CN112548858B - 一种高效修整cbn砂轮的金刚石滚轮及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效修整CBN砂轮的金刚石滚轮及其制备方法，金刚石滚轮包括：用于安装在磨床上固定金刚石滚轮的钢基体，用于提供粘结功能的合金粘结层，粘结在金刚石滚轮上的金刚石颗粒，制备方法包括以下步骤：S1：准备一个石墨模具，再使用钻头钻出基准孔，将天然金刚石颗粒放入基准孔固定；S2：按照重量百分比为：5‑10％镍粉，35‑40％四六铜锌粉，铁粉余量，混合后得到粘结层混合粉末；S3：将S2得到的粘结层混合粉末倒入粘结槽内，再将石墨模具放入钢基体，最后将钢基体放入全自动热压机，全自动热压机通电工作后，自然冷却后取出石墨模具，得到滚轮胚体；S4：根据图纸要求精加工产品，本发明修整效率高、便于冷却、结构简单。

Description

一种高效修整CBN砂轮的金刚石滚轮及其制备方法
技术领域
本发明涉及修正滚轮技术领域，具体是涉及一种高效修整CBN砂轮的金刚石滚轮及其制备方法。
背景技术
金刚石滚轮是新一代砂轮修整工具，具有高精度，高成型的特点。数控成形磨削技术是近年来国内外迅速发展的一种新型的加工技术，其高效精密的加工方式在机械工程上有着极其广泛的应用。
金刚石滚轮的工作原理是：通过安装在磨床的修整装置上，金刚石滚轮修整普通陶瓷砂轮或CBN砂轮，砂轮成型后再磨削零件，从而将金刚石滚轮的外形轮廓及精度、尺寸通过砂轮复制到被加工的零件表面。其特点是机床操作简单，对操作工人的技术要求不高，加工的产品精度一致性好，质量稳定，能显著提高生产效率和产品质量，降低制造成本，容易实现磨削加工自动化。与传统的单点金刚石笔修整相比，生产效率大幅度提高，且加工出的零件表面质量和精度更高，特别适合高精度、大批量生产中。
但目前为止的金刚石滚轮存在整的一致性差，磨损快，功能单一的问题，因此需要一款修整效率高、寿命长、便于冷却、结构简单、体积小、安装方便的金刚石滚轮。
发明内容
本发明解决的技术问题是，以前的工艺单点金刚石修整器修整的一致性差，磨损快，功能单一的问题。
本发明的技术方案是，一种高效修整CBN砂轮金刚石滚轮，包括：
用于安装在磨床上固定金刚石滚轮的钢基体，钢基体包括圆柱体基座及设在基座表面上方的圆形凸台，钢基体还包括用于帮助金刚石滚轮固定位置的锥孔，锥孔沿中轴线贯穿凸台和基座，且锥孔在凸台的孔径大于基座的孔径，凸台上表面上设有第一降温孔，基座的下表面设有第二降温孔，基座内部设有连通第一降温孔与第二降温孔的降温腔，基座底部连接有圆环状第一钢圈，第一钢圈与基座圆心和外径相同，第一钢圈底面内设有环状第一粘结槽，
用于给钢基体提供粘结功能且填充在第一粘结槽内部的合金粘结层，
用于修整CBN砂轮上部轮廓且通过合金粘结层粘结在第一粘结槽内的数个金刚石颗粒。
进一步地，第一钢圈外表面设有与第一钢圈同圆心的环状第二粘结槽，第二粘结槽也内填充有合金粘结层，合金粘结层内粘结有用于修整CBN砂轮外侧轮廓的数个金刚石颗粒，这样的设计使得金刚石滚轮不仅可以对CBN砂轮上部进行修整，也可以对CBN砂轮外廓进行修整。
进一步地，钢基体在金刚石滚轮工作过程中的降温方式包括两种：第一种通过降温腔帮助金刚石滚轮降温；第二种通过水管连接第一降温孔和第二降温孔，流水通过降温腔对过热的金刚石滚轮进行快速降温，降温设计增加了金刚石滚轮的使用实效。
进一步地，一种高效修整CBN砂轮的金刚石滚轮制备方法，包括以下步骤：
S1：准备一个碗型石墨模具，再使用D0.5的钻头沿石墨模具内壁靠近底面的位置钻一周基准孔，再在底面内表面钻一周基准孔，再将0.1克拉大小的天然金刚石颗粒放入基准孔固定；
S2：按照重量百分比为：5-10％镍粉，35-40％四六铜锌粉，铁粉余量，混合后得到粘结层混合粉末；
S3：将S2得到的粘结层混合粉末均匀倒入第一钢圈底面上的第一粘结槽内，再将石墨模具放入钢基体，最后将钢基体放入全自动热压机，全自动热压机通电工作，保温5分钟，全自动热压机关机停止工作，自然冷却至室温，冷却后取出石墨模具，得到含钢基体、合金粘结层、金刚石颗粒的完整金刚石滚轮胚体；
S4：以金刚石颗粒外圈为基准，再根据图纸要求精加工产品，使其达到图纸要求的精度和标准，最后清洗上防锈油，进行包装。
优选地，用于填充第一粘结槽的粘结层混合粉末质量计算公式为：m＝π*(r1 2-r2 2)*h*ρ，其中，m为混合粉末的质量，单位为g，r1为粘结槽的外径，单位为mm，r2为粘结槽的内径，单位为mm，h为粘结槽的高度，单位为mm，ρ为混合粉末的密度，单位为mg/mm3，因此用于填充基座外表面第一粘结槽的粘结层混合粉末和用于填充基座底面上第一粘结槽的粘结层混合粉末质量均通过该公式求得，精确的粉末质量计算可以减少粉末的浪费，提高制备的精确度。
优选地，在S3步骤中，放入钢基体的石墨模具的内表面涂有黄油，黄油可以使得石墨模具在冷却后，轻易从全自动热压机取出。
进一步优选地，在S3步骤中，全自动热压机内温度在一分钟内匀速升至900℃后，压力保持在1MPa，保护气氛为氩气，这样的设计匀速升温的过程可以排出粉末里的空气与杂质。
本发明的有益效果是：
本发明提供的一种高效修整CBN砂轮的金刚石滚轮，其底部和靠近底部的外侧分别设有一圈金刚石，在安装在修整装置上后，无需取下或更换位置，即可完成对CBN砂轮的外侧和上部的轮廓修整，不仅比现有单点金刚石修整器效率更好，效果更好，还具有两种工作模式可使用，节省时间和人工，还可以在转速10000转/min的装置上保持平稳转动，保证了更佳的修整效率，且本金刚石滚轮内部还设有降温腔，不仅可以在金刚石滚轮工作过程中，通过降温腔帮助金刚石滚轮降温，也可以通过水管连接第一降温孔和第二降温孔，流水通过降温腔对过热的金刚石滚轮进行快速降温，且修整时修整力小、修具本身磨损小、修整精度高，本发明提出了以磨削方式进行砂轮修整的在线连续修整的方法，具有修整效率高、寿命长、便于冷却、结构简单、体积小、安装方便等优点。
附图说明
图1是本发明金刚石滚轮截面图；
图2是图1中A-A处截面结构图；
图3是本发明金刚石滚轮俯视图；
图4是本发明金刚石滚轮仰视图；
图5是本发明钢基体截面图；
图6是本发明石墨模具截面图；
图7是本发明金刚石滚轮侧面结构示意图；
其中，1-钢基体、2-锥孔、3-第一粘结槽、4-石墨模具、5-金刚石颗粒、6-基准孔、7-合金粘结层、8-凸台、9-基座、10-第一降温孔、11-降温腔、12-第二降温孔、13-第二粘结槽、14-第一钢圈。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种高效修整CBN砂轮的金刚石滚轮，包括：
如图5所示，用来安装在磨床上固定金刚石滚轮的钢基体1，钢基体1包括基座9及设在基座9外侧表面上的圆形凸台8，钢基体1还包括用于帮助金刚石滚轮固定位置的锥孔2，锥孔2沿中轴线贯穿凸台8和基座9，且锥孔2在凸台8的孔径大于基座9的孔径，如图3所示，凸台8上表面上设有第一降温孔10，如图4所示，基座9的下表面设有第二降温孔12，如图2所示，基座9内部设有连通第一降温孔10与第二降温孔12的降温腔11，钢基体1在金刚石滚轮工作过程中的降温方式包括两种：第一种通过降温腔11帮助金刚石滚轮降温；第二种通过水管连接第一降温孔10和第二降温孔12，流水通过降温腔11对过热的金刚石滚轮进行快速降温，降温设计增加了金刚石滚轮的使用实效，如图4所示，基座9底部连接有圆环状第一钢圈14，第一钢圈14与基座9圆心和外径相同，第一钢圈14底面内设有环状第一粘结槽3。
用于给钢基体1提供粘结功能且填充在第一粘结槽3内部的合金粘结层7，
用于修整CBN砂轮上部轮廓且通过合金粘结层7粘结在第一粘结槽3内的40个金刚石颗粒5。
一种高效修整CBN砂轮金刚石滚轮的制备方法，包括以下步骤：
S1：如图6所示，准备一个碗型石墨模具4，石墨模具4的外径为44mm，内径为40mm，使用D0.5的钻头在以底面中心位置直径36mm的钻一周孔径为0.5mm的基准孔6，再将0.1克拉大小的天然金刚石颗粒5放入基准孔6固定；
S2：按照重量百分比为：5％镍粉，35％四六铜锌粉，铁粉余量，混合后得到粘结层混合粉末；
S3：将S2得到的粘结层混合粉末均匀倒入第一钢圈14底面上的第一粘结槽3内，第一钢圈14的外径为40mm，第一钢圈14底面上的第一粘结槽3外径为38mm，内径为36mm，高为2mm，用于填充第一粘结槽3的粘结层混合粉末质量计算公式为：m＝π*(r1 2-r2 2)*h*ρ，其中，m为混合粉末的质量，单位为g，r1为粘结槽的外径，单位为mm，r2为粘结槽的内径，单位为mm，h为粘结槽的高度，单位为mm，ρ为混合粉末的密度，单位为mg/mm3，粘结层混合粉末的ρ为9.8mg/mm3，因此用于填充基座9底面上第一粘结槽3的粘结层混合粉末质量为9.1g，再将石墨模具4放入钢基体1，放入钢基体1的石墨模具4的内表面涂有黄油，最后将钢基体1放入全自动热压机，全自动热压机通电工作，全自动热压机内温度在一分钟内匀速升至900℃后，压力保持在1MPa，保护气氛为氩气，保温5分钟，全自动热压机关机停止工作，自然冷却至室温，冷却后取出石墨模具4，得到含钢基体1、合金粘结层7、金刚石颗粒5的完整金刚石滚轮胚体；
S4：以金刚石颗粒5外圈为基准，再根据图纸要求精加工产品，使其达到图纸要求的精度和标准，最后清洗上防锈油，进行包装。
对实施例1的金刚石滚轮进行性能测试，发现实施例1的金刚石滚轮能够在转速为8000转/min的设备修整器稳定地对CBN砂轮进行上部轮廓的修整。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，S2步骤中的质量百分比为：10％镍粉，40％四六铜锌粉，铁粉余量。
对实施例2的金刚石滚轮进行性能测试，发现实施例1的金刚石滚轮能够在转速为10000转/min的设备修整器稳定地对CBN砂轮进行上部轮廓的修整。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于，如图4、图7所示，第一钢圈14外表面设有与第一钢圈14同圆心的环状第二粘结槽13，第二粘结槽13内也填充有合金粘结层7，合金粘结层7内粘结有用于修整CBN砂轮外侧轮廓的48个金刚石颗粒5，S2步骤中的质量百分比为：10％镍粉，40％四六铜锌粉，铁粉余量，S3步骤中，第二粘结槽13外径为40mm，内径为38mm，高为2mm，用于填充第二粘结槽13的粘结层混合粉末质量为9.6g。
对实施例3的金刚石滚轮进行性能测试，发现实施例1的金刚石滚轮能够在转速为10000转/min的设备修整器稳定地对CBN砂轮进行上部轮廓和外侧轮廓的修整。

Claims (3)

1.一种高效修整CBN砂轮的金刚石滚轮，其特征在于，包括：
用于安装在磨床上固定金刚石滚轮的钢基体(1)，所述钢基体(1)包括圆柱体基座(9)及设在所述基座(9)表面上方的圆形凸台(8)，钢基体(1)还包括用于帮助金刚石滚轮固定位置的锥孔(2)，所述锥孔(2)沿中轴线贯穿所述凸台(8)和所述基座(9)，且锥孔(2)在凸台(8)的孔径大于基座(9)的孔径，凸台(8)上表面上设有第一降温孔(10)，基座(9)的下表面设有第二降温孔(12)，基座(9)内部设有连通所述第一降温孔(10)与所述第二降温孔(12)的降温腔(11)，基座(9)底部连接有圆环状第一钢圈(14)，所述第一钢圈(14)与基座(9)圆心和外径相同，第一钢圈(14)底面内设有环状第一粘结槽(3)，所述第一钢圈(14)外表面设有与第一钢圈(14)同圆心的环状第二粘结槽(13)，所述第二粘结槽(13)内也填充有合金粘结层(7)，所述合金粘结层(7)内粘结有用于修整CBN砂轮外侧轮廓的数个金刚石颗粒(5)，
用于给所述钢基体(1)提供粘结功能且填充在所述第一粘结槽(3)内部的合金粘结层(7)，
用于修整CBN砂轮上部轮廓且通过所述合金粘结层(7)粘结在第一粘结槽(3)内的数个金刚石颗粒(5)，
所述钢基体(1)在金刚石滚轮工作过程中的降温方式包括两种：第一种通过所述降温腔(11)帮助金刚石滚轮降温；第二种通过水管连接所述第一降温孔(10)和所述第二降温孔(12)，流水通过降温腔(11)对过热的金刚石滚轮进行快速降温。
2.一种高效修整CBN砂轮的金刚石滚轮制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：准备一个碗型石墨模具(4)，再使用D0.5的钻头沿石墨模具(4)内壁靠近底面的位置钻一周基准孔(6)，再在底面内表面钻一周基准孔(6)，再将0.1克拉大小的天然金刚石颗粒(5)放入基准孔(6)固定；
S2：按照重量百分比为：5-10％镍粉，35-40％四六铜锌粉，铁粉余量，混合后得到粘结层混合粉末；
S3：将S2得到的粘结层混合粉末均匀倒入第一钢圈(14)底面上的第一粘结槽(3)内，再将石墨模具(4)放入钢基体(1)，最后将钢基体(1)放入全自动热压机，全自动热压机通电工作，保温5分钟，全自动热压机关机停止工作，自然冷却至室温，冷却后取出石墨模具(4)，得到含钢基体(1)、合金粘结层(7)、金刚石颗粒(5)的完整金刚石滚轮胚体，用于填充所述第一粘结槽(3)的所述粘结层(7)混合粉末质量计算公式为：m＝π*(r1 2-r2 2)*h*ρ，其中，m为混合粉末的质量，单位为g，r1为粘结槽的外径，单位为mm，r2为粘结槽的内径，单位为mm，h为粘结槽的高度，单位为mm，ρ为混合粉末的密度，单位为mg/mm3；
S4：以金刚石颗粒(5)外圈为基准，再根据图纸要求精加工产品，使其达到图纸要求的精度和标准，最后清洗上防锈油，进行包装。
3.如权利要求2所述的一种高效修整CBN砂轮的金刚石滚轮制备方法，其特征在于，在S3步骤中，放入所述钢基体(1)的所述石墨模具(4)的内表面涂有黄油。
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