本发明专利技术公开了一种自适应供给瞬时冷却分块式薄片金刚石砂轮，包括砂轮基体，磨削机构，阻尼机构，位移放大机构与瞬时冷却机构。工作时砂轮定向逆时针旋转，利用磨削机构对多个加工面的复杂工件批量磨削，当切向磨削力变大超过加工前设定的阈值时，在磨削机构的带动下，推动阻尼机构主轴移动，引导位移放大机构产生较大位移，挤压活塞恒量缩小压力室的空气体积从而产生高压，均匀喷出纳米流体，实现对磨削区的瞬时冷却。本发明专利技术结构简单，当砂轮磨削机构的薄片单元产生磨损时可以通过替换相应的薄片单元来延长砂轮的寿命，降低生产成本，并且每个具有独立特殊表面结构的薄片单元按照不同加工要求进行相适配的排列组合有助于进一步增强冷却效果，提高工件的表面质量，具有极高的实用性。极高的实用性。极高的实用性。
【技术实现步骤摘要】
一种自适应供给瞬时冷却分块式薄片金刚石砂轮
[0001]本专利技术涉及砂轮磨削领域，具体涉及一种自适应供给瞬时冷却分块式薄片金刚石砂轮。
技术背景
[0002]随着航空航天、电子工业及光学研究的快速发展，对于异型复杂结构零件的面型精度和表面粗糙度的加工要求也越来越高，能够有效进入磨削区的有效磨削液数量更是极为有限，也直接导致了磨削区热量的大量累积甚至热损伤，为了提高金刚石砂轮加工时的加工精度，需要提高金刚石砂轮在工作过程中的容屑、排屑、冷却能力，其有效的方式是采用分块式砂轮，利用断续(冲击)磨削功能来提高磨削效率。
[0003]砂轮与工件之间由于气障层与磨削区本身的封闭性，且高速磨削时，气流屏障阻碍了磨削液有效地进入磨削区，还可能存在薄膜沸腾的影响，所以外部冷却并不能起到明显效果，而磨削表面质量、工件精度和砂轮的磨损在很大程度上受磨削热的影响，且在重载磨削过程只采用外部冷却液输入的单一冷却方式，冷却效率不高，无法对磨削加工过程中出现的复杂工况做出及时响应。如果不能恰当的控制磨削热，就可能导致烧伤、合金元素的再沉积、表层物理化学性能的变化、应力腐蚀、产生残余拉应力、表面次表面裂纹和疲劳寿命降低等缺陷。尽管人们开发了液氮冷却、喷气冷却或干切削，但磨削液仍然是不可能完全被取代的冷却润滑介质。因此，采用砂轮内冷却的注入方法，通过提高供液压力，将高压液体射流从内部喷射，可突破成膜沸腾的障碍，提高弧区换热效率，对于改善工件质量，减少砂轮磨损，极其重要。
[0004]许多零件也向高档化、异型化、艺术化的方向发展影响砂轮的性能与加工效果，目前普通砂轮在加工多个面的复杂工件时不能做到统一磨削，需要重复加工，所以在减小机械零件摩擦与表面拖曳阻力方面，针对特殊工件磨削的异形化砂轮的研制起到重要的作用。
[0005]针对分块式砂轮，专利名称为“一种自适应供给瞬时冷却分块式结构化金刚石砂轮”(公开号：CN112706084A)进行了公告，其原理是在砂轮基座上的薄片单元圆周阵列分布，通过切向力带动瞬时冷却装置从内部喷出冷却液，并且以在表面镀有金刚石磨料形成结构化图案，该砂轮在一定程度上解决了砂轮的散热与磨损问题。但该技术方案仍存在以下问题：机械化铰链传动的精准度较低，在高速磨削中会产生误差；阈值设定的主要元件为弹簧，弹簧超出阈值会产生形变，工作不稳定，且根据不同的材料需重新更换弹簧达到阈值设定的目的较为麻烦；冷却机构的受力方式为挤压，导致喷出冷却液的压力与量不稳定，影响加工表面质量；且该砂轮对多个面的复杂工件加工时不能做到统一磨削，会对工件表面加工精度造成影响。
[0006]综上所述，那么如何实现金刚石砂轮磨削过程中磨削液“有效精准”、“柔性”、“恒定高压”供给、砂轮结构“多面化”、“异形化”、“定制化”已经成为刻不容缓的问题。
[0007]为获得一种结构化摩擦减阻表面的高效磨削法，基于砂轮的磨削薄片有序化排布
设计以及加压内冷却理论，提出一种自适应供给瞬时冷却分块式薄片金刚石砂轮。
技术实现思路
[0008]针对工件表面加工高度要求不同，砂轮薄片单元单一且维修成本较大，热量堆积，并且对于在加工过程中出现的复杂工况无法及时响应，冷却液喷出压力及量不稳定等技术问题，本专利技术的目的在于提供一种自适应供给瞬时冷却分块式薄片金刚石砂轮。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是一种自适应供给瞬时冷却分块式薄片金刚石砂轮，包括砂轮基体，磨削机构，阻尼机构，位移放大机构与瞬时冷却机构，其特征在于：
[0010]砂轮定向逆时针旋转，利用所述磨削机构对多个加工面的复杂工件批量磨削，外部冷却液对磨削区进行输送，当切向磨削力变大超过加工前设定的阈值时，在所述磨削机构的带动下，推动所述阻尼机构主轴移动，引导所述位移放大机构产生较大位移，挤压活塞恒量缩小所述瞬时冷却机构的压力室的空气体积产生高压，均匀喷出纳米流体，实现对磨削区的瞬时冷却；
[0011]所述砂轮基体的砂轮板外围上开有若干个楔形凹槽，中心有装配孔，中轴线位置开有装配槽，所述楔形凹槽在所述砂轮基体上圆周阵列分布；
[0012]所述磨削机构中薄片单元的磨削面为圆弧形；
[0013]所述阻尼机构、位移放大机构、瞬时冷却机构位于同一水平面上，从右到左依次排列；
[0014]所述阻尼机构为圆柱形，所述阻尼机构由螺钉固定在所述砂轮基体底座上；所述阻尼机构的阻尼主轴与所述位移放大机构的受力活塞轴通过连接器连接，所述位移放大机构为圆锥形，所述位移放大机构由螺钉固定在所述砂轮基体底座上；
[0015]所述瞬时冷却机构位于最左边，所述瞬时冷却机构挤压管道与所述位移放大机构的位移放大活塞轴同心配合。
[0016]进一步地，所述磨削机构的磨削表面由所述薄片单元阵列组成，所述薄片单元互不影响相互独立，在加工前，根据工件复刻出模板，所述薄片单元在所述模板的作用下，形成不同高度与宽度的成形表面，所述薄片单元侧面开有椭圆小孔，夹紧螺钉进行固定，所述薄片单元正面由凹形挡板通过螺钉固定在磨削基体，抵消砂轮在工作时向心力的作用。
[0017]进一步地，所述薄片单元正面与所述凹形挡板内侧面做有防滑处理，所述薄片单元的侧面设有散热槽，且加工表面有激光烧蚀形成独立的结构化图案，根据加工条件以及工件表面宽度，将厚度不同的所述薄片单元组合排列。
[0018]进一步地，所述阻尼机构包括固定框体，阻尼主轴，胶质液体，固定阻尼调节活塞，活动阻尼调节活塞，活动框体，受力板，所述阻尼主轴与所述受力板与所述固定框体同心配合，所述固定框体内部被所述胶质液体填满，所述固定阻尼调节活塞与所述外框体焊接，与所述活动阻尼调节活塞螺纹连接，进而调节阻尼机构的阻尼大小。
[0019]进一步地，所述活动阻尼调节活塞在加工不同工件前可将所述活动框体固定取消，使所述活动框体根据加工工件硬度不同进行调节，从而改变切向力阈值；拧松所述活动阻尼调节活塞，当工件材料较难加工时，使所述活动框体内移，所述胶质液体体积被压缩，增大阻尼系数；当工件材料较容易加工时，使所述活动框体外移，所述胶质液体体积扩张，
减小阻尼系数，调节完毕后将所述阻尼调节活塞拧紧，使所述活动框体固定。
[0020]进一步地，所述位移放大机构包括密封腔，受力活塞轴，受力活塞压板，位移放大活塞轴，位移放大活塞压板，高压润滑油，连接器，所述密封腔内装有所述高压润滑油，所述受力活塞轴与所述受力活塞压板位于所述密封腔右侧，所述位移放大活塞轴与所述位移放大活塞压板位于所述密封腔左侧，工作时，由于密封腔右侧腔内面积大于左侧腔内面积，所以产生位移放大的效果。
[0021]进一步地，所述瞬时冷却机构包括梯形截面喷头，密封隔离板，压力室，挤压活塞，挤压活塞板，单向阀，冷却液补充口，凹型储存室，倒梯形截面喷射口，挤压管道，复位弹簧，梯形截面喷头，凹型储存室，压力室采用光敏树脂材料，加工简单，成本较低。
[0022]进一步地，所述梯形截面喷头的底部与所述凹形储存室上表面相贴合，所述倒梯形截面喷射本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种自适应供给瞬时冷却分块式薄片金刚石砂轮，包括砂轮基体(1)，磨削机构(2)，阻尼机构(3)，位移放大机构(4)与瞬时冷却机构(5)，其特征在于：砂轮定向逆时针旋转，利用所述磨削机构(2)对多个加工面的复杂工件批量磨削，外部冷却液对磨削区进行输送，当切向磨削力变大超过加工前设定的阈值时，在所述磨削机构(2)的带动下，推动所述阻尼机构(3)主轴移动，引导所述位移放大机构(4)产生较大位移，挤压活塞(5.4)恒量缩小所述瞬时冷却机构(5)的压力室的空气体积产生高压，均匀喷出纳米流体，实现对磨削区的瞬时冷却；所述砂轮基体(1)的砂轮板(1.1)外围上开有若干个楔形凹槽(1.2)，中心有装配孔(1.4)，中轴线位置开有装配槽(1.3)，所述楔形凹槽(1.2)在所述砂轮基体(1)上圆周阵列分布；所述磨削机构(2)中薄片单元(2.1)的磨削面为圆弧形；所述阻尼机构(3)、位移放大机构(4)、瞬时冷却机构(5)位于同一水平面上，从右到左依次排列；所述阻尼机构(3)为圆柱形，所述阻尼机构(3)由螺钉固定在所述砂轮基体(1)底座上；所述阻尼机构(3)的阻尼主轴(3.2)与所述位移放大机构(4)的受力活塞轴(4.2)通过连接器(4.7)连接，所述位移放大机构(4)为圆锥形，所述位移放大机构(4)由螺钉固定在所述砂轮基体(1)底座上；所述瞬时冷却机构(5)位于最左边，所述瞬时冷却机构(5)挤压管道(5.10)与所述位移放大机构(4)的位移放大活塞轴(4.4)同心配合。2.根据权利要求1所述的自适应供给瞬时冷却分块式薄片金刚石砂轮，其特征在于：所述磨削机构(2)的磨削表面由所述薄片单元(2.1)阵列组成，所述薄片单元(2.1)互不影响相互独立，在加工前，根据工件复刻出模板(2.2)，所述薄片单元(2.1)在所述模板(2.2)的作用下，形成不同高度与宽度的成形表面，所述薄片单元(2.1)侧面开有椭圆小孔(2.3)，夹紧螺钉(2.4)进行固定，所述薄片单元(2.1)正面由凹形挡板(2.5)通过螺钉固定在磨削基体(2.6)，抵消砂轮在工作时向心力的作用。3.根据权利要求2所述的自适应供给瞬时冷却分块式薄片金刚石砂轮，其特征在于：所述薄片单元(2.1)正面与所述凹形挡板(2.5)内侧面做有防滑处理，所述薄片单元(2.1)的侧面设有散热槽(2.8)，且加工表面有激光烧蚀形成独立的结构化图案，根据加工条件以及工件表面宽度，将厚度不同的所述薄片单元(2.1)组合排列。4.根据权利要求1所述的自适应供给瞬时冷却分块式薄片金刚石砂轮，其特征在于：所述阻尼机构(3)包括固定框体(3.1)，阻尼主轴(3.2)，胶质液体(3.3)，固定阻尼调节活塞(3.4)...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓红，王鑫昱，温东东，甘霖，陈卓，赵思烁，张秩玮，荣湘滨，段佳，龙翼翔，刘申瑜，
申请(专利权)人：湖南理工学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。