CN113770924A - 一种金属结合剂砂轮可控喷砂修锐装置及修锐方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属结合剂砂轮可控喷砂修锐装置及修锐方法，该装置右室内的喷砂装置吸入砂粒后，在压缩空气的作用下，随高压气流经喷嘴冲撞左室旋转的砂轮表面。砂轮连接高减速比的减速机低速转动。喷砂装置通过调节手柄调整固定在移动滑块上的喷砂嘴与砂轮外表面的距离，在砂轮旋转室内预留了位置可外接一个压缩空气喷嘴，能够清除砂轮表面残留的砂粒，避免砂粒撞击砂轮表面后堵塞开放孔隙。压缩空气进入喷砂嘴前设置有调压阀，使修锐过程中压缩空气压力能够始终保持固定，因此砂粒均以相同动能撞击靶材表面，保证砂轮修锐过程的可控性，也可根据需要调节所需的压力大小。

Description

一种金属结合剂砂轮可控喷砂修锐装置及修锐方法

技术领域

本发明涉及喷砂机技术领域，尤其涉及一种砂轮喷砂修锐装置及使用方法。

背景技术

目前，实际工业生产中，广泛应用于金属结合剂超硬磨料砂轮的修锐方法是磨削油石法和喷砂修锐法。磨削油石法不需要在线电解修整和激光修整等方法的高操作难度及必备的硬件设备，多层砂轮经油石法修锐后，虽然金属结合剂能够有效去除，但由于油石中刚玉磨料粒度过小，因此磨粒切削刃出露高度极为有限，不能用于后续的高效深切磨削加工。喷砂以压缩空气流或离心力为动力，将一定粒径的、具有很高动能的砂粒喷射到金属基体表面，通过砂粒的撞击、切削作用使金属表面粗化、净化。作为最常用、最高效的表面粗化方法，喷砂通过以下几个方面改善涂层对基体表面的附着性能。喷砂修锐法作为另一种操作简单且成本低廉的金属结合剂砂轮修锐方法。然而，根据陈珍珍等在“多孔复合结合剂立方氮化硼砂轮”一文中可知，砂轮高效磨削研究目前主要采用人工手持喷砂嘴对砂轮表面进行修锐的方式，无法保证砂轮修锐过程的可控性。若修锐时间不足，可能导致的磨粒高度较低或开放孔隙仍被结合剂填充；若修锐时间过长，则导致CBN晶粒大块破碎，此外，金属结合剂的大量去除很可能出现砂轮局部崩边现象，砂轮型面精度和寿命均难以保证。

陈玲等在“轴内孔外圆同步喷砂设备的研制及应用”一文中针对当前轴类产品内孔与外圆无法同步喷砂、质量无法保障的问题，设计了一个轴内孔外圆同步喷砂的自动喷砂机，对某轴类产品内孔外圆同步进行喷砂处理。基于PLC及传感器等进行设计，利用空气增压将砂砾均匀喷射在产品的内外表面，该设备主要由砂砾回收系统、砂砾分选系统、喷枪系统、转台系统和控制系统组成。应用表明，该设备性能可靠，操作简单，砂砾及粉尘回收率高，安全环保，整体外表面粗糙度均匀，但是该喷砂机仅针对轴类产品内孔与外圆喷砂，而对于多层CBN砂轮来说，需要喷砂处理的部分为砂轮工作层，而工作层主要成分为Cu-Sn-Ti复合结合剂，Cu-Sn-Ti复合结合剂是一种金属结合剂，与一般轴类产品内孔与外圆成分以及喷砂处理时的要求特点均不同，因此该装置对于多层CBN砂轮并不适用。而目前的多层CBN砂轮喷砂设备均处于手持式的方式，并不能对喷砂修锐全过程控制，因此修锐出来的效果差强人意。因此，开发一种新型的砂轮喷砂修锐装置，实现多层砂轮喷砂修锐过程的均匀可控显得至关重要。

发明内容

发明目的：本发明提供一种金属结合剂砂轮可控喷砂修锐装置及修锐方法，该机构结构简单，使用方便，可广泛应用于砂轮修锐中，保证砂轮修锐过程的可控性。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种金属结合剂砂轮可控喷砂修锐装置，包括同水平布置的左右两室，并且外置除尘罩，除尘罩的盖板边缘与内腔接触位置均装有密封条，以确保试验环境的干净整洁，装置底部安装有万向轮。

所述的金属结合剂砂轮是通过钎焊烧结工艺将Cu-Sn-Ti金属结合剂与磨粒制备成多层节块，然后通过树脂胶粘在砂轮基体表面，结合强度高，成型性好，耐高温，导热性和耐磨性好，使用寿命长，可承受较大的负荷。

所述左室主要包括砂轮旋转组件、砂轮和压缩空气喷嘴。

所述砂轮旋转组件包括电机、减速机、联轴器、旋转装置及法兰。所述砂轮安装在旋转装置上，在电机转动下随之转动。在砂轮旋转室内伸出一个压缩空气喷嘴，用以清除砂轮表面残留的砂粒。

该压缩空气喷嘴朝向砂轮喷砂接触位置，从压缩空气管道处接入压缩空气，在砂轮喷砂过程中，砂轮匀速旋转，而压缩空气喷嘴始终对准砂轮吹气，清除砂轮喷砂后表面残留砂粒。

所述右室主要包括水平移动组件和喷砂装置。

所述水平移动组件包括滚珠丝杠和手轮。喷砂嘴固定在滚珠丝杠上，通过手轮调节喷砂嘴至砂轮表面的距离，实现喷砂距离的控制，通过控制距离来达到控制砂粒动量的效果。

所述喷砂装置包括进砂管、喷砂嘴和调压阀。压缩空气进入喷砂嘴前设置有调压阀。所述喷砂嘴包含进砂口和进气口，将进砂管一端连到进砂口上，另一端插进装有砂粒的送砂室内，利用喷砂嘴内因压缩气体流动形成的压强差，将砂粒吸入喷砂嘴内，随高压气流经喷嘴冲撞砂轮表面。

金属结合剂砂轮可控喷砂修锐方法，其特征在于，步骤如下：

（1）调节喷砂装置的喷砂嘴、喷砂口、砂轮，位于同一水平；

（2）启动电机，带动砂轮在左室内水平转动；通过配备高减速比的减速机，控制砂轮转速在1~10 rpm范围内；

（3）右室内，进砂管一端连进砂口，另一端通过连通孔插进装有砂粒的送砂室内，利用进砂管上的调压阀控制气流压力，喷砂嘴内因压缩气体流动形成的压强差，将砂粒吸入进砂管内，随高压气流经喷砂口冲撞砂轮表面，通过操作手轮调整喷砂嘴与砂轮外表面的距离，实现修锐过程的可控。

有益效果：

（1）本发明提供的一种砂轮喷砂修锐装置，通过配备高减速比的减速机，能够实现砂轮的低速转动（转速：1~10 rpm），确保修锐过程中砂轮匀速转动，保证砂轮各处受到的喷砂程度一致，确保喷砂的均匀性。

（2）通过操作手轮能够调整喷砂嘴与砂轮外表面的距离，通过控制距离调节砂粒喷到砂轮表面时的动量大小，控制修锐力度大小，实现修锐过程的力度可控性。

（3）砂轮旋转室内的压缩空气喷嘴能够清除砂轮表面残留的砂粒，避免砂粒撞击砂轮表面后堵塞开放孔隙，提高砂轮修锐效果。

（4）喷砂嘴前设置有调压阀，压缩空气的压力可调，修锐过程中压缩空气压力始终保持固定，因此砂粒均以相同动能撞击靶材表面，保证修锐过程的可控性。

附图说明

图1为本发明一种金属结合剂砂轮可控喷砂修锐装置的整体结构示意图；

图2为图1的装配主视图；

图3为图1的装配俯视图；

图4为喷砂机左室内部结构示意图；

图5为水平移动组件的结构示意图；

图6为喷砂机压缩空气出气口与砂粒出砂口结构示意图；

图7为砂轮安装法兰上盖结构示意图；

图8为砂轮安装法兰结构示意图；

图9为砂轮安装底座结构示意图；

图10为砂轮结构示意图；

图11为喷砂机电机安装结构示意图；

图12为防尘罩结构示意图；

图13是效果比较图，其中（a）为普通喷砂法、（b）为本发明喷砂修锐装置，图中标尺为100μm。

其中，1为盖板，2为防尘罩，3为主轴，4为法兰，5为垫片，6为砂轮，7为底座，8为联轴器，9为控制电机，10为支架，11为滚轮，12为喷砂口，13为压缩空气出气口与砂粒出砂口二分管，14为距离调节丝杠，15为调节手柄，16为连通孔，17为送砂室，18为密封条，19为固定装置，20为滑块，21为导轨固定块。

具体实施方式

本发明公开以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

图1为本发明一种金属结合剂砂轮可控喷砂修锐装置的整体结构示意图，图2为图1的装配主视图，图3为图1的装配俯视图。图4为喷砂机左室内部结构示意图；所述的金属结合剂砂轮是多层Cu-Sn-Ti金属结合剂砂轮，采用的结合剂是Cu-Sn-Ti。

一种砂轮喷砂修锐装置，包括同水平布置的左右两室，并且外置除尘罩2，除尘罩的盖板1边缘与内腔接触位置均装有密封条，以确保试验环境的干净整洁。装置底部安装有万向轮。

左室包括砂轮旋转组件、砂轮以及底座。砂轮旋转组件包括同主轴的电机、减速机、联轴器8、垫片及法兰。所述砂轮6安装底座7上，经过联轴器连接到控制电机9，在控制电机9带动下随之转动，主轴的自由端安装法兰4固定。

右室包括水平移动组件和喷砂装置，图5为水平移动组件结构示意图，参照图5所示，水平移动组件包括距离调节丝杠14、调节手柄15、固定装置19、滑块20，导轨固定块21，距离调节丝杠14一端固定在左右室分隔挡板，另一端借助导轨固定块21固定在右室侧壁。滑块20套接在距离调节丝杠14上且连接调节手柄15，喷砂装置固定在滑块20上，可以通过调节手轮控制喷砂距离。

喷砂装置包括喷砂口12和压缩空气出气口与砂粒出砂口二分管13，两者高度相同，喷砂口12开设在左右两室中间的隔板上。进砂管一端连进砂口，另一端通过连通孔16插进装有砂粒的送砂室17内，利用进砂管上的调压阀控制气流压力，喷砂嘴31内因压缩气体流动形成的压强差，将砂粒吸入进砂管内，随高压气流经喷砂口冲撞砂轮表面。喷砂嘴31前设置有调压阀，压缩空气进入喷砂嘴31后被增压。

图6为压缩空气出气口与砂粒出砂口二分管13的结构示意图，参加图6所示，二分管13的一端32连接送砂室，一端30连接压缩空气，在通入压缩空气后带动砂粒经喷砂嘴31一起喷出，最后经喷砂口12喷到砂轮表面。

图7为砂轮安装所固定的法兰上盖，图8为砂轮安装所固定的法兰，图9为砂轮左室的旋转底座，砂轮套在主轴上，借助法兰固定，主轴另一端连接至主轴，控制电机通过带动主轴运动，从而带动底座、砂轮进行旋转。通过配备高减速比的减速机，能够实现砂轮的低速转动（转速：1~10 rpm）。

图12为喷砂修锐装置的防尘罩，在进行喷砂过程中，压缩空气携带砂粒撞击砂轮表面破碎会造成扬尘，所以使用防尘罩控制扬尘避免对环境造成污染。

喷砂过程如下：

（1）调节喷砂装置的喷砂嘴、喷砂口、砂轮，位于同一水平；

（2）启动电机，带动砂轮在左室内水平转动；通过配备高减速比的减速机，控制砂轮转速在1~10 rpm范围内；

（3）右室内，进砂管一端连进砂口，另一端通过连通孔（16）插进装有砂粒的送砂室内，利用进砂管上的调压阀控制气流压力，喷砂嘴内因压缩气体流动形成的压强差，将砂粒吸入进砂管内，随高压气流经喷砂口冲撞砂轮表面，通过操作手轮调整喷砂嘴与砂轮外表面的距离，实现修锐过程的可控。

压缩空气进入喷砂嘴前设置有调压阀，使修锐过程中压缩空气压力始终保持某一固定值，因此砂粒均以相同动能撞击靶材表面，保证修锐过程的可控性，也可根据需要调节压力阀，控制压力的大小，保证了修锐过程中压力大小的可控性。实施例2 效果比较实验

采用普通喷砂法喷砂的金属结合剂砂轮由于时间距离难以控制，修锐时间不足，可能导致的磨粒高度较低或开放孔隙仍被结合剂填充；若修锐时间过长，则导致CBN晶粒大块破碎，此外，金属结合剂的大量去除很可能出现砂轮局部崩边现象，砂轮型面精度和寿命均难以保证。如图13（a），部分金属结合剂还并未去除而CBN晶粒已经破碎。而采用该装置喷砂，喷砂距离以及时间均可控制，砂轮表面的结合剂去除效果好，而磨粒几乎无损伤，能够大大提高砂轮的修锐效率，保证砂轮的磨削性能。

最后应说明的是：本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种金属结合剂砂轮可控喷砂修锐装置，其特征在于，包括同一水平布置的左右两室，并且外置除尘罩，除尘罩的盖板边缘与内腔接触位置均装有密封条，装置底部安装有万向轮；

左室包括砂轮旋转组件、砂轮以及底座；砂轮旋转组件包括同主轴的电机、减速机、联轴器(8)、垫片及法兰；所述砂轮（6）安装底座（7）上，经过联轴器连接到控制电机（9），在控制电机带动下转动，主轴的自由端安装法兰（4）固定；

右室包括水平移动组件和喷砂装置，喷砂装置安装在水平移动组件上前后位置可调，喷砂装置的出口、左右室之间隔板上开设的喷砂口、砂轮，位于同一水平。

2.根据权利要求1所述的金属结合剂砂轮可控喷砂修锐装置，其特征在于，水平移动组件包括距离调节丝杠（14）、调节手柄（15）、固定装置（19）、滑块（20），导轨固定块（21），距离调节丝杠一端固定在左右室分隔挡板，另一端借助导轨固定块固定在右室侧壁；滑块（20）套接在距离调节丝杠（14）上且连接调节手柄（15），喷砂装置固定在滑块（20）上，通过调节手轮控制喷砂距离。

3.根据权利要求2所述的金属结合剂砂轮可控喷砂修锐装置，其特征在于，喷砂装置包括喷砂口（12）和压缩空气出气口与砂粒出砂口二分管（13），压缩空气出气口与砂粒出砂口二分管（13）的喷砂嘴经过进砂管通至喷砂口，空气出气口与砂粒出砂口二分管（13）的喷砂嘴另一端连接的进砂管插进装有砂粒的送砂室（17）内。

4.根据权利要求3所述的金属结合剂砂轮可控喷砂修锐装置，其特征在于，二分管（13）有三个开口端，其中一端连接送砂室吸入沙砾，一端连接调压阀，用于输入压缩空气，另一端为喷砂嘴。

5.基于权利要求1所述的金属结合剂砂轮可控喷砂修锐装置的金属结合剂砂轮可控喷砂修锐方法，其特征在于，步骤如下：

（1）调节喷砂装置的喷砂嘴、喷砂口、砂轮，位于同一水平；

（2）启动电机，带动砂轮在左室内水平转动；通过配备高减速比的减速机，控制砂轮转速在1~10 rpm范围内；

（3）右室内，进砂管一端连进砂口，另一端通过连通孔（16）插进装有砂粒的送砂室内，利用进砂管上的调压阀控制气流压力，喷砂嘴内因压缩气体流动形成的压强差，将砂粒吸入进砂管内，随高压气流经喷砂口冲撞砂轮表面，通过操作手轮调整喷砂嘴与砂轮外表面的距离，实现修锐过程的可控。

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