一种磨粒间距可控的有序排布砂轮及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种磨粒间距可控的有序排布砂轮及其制备方法，有序排布砂轮包括砂轮本体和固接于砂轮本体的多个磨粒列，每个磨粒列均环绕于砂轮本体圆周表面，多个磨粒列互相平行且均匀间隔布置，磨粒列与砂轮本体端面之间夹角大于0，每个磨粒列均包括多个依次均匀间隔布置的磨粒，各个磨粒列之间相对应的磨粒组成磨粒行，磨粒行垂直于砂轮本体端面，每个磨粒列的磨粒数量和每个磨粒行的磨粒数量均分别相同，相邻两个磨粒列之间距离大于相邻两个磨粒行之间距离。同一磨粒列内相邻两磨粒之间不会发生干涉，工作时磨削力不会产生突变，保证了同一磨粒列的相邻磨粒先后刻划于工件，有利于抑制裂纹的产生，实现塑性域磨削。实现塑性域磨削。实现塑性域磨削。

【技术实现步骤摘要】
一种磨粒间距可控的有序排布砂轮及其制备方法


[0001]本专利技术涉及超硬磨具加工
，特别是涉及一种磨粒间距可控的有序排布砂轮及其制备方法。

技术介绍

[0002]由金刚石、立方氮化硼(CBN)磨粒作为磨粒的超硬磨料砂轮已广泛应用于陶瓷、玻璃等硬脆材料的磨削加工。
[0003]陶瓷和玻璃材料具有高硬度和低断裂韧性，属于典型的易脆性和难加工材料，磨削后工件表面及亚表面容易产生裂纹，影响了其物理性能和成型质量，需要通过附加研磨抛光等工序，这大大降低了生产效率，增加了生产成本。
[0004]现有技术的砂轮存在以下技术问题：砂轮上同一列的相邻磨粒往往同时刻划于工件，导致工件容易产生裂纹，不利于磨削塑性表面的形成。
[0005]近年来，已证实采取超细粒度的磨料并对磨料进行有序排布可以改善磨削环境，在一定程度上抑制裂纹的产生，进而实现塑性域磨削。
[0006]因此，有必要研发一种磨粒间距可控的有序排布砂轮。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的之一是：提供一种磨粒间距可控的有序排布砂轮，有利于抑制裂纹的产生，进而实现塑性域磨削。
[0008]针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的之二是：提供一种磨粒间距可控的有序排布砂轮的制备方法，能够实现磨粒的有序排布，有利于抑制裂纹的产生，实现塑性域磨削。
[0009]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]一种磨粒间距可控的有序排布砂轮，包括砂轮本体和固接于砂轮本体的多个磨粒列，每个磨粒列均环绕于砂轮本体圆周表面，多个磨粒列互相平行且均匀间隔布置，磨粒列与砂轮本体端面之间夹角大于0，每个磨粒列均包括多个依次均匀间隔布置的磨粒，各个磨粒列之间相对应的磨粒组成磨粒行，磨粒行垂直于砂轮本体端面，每个磨粒列的磨粒数量和每个磨粒行的磨粒数量均分别相同，相邻两个磨粒列之间距离大于相邻两个磨粒行之间距离。
[0011]进一步，砂轮本体包括砂轮基体和固定体，砂轮基体设有多个定位点，多个磨粒一一对应固接于多个定位点，固定体分别与磨粒侧壁和砂轮基体固接。
[0012]进一步，固定体为镍电镀层。
[0013]进一步，磨粒为金刚石或立方氮化硼。
[0014]一种磨粒间距可控的有序排布砂轮，包括以下步骤，
[0015]根据预设的磨粒列与砂轮本体端面之间夹角、每个磨粒列的磨粒数量、每个磨粒行的磨粒数量、相邻两个磨粒列之间距离以及相邻两个磨粒行之间距离，在模板上制出与
磨粒相对应的孔位，其中，磨粒行由各个磨粒列之间相对应的磨粒组成；
[0016]将带有孔位的模板贴附于砂轮基体圆周表面；
[0017]通过电镀上砂，将磨粒固定于与模板孔位对应的砂轮基体上；
[0018]去除带有孔位的模板，得到有序排布砂轮。
[0019]进一步，在模板上制出与磨粒相对应的孔位包括以下步骤，
[0020]将磨粒列与砂轮本体端面之间夹角、每个磨粒列的磨粒数量、每个磨粒行的磨粒数量、相邻两个磨粒列之间距离以及相邻两个磨粒行之间距离参数导入matlab程序中，生成含有与磨粒相对应孔位的二维矢量图；
[0021]将二维矢量图导入激光设备对模板进行激光刻蚀，在模板上得到与磨粒相对应的孔位。
[0022]进一步，电镀上砂中，电镀基质金属为镍。
[0023]进一步，模板包括中间层的紫外感光膜和上下两层保护膜。
[0024]进一步，除掉带有孔位的模板后，还包括以下步骤，把钎料喷至砂轮基体圆周表面后进行钎焊。
[0025]进一步，钎料为镍基合金粉。
[0026]总的说来，本专利技术具有如下优点：
[0027]同一磨粒列内相邻两磨粒之间不会发生干涉，容易实现磨粒的有序排布，工作时磨削力不会产生突变，保证了同一磨粒列的相邻磨粒先后刻划于工件，有利于抑制裂纹的产生，实现塑性域磨削。
附图说明
[0028]图1为有序排布砂轮圆周表面展开后的结构示意图。
[0029]图2为砂轮本体的立体结构示意图。
[0030]图3为砂轮本体圆周表面展开后的平面示意图。
[0031]图4为磨粒有序排布的原理示意图。
[0032]图5为图4中I处放大示意图。
[0033]图6为有序排布砂轮的制作流程图。
[0034]图7为砂轮工作示意图。
具体实施方式
[0035]采用超细粒度砂轮磨削硬脆材料时，相邻两磨粒间的横向间距决定着磨削后对应沟槽下应力分布，其排布角度决定着磨削时磨粒作用方式(先后刻划或同时刻划)。如图7所示，合适的磨粒横向间距d能够在保证去除材料同时，有效抑制裂纹的产生，且较大排布角下的先后刻划方式比同时刻划更有利于磨削塑性表面的形成。
[0036]现有的磨粒有序排布实现方法多为模板法、点胶法、负压法或磁吸法。但由于模板中用以控制单颗磨粒的主体(如模板法中的孔位、点胶法中的胶滴、负压法中的气管)之间存在相互干涉，导致无法实现超细磨粒横向间距较小的有序排布。如公开号为CN109483421B的专利技术专利基于点胶法的有序排布砂轮，磨粒粒径为40/45目(0.35
‑
0.38mm)，且模板孔横向间距为磨粒直径的1.1
‑
1.5倍。如公开号为CN204772149U的专利技术专
利基于磁吸法制备超硬磨料有序排布砂轮，磁性磨粒直径为1
‑
300um，但其工艺方法较为复杂，不利于工业化生产。另外，超细粒度超硬磨料主要由电镀工艺制备而成，但电镀砂轮磨粒把持力弱、易脱落，且难以实现超细磨粒较为规则的有序排布。钎焊砂轮可以实现较大磨粒规则的有序排布，且能够大大提高其把持力，但不适用于较细磨粒砂轮的制备。
[0037]目前超细磨粒有序排布砂轮制备中的主要问题为无法顾及到每一个磨粒的位置，因此多为磨粒簇的方式进行有序排布。究其原因，一是因为排布模板难以制作，无法精确保证模板相邻孔间距到达微米级。二是磨粒越小，使磨粒精确通过掩模版实现一孔一磨粒就越加困难。
[0038]基于此，本专利技术提出了一种磨粒间距可控的有序排布砂轮及其制备方法。
[0039]下面来对本专利技术做进一步详细的说明。
[0040]如图1所示，一种磨粒间距可控的有序排布砂轮，包括砂轮本体和固接于砂轮本体的多个磨粒列，每个磨粒列均环绕于砂轮本体圆周表面，多个磨粒列互相平行且均匀间隔布置，磨粒列与砂轮本体端面之间夹角大于0，每个磨粒列均包括多个依次均匀间隔布置的磨粒，各个磨粒列之间相对应的磨粒组成磨粒行，磨粒行垂直于砂轮本体端面，每个磨粒列的磨粒数量和每个磨粒行的磨粒数量分别相同，相邻两个磨粒列之间距离大于相邻两个磨粒行之间距离。
[0041]具体地，磨粒列倾斜布置于砂轮本体圆周，优选为与砂轮本体横截面之间具有锐角夹角。图1中用斜线串起来的多个磨粒表示为一个磨粒列。磨粒列的排布可认为是将第一个磨粒列依次横向平移复制得到多个磨粒列而成。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磨粒间距可控的有序排布砂轮，其特征在于：包括砂轮本体和固接于砂轮本体的多个磨粒列，每个磨粒列均环绕于砂轮本体圆周表面，多个磨粒列互相平行且均匀间隔布置，磨粒列与砂轮本体端面之间夹角大于0，每个磨粒列均包括多个依次均匀间隔布置的磨粒，各个磨粒列之间相对应的磨粒组成磨粒行，磨粒行垂直于砂轮本体端面，每个磨粒列的磨粒数量和每个磨粒行的磨粒数量均分别相同，相邻两个磨粒列之间距离大于相邻两个磨粒行之间距离。2.按照权利要求1所述的一种磨粒间距可控的有序排布砂轮，其特征在于：砂轮本体包括砂轮基体和固定体，砂轮基体圆周表面设有多个定位点，多个磨粒一一对应固接于多个定位点，固定体分别与磨粒侧壁和砂轮基体固接。3.按照权利要求2所述的一种磨粒间距可控的有序排布砂轮，其特征在于：固定体为镍电镀层。4.按照权利要求1所述的一种磨粒间距可控的有序排布砂轮，其特征在于：磨粒为金刚石或立方氮化硼。5.一种磨粒间距可控的有序排布砂轮，其特征在于：包括以下步骤，根据预设的磨粒列与砂轮本体端面之间夹角、每个磨粒列的磨粒数量、每个磨粒行的磨粒数量、相邻两个磨粒列之间距离以及相邻两个磨粒行之间距离，在模板上制出与磨粒相对应的孔位，其中，磨粒行由各个磨粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：万珍平，卜颖滨，黄晓芳，李宗涛，陆龙生，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：