CN105965392B - 一种粗磨粒金刚石端面砂轮的修整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金刚石砂轮修整领域，提供一种粗磨粒金刚石端面砂轮的修整方法。该修整方法包括：1)制备W‑Mo‑Cr合金材料作为修整工具；2)将修整工具安装在主轴上；将粗磨粒金刚石端面砂轮安装在夹具上，粗磨粒金刚石端面砂轮与修整工具接触；夹具一侧与弹簧加载装置固定连接，弹簧加载装置用于给粗磨粒金刚石端面砂轮施加压力；弹簧加载装置下部与十字导轨连接安装完成；3)调试装置；4)设定压力和主轴转速，缓慢加载压力和主轴转速，当压力和主轴转速达到设定值时，进行电镀金刚石端面砂轮的修整。本发明采用干磨修整的方式，更容易积聚热量，快速改善粗磨粒金刚石端面砂轮表面磨粒等高性的目的，提高金刚石磨粒的修整效率。

Description

一种粗磨粒金刚石端面砂轮的修整方法
技术领域
本发明属于金刚石砂轮修整领域，特别涉及一种粗磨粒金刚石端面砂轮的修整方法。
背景技术
硬质合金、陶瓷、玻璃等硬脆材料具有高强度、高硬度、高耐磨性、耐腐蚀性和耐热性等一系列优异性能，被广泛用于机械、电子、通讯、光学等尖端技术和国防领域中。但该类材料脆性大、断裂韧性低、弹性强度和弹性极限接近，导致其在加工过程中容易发生破碎等表面损伤，通常采用磨削的方法对其进行加工，磨削加工工序一般分为粗加工、半精加工和精密加工。硬脆材料的精密磨削主要采用细磨粒金刚石砂轮，但存在磨损严重、修整频繁、加工效率低等缺点，在加工过程中容易引起砂轮与工件的相对位置发生变化，难于保证工件的面形精度。粗磨粒金刚石砂轮具有磨粒尺寸大、容屑空间大、加工效率高等优点，但粗磨粒金刚石砂轮加工的工件表面质量差，不能满足硬脆材料的精密磨削加工要求。因此，粗磨粒金刚石砂轮必须先经过修整才能实现精密磨削。
目前，国内外很多学者通过对粗磨粒金刚石砂轮进行修整来达到对工件进行精密磨削加工的目的，采用的基本都是多次微进给修整方法。例如专利CN102773803A对大磨粒金刚石外圆砂轮修整的过程中，需要两种修整工具分别完成粗、精修整，专利CN103042468A需要多次修整才能完成对金刚石砂轮的粗修整，都存在修整效率低、成本高的问题。现有粗磨粒金刚石砂轮修整技术中以外圆面砂轮修整较多，关于端面砂轮的修整较少。因此，发明一种高效精密修整粗磨粒金刚石端面砂轮的修整方法具有重要的研究意义及科研价值。
本发明的方法是基于摩擦化学抛光试验平台装置，用于粗磨粒金刚石端面砂轮的修整，装置原来用于单晶金刚石的摩擦化学抛光。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种粗磨粒金刚石端面砂轮的修整方法，本发明能够解决由于粗磨粒金刚石端面砂轮表面磨粒等高性较差而不能用于硬脆材料的精密磨削加工，必须换用细磨粒金刚石砂轮的问题。
一种粗磨粒金刚石端面砂轮的修整方法，该修整方法基于下述装置实现，所述的装置包括弹簧加载装置1、夹具2、粗磨粒金刚石端面砂轮3、修整工具4、主轴5和十字导轨。所述的修整工具4与主轴5固定连接，粗磨粒金刚石端面砂轮3安装在夹具2上，夹具2另一侧与弹簧加载装置1固定连接，弹簧加载装置1下部与十字导轨连接。
所述的修整方法包括以下步骤：
第一步，制备修整工具
将Mo、W和Cr粉末按原子比70:29:1进行配比，通过机械合金化法制备合金粉末，合金粉末经过热压固相烧结法制备合金材料，再将合金材料抛光、清洗后得到修整工具。所述的Mo、W和Cr粉末的纯度为99.9％、粒度为-300目。
第二步，安装装置
将修整工具4安装在主轴5上，主轴5与伺服控制系统连接，伺服控制系统控制主轴5旋转；将粗磨粒金刚石端面砂轮3安装在夹具2上，粗磨粒金刚石端面砂轮3与修整工具4接触；夹具2一侧与弹簧加载装置1固定连接，弹簧加载装置1用于给粗磨粒金刚石端面砂轮施加压力，保证粗磨粒金刚石端面砂轮3与修整工具4稳定有效接触；弹簧加载装置1下部与十字导轨连接，十字导轨用于控制工作台前后左右移动，安装完成。所述的工作台移动精度为±1μm；所述的弹簧加载装置的精度为±1N。
第三步，调试装置
首先主轴5缓慢加载转速和压力，以较小转速运转，同时加载较小压力，观察装置稳定性。若出现振动现象，则停机进行手动调试，保证粗磨粒金刚石端面砂轮3与修整工具4接触面平行；若未出现振动现象，进行下一步。所述的较小转速为800-1000rpm，所述的较小压力为5-10N。
第四步，修整粗磨粒金刚石端面砂轮
设定压力和主轴转速，缓慢加载压力和主轴转速，当压力和主轴转速达到设定值时，进行电镀金刚石端面砂轮的修整，修整时间20-40min。所述的主轴转速为8000-10000rpm；所述的压力为40-50N。
本发明效果和益处是：本发明选择W-Mo-Cr合金材料作为修整工具，它具有高熔点、高温强度和抗氧化性等优异性能，而且这三种元素对金刚石石墨化均有理想的催化作用。本次粗磨粒金刚石端面砂轮的修整过程中不使用冷却液，采用干磨修整的方式，这样更容易积聚热量，在磨粒尖端与修整工具接触的区域产生高温，加速金刚石磨粒的磨损，达到快速改善粗磨粒金刚石端面砂轮表面磨粒等高性的目的，从而提高金刚石磨粒的修整效率。此种方法砂轮只需一次修整，即可实现精密修整的目的。
附图说明
图1是实验装置结构示意图；
图中：1弹簧加载装置；2夹具；3粗磨粒金刚石端面砂轮；4修整工具；5主轴。
具体实施方式
本发明的技术方案是：选择W、Mo、Cr三种对金刚石石墨化具有催化作用的金属元素作为修整工具的原料，采用机械合金化和热压固相烧结相结合的方法制备而成。在一定的转速和压力下对粗磨粒金刚石端面砂轮进行干磨修整，使修整区域快速积聚热量并产生高温，加速金刚石磨粒的磨损，改善砂轮表面磨粒的等高性，达到快速修整粗磨粒金刚石端面砂轮的目的。具体包括以下步骤：
第一步，制备修整工具
将Mo、W和Cr粉末按原子比70:29:1进行配比，称取168g的钨粉、69.6g的钼粉、2.4g的铬粉，通过机械合金化法制备合金粉末，合金粉末经过热压固相烧结法制备合金材料，再将合金材料抛光、清洗后得到修整工具。所述的Mo、W和Cr粉末的纯度为99.9％、粒度为-300目。
第二步，安装装置
将修整工具4安装在主轴5上，主轴5与伺服控制系统连接，伺服控制系统控制主轴5旋转；将粗磨粒金刚石端面砂轮3安装在夹具2上，粗磨粒金刚石端面砂轮3与修整工具4接触；夹具2一侧与弹簧加载装置1固定连接，弹簧加载装置1用于给粗磨粒金刚石端面砂轮3施加压力，保证粗磨粒金刚石端面砂轮3与修整工具4稳定有效接触；弹簧加载装置1下部与十字导轨连接，十字导轨用于控制工作台前后左右移动，安装完成。所述的工作台移动精度为±1μm；所述的弹簧加载装置的精度为±1N。
第三步，调试装置
首先主轴5缓慢加载转速和压力，以1000rpm转速运转，同时加载8N压力，观察装置稳定性。若出现振动现象，则停机进行手动调试，保证粗磨粒金刚石端面砂轮与修整工具接触面平行；若未出现振动现象，进行下一步。
第四步，修整粗磨粒金刚石端面砂轮
设定压力和主轴转速分别为40N(3.18MPa)、8000r/min(10m/s)，缓慢加载压力和主轴转速，在5～10min之内完成压力和主轴转速的加载，当压力和主轴转速达到设定值时，进行电镀金刚石端面砂轮的修整，修整时间20-40min。
粗磨粒电镀金刚石端面砂轮经过一次修整之后，突出较高的磨粒顶端逐渐磨钝并形成一个磨损平面，减小了磨粒之间的高度差，使磨粒的突出高度趋于一致，改善了砂轮表面磨粒的等高性。金刚石砂轮修整效率高，且修整工具的磨损率低，磨损量仅为0.50182mm3/min。

Claims (3)

1.一种粗磨粒金刚石端面砂轮的修整方法，其特征在于，该修整方法包括以下步骤：
第一步，制备修整工具
将Mo、W和Cr粉末按原子比70:29:1进行配比，通过机械合金化法制备合金粉末，合金粉末经过热压固相烧结法制备合金材料，再将合金材料抛光、清洗得到修整工具(4)；
第二步，安装装置
将修整工具(4)安装在主轴(5)上，主轴(5)与伺服控制系统连接，伺服控制系统控制主轴(5)旋转；将粗磨粒金刚石端面砂轮(3)安装在夹具(2)上，粗磨粒金刚石端面砂轮(3)与修整工具(4)接触；夹具(2)一侧与弹簧加载装置(1)固定连接，弹簧加载装置(1)用于给粗磨粒金刚石端面砂轮施加压力，保证粗磨粒金刚石端面砂轮(3)与修整工具(4)稳定有效接触；弹簧加载装置(1)下部与十字导轨连接，十字导轨用于控制工作台前后左右移动，安装完成；
第三步，调试装置
主轴(5)缓慢加载转速和压力，以较小转速运转，同时加载较小压力，观察装置稳定性；若出现振动现象，则停机进行手动调试，保证粗磨粒金刚石端面砂轮(3)与修整工具(4)接触面平行；若未出现振动现象，进行下一步；所述的较小转速为800-1000rpm，所述的较小压力为5-10N；
第四步，修整粗磨粒金刚石端面砂轮
设定压力和主轴转速，缓慢加载压力和主轴转速，当压力和主轴转速达到设定值时，进行电镀金刚石端面砂轮的修整，修整时间20-40min；所述的主轴转速为8000-10000rpm；所述的压力为40-50N。
2.根据权利要求1所述的一种粗磨粒金刚石端面砂轮的修整方法，其特征在于，其特征在于，所述的Mo、W和Cr粉末的纯度为99.9％、粒度为-300目。
3.根据权利要求1或2所述的一种粗磨粒金刚石端面砂轮的修整方法，其特征在于，所述的工作台的移动精度为±1μm；所述的弹簧加载装置(1)的精度为±1N。
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