CN107378813A - 一种砂轮加工方法 - Google Patents

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张凤林
刘文广
王鹏
王健
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Abstract

本发明公开了一种砂轮加工方法，先将粒度为20～25目的金刚石磨粒定位贴合在磨削块的外表面上，使金刚石磨粒保持一定的排列关系；再将金刚石磨粒固结在磨削块上，使金刚石磨粒与磨削块之间的固结为一体结构；最后通过激光刻蚀加工金刚石磨粒，在金刚石磨粒上刻蚀出微孔和/或微刃。本发明先将粗粒度的金刚石磨粒固定，在粗粒度的金刚石磨粒上加工出微孔、微刃结构将磨粒表面微细结构化，同时减小钎焊加工过程所带来的石墨化，减小金刚石磨粒所受到的热损伤。

Description

一种砂轮加工方法
技术领域
本发明涉及加工制造设备技术领域，更进一步涉及一种砂轮加工方法。
背景技术
钎焊金刚石砂轮是以金刚石磨料为原料，铜基，银基，镍基等预合金粉末作结合剂制成的固结磨具，具有磨粒把持力大、出刃度高、磨削锋利，磨削效率高等优点。
一般在用于硬质材料的加工中，为使工件被磨削后达到较高的尺寸精度与表面质量，通常使用细粒度的金刚石砂轮，但细粒度的金刚石磨粒在钎焊的过程中石墨化现象比较严重，存在微米级的表面热损伤，影响砂轮的磨削性能，因磨粒细小，钎焊工艺复杂；钎焊后砂轮的容屑空间小、易出现碎屑堵塞问题，造成排屑困难等问题。
因此对于本领域的技术人员来说，设计一种加工钎焊金刚石砂轮的方法，改善其磨粒的磨削性能，使其具有细粒度磨粒砂轮的磨削效果，是目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种砂轮加工方法，能够加工粗粒度的金刚石砂轮，提高其精密磨削性能，满足加工的质量要求，具体方案如下：
一种砂轮加工方法，包括：
将粒度为20～25目的金刚石磨粒定位贴合在磨削块的外表面上；
将所述金刚石磨粒与所述磨削块相互固结；
通过激光刻蚀加工所述金刚石磨粒，在所述金刚石磨粒上刻蚀出微孔和/或微刃。
可选地，所述将粒度为20～25目的金刚石磨粒定位贴合在磨削块的外表面上的过程采用模板法、或静电法、或点胶法加工。
可选地，所述将所述金刚石磨粒与所述磨削块相互固结的过程采用钎焊法加工。
可选地，刻蚀所述金刚石磨粒的激光与水平面的夹角角度为45～90度。
可选地，通过调节激光的功率、脉宽，改变所述金刚石磨粒上的微孔和/或微刃的尺寸。
可选地，将粒度为20～25目的金刚石磨粒定位贴合在磨削块的外表上的过程中，所述金刚石磨粒按有序横竖阵列排布。
可选地，所述金刚石磨粒上刻蚀出8～12个完整的微刃与微孔。
本发明提供了一种砂轮加工方法，先将粒度为20～25目的金刚石磨粒定位贴合在磨削块的外表面上，使金刚石磨粒保持一定的排列关系；再将金刚石磨粒与磨削块相互固结，使金刚石磨粒与磨削块之间的固结为一体结构；最后通过激光刻蚀加工金刚石磨粒，在金刚石磨粒上刻蚀出微孔和/或微刃。本发明先将粗粒度的金刚石磨粒固定，在粗粒度的金刚石磨粒上加工出微孔、微刃结构，将粗粒度的金刚石磨粒表面微细结构化，同时减小钎焊加工过程所带来的石墨化，减小金刚石磨粒所受热损伤。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为砂轮加工方法的流程图；
图2为金刚石磨粒与磨削块的配合关系图；
图3A为无任何激光刻蚀处理的金刚石磨粒结构图；
图3B为仅加工微刃的金刚石磨粒的轴测结构图；
图3C为同时加工微刃和微孔的金刚石磨粒的轴测结构图；
图4A为仅加工微刃的金刚石磨粒的剖面图；
图4B为同时加工微刃和微孔的金刚石磨粒的剖面结构图；
图5A为三组砂轮对应平面磨削时的切向磨削力柱状图；
图5B为三组砂轮对应平面磨削时的法向磨削力柱状图。
图中包括：
磨削块1、金刚石磨粒2。
具体实施方式
本发明的核心在于提供一种砂轮加工方法，能够加工粗粒度的金刚石砂轮，提高其精密磨削性能，满足加工的质量要求。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本发明的砂轮加工方法进行详细的介绍说明。
如图1所示，为砂轮加工方法的流程图，图2为金刚石磨粒2与磨削块1的配合关系图，该方法包括以下步骤：
S1、将粒度为20～25目的金刚石磨粒2定位贴合在磨削块1的外表面上；此步骤仅将金刚石磨粒2贴在磨削块1上，将金刚石磨粒2所处的位置确定，可通过普通的不干胶粘接固定；
S2、将金刚石磨粒2与磨削块1相互固结；此步骤通过特定的加工方式，将金刚石磨粒2与磨削块1连结为一体，当金刚石磨粒2受到摩擦力时，不会从磨削块1上脱落；
S3、通过激光刻蚀加工金刚石磨粒2，在金刚石磨粒2上刻蚀出微孔和/或微刃；因金刚石磨粒2的尺寸较大，无法满足磨削的精细度要求，因此还需要对其进一步加工，本发明采用激光刻蚀的方式加工粗粒度金刚石磨粒，在不改变原有磨粒尺寸的情况下，使其具有细粒度的金刚石磨粒的磨削效果，提高砂轮的磨削锋利性和磨削表面质量，使粗颗粒金属石砂轮达到细颗粒砂轮精密磨削的效果；由于对粗料度的金刚石磨粒进行加工，仅改变了其表面的结构，加工过程更加简便。
在上述方案的基础上，对于步骤S1将粒度为20～25目的金刚石磨粒2定位贴合在磨削块1的外表面上的过程可采用多种加工方法，优选地可采用模板法、静电法、点胶法加工，加工时任选其中一个方法。
对于步骤S2将金刚石磨粒2与磨削块1相互固结的过程，优选地采用钎焊法加工，通过钎料将金刚石磨粒2与磨削块1焊接固定，连接为一体式的结构。
在加工时，刻蚀金刚石磨粒2的激光与水平面的夹角角度为45～90度，呈90度时激光以垂直于磨削块1表面的方向刻蚀金刚石磨粒2；根据所需微孔及微刃的结构选择合适的激光。
通过调节激光的功率、脉宽，改变金刚石磨粒2上的微孔和/或微刃的尺寸。通过调节功率的大小可改变微孔和微刃的深度，通过调节脉宽可调节微孔和微刃的宽度。
微刃是开设在金刚石磨粒2上微小的缝隙，如图3B所示，为仅加工微刃的金刚石磨粒2的轴测结构图，图4A为仅加工微刃的金刚石磨粒2的剖面图，各缝隙之间相互交叉连通，微刃的断面尺寸可逐渐变化；如图3C所示，为同时加工微刃和微孔的金刚石磨粒2的轴测结构图，图4B为同时加工微刃和微孔的金刚石磨粒2的剖面结构图，微孔为四周封闭的开孔，微孔开设在多条微刃所形成的柱状结构上，一般微孔的断面尺寸保持一致；通过微孔及微刃的组合，可加工出多种不同规格的砂轮。
为了方便加工定位，将粒度为20～25目的金刚石磨粒2定位贴合在磨削块1的外表上的过程中，金刚石磨粒2按有序横竖阵列排布，多个金刚石磨粒2成排布置，处于不同排当中的金刚石磨粒2相互交叉，夹角可为直角，也可根据设计设置为锐角或钝角等夹角。
在加工后，金刚石磨粒2上刻蚀出8～12个完整的微刃与微孔，满足对于精细化的要求，具体的数量需要根据金刚石磨粒2自身的大小及微刃之间的距离确定。
下面以一具体结构对本发明进行说明：
使用本发明中的激光刻蚀方法对三组砂轮样品进行激光刻蚀处理，本次对比实例中采用的激光刻蚀参数为：激光频率:30KHZ，脉宽:50ns，扫描速度:600mm/s，微刃扫描次数:100次，微孔扫描次数:500次，所有微结构的激光刻蚀角度均为90°。被刻蚀磨粒大小为20-25目的金刚石，直径大小在700-800μm之间，激光刻蚀轨迹为200×200μm的正方形，因为激光刻蚀后的凹槽宽度大约在50μm，所以激光最后刻蚀的每个微刃尺寸大小为150μ×150μ左右，刻蚀的微孔直径为20μm，深度在150-200μm，基本上在一个金刚石面上可一刻蚀8-10个完整的微刃。
刻蚀的三组样品分别为如图3A、图3B、图3C所示，图3A中的金刚石磨粒2称为O，无任何激光刻蚀处理；图3B中的金刚石磨粒2称为E，仅微刃刻蚀；图3C中的金刚石磨粒2称为E-H，经微刃与微孔刻蚀，孔和刃的数量之比为1:1。使用这三种砂轮分别磨削Al2O3陶瓷，通过实验数据采集，可以发现，砂轮O切向磨削力(Ft)和法向磨削力(Fn)在三组砂轮中均为最大，而具有微结构刻蚀的另外两组砂轮其切向力与法向力均比O小。另外，用未经激光刻蚀的砂轮O磨削陶瓷材料后，工件表面粗糙度最大，达到1.27μm，使用激光刻蚀微结构砂轮磨削后工件表面粗糙度逐渐减小。刻蚀微刃和100％微孔的砂轮E-H磨削陶瓷材料表面粗糙度为0.92μm，比钎焊金刚石砂轮O磨削表面的粗糙度减小1/4。三组砂轮对应平面磨削时的切向磨削力(Ft)及法向磨削力(Fn)如图5A和图5B所示。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种砂轮加工方法，其特征在于，包括：
将粒度为20～25目的金刚石磨粒(2)定位贴合在磨削块(1)的外表面上；
将所述金刚石磨粒(2)固结在所述磨削块(1)上；
通过激光刻蚀加工所述金刚石磨粒(2)，在所述金刚石磨粒(2)上刻蚀出微孔和/或微刃。
2.根据权利要求1所述的砂轮加工方法，其特征在于，所述将粒度为20～25目的金刚石磨粒(2)定位贴合在磨削块(1)的外表面上的过程采用模板法、或静电法、或点胶法加工。
3.根据权利要求1所述的砂轮加工方法，其特征在于，所述将所述金刚石磨粒(2)与所述磨削块(1)相互固结的过程采用钎焊法加工。
4.根据权利要求1所述的砂轮加工方法，其特征在于，刻蚀所述金刚石磨粒(2)的激光与水平面的夹角角度为45～90度。
5.根据权利要求1所述的砂轮加工方法，其特征在于，通过调节激光的功率、脉宽，改变所述金刚石磨粒(2)上的微孔和/或微刃的尺寸。
6.根据权利要求1所述的砂轮加工方法，其特征在于，将粒度为20～25目的金刚石磨粒(2)定位贴合在磨削块(1)的外表上的过程中，所述金刚石磨粒(2)按有序横竖阵列排布。
7.根据权利要求1所述的砂轮加工方法，其特征在于，所述金刚石磨粒(2)上刻蚀出8～12个完整的微刃与微孔。
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