CN106346382A - 一种磨料群排布图案可控的钎焊磨轮的制备方法 - Google Patents

一种磨料群排布图案可控的钎焊磨轮的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磨料群排布图案可控的钎焊磨轮的制备方法，包括：步骤一，将光固化剂均匀涂覆在磨轮基体工作表面上；步骤二，将磨粒撒在光固化剂上；步骤三，采用聚焦光束光斑按设计的磨粒排布图案对光固化剂进行区域性扫描光固化；步骤四,清除没有固化的光固化剂和没有被粘固的磨粒；步骤五，将活性合金粉末撒在磨轮基体上；步骤六，将磨轮基体关入加热炉进行钎焊加热，光固化剂分解气化，活性合金粉末熔化后将磨粒牢固连接在磨轮基体上。利用光束对磨轮基体表面的光固化剂进行选择性照射固化，再通过钎焊加热使活性合金粉末熔化后将磨粒牢固连接在磨轮基体上，可以实现各种复杂排布图案的制作，极大提高了制作效率。

Description

一种磨料群排布图案可控的钎焊磨轮的制备方法
技术领域
本发明涉及一种磨料群排布图案可控的钎焊磨轮的制备方法，属于磨料工具制备领域。
背景技术
磨削加工是机械零件精密成型与高质量表面获得的主要加工方式，广泛应用于金属、陶瓷、光学晶体等材料的高效精密加工。对磨削加工而言，磨轮对加工过程及加工后工件表面质量以及加工成本极其为重要，是构成高效、精密磨削技术的关键。由于磨削实际上是通过固结在磨轮表面的众多磨料对材料的微量去除从而实现工件材料的整体去除加工，因此磨轮表面磨粒的分布对磨轮性能影响巨大。一直以来，人们都在努力如何使得磨料或微磨粒群能够按一定方式分布在磨轮表面，以确保磨粒间能均匀承担切削载荷，从而有效提高磨粒的磨削性能。
现有很多专利都是采用网筛法、模板法、隔板排布等方式，如中国发明专利公开号CN1528565A中公布了一种基于壳模布料的方法、中国发明专利公开号CN1528565A中公布了一公布了一种带图案优化的磨料制备技术、中国发明专利号CN101073882一种磨料三维多层可控优化排布电镀工具制备方法等，都一定程度上实现了磨料按一定形式排布的磨轮制作。但是依然存在很多难题，主要体现在：(1)由于受于网筛、孔板等制作的影响，复杂图案排布很难实现；(2)网筛，孔板的方法主要应用于平面磨盘的制备，而对于带有弧面等形状的磨轮制备显然无能为力；(3)由于网筛、孔板等空洞小，结合剂及磨料涂覆困难，因此现有方法效率是十分低下。也因为如此，尽管在磨料图案排布提出多年后的今天依然无法看到起大规模的应用。寻找更自由、便捷、高效的磨料图案分布磨轮制备技术显然极为迫切。
发明内容
本发明提供了一种磨料群排布图案可控的钎焊磨轮的制备方法，其克服了背景技术所存在的不足。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种磨料群排布图案可控的钎焊磨轮的制备方法，包括：
步骤一，将光固化剂均匀涂覆在磨轮基体工作表面上，形成光固化剂涂覆层；
步骤二，将磨粒撒在光固化剂涂覆层上；
步骤三，采用聚焦光束光斑按设计的磨粒排布图案对光固化剂涂覆层进行区域性扫描光固化，使得光束照射到的光固化剂涂覆层中的光固化剂发生光诱导固化，借助此固化作用从而将磨粒临时粘固在磨轮基体上；
步骤四,清除没有固化的光固化剂和没有被粘固的磨粒，从而在磨轮基体表面上得到与预期磨粒排布图案一致的光固连接磨料层；
步骤五，将活性合金粉末撒在磨轮基体上，至少覆盖所述光光固连接磨料层；
步骤六，将磨轮基体关入加热炉进行钎焊加热，光固化剂分解气化，活性合金粉末熔化后将磨粒牢固连接在磨轮基体上，冷却后得到钎焊磨轮。
一较佳实施例之中：所述光固化剂是含有1-10％的光引发剂，同时含有丙烯酰氧基、或甲基丙烯酰氧基、或丙烯基、或环氧基团、或乙烯基醚的树脂；所述光固化剂涂覆层厚度30-50um。
一较佳实施例之中：所述光固化剂是液态光固化剂，采用丙烯酰氧基树脂或乙烯基酯树脂。
一较佳实施例之中：所述磨粒是金刚石、或立方氮化硼、或氧化锆、或氧化铝、或硬质合金、或氮化硅、或碳化硅；所述磨粒的直径是10-2000μm。
一较佳实施例之中：所述光束照射在磨轮基体表面的光斑直径为0.01-10mm；所述光束为波长250-420nm的紫外光或波长为400-800nm的可见光。
一较佳实施例之中：所述光束功率40-50W，宽度1-2mm,扫描速度10-20mm/min。
一较佳实施例之中：所述活性合金粉末是加热可熔化的金属合金焊料，其组分至少包括铬、钴、钛、铁、铝金属合金当中的一种。
一较佳实施例之中：所述活性合金粉末是粒度100-300目的NiCrP预合金粉末，或者，粒度200-300目的AgCuTi预合金粉末。
一较佳实施例之中：步骤六当中，加热炉内真空度10-4-10-3Pa，加热到400-600摄氏度保温20-40分钟，光固化剂分解，继续加热至1030-1050摄氏度并保温3-8分钟，活性合金粉末熔化。
一较佳实施例之中：步骤六当中，加热炉内通有惰性保护气体，加热到400-500摄氏度保温20-40分钟，光固化剂分解，继续加热至850-890摄氏度并保温15-30分钟，活性合金粉末熔化。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
利用光束对磨轮基体表面的光固化剂进行选择性照射固化，再通过钎焊加热使活性合金粉末熔化后将磨粒牢固连接在磨轮基体上，可以实现各种复杂排布图案的制作，可实现细粒度磨粒群分布可控排布，极大提高了制作效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1绘示了磨轮基体的立体示意图。
图2绘示了磨轮基体的横截面示意图。
图3绘示了磨轮基体工作面涂覆光固化剂的立体示意图。
图4绘示了磨轮基体工作面涂覆光固化剂的横截面示意图。
图5绘示了磨粒撒在磨轮基体工作面的立体示意图。
图6绘示了磨粒撒在磨轮基体工作面的横截面示意图。
图7绘示了光束照射光固光固化剂的立体示意图。
图8绘示了光束照射光固光固化剂的横截面示意图。
图9绘示了移除未固化的光固化剂和未粘固的磨粒之后的立体示意图。
图10绘示了移除未固化的光固化剂和未粘固的磨粒之后的横截面示意图。
图11绘示了撒完活性合金粉末的磨轮基体立体示意图。
图12绘示了撒完活性合金粉末的磨轮基体横截面示意图。
图13经过钎焊加热后磨轮基体立体示意图。
图14经过钎焊加热后磨轮基体横截面示意图。
具体实施方式
实施例一：
请参照图1至图14，磨料群排布图案可控的钎焊磨轮的制备方法，包括：
步骤一，将光固化剂2均匀涂覆在磨轮基体1上，形成光固化剂涂覆层。光固化剂2优选液态光固化剂丙烯酰氧基树脂，光固化剂涂覆层厚度为30-50um。磨轮基体1优选45号钢。
步骤二、将磨粒3撒在光固化剂涂覆层上。磨粒3优选金刚石磨粒，直径40-80um。
步骤三，采用聚焦光束光斑按所设计的磨粒排布图案对光固化剂2进行区域选择性扫描照射固化，使得光束4照射过的光固化剂2发生固化并形成光固连接磨料层5。光束功率40W，光束宽度2mm,扫描速度10mm/min。光束4优选波长为250-420nm的紫外光。
步骤四，完成扫描后清除没有固化的光固化剂2和没有被粘固的磨料3，从而在磨轮基体1表面上得到与预期磨粒排布图案一致的光固连接磨料层5。
步骤五，将活性合金粉末6撒在磨轮基体上1，至少覆盖光固连接磨料层5。活性合金粉末6优选NiCrP预合金粉末，粒度100-300目。
步骤六、将磨轮基体1送入加热炉进行钎焊加热，真空度10-4Pa，加热到400-600摄氏度保温30分钟，使得光固连接磨料层5中的光固化剂2在高温下分解，继续加热至1030-1050摄氏度并保温3-8分钟，使得活性合金粉末6熔化后将磨粒3与基体1牢固连接，随后冷却取出得到所设计的磨粒图案分布磨轮。
实施案例二：
请参照图1至图14，磨料群排布图案可控的钎焊磨轮的制备方法，包括：
步骤一，将光固化剂2均匀涂覆在磨轮基体1上，形成光固化剂涂覆层。光固化剂2优选液态光固化剂乙烯基酯树脂，光固化剂涂覆层厚度为30-50um。磨轮基体1优选45号钢。
步骤二、将磨粒3撒在光固化剂涂覆层上。磨粒3优选CBN磨粒，直径100-1250um。
步骤三，采用聚焦光束光斑按所设计的磨粒排布图案对光固化剂2进行区域选择性扫描照射固化，使得光束4照射过的光固化剂2发生固化并形成光固连接磨料层5。光束功率50W，光束宽度1mm,扫描速度15mm/min。光束4优选波长为400-800nm的可见光。
步骤四，完成扫描后清除没有固化的光固化剂2和没有被粘固的磨料3，从而在磨轮基体1表面上得到与预期磨粒排布图案一致的光固连接磨料层5。
步骤五，将活性合金粉末6撒在磨轮基体上1，至少覆盖光固连接磨料层5。活性合金粉末6优选AgCuTi预合金粉末，粒度200-300目。
步骤六、将磨轮基体1送入通有惰性保护气体的加热炉进行钎焊加热，，加热到400-500摄氏度保温30分钟，使得光固连接磨料层5中的光固化剂2在高温下分解，继续加热至850-890摄氏度并保温15-30分钟，使得活性合金粉末6熔化后将磨粒3与基体1牢固连接，随后冷却取出得到所设计的磨粒图案分布磨轮。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种磨料群排布图案可控的钎焊磨轮的制备方法，其特征在于，包括：
步骤一，将光固化剂均匀涂覆在磨轮基体工作表面上，形成光固化剂涂覆层；
步骤二，将磨粒撒在光固化剂涂覆层上；
步骤三，采用聚焦光束光斑按设计的磨粒排布图案对光固化剂涂覆层进行区域性扫描光固化，使得光束照射到的光固化剂涂覆层中的光固化剂发生光诱导固化，借助此固化作用从而将磨粒临时粘固在磨轮基体上；
步骤四,清除没有固化的光固化剂和没有被粘固的磨粒，从而在磨轮基体表面上得到与预期磨粒排布图案一致的光固连接磨料层；
步骤五，将活性合金粉末撒在磨轮基体上，至少覆盖所述光光固连接磨料层；
步骤六，将磨轮基体关入加热炉进行钎焊加热，光固化剂分解气化，活性合金粉末熔化后将磨粒牢固连接在磨轮基体上，冷却后得到钎焊磨轮。
2.根据权利要求1所述的钎焊磨轮的制备方法，其特征在于：所述光固化剂是含有1-10％的光引发剂，同时含有丙烯酰氧基、或甲基丙烯酰氧基、或丙烯基、或环氧基团、或乙烯基醚的树脂；所述光固化剂涂覆层厚度30-50um。
3.根据权利要求2所述的钎焊磨轮的制备方法，其特征在于：所述光固化剂是液态光固化剂，采用丙烯酰氧基树脂或乙烯基酯树脂。
4.根据权利要求1所述的钎焊磨轮的制备方法，其特征在于：所述磨粒是金刚石、或立方氮化硼、或氧化锆、或氧化铝、或硬质合金、或氮化硅、或碳化硅；所述磨粒的直径是10-2000μm。
5.根据权利要求1所述的钎焊磨轮的制备方法，其特征在于：所述光束照射在磨轮基体表面的光斑直径为0.01-10mm；所述光束为波长250-420nm的紫外光或波长为400-800nm的可见光。
6.根据权利要求5所述的钎焊磨轮的制备方法，其特征在于：所述光束功率40-50W，宽度1-2mm,扫描速度10-20mm/min。
7.根据权利要求1所述的钎焊磨轮的制备方法，其特征在于：所述活性合金粉末是加热可熔化的金属合金焊料，其组分至少包括铬、钴、钛、铁、铝金属合金当中的一种。
8.根据权利要求7所述的钎焊磨轮的制备方法，其特征在于：所述活性合金粉末是粒度100-300目的NiCrP预合金粉末，或者，粒度200-300目的AgCuTi预合金粉末。
9.根据权利要求1所述的钎焊磨轮的制备方法，其特征在于：步骤六当中，加热炉内真空度10-4-10-3Pa，加热到400-600摄氏度保温20-40分钟，光固化剂分解，继续加热至1030-1050摄氏度并保温3-8分钟，活性合金粉末熔化。
10.根据权利要求1所述的钎焊磨轮的制备方法，其特征在于：步骤六当中，加热炉内通有惰性保护气体，加热到400-500摄氏度保温20-40分钟，光固化剂分解，继续加热至850-890摄氏度并保温15-30分钟，活性合金粉末熔化。
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