CN115741508A - 一种具有正负前角的超硬磨料滚轮及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磨具加工技术领域，具体而言，涉及一种具有正负前角的超硬磨料滚轮及其制备方法，正负前角超硬磨料滚轮安装在超硬磨料滚轮加工装置上加工刀刃；正负前角超硬磨料滚轮包括多个超硬磨料颗粒和基体；超硬磨料颗粒包括第一磨粒和第二磨粒；第一磨粒和第二磨粒相间分布在基体的边缘；第一磨粒和第二磨粒上均具有多个刃口，刃口具有设计角度；第一磨粒和第二磨粒上分别具有多个相同的刃口、且第一磨粒的刃口的设计角度未与第二磨粒的刃口的设计角度相同；第一磨粒的刃口和第二磨粒的刃口均包括前刀面和后刀面；通过本发明，实现滚轮修整时正负前角刃口交替切削与磨削，改善滚轮修整过程中的磨削力、修整效率以及方便碎屑的及时排出。

Description

一种具有正负前角的超硬磨料滚轮及其制备方法

技术领域

本发明涉及磨具加工技术领域，具体而言，涉及一种具有正负前角的超硬磨料滚轮及其制备方法。

背景技术

超硬磨料滚轮是机械法修整砂轮的重要工具。现有技术在采用滚轮插补修整超硬磨料凹型成形砂轮时，滚轮型面一般为单圆弧形状，需建立与成形表面相同的修整轮运动轨迹的数学模型，使滚轮的圆弧中心按预定的轨迹运动，通过数控控制装置控制滚轮的修整器各坐标方向的联动，将砂轮修整出所需的成形表面，通过设定不同的数学模型，可以修整出不同的砂轮成形表面。

由于超硬磨料滚轮修整超硬磨料凹型成形砂轮时是“硬对硬”接触，修整过程中磨削力大，容屑空间极小，滚轮圆弧易磨损，修整效率极低，修整凹型小圆弧时精度难以保证，到了修整后期还会产生颤振，使修整无法进行下去。

发明内容

本发明针对现有技术缺陷，提出一种具有正负前角的超硬磨料滚轮及其制备方法，采用超短脉冲激光在超硬磨料滚轮上交替加工出正负前角刃口，实现滚轮修整时正负前角刃口交替切削与磨削，从而改善滚轮修整过程中的磨削力、修整效率以及方便碎屑的及时排出。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案提供了一种具有正负前角的超硬磨料滚轮及其制备方法，所述正负前角超硬磨料滚轮安装在超硬磨料滚轮加工装置上加工刀刃；

所述正负前角超硬磨料滚轮包括多个超硬磨料颗粒和基体；

所述超硬磨料颗粒包括第一磨粒和第二磨粒；

所述第一磨粒和所述第二磨粒相间分布在所述基体的边缘；

所述第一磨粒和所述第二磨粒上均具有多个刃口，所述刃口具有设计角度；

所述第一磨粒和所述第二磨粒上分别具有多个相同的刃口、且所述第一磨粒的刃口的设计角度未与所述第二磨粒的刃口的设计角度相同；

所述第一磨粒的刃口和所述第二磨粒的刃口均包括前刀面和后刀面。

进一步地，所述第一磨粒为正前角磨粒，所述第二磨粒为负前角磨粒；

所述正前角磨粒包括正前角磨粒刃口、正前角磨粒前刀面和正前角磨粒后刀面；

所述负前角磨粒包括负前角磨粒刃口、负前角磨粒前刀面和负前角磨粒后刀面；

所述正前角磨粒前刀面、所述正前角磨粒后刀面、所述负前角磨粒前刀面和所述负前角磨粒后刀面均具有磨削面。

进一步地，所述正前角磨粒前刀面和所述负前角磨粒前刀面组成所述正负前角超硬磨料滚轮的正负前角顺时针交替磨削刀面；

所述正前角磨粒前刀面和所述负前角磨粒后刀面组成所述正负前角超硬磨料滚轮的正负前角逆时针交替磨削刀面。

进一步地，所述第一磨粒的刃口为所述正前角磨粒刃口，所述第二磨粒的刃口为所述负前角磨粒刃口。

进一步地，所述基体为金属基体；

所述金属基体为中间厚边缘薄的圆形结构；

所述超硬磨料颗粒具有刃口一端的刃口开口朝向所述金属基体的边缘的圆周表面外侧，所述超硬磨料颗粒上与具有刃口相对的一端采用钎焊或粉末冶金的方式固结在所述金属基体的边缘的圆周表面。

一种具有正负前角的超硬磨料滚轮的制备方法，所述正负前角超硬磨料滚轮包括超硬磨料颗粒和金属基体；所述超硬磨料颗粒包括正前角磨粒和负前角磨粒；所述正前角磨粒包括正前角磨粒刃口、正前角磨粒前刀面和正前角磨粒后刀面；所述负前角磨粒包括负前角磨粒刃口、负前角磨粒前刀面和负前角磨粒后刀面；所述正负前角超硬磨料滚轮的制备方法包括：

步骤1：将待加工超硬磨料滚轮固定在超硬磨料滚轮旋切激光加工装置上；

步骤2：根据所述正前角磨粒的刃口设计宽度，设置相匹配的数控插补路径和激光平均功率、重复频率等激光参数，加工一个所述正前角磨粒上相邻的刃口；

步骤3：在所述步骤2的基础上，根据设计的所述正前角磨粒个数n，将可旋转工作台旋转360°/n，重复步骤2，直至所有所述正前角磨粒加工完毕；

步骤4：所述步骤3加工完所有的所述正前角磨粒后，根据设计的所述负前角磨粒个数n，将可旋转工作台旋转180°/n，加工一个所述负前角磨粒上相邻的刃口；

步骤5：在所述步骤4的基础上，根据设计的所述负前角磨粒个数n，每个所述负前角磨粒与每个所述正前角磨粒相间分布，将可旋转工作台旋转360°/n，重复所述步骤4，直至所有所述负前角磨粒加工完毕。

进一步地，所述步骤2中的加工一个所述正前角磨粒上相邻的刃口具体包括：

步骤2.1：根据旋光模组出射的激光束在所述正前角磨粒上加工出具有设定角度的相邻刃口，旋光模组出射的激光束根据所述步骤1记录的最高点O1为起始点并沿着设定的轨迹进行加工；加工完第一个所述正前角磨粒的第一个刃口后，精密滑台连同旋光模组运动到第二个刃口的最高点，第二个刃口的最高点记录为O2，激光束根据设定的O2为起始点并沿着设定的轨迹加工第二个刃口；

步骤2.2：根据所述步骤2.1中的所述正前角磨粒的两个相邻刃口加工完毕后，精密滑台连同旋光模组运动到步骤1的起始点O1。

进一步地，所述步骤4中加工一个所述负前角磨粒上相邻的刃口具体包括：

步骤4.1：根据所述负前角磨粒的刃口设计宽度，激光参数设定与所述步骤2中的设定相同；

步骤4.2：根据旋光模组出射的激光束在所述负前角磨粒上加工出具有设定角度的相邻刃口，激光束根据所述步骤1记录的最高点O1为起始点并沿着设定的轨迹进行加工；加工完第一个所述负前角磨粒的第一个刃口后，精密滑台连同旋光模组运动到第二个刃口的最高点，第二个刃口的最高点记录为O3，激光束根据设定的O3为起始点并沿着设定的轨迹加工第二个刃口，分别加工所述负前角磨粒的所述负前角磨粒前刀面和所述负前角磨粒后刀面。

进一步地，所述激光束具有负锥度激光束、零锥度激光束和正锥度激光束三种模式。

进一步地，所述步骤2中加工所述正前角磨粒的一个刃口时，初始激光束采用正锥度激光束，当正锥度激光束由坐标原点运动到刃口的设计宽度中间位置后切换为负锥度激光束，直至按照激光束设定运动轨迹加工到位，分别加工出所述正前角磨粒前刀面和所述正前角磨粒后刀面；

所述步骤4中加工所述负前角磨粒的一个刃口时，初始激光束采用负锥度激光束，当负锥度激光束由坐标原点运动到刃口的设计宽度中间位置后切换为正锥度激光束，直至按照激光束设定运动轨迹加工到位，分别加工出所述负前角磨粒前刀面和所述负前角磨粒后刀面。

本发明的有益效果是：

第一、本发明采用的技术方案是通过超硬磨料滚轮旋切激光加工装置在待加工超硬磨料滚轮的超硬磨料颗粒加工出多角度刃口，在修整砂轮过程中，增加了参与磨削的刃口数量，极大降低了加工过程中的力和热，同时多角度刃口采用正前角磨粒和负前角磨粒交替的设计，综合了正前角切削与负前角磨削的各自优点。多角度刃口超硬磨料滚轮增加了切削刃的数量，增大容屑空间，可以大大降低磨削加工过程中的磨削力，提高磨削效率；

第二、本发明采用的正前角磨粒和负前角磨粒上分别具有多个相同的刃口、且正前角磨粒的刃口的设计角度未与负前角磨粒的刃口的设计角度相同，正前角磨粒和负前角磨粒相间分布在金属基体的边缘的圆周表面，正前角磨粒后刀面和负前角磨粒前刀面组成正负前角超硬磨料滚轮的正负前角顺时针交替磨削刀面，正前角磨粒前刀面和负前角磨粒后刀面组成正负前角超硬磨料滚轮的正负前角逆时针交替磨削刀面，在刃口磨损到一定程度后，反向装夹或砂轮修整器的主轴反转时，正前角磨粒成为负前角磨粒，负前角磨粒成为正前角磨粒，能够继续磨削加工，提高超硬磨料滚轮的使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例的超硬磨料滚轮旋切激光加工装置的示意图；

图2是本发明实施例的超硬磨料滚轮激光振镜加工装置的示意图；

图3是本发明实施例的正负前角超硬磨料滚轮的整体结构的正视图；

图4是图3的超硬磨料颗粒的局部放大图；

图5是本发明实施例的正负前角超硬磨料滚轮的整体结构的侧视图；

图6是图5的超硬磨料颗粒的局部放大图；

图7是图4的正前角刃口的局部放大图；

图8是本发明实施案例的三种模式激光束的示意图；

图9是图4的负前角刃口的局部放大图。

其中，A1-超短脉冲激光光源；A2-CCD模组；A3-反射镜片；A4-旋光模组；A5-聚焦系统；A6-精密同轴吹气装置；A7-可旋转工作台；A8-转台体；A9-精密滑台；A10-扫描振镜系统；B-待加工超硬磨料滚轮；1-正负前角超硬磨料滚轮；10-超硬磨料颗粒；100-正前角磨粒；1000-正前角磨粒刃口；1001-正前角磨粒后刀面；1002-正前角磨粒前刀面；101-负前角磨粒；1010-负前角磨粒刃口；1011-负前角磨粒前刀面；1012-负前角磨粒后刀面；11-金属基体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明提供的一种具有正负前角的超硬磨料滚轮及其制备方法，待加工的超硬磨料滚轮安装在超硬磨料滚轮加工装置上，超硬磨料滚轮加工装置能够采用超硬磨料滚轮旋切激光加工装置或超硬磨料滚轮激光振镜加工装置，用于对待加工超硬磨料滚轮进行刃口加工。

如图1所示，超硬磨料滚轮旋切激光加工装置包括超短脉冲激光光源A1、CCD模组A2、反射镜片A3、旋光模组A4、聚焦系统A5、精密同轴吹气装置A6、可旋转工作台A7、转台体A8和精密滑台A9。待加工超硬磨料滚轮B固定安装在超硬磨料滚轮旋切激光加工装置上。

图1中的坐标表示超硬磨料滚轮旋切激光加工装置的当前位置坐标。

转台体A8具有垂直于XOZ平面和垂直于YOZ平面的旋转轴，垂直于XOZ平面的旋转轴绕坐标Y轴转动，垂直于YOZ平面的旋转轴绕坐标X轴转动。

可旋转工作台A7设置在转台体A8的垂直于XOZ平面的旋转轴上，待加工超硬磨料滚轮B通过卡钳固定在可旋转工作台A7上；通过转台体A8的垂直于XOZ平面和YOZ平面的旋转轴转动，带动可旋转工作台A7上的待加工超硬磨料滚轮B分别绕Y轴和X轴转动。

旋光模组A4和聚焦系统A5固定在精密滑台A9上，精密滑台A9可沿Z轴方向上下移动，保证待加工零件表面位于激光焦平面处，同时精密滑台A9通过精密导轨沿X轴和Y轴方向移动。

精密滑台A9沿X轴、Y轴和Z轴的运动，以及可旋转工作台A7绕Y轴和X轴的转动均由超硬磨料滚轮旋切激光加工装置的数控系统和伺服电机控制，可实现多轴联动，保证加工的高度自动化。

精密滑台A9的底部通过支架固定有水平安装的聚焦系统A5，精密同轴吹气装置A6位于聚焦系统A5的底部，待加工超硬磨料滚轮B的加工区域位于精密同轴吹气装置A6的下方，精密同轴吹气装置A6用于向待加工超硬磨料滚轮B的加工区域吹惰性气体，有效的隔绝氧气，避免材料表面高温变质，迅速去除气化和碎裂的材料，保证材料加工效率和加工质量。

精密滑台A9的上方设有旋光模组A4，超短脉冲激光光源A1发射脉冲激光，脉冲激光经过反射镜片A3反射进入旋光模组A4，CCD模组A2实时监测加工过程，从旋光模组A4出射的激光经聚焦系统A5聚焦，聚焦后的激光焦点在被加工平面上作高速圆周运动，形成旋切，高速旋转的激光，能够保证整个辐射区域内能量分布均匀，减少光束偏振和光斑形状造成的影响。

如图2所示，在另一种实施例中，待加工超硬磨料滚轮B安装在超硬磨料滚轮激光振镜加工装置上，超硬磨料滚轮激光振镜加工装置是将超硬磨料滚轮旋切激光加工装置中的超短脉冲激光光源A1、CCD模组A2、反射镜片A3、旋光模组A4和聚焦系统A5采用扫描振镜系统A10替代，待加工超硬磨料滚轮B通过卡钳固定在可旋转工作台A7上。

图2中的坐标表示超硬磨料滚轮激光振镜加工装置的当前位置坐标。

可旋转工作台A7设置在转台体A8的垂直于XOZ平面的旋转轴上，通过转台体A8的垂直于XOZ平面和YOZ平面的旋转轴转动，带动可旋转工作台A7上的待加工超硬磨料滚轮B分别绕Y轴和X轴转动。

扫描振镜系统A10固定在精密滑台A9上，精密滑台A9可沿Z轴方向上下移动，保证待加工零件表面位于激光焦平面处，同时精密滑台A9通过精密导轨沿X轴和Y轴方向移动。

扫描振镜系统A10设置相匹配的激光扫描路径，扫描振镜系统A10垂直出射的光束辐射于待加工超硬磨料滚轮磨具B的最高点，最高点根据待加工超硬磨料滚轮磨具B的结构设定。

如图3、图4、图5、图6所示，本发明提供的一种具有正负前角的超硬磨料滚轮及其制备方法，待加工超硬磨料滚轮B经过超硬磨料滚轮旋切激光加工装置加工转变为正负前角超硬磨料滚轮1。正负前角超硬磨料滚轮1包括超硬磨料颗粒10和金属基体11。

金属基体11为中间厚边缘薄的圆形结构，超硬磨料颗粒10具有多个，超硬磨料颗粒10的一端采用钎焊或粉末冶金的方式固结在金属基体11的边缘的圆周表面，超硬磨料颗粒10的另一端具有刃口、且刃口的开口朝向金属基体11的边缘的圆周表面外侧。

超硬磨料颗粒10包括正前角磨粒100和负前角磨粒101，正前角磨粒100和负前角磨粒101用于修整砂轮，每个正前角磨粒100与每个负前角磨粒101相间分布在金属基体11的边缘的圆周表面。

如图4、图7、图9所示，正前角磨粒100和负前角磨粒101上均具有多个刃口，刃口具有设计角度，多个刃口增大容屑空间，可以大大降低磨削加工过程中的磨削力，提高磨削效率；加工正前角磨粒100和负前角磨粒101的刃口时，金属基体11通过卡钳固定在超硬磨料滚轮旋切激光加工装置的可旋转工作台A7上。

在本实施例中，正前角磨粒100和负前角磨粒101上分别具有两个相同的刃口、且正前角磨粒100的两个刃口的设计角度未与负前角磨粒101的两个刃口的设计角度相同。正前角磨粒100包括正前角磨粒刃口1000、正前角磨粒刃口前刀面1001和正前角磨粒刃口后刀面1001，负前角磨粒101包括负前角磨粒刃口1010、负前角磨粒刃口后刀面1011和负前角磨粒刃口前刀面1012。

正前角磨粒刃口前刀面1001、正前角磨粒刃口后刀面1001、负前角磨粒刃口前刀面1011和负前角磨粒刃口前刀面1012均具有磨削功能。

当正负前角超硬磨料滚轮1顺时针旋转时，正前角磨粒刃口前刀面1001和负前角磨粒刃口后刀面1011实现正负前角超硬磨料滚轮1的正负前角刀面的交替磨削；当正负前角超硬磨料滚轮1逆时针旋转时，正前角磨粒刃口后刀面1001和负前角磨粒刃口前刀面1012实现正负前角超硬磨料滚轮1的正负前角刀面的交替磨削。正负前角交替磨削能够改善加工中的磨削力和磨削热、待加工表面质量与完整性、加工效率，同时正负前角超硬磨料滚轮1顺时针磨削磨损到一定程度后，反向装夹或修整器的主轴反转时，正负前角超硬磨料滚轮1实现逆时针磨削砂轮，提高正负前角超硬磨料滚轮1的使用寿命。

实施例1：

本发明提供的一种具有正负前角的超硬磨料滚轮及其制备方法，制备方法包括以下步骤：

步骤1：将待加工超硬磨料滚轮B固定在超硬磨料滚轮旋切激光加工装置上。

如图1、图3所示，将金属基体11通过卡钳固定在可旋转工作台A7上，将可旋转工作台A7旋转90°，使可旋转工作台A7的台面平行于XOZ平面，调节精密滑台A9的位置，使聚焦系统A5垂直出射的光束辐射于待加工超硬磨料滚轮磨具B的最高点，并记录最高点为坐标原点O1。

步骤2：根据正前角磨粒100的刃口设计宽度，设置相匹配的数控插补路径和激光平均功率、重复频率等激光参数，加工一个正前角磨粒100上相邻的刃口。

步骤2.1：根据旋光模组A4出射的激光束在正前角磨粒100上加工出具有设定角度的相邻刃口。

如图7所示，每个刃口均具有正前角磨粒后刀面1001和正前角磨粒前刀面1002。

如图8所示，旋光模组A4出射的激光束具有三种模式，选取相匹配的旋转速度、棱镜角度和平移反射镜位置等旋光模组参数，激光束根据步骤1记录的最高点O1为起始点并沿着设定的轨迹进行加工。加工完第一个正前角磨粒100的第一个刃口后，精密滑台A9连同旋光模组A4运动到第二个刃口的最高点，第二个刃口的最高点记录为O2，激光束根据设定的O2为起始点并沿着设定的轨迹加工第二个刃口。

在本实施例中，旋光模组A4出射的激光束采用两种模式，加工正前角磨粒100的一个刃口时，初始激光束采用正锥度激光束，当正锥度激光束由坐标原点运动到刃口的设计宽度中间位置后切换为负锥度激光束，直至按照激光束设定运动轨迹加工到位，分别加工出正前角磨粒100的正前角磨粒后刀面1001和正前角磨粒前刀面1002。

在另一种本实施例中，旋光模组A4出射的激光束采用三种模式，加工正前角磨粒100的一个刃口时，初始激光束采用正锥度激光束，当正锥度激光束由坐标原点加工出正前角磨粒后刀面1001后，正锥度激光束切换为柱状激光束，柱状激光束沿设定的运动轨迹运动至设定位置，切换为负锥度激光束进行正前角磨粒前刀面1002的加工。

步骤2.2：根据步骤2.1中的正前角磨粒100的两个相邻刃口加工完毕后，精密滑台A9连同旋光模组A4运动到步骤1的起始点O1。

步骤3：在步骤2的基础上，根据设计的正前角磨粒100个数n，将可旋转工作台A7旋转360°/n，重复步骤2，直至所有的正前角磨粒100加工完毕。

步骤4：步骤3加工完所有的正前角磨粒100后，根据设计的负前角磨粒101个数n，将可旋转工作台A7旋转180°/n，加工一个负前角磨粒101上相邻的刃口。

步骤4.1：根据负前角磨粒101的刃口设计宽度，激光参数设定与步骤2中的设定相同，根据旋光模组A4出射的激光束在负前角磨粒101上加工出具有设定角度的相邻刃口。

如图9所示，每个刃口均具有负前角磨粒前刀面1011和负前角磨粒前刀面1012。

步骤4.2：激光束根据步骤1记录的最高点O1为起始点并沿着设定的轨迹进行加工。加工完第一个负前角磨粒101的第一个刃口后，精密滑台A9连同旋光模组A4运动到第二个刃口的最高点，第二个刃口的最高点记录为O3，激光束根据设定的O3为起始点并沿着设定的轨迹加工第二个刃口，分别加工负前角磨粒101的负前角磨粒前刀面1011和负前角磨粒前刀面1012。

需要说明的是，步骤4与步骤2的操作方法相同，与步骤2的区别点在于初始激光束的模式和结束时激光束的模式不同。

在本实施例中，旋光模组A4出射的激光束采用两种模式，加工负前角磨粒101的一个刃口时，初始激光束采用负锥度激光束，当负锥度激光束由坐标原点运动到刃口的设计宽度中间位置后切换为正锥度激光束，直至按照激光束设定运动轨迹加工到位。

在另一种本实施例中，旋光模组A4出射的激光束采用三种模式，加工负前角磨粒101的一个刃口时，初始激光束采用负锥度激光束，当负锥度激光束由坐标原点加工出负前角磨粒前刀面1011后，负锥度激光束切换为柱状激光束，柱状激光束沿设定的运动轨迹运动至设定位置，切换为正锥度激光束进行负前角磨粒前刀面1012的加工。

步骤5：在步骤4的基础上，根据设计的负前角磨粒101个数n，每个负前角磨粒101与每个正前角磨粒100相间分布，将可旋转工作台A7旋转360°/n，重复步骤4，直至所有的负前角磨粒101加工完毕。

实施例2：

本发明提供的一种具有正负前角的超硬磨料滚轮及其制备方法，制备方法包括以下步骤：

步骤1：将待加工超硬磨料滚轮B固定在超硬磨料滚轮激光振镜加工装置上。

如图2、图3所示，将金属基体11通过卡钳固定在可旋转工作台A7上，将可旋转工作台A7旋转90°，使可旋转工作台A7的台面平行于XOZ平面，调节精密滑台A9的位置，使扫描振镜系统A10垂直出射的光束辐射于待加工超硬磨料滚轮B最高点，并记录最高点为坐标原点O4。

步骤2：根据设计的正前角磨粒前刀面1002的角度γ1，设置相匹配的激光平均功率、重复频率、扫描速度等激光参数，根据旋光模组A4出射的激光束在一个正前角磨粒100上加工出具有设定角度的相邻刃口。

步骤2.1：精密滑台A9连同扫描振镜系统A10沿X轴设定的方向移动，移动的距离为R×sin(90°-γ1)，式中R为正负前角超硬磨料滚轮1的半径，γ1为正前角磨粒前刀面1002的角度，将此处的坐标设置为加工起始点O4，在扫描振镜系统A10的控制软件中设置设定的激光扫描路径，进行第一个正前角磨粒100的第一个刃口加工，第一个刃口加工完毕后，扫描振镜系统A10的激光关闭，精密滑台A9连同扫描振镜系统A10沿X轴设定的方向移动到第二个刃口的最高点，第二个刃口的最高点记录为O5，激光束根据设定的O5为起始点并沿着设定的轨迹加工第二个刃口。

步骤2.2：根据步骤2.1中的正前角磨粒100的两个相邻刃口加工完毕后，精密滑台A9连同扫描振镜系统A10沿X轴设定的方向移动到步骤1的起始点O4。

步骤3：在步骤2的基础上，根据设计的正前角磨粒100个数n，将可旋转工作台A7旋转360°/n，重复步骤2，直至所有的正前角磨粒100加工完毕。

步骤4：步骤3加工完所有的正前角磨粒100后，精密滑台A9连同扫描振镜系统A10沿X轴设定的方向移动运动到步骤1的起始点O4，根据设计的负前角磨粒101个数n，将可旋转工作台A7旋转180°/n，加工一个负前角磨粒101上相邻的刃口。

步骤4.1：根据设计的负前角磨粒后刀面1012的角度γ2，设置相匹配的激光平均功率、重复频率、扫描速度等激光参数，根据旋光模组A4出射的激光束在一个负前角磨粒101上加工出具有设定角度的相邻刃口。

步骤4.2：精密滑台A9连同扫描振镜系统A10沿X轴设定的方向移动，移动的距离为R×sin(γ2-90°)，式中R为正负前角超硬磨料滚轮1的半径，γ2为负前角磨粒后刀面1012的角度，将此处的坐标设置为加工起始点O6，在扫描振镜系统A10的控制软件中设置设定的激光扫描路径，进行第一个负前角磨粒101的第一个刃口加工，第一个刃口加工完毕后，扫描振镜系统A10的激光关闭，精密滑台A9连同扫描振镜系统A10沿X轴设定的方向移动到第二个刃口的最高点，第二个刃口的最高点记录为O7，激光束根据设定的O7为起始点并沿着设定的轨迹加工第二个刃口，分别加工负前角磨粒101的负前角磨粒前刀面1011和负前角磨粒前刀面1012。。

步骤5：在步骤4的基础上，根据设计的负前角磨粒101个数n，每个负前角磨粒101与每个正前角磨粒100相间分布，将可旋转工作台A7旋转360°/n，重复步骤4，直至所有的负前角磨粒101加工完毕。

在本发明中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

附图中的各个部件的形状均是示意性的，不排除与其真实形状存在一定差异，附图仅用于对本发明的原理进行说明，并非意在对本发明进行限制。

尽管参考附图详地公开了本发明，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本发明的应用。本发明的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本发明保护范围和精神的情况下针对发明所作的各种变型、改型及等效方案。

Claims (10)

1.一种具有正负前角的超硬磨料滚轮，其特征在于，所述正负前角超硬磨料滚轮(1)安装在超硬磨料滚轮加工装置上加工刀刃；

所述正负前角超硬磨料滚轮(1)包括多个超硬磨料颗粒(10)和基体；

所述超硬磨料颗粒(10)包括第一磨粒和第二磨粒；

所述第一磨粒和所述第二磨粒相间分布在所述基体的边缘；

所述第一磨粒和所述第二磨粒上均具有多个刃口，所述刃口具有设计角度；

所述第一磨粒和所述第二磨粒上分别具有多个相同的刃口、且所述第一磨粒的刃口的设计角度未与所述第二磨粒的刃口的设计角度相同；

所述第一磨粒的刃口和所述第二磨粒的刃口均包括前刀面和后刀面。

2.根据权利要求1所述的具有正负前角的超硬磨料滚轮，其特征在于，所述第一磨粒为正前角磨粒(100)，所述第二磨粒为负前角磨粒(101)；

所述正前角磨粒(100)包括正前角磨粒刃口(1000)、正前角磨粒后刀面(1001)和正前角磨粒前刀面(1002)；

所述负前角磨粒(101)包括负前角磨粒刃口(1010)、负前角磨粒前刀面(1011)和负前角磨粒后刀面(1012)；

所述正前角磨粒后刀面(1001)、所述正前角磨粒前刀面(1002)、所述负前角磨粒前刀面(1011)和所述负前角磨粒后刀面(1012)均具有磨削面。

3.根据权利要求2所述的具有正负前角的超硬磨料滚轮，其特征在于，所述正前角磨粒后刀面(1001)和所述负前角磨粒前刀面(1011)组成所述正负前角超硬磨料滚轮(1)的正负前角顺时针交替磨削刀面；

所述正前角磨粒前刀面(1002)和所述负前角磨粒后刀面(1012)组成所述正负前角超硬磨料滚轮(1)的正负前角逆时针交替磨削刀面。

4.根据权利要求2所述的具有正负前角的超硬磨料滚轮，其特征在于，所述第一磨粒的刃口为所述正前角磨粒刃口(1000)，所述第二磨粒的刃口为所述负前角磨粒刃口(1010)。

5.根据权利要求1所述的具有正负前角的超硬磨料滚轮，其特征在于，所述基体为金属基体(11)；

所述金属基体(11)为中间厚边缘薄的圆形结构；

所述超硬磨料颗粒(10)具有刃口一端的刃口开口朝向所述金属基体(11)的边缘的圆周表面外侧，所述超硬磨料颗粒(10)上与具有刃口相对的一端采用钎焊或粉末冶金的方式固结在所述金属基体(11)的边缘的圆周表面。

6.一种具有正负前角的超硬磨料滚轮的制备方法，其特征在于，所述正负前角超硬磨料滚轮(1)包括超硬磨料颗粒(10)和金属基体(11)；所述超硬磨料颗粒(10)包括正前角磨粒(100)和负前角磨粒(101)；所述正前角磨粒(100)包括正前角磨粒刃口(1000)、正前角磨粒后刀面(1001)和正前角磨粒前刀面(1002)；所述负前角磨粒(101)包括负前角磨粒刃口(1010)、负前角磨粒前刀面(1011)和负前角磨粒后刀面(1012)；所述正负前角超硬磨料滚轮(1)的制备方法包括：

步骤1：将待加工超硬磨料滚轮固定在超硬磨料滚轮旋切激光加工装置上；

步骤2：根据所述正前角磨粒(100)的刃口设计宽度，设置相匹配的数控插补路径和激光平均功率、重复频率等激光参数，加工一个所述正前角磨粒(100)上相邻的刃口；

步骤3：在所述步骤2的基础上，根据设计的所述正前角磨粒(100)个数n，将可旋转工作台旋转360°/n，重复步骤2，直至所有所述正前角磨粒(100)加工完毕；

步骤4：所述步骤3加工完所有的所述正前角磨粒(100)后，根据设计的所述负前角磨粒(101)个数n，将可旋转工作台旋转180°/n，加工一个所述负前角磨粒(101)上相邻的刃口；

步骤5：在所述步骤4的基础上，根据设计的所述负前角磨粒(101)个数n，每个所述负前角磨粒(101)与每个所述正前角磨粒(100)相间分布，将可旋转工作台旋转360°/n，重复所述步骤4，直至所有所述负前角磨粒(101)加工完毕。

7.根据权利要求6所述的具有正负前角的超硬磨料滚轮的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的加工一个所述正前角磨粒(100)上相邻的刃口具体包括：

步骤2.1：根据旋光模组出射的激光束在所述正前角磨粒(100)上加工出具有设定角度的相邻刃口，旋光模组出射的激光束根据所述步骤1记录的最高点O1为起始点并沿着设定的轨迹进行加工；加工完第一个所述正前角磨粒(100)的第一个刃口后，精密滑台连同旋光模组运动到第二个刃口的最高点，第二个刃口的最高点记录为O2，激光束根据设定的O2为起始点并沿着设定的轨迹加工第二个刃口；

步骤2.2：根据所述步骤2.1中的所述正前角磨粒(100)的两个相邻刃口加工完毕后，精密滑台连同旋光模组运动到步骤1的起始点O1。

8.根据权利要求6所述的具有正负前角的超硬磨料滚轮的制备方法，其特征在于，所述步骤4中加工一个所述负前角磨粒(101)上相邻的刃口具体包括：

步骤4.1：根据所述负前角磨粒(101)的刃口设计宽度，激光参数设定与所述步骤2中的设定相同；

步骤4.2：根据旋光模组出射的激光束在所述负前角磨粒(101)上加工出具有设定角度的相邻刃口，激光束根据所述步骤1记录的最高点O1为起始点并沿着设定的轨迹进行加工；加工完第一个所述负前角磨粒(101)的第一个刃口后，精密滑台连同旋光模组运动到第二个刃口的最高点，第二个刃口的最高点记录为O3，激光束根据设定的O3为起始点并沿着设定的轨迹加工第二个刃口，分别加工所述负前角磨粒(101)的所述负前角磨粒前刀面(1011)和所述负前角磨粒前刀面(1012)。

9.根据权利要求6至8任意一项所述的具有正负前角的超硬磨料滚轮的制备方法，其特征在于，所述激光束具有负锥度激光束、零锥度激光束和正锥度激光束三种模式。

10.根据权利要求9所述的具有正负前角的超硬磨料滚轮的制备方法，其特征在于，所述步骤2中加工所述正前角磨粒(100)的一个刃口时，初始激光束采用正锥度激光束，当正锥度激光束由坐标原点运动到刃口的设计宽度中间位置后切换为负锥度激光束，直至按照激光束设定运动轨迹加工到位，分别加工出所述正前角磨粒后刀面(1001)和所述正前角磨粒前刀面(1002)；

所述步骤4中加工所述负前角磨粒(101)的一个刃口时，初始激光束采用负锥度激光束，当负锥度激光束由坐标原点运动到刃口的设计宽度中间位置后切换为正锥度激光束，直至按照激光束设定运动轨迹加工到位，分别加工出所述负前角磨粒前刀面(1011)和所述负前角磨粒后刀面(1012)。

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