一种梯度式高剪低压磨削工具制造技术

本发明专利技术公开了一种梯度式高剪低压磨削工具，属于精密与超精密磨削技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种梯度式高剪低压磨削工具


[0001]本专利技术属于精密与超精密磨削
，具体涉及一种梯度式高剪低压磨削工具
。

技术介绍

[0002]传统砂轮是用结合剂将许多磨粒固结成一定形状，并具备一定强度的固结磨具
。
磨削过程可以理解为多磨粒滑擦
、
耕犁和切削的过程
。
由于磨粒形状及其在砂轮中的排列方式各不相同，使得在与工件接触过程中接触角度各不相同，通常磨具具有较大的负前角和刃口圆弧半径，使得传统磨削加工中法向磨削力大于切向磨削力，导致加工振动
、
砂轮堵塞
、
工件烧伤以及表面完整性差问题
。
专利（
CN201710002429.8
）公开了一种高切向磨削力与低法向磨削力的磨削工具，实现了难加工材料高切向磨削力与低法向磨削力磨削
。
由于具有“磨粒集群效应”的磨料层直接包覆在砂轮的高硬度基体上，在磨削过程中磨料层受到工件表面微凸峰的冲击后发生的弹性变形非常微小，磨料层与磨具基体之间为刚性接触，在增大磨削深度的加工过程中磨料层的弹性变形微小，易引起磨粒与工件表面局部接触应力过大
、
界面液膜变弱甚至破坏，引发磨粒集群效应弱化
、
高剪低压磨削质量差
、
加工效率低等问题
。
针对上述磨削问题，本专利技术提出了一种梯度式高剪低压磨削工具，在磨具基体与磨料层之间增加按照硬度升序或降序组装的不同硬度的多层弹性层，并给出了磨具的结构以及制造工艺，解决高剪低压磨削过程中因应力过大而导致磨粒集群效应弱化
、
高剪低压磨削质量差
、
加工效率低等问题
。

技术实现思路

[0003]针对第一代高剪低压磨具中高硬度基体引起的磨粒与工件表面局部接触应力过大
、
界面液膜变弱甚至破坏，引发磨粒集群效应弱化
、
高剪低压磨削质量差
、
加工效率低等问题，提出梯度式高剪低压磨削工具，在磨料层与磨具基体之间引入梯度复合弹性体，实现磨粒与工件之间的柔性接触，避免磨粒因刚性接触产生工件局部接触应力过大
、
界面液膜变弱甚至破坏等问题
。
同时，克服了单一弹性体材料过软造成的磨削精度差，过硬造成的加工质量差的难题
。
[0004]专利技术的一种梯度式高剪低压磨削工具，其结构组成如下：
[0005]梯度式高剪低压磨削工具由磨具基体
、
磨料层
、
梯度复合弹性体
、
压紧装置构成，所述梯度复合弹性体由不同硬度的弹性材料层按照硬度升序或降序的顺序排列粘结形成，所述磨具基体上开设有配合梯度复合弹性体的容纳槽，所述磨料层由纤维织物
、
剪切增稠磨料体系构成；
[0006]专利技术的一种梯度式高剪低压磨削工具，其制作步骤如下：
[0007]所述梯度式高剪低压磨削工具制备步骤如下：首先根据加工对象的形状特征在磨具基体上开设容纳槽，采用磷酸盐法去除容纳槽表面的油污及氧化膜，用去离子水冲洗处理后的表面并烘干，选取不同硬度的弹性材料，按照升序或降序的顺序通过胶粘方式粘结
形成梯度复合弹性体；并配合到磨具基体的容纳槽内；通过硫化粘结处理实现梯度复合弹性体与磨具基体的固定；将涂抹有树脂的磨料层绕着梯度复合弹性体外层缠绕，通过压紧装置将磨料层与梯度复合弹性体固定；最后将装配完成的组合体置入烘干箱中进行烘干处理，使磨料层紧密贴合于梯度复合弹性体外层，完成梯度式高剪低压磨削工具的制备
。
[0008]本专利技术具有以下明显效果：
1.
本专利技术可以根据加工对象形状特征设计容纳槽的形状
、
尺寸以及位置，扩大磨具的应用范围，提高加工的灵活性；
2.
本专利技术所述的一种梯度式高剪低压磨削工具利用梯度复合弹性体实现了磨削区域内磨粒与工件表面微凸峰的柔性接触，当磨粒与微凸峰接触产生“磨粒集群效应”后，梯度复合弹性体的弹性变形使得磨粒具有一定的缓冲空间，有效避免磨削加工区域应力过大导致的工件表面损伤，提高了加工质量
。
附图说明
[0009]图1是梯度式高剪低压磨削工具示意图
。
其中，磨具基体（1‑1）
、
磨料层（1‑2）
、
梯度复合弹性体（1‑3）
、
压紧装置（1‑4）构成；
[0010]图2是梯度式高剪低压磨削工具磨削区域示意图
。
其中，纤维织物（2‑1）
、
剪切增稠磨料体系（2‑2）
、
工件（2‑3）；
[0011]图3是不同类型的梯度式高剪低压磨削工具示意图，其中从左到右依次是：磨削自由曲面的梯度式高剪低压磨削工具（3‑1）
、
磨削棱角的梯度式高剪低压磨削工具（3‑2）
、
平面磨削的梯度式高剪低压磨削工具（3‑3）以及端面磨削的梯度式高剪低压磨削工具（3‑4）；
[0012]图4是平面磨削的梯度式高剪低压磨削工具（3‑3）磨削前后效果图
。
具体实施方式
[0013]具体实施方式一：结合图1说明本实施方式所述磨削工具由磨具基体（1‑1）
、
磨料层（1‑2）
、
梯度复合弹性体（1‑3）
、
压紧装置（1‑4）构成，所述磨料层（1‑2）由纤维织物（2‑1）
、
剪切增稠磨料体系（2‑2）构成，将纤维织物（2‑1）完全浸入到被无水乙醇稀释的剪切增稠磨料体系（2‑2）中并静置
1 h
，将浸泡后的纤维织物置入烘干箱中，控制温度范围为
70
‑
80 ℃
，时间为
12 h
，使无水乙醇完全挥发，制成所述磨料层（2‑1）；所述梯度复合弹性体（1‑3）由多层不同硬度的弹性材料层按照硬度升序或降序的顺序排列粘结形成，所述磨具基体（1‑1）具有容纳槽结构特征，通过容纳槽将梯度复合弹性体（1‑3）固定于磨具基体（1‑1）上，所述梯度复合弹性体（1‑3）外层缠绕涂抹树脂的磨料层（1‑2），利用压紧装置（1‑4）将磨料层（1‑2）固定在梯度复合弹性体（1‑3）外层，通过烘干工艺将树脂固化，磨料层（1‑2）紧密贴合于梯度复合弹性体（1‑3）外层
。
[0014]具体实施方案二：结合图1和图3说明本实施方式所述的一种梯度式高剪低压磨削工具，其特征在于：所述磨具基体（1‑1）上开设有用于配合所述梯度复合弹性体（1‑3）的容纳槽，容纳槽可通过车削
、
铣削等机械加工方式获得，容纳槽的形状
、
尺寸及位置可以根据磨削加工对象形状特征进行设计，容纳槽表面采用磷酸盐法进行化学处理去除表面的油污及氧化膜，利用去离子水冲洗容纳槽表面并烘干，其他与具体实施方式一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种梯度式高剪低压磨削工具，其特征在于，所述梯度式高剪低压磨削工具由磨具基体（1‑1）
、
磨料层（1‑2）
、
梯度复合弹性体（1‑3）
、
压紧装置（1‑4）构成，所述磨料层（1‑2）由纤维织物（2‑1）
、
剪切增稠磨料体系（2‑2）构成，所述梯度复合弹性体（1‑3）由不同硬度弹性层按照硬度升序或降序组装形成，所述磨具基体（1‑1）具有容纳槽结构特征，通过容纳槽将梯度复合弹性体（1‑3）固定于磨具基体（1‑1）上，所述梯度复合弹性体（1‑3）外层缠绕涂抹树脂的磨料层（1‑2），利用压紧装置（1‑4）将磨料层（1‑2）固定在梯度复合弹性体（1‑3）外层，通过烘干工艺将树脂固化，磨料层（1‑2）紧密贴合于梯度复合弹性体（1‑3）外层
。2.
根据权利要求1所述的一种梯度式高剪低压磨削工具，其特征在于：磨具基体（1‑1）容纳槽的形状
、
尺寸及位置根据磨削加工对象的形状特征进行设计，容纳槽表面采用磷酸盐法进行化学处理去除表面的油污及氧化膜，利用去离子水冲洗容纳槽表面并烘干
。3.
根据权利要求1所述的一种梯度式高剪低压磨削工具，其特征在于，所述梯度复合弹性体（1‑3）中的弹性材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：田业冰，张国昱，刘兵，刘爽，韩金国，赵爽臣，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：