，有关结构化平行砂轮的制备已经有了较多研究报导。如，在公开号为CN103465187A的“微结构化大磨粒金刚石砂轮的制造方法”专利中，通过控制砂轮与脉冲激光束的相对运动轨迹，在平行砂轮圆周面上加工出了深宽位于10μm至50μm范围内的微沟槽，所制备的结构化砂轮可显著降低磨削力和热，但砂轮表面90...
【技术保护点】
1.一种制备结构化成形砂轮的工具，其特征在于，包括若干钢环、若干CVD金刚石环、定位柱、钢基体、螺纹孔；所述钢环及CVD金刚石环的中部设置有通孔；所述定位柱穿过通孔将钢环、CVD金刚石环固定在一起；所述定位柱通过螺钉与钢基体固定在一起；所述若干钢环与若干CVD金刚石环沿结构化工具的轴向交替排布，同一圆周线上的CVD金刚石环具有相同的内径和外径，沿工具轴线方向不同圆周线上的CVD金刚石环具有相同的内径、不同外径，同一圆周线上的CVD金刚石环沿钢基体的圆周方向均匀分布，相邻CVD金刚石环之间的夹角为γ；所述CVD金刚石环的圆周表面均加工有切削刃，切削刃之间的区域为脉冲激光扫描区...
【技术特征摘要】
1.一种制备结构化成形砂轮的工具，其特征在于，包括若干钢环、若干CVD金刚石环、定位柱、钢基体、螺纹孔；所述钢环及CVD金刚石环的中部设置有通孔；所述定位柱穿过通孔将钢环、CVD金刚石环固定在一起；所述定位柱通过螺钉与钢基体固定在一起；所述若干钢环与若干CVD金刚石环沿结构化工具的轴向交替排布，同一圆周线上的CVD金刚石环具有相同的内径和外径，沿工具轴线方向不同圆周线上的CVD金刚石环具有相同的内径、不同外径，同一圆周线上的CVD金刚石环沿钢基体的圆周方向均匀分布，相邻CVD金刚石环之间的夹角为γ；所述CVD金刚石环的圆周表面均加工有切削刃，切削刃之间的区域为脉冲激光扫描区域；所述工具在制备结构化成形砂轮时安装于磨床主轴上，由主轴驱动以设定的转速旋转，之后与成形砂轮接触对磨以制备结构化成形砂轮。
2.一种制备结构化成形砂轮的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，设计结构化砂轮表面的沟槽参数；特征点位于凹圆弧形砂轮截面轮廓线上，凹圆弧形砂轮工作面上有结构化沟槽；采用激光测微仪沿凹圆弧形砂轮轴向匀速扫描，获取其轮廓线上各扫描点的高度特征数据，再利用MATLAB软件拟合得到砂轮截面的轮廓线；根据结构化砂轮对其表面沟槽轴向宽度B0、轴向间距F0的要求，在砂轮截面轮廓线上选定N个特征点，获取特征点至砂轮轴线的距离R，沿砂轮轴向依次标记为R1,R2,R3,…,RN；优化设计沟槽周向长度Li(i＝1,2,3,…,N)与沟槽周向间距Hi(i＝1,2,3,…,N)参数；
步骤2，优化设计CVD金刚石环的几何参数；根据成形砂轮的截面几何形状及其表面沟槽轴向宽度B0、沟槽轴向间距F0的要求，优化设计CVD金刚石环的外径ri(i＝1,2,3,…,N)、圆心角αi(i＝1,2,3,…,N)、宽度B、数量S参数；
步骤3，短脉冲激光束选择性烧蚀CVD金刚石环圆周表面，制备切削刃；
步骤4，组装、调试结构化工具；将CVD金刚石环与用于分隔CVD金刚石环的钢环依次安装于钢基体上，再将工具两端的螺钉拧紧，最终得到与成形砂轮截面轮廓线相吻合的结构化工具；激光测微仪以恒定速度沿结构化工具轴向移动检测转动的结构化工具的圆跳动；重复步骤4，直至工具的径向圆跳动达15μm以下；
步骤5，对刀与结构化砂轮的制备，将砂轮与结构化工具分别安装于三轴联动高精度气浮主轴磨床的磨削主轴和工件主轴上，通过调节磨床主轴的相对位置，使砂轮轴线与结构化工具的轴线处于同一竖直平面内，调节工件主轴坐标位置使结构化工具向砂轮靠近，利用安装在工件主轴上的旋转AE传感器反馈结构化工具与砂轮接触产生的AE信号源，当检测到AE信号的幅值突然变化时，工件主轴停止进给，对刀完成；砂轮与结构化工具分别以设定的转速n1、n2旋转，根据结构化砂轮沟槽参数的要求，结构化...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓辉，徐洲，应华强，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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