【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及梯度砂轮领域，具体的说，涉及了一种粘结剂喷射3d打印性能梯度砂轮系统及方法。
技术介绍
1、目前砂轮的加工方法通常是根据所需砂轮的特性要求，首先将一定比例的磨料与结合剂混和均匀，然后将混合后的磨料放入成型模具中，经过压制成型、高温烧结处理，使得砂轮各组分充分结合后获得成品砂轮。此种制备方法获得的砂轮会存在密度压制不均匀的问题，导致使用过程中出现砂轮软化现象。
2、为了提高压制过程中密度的均匀性，申请公布号为cn105710309的专利技术专利申请公开了一种旋转式砂型三维打印机，包括底座、工作缸、轴向接触轴承、工作台、连杆机构、丝杠螺母、空心杆、丝杠、铺砂仓、打印头运动机构、支架，一组连杆机构将工作缸与工作台相连接，装有丝杠螺母的空心杆与工作台固定连接，通过丝杠与底座连接，铺砂仓与打印头运动机构位于工作缸顶部，通过支架与所述底座固定连接。该三维打印机可利用旋转工作台的方式，使铺砂、打印和工作台下降的过程同时进行，从而节省加工时间，提高效率，且还能够提高砂型的密度均匀性。但是，该三维打印机制取的砂型整体仅能采用一种材料，并不能够制备出性能梯度砂轮来克服砂轮磨削效率低的问题，且也不能够根据砂轮不同部位性能要求来调整材料的种类。
技术实现思路
1、为了能够根据砂轮不同部位性能要求灵活调整材料的种类、避免因压制压力不均匀导致的压力梯度、克服由于砂轮软化出现的磨削效果降低的问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种粘结剂喷射3d打印性能梯度砂轮系统，包括支撑框架，所述支
2、所述旋转台上沿旋转方向依次排布有磨料铺设装置、压平滚轮、粘结剂喷射装置和加热固化机构，所述磨料铺设装置的底部设置有磨料铺设喷头，所述粘结剂喷射装置的底部设置有粘结剂喷嘴，所述加热固化机构的底部设置有辐射加热管，所述磨料铺设喷头、所述压平滚轮、所述粘结剂喷嘴和所述辐射加热管分别设置在所述旋转台的下表面上。
3、基于上述，为了便于控制，所述磨料铺设装置包括与所述磨料铺设喷头相连通的磨料腔、以及用于控制所述磨料铺设喷头开启或关闭的磨料铺设控制器。
4、基于上述，为了便于盛放不同硬度的磨料，所述磨料腔内部通过隔板分割为多个磨料仓，多个所述磨料仓沿所述旋转台的径向方向排布。
5、基于上述，为了制取宽度不同的磨料环，多个所述磨料仓的尺寸不同。
6、基于上述，为了便于控制，所述粘结剂喷射装置包括与所述粘结剂喷嘴相连通的粘结剂储存仓、以及用于控制所述粘结剂喷嘴开启或关闭的粘结剂喷射控制器。其中，粘结剂储存仓也可以通过隔板分割为多个粘结剂储存分仓，多个所述粘结剂储存分仓沿所述旋转台的径向方向排布。
7、基于上述，为了进行有效支撑，所述砂轮承载基台的直径大于等于所述旋转台的直径。
8、基于上述，所述竖直升降机构包括液压杆、电动伸缩杆或带有升降驱动电机的蜗杆丝杠升降机。
9、本专利技术还提供一种利用上述粘结剂喷射3d打印性能梯度砂轮系统制取性能梯度砂轮的方法，包括以下步骤：
10、混合 分别将锆刚玉磨料与陶瓷结合剂、将棕刚玉磨料与陶瓷结合剂、将铬刚玉磨料与陶瓷结合剂、将绿碳化硅磨料与陶瓷结合剂混合，分别得到第一磨料混合料、第二磨料混合料、第三磨料混合料和第四磨料混合料；
11、装料 沿旋转台的径向方向由外向内依次将所述第一磨料混合料、所述第二磨料混合料、所述第三磨料混合料和所述第四磨料混合料铺装在所述磨料铺设装置内，并在所述粘结剂喷射装置内盛放环氧树脂粘结剂；
12、铺装 分别开启所述水平旋转机构、所述磨料铺设喷头、所述粘结剂喷嘴和所述辐射加热管，利用所述磨料铺设喷头分别将所述第一磨料混合料、所述第二磨料混合料、所述第三磨料混合料和所述第四磨料混合料由外向内依次衔接铺设，并利用所述压平滚轮进行压平形成磨料环带，然后利用所述粘结剂喷嘴向所述磨料环带上喷射所述环氧树脂粘结剂，最后利用所述辐射加热管进行加热固化处理；
13、定厚 利用所述竖直升降机构将所述砂轮承载基台下降高度后，重复上述铺装步骤，制得具有特定厚度的性能梯度砂轮坯体，经烧结后得到性能梯度砂轮成品。
14、基于上述，所述锆刚玉磨料与所述陶瓷结合剂的质量比为（1～10）：1、所述棕刚玉磨料与所述陶瓷结合剂的质量比为（1～10）：1、所述铬刚玉磨料与所述陶瓷结合剂的质量比为（1～10）：1、所述绿碳化硅磨料与所述陶瓷结合剂的质量比为（1～10）：1。
15、本专利技术相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本专利技术提供的粘结剂喷射3d打印性能梯度砂轮系统，在利用水平旋转机构带动磨料铺设装置、压平滚轮、粘结剂喷射装置和加热固化机构进行旋转运动的同时，能够将不同类型、不同硬度的磨料由外而内依次衔接铺设并硬化在砂轮承载基台上，然后在利用竖直升降机构将砂轮承载基台下降一定高度后，重复上述铺装步骤，从而能够形成硬度由外向内依次递增的性能梯度砂轮坯体，最后经烧结得到性能梯度砂轮。从而利用该系统能够根据砂轮不同部位性能要求，灵活调整材料的种类，能够避免因压制压力不均匀导致的压力梯度，还能够利用性能梯度材料由外到内逐步提升的性能来克服由于砂轮软化出现的磨削效果降低的问题。
16、进一步的，，通过在磨料铺设装置底部设置多个磨料铺设喷头，可以通过改变不同材料所对应的磨料铺设喷头的角度，使得相邻两种材料在拼接铺设时，可以形成彼此相互交错咬合的不规则界面，提高了不同材料界面间的结合力并形成了界面性能逐步提升的过渡区域，进而增加了砂轮的使用寿命。
17、进一步的，通过在粘结剂喷射装置底部设置多个粘结剂喷嘴，可以根据不同磨料的种类和粘结要求，合理选择粘结剂的喷射量和调整粘结剂的种类，并可以在每铺设一层磨料后能够及时在每层磨料层上喷射相应的粘结剂，使得粘结剂能够充分渗透到磨料层内，增加了粘结剂包裹磨料的面积，进而提高了每层磨料层内部磨料之间的结合力。同时，由于每铺设一层磨料层后均喷涂一层粘结剂层，从而也能够增加相邻两层磨料层之间的粘结力，进而提高了性能梯度砂轮的性能。
18、更进一步的，通过在磨料铺设装置内设置多个磨料仓，在粘结剂喷射装置内设置多个粘结剂储存分仓和多个粘结剂喷嘴，使得该系统具有能够及时调整不同磨料、粘结剂之间的配比、宽度范围和厚度的能力，使得制得的性能梯度砂轮坯体规格更加丰富，且还具有调节便捷的特点。
19、更进一步的，利用该粘结剂喷射3d打印性能梯度砂轮系统进行制备性能梯度砂轮时，操作步骤简单，且制取的性能梯度砂轮在使用过程中，由于内圈磨料比外圈磨料的初始硬度要高，有着一定的性能梯度，即使随着砂轮厚度的不断减小，但仍然可以保持初始状态的良好磨削效果。
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1.一种粘结剂喷射3D打印性能梯度砂轮系统，其特征在于：包括支撑框架，所述支撑框架底部设置有竖直升降机构，所述竖直升降机构顶部连接有砂轮承载基台，所述支撑框架顶部设置水平旋转机构，所述水平旋转机构下侧通过旋转轴连接有旋转台，所述旋转台位于所述砂轮承载基台的正上方；
2.根据权利要求1所述的粘结剂喷射3D打印性能梯度砂轮系统，其特征在于：所述磨料铺设装置包括与所述磨料铺设喷头相连通的磨料腔、以及用于控制所述磨料铺设喷头开启或关闭的磨料铺设控制器。
3.根据权利要求2所述的粘结剂喷射3D打印性能梯度砂轮系统，其特征在于：所述磨料腔内部通过隔板分割为多个磨料仓，多个所述磨料仓沿所述旋转台的径向方向排布。
4.根据权利要求3所述的粘结剂喷射3D打印性能梯度砂轮系统，其特征在于：多个所述磨料仓的尺寸不同。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的粘结剂喷射3D打印性能梯度砂轮系统，其特征在于：所述粘结剂喷射装置包括与所述粘结剂喷嘴相连通的粘结剂储存仓、以及用于控制所述粘结剂喷嘴开启或关闭的粘结剂喷射控制器。
6.根据权利要求5所述的粘
7.根据权利要求6所述的粘结剂喷射3D打印性能梯度砂轮系统，其特征在于：所述竖直升降机构包括液压杆、电动伸缩杆或带有升降驱动电机的蜗杆丝杠升降机。
8.一种利用权利要求1至7任一项所述的粘结剂喷射3D打印性能梯度砂轮系统制取性能梯度砂轮的方法，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的粘结剂喷射3D打印性能梯度砂轮系统制取性能梯度砂轮的方法，其特征在于：所述锆刚玉磨料与所述陶瓷结合剂的质量比为（1～10）：1、所述棕刚玉磨料与所述陶瓷结合剂的质量比为（1～10）：1、所述铬刚玉磨料与所述陶瓷结合剂的质量比为（1～10）：1、所述绿碳化硅磨料与所述陶瓷结合剂的质量比为（1～10）：1。
...【技术特征摘要】
1.一种粘结剂喷射3d打印性能梯度砂轮系统，其特征在于：包括支撑框架，所述支撑框架底部设置有竖直升降机构，所述竖直升降机构顶部连接有砂轮承载基台，所述支撑框架顶部设置水平旋转机构，所述水平旋转机构下侧通过旋转轴连接有旋转台，所述旋转台位于所述砂轮承载基台的正上方；
2.根据权利要求1所述的粘结剂喷射3d打印性能梯度砂轮系统，其特征在于：所述磨料铺设装置包括与所述磨料铺设喷头相连通的磨料腔、以及用于控制所述磨料铺设喷头开启或关闭的磨料铺设控制器。
3.根据权利要求2所述的粘结剂喷射3d打印性能梯度砂轮系统，其特征在于：所述磨料腔内部通过隔板分割为多个磨料仓，多个所述磨料仓沿所述旋转台的径向方向排布。
4.根据权利要求3所述的粘结剂喷射3d打印性能梯度砂轮系统，其特征在于：多个所述磨料仓的尺寸不同。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的粘结剂喷射3d打印性能梯度砂轮系统，其特征在于：所述粘结剂喷射装置包...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯伟，尚龙，张江涛，刘斐，张坤，秦鹏，丁浩，申会鹏，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：
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