CN116745069A - 用于向主动磨削区域提供冷却剂的系统和方法 - Google Patents

用于向主动磨削区域提供冷却剂的系统和方法 Download PDF

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Abstract

提出了一种磨削系统，该磨削系统包括磨削轮，该磨削轮具有联接到冷却剂出口的冷却剂通道。该冷却剂通道延伸穿过该磨削轮的磨削层。该冷却剂出口位于该磨削轮的主动磨削表面上。该磨削系统还包括安装特征，该安装特征被配置成将该磨削轮联接到磨削机。该磨削系统还包括冷却剂分布部件，该冷却剂分布部件被配置成接收冷却剂并将其通过该冷却剂通道提供到该冷却剂出口点。

Description

用于向主动磨削区域提供冷却剂的系统和方法
背景技术
传统上，通过压缩磨料颗粒(例如，金刚石、立方氮化硼、氧化铝、或SiC)、粘结剂前体(例如，玻璃体、金属或树脂)、任选的孔隙诱导剂(例如，玻璃泡、萘、压碎的椰子或核桃壳、或丙烯酸玻璃、或PMMA)和液体载体中的临时有机粘结剂(例如，酚醛树脂、聚乙烯醇、脲醛树脂或糊精的水溶液)的共混物来制备粘结磨料制品(例如，磨轮、磨料段和磨石)。这些磨料颗粒、粘结前体和通常地，孔隙诱导剂通常干混在一起。然后添加临时有机粘结剂溶液，以润湿磨粒混合物。然后将共混的混合物放置于用脱模剂处理的硬化钢模具中，并按压以达到预定义的体积。然后在生坯阶段将经按压的部分从模具中去除并放入烘箱或炉中加热，直到永久粘结剂完全凝固。
发明内容
提出了一种磨削系统，该磨削系统包括磨削轮，该磨削轮具有联接到冷却剂出口的冷却剂通道。该冷却剂通道延伸穿过该磨削轮的磨削层。该冷却剂出口位于该磨削轮的主动磨削表面上。该磨削系统还包括安装特征，该安装特征被配置成将该磨削轮联接到磨削机。该磨削系统还包括冷却剂分布部件，该冷却剂分布部件被配置成接收冷却剂并将其通过该冷却剂通道提供到该冷却剂出口点。
使用具有此类系统的磨料制品可在研磨操作期间减少或甚至防止表面燃烧和/或损坏工件亚表面。另外，由于磨削力的减小和磨削区的温度的降低，切削性能更高，因此客户可以看到更好的每次切削成本值。本公开的其它特征和优点将通过考虑具体实施方式以及所附权利要求书而进一步理解。
附图说明
图1A至图1B示出了向磨料过程提供冷却剂的现有技术方法。
图2A至图2D示出了根据本文的实施方案的具有冷却剂提供特征的磨料制品。
图3示出了根据本文的实施方案的用于磨削系统的示例性喷嘴。
图4A至图4D示出了根据本文的实施方案制造的具有基于轴的冷却剂递送系统的磨削轮。
图5A至图5B示出了根据本文的实施方案的具有基于轴的冷却剂递送系统的替代磨料制品。
图6示出了根据本文的实施方案的进行磨料磨削操作的方法。
图7A至图7E示出了根据本文的实施方案的研磨系统的视图。
图8示出了如在实施方案中进一步详细描述的磨料系统。
在说明书和附图中重复使用的参考符号旨在表示本公开的相同或类似的特征结构或元件。应当理解，本领域的技术人员可设计出落入本公开原理的范围和实质内的许多其他修改形式和实施方案。附图可不按比例绘制。
具体实施方式
在湿磨过程期间，向磨削区域提供冷却剂至关重要。冷却剂减少了磨料颗粒和被研磨工件之间的不期望的机械、热和化学冲击，并且有利于从接触区域中去除碎屑和磨损的矿物。润滑剂减少材料之间的摩擦，并且通过将磨削期间产生的热量吸收和从过程区域运输走来冷却磨削过程区域。如果不存在足够的冷却剂，则表面燃烧和/或损坏被研磨工件亚表面的风险高。磨料制品设计的一个目标是管理去往和来自工作区域两者的冷却剂递送，使得根据需要足够的冷却剂可用于主动磨削区域。如下文所讨论，本发明的实施方案通过修改磨料制品设计来实现这一点。例如，一些实施方案使用内部冷却剂特征，这些内部冷却剂特征被设计成从外部源捕获冷却剂并且将冷却剂递送到主动磨削区域。
图1A至图1B示出了向磨料过程提供冷却剂的现有技术方法。内部磨削过程诸如图1A的过程10示出了冷却剂递送的挑战。传统上，使用喷嘴诸如喷嘴12将冷却引导到内部磨削区域中。然而，喷嘴12的空间受到限制，并且磨料制品和工件之间的接触长度高。通常，到达主动磨削区的冷却剂的量不足以充分冷却磨削区域、维持足够的润滑并冲洗掉磨下的材料。
对于面磨削过程在表面接触区域取决于磨削环的宽度时，以及周边磨削过程中当工件路径在磨削轮周围形成部分包封时，也存在类似问题。
已进行了许多尝试以通过使用专门设计的喷嘴来解决冷却剂递送问题，这些喷嘴诸如图1B所示的来自格林戴克斯(Grindaix)的喷嘴20。喷嘴40被设计成使得出口42基本上接触磨轮41。然而，单独的喷嘴结构的显著缺点是需要喷嘴靠近磨削区，如图1D所示，而不占用磨料制品占据的空间。此外，虽然可能通过喷嘴递送足够量的冷却剂，但通常难以始终将冷却剂递送到正确的地方(即，磨削区)。
例如，在WO2016210057(以引用方式并入本文)中描述了另一种尝试的解决方案，该方案教导了一种在磨削轮表面内具有多个冷却剂特征的磨料制品。此类凹槽可捕获冷却剂并保持该冷却剂，其中一些凹槽在磨料制品研磨表面时仍然存在。
另一个选项是通过专门设计的磨削轮心轴提供内部冷却剂源。冷却剂通过专门设计的磨削轮中心(例如通过轴或适应的连接特征)递送，然后通过磨料层中的孔穿过磨削轮。遗憾的是，大多数旧机器和许多新的心轴不具有此特征。
本文所述的实施方案通过提供适配器将冷却剂驱动到研磨接触区来解决冷却剂递送问题，该适配器从外部源或内部源获取冷却剂并将其提供到磨料磨削轮的内部冷却剂结构。一些实施方案通过从标准环境中收集流体，使得从供应源捕获流体，通过磨削轮内的设计特征加速，然后通过磨削轮的主动层中的开口重新分布到磨削区来实现这一点。开口可被定位成利用通过设计特征进行的加速。供应可以是外部供应，诸如来自喷嘴20的供应，或者来自过程10的内部驱动轴的供应。
在设计磨料制品的外部特征和内部特征以改善操作期间的冷却剂流体流动方面已做了大量工作，例如如在2020年7月14日提交的序列号为IB 2020/056599的PCT申请中所述，该申请以引用方式并入本文。例如，磨料制品可在磨削轮本身内部包括叶轮，以及冷却通道和孔。可使用粉末床粘结剂喷射将这些特征打印到轮中。
粉末床粘结剂喷射为一种增材制造或“3D打印”技术，其中通过喷射的液体粘结剂混合物来将粉末薄层临时粘结在期望的位置处。通常，该粘结剂混合物是由粘结剂喷墨打印头分配，并且是由溶解在合适的溶剂或载体溶液中的聚合物组成。在一种方法中，该粘结剂为与其它粉末混合或涂覆到其它粉末上并被干燥的粉末，并且然后将活化液体诸如水或溶剂混合物喷射到粉末上，从而激活选择区域中的粘结剂。该打印粉末层随后被至少部分地干燥并降低，使得可以散布下一个粉末层。可重复粉末散布、粘结和干燥过程，直到形成完整的对象。对象和周围的粉末从打印机中去除并且通常被干燥或固化以赋予附加强度，使得可在最终固化或烧结之前从周围的粉末提取现在硬化的对象。增材制造(特别是通过粉末床粘结剂喷射进行的增材制造)的一个有益效果是能够设计内部冷却剂递送通道，该内部冷却剂递送通道可以流体流动模式从源穿过磨料制品的内部并沿着制品的外部提供冷却剂，该流体流动模式对于使用传统方法将其加工或模制成磨料制品来说将是昂贵得令人望而却步的。用于粉末床粘合剂喷射的一些示例性方法和系统描述于2020年6月25日公布的PCT公布号WO 2020/128779和2020年6月份23日提交的PCT公布IB 2020/055913中，两者均以引用方式并入本文。
当冷却剂不足以满足所选择的磨削参数时，工作表面或工件的亚表面发生热损坏的风险非常高，可能导致部件过早失效且代价高昂。
先前的努力一直集中在使用增材制造来管理冷却剂流，通过使用孔和凹槽充分修改磨轮的磨削区域的形状来增加有效磨削区域中的冷却剂流。
由于喷嘴的空间有限并且工件和磨料制品之间的接触长度很长，因此锥齿轮切入磨削操作特别难以使冷却剂到达磨削区域。出于这个原因，可以到达主动磨削区的冷却剂的量可能很低，因此不能充分冷却、润滑、冲洗和输送碎屑/切屑。通常，递送的流体量足够大；挑战在于将流体放在正确的位置。
机器制造商试图通过增加来自磨削区外部的管道的数量、使用高压喷嘴增加冷却剂的量来解决这个问题，但仍需要高孔隙率的轮和适当的磨削参数以避免对磨削件的表面或次表面造成损坏。
本文描述了用于驱动从环境中收集的冷却剂通过磨削层到达接触区的系统和方法。实际上，从标准供应中捕获流体，使流体加速进入包括在磨削轮中的专门设计的特征中，并经由位于加速区中的主动磨削层中的开口重新分布到磨削区。在一些实施方案中，类似于用于锥齿轮磨削的杯形轮，还提供了特定的喷嘴设计。
需要用于向磨料制品的冷却剂特征提供足够的冷却剂流以在研磨操作期间提供充分冷却的系统和方法。
图2A至图2D示出了根据本文的实施方案的具有冷却剂提供特征的磨料制品。系统100被配置成通过喷嘴102从源接收冷却剂。冷却剂通过喷嘴接收点132被提供到主动磨削层110，该喷嘴接收点将冷却剂从喷嘴102提供到冷却剂贮存器部分134，并且然后提供到内部冷却剂特征150，冷却剂通过冷却剂出口孔152从该内部冷却剂特征排出。
冷却剂贮存器部件130通过安装特征124联接到安装板120。主动磨削表面110在磨削操作期间旋转，而安装板120和喷嘴接收点132保持静止。负责旋转磨料制品并使磨削表面110研磨工作表面的驱动轴由孔122接收。
如图2B中更清楚地示出，图2B示出了冷却剂贮存器部件130的剖视图，其示出了多个冷却剂贮存器部分134和涡流风扇结构160的一部分。
如图2C的透明局部视图中更清楚地示出，若干内部特征150在使用冷却剂出口孔152将冷却剂提供到研磨表面110之前，从冷却剂贮存器部分134通过磨料制品结构提供冷却剂。在一些实施方案中，内部冷却剂特征150为冷却剂通道154，例如曲折的或弧形的冷却剂通道。
在一些实施方案中，冷却剂贮存器部件130被配置成配合到现有的安装板120，使得现有的机器可被改装以使用系统100将冷却剂通过磨料制品更好地供应到研磨表面。
图2D示出了系统100的剖视图，其示出了冷却剂贮存器134如何从喷嘴接收点132接收流体。
图3示出了根据本文的实施方案的用于磨削系统的示例性喷嘴。
在一些实施方案中，专用喷嘴200用于将冷却剂从外部源提供到磨料系统中。虽然一些研磨系统可能具有可接受标准喷嘴的冷却剂接收部件，但具有配合到冷却剂部件的冷却剂接收点中的专门设计的喷嘴可能是有益的。这可帮助确保冷却剂直接流过磨料制品并流到研磨区域上。由于喷嘴200的形状与磨削轮的尺寸和形状紧密一致，因此与平坦开口相比，其减少了冷却剂的损失和随之发生的压降。喷嘴200的形状还使由于湍流而具有最小压降的流体加速。因此，流量压力被变换为流率。
如图3所示，喷嘴开口的设计可包含非对称喷嘴开口，以确保喷嘴200仅可沿一个方向插入，从而产生喷嘴和喷嘴接收点的锁-匙组合。在一些实施方案中，磨削轮中的开口被设计成增加进入磨削轮而不在面上的流量。然后设计喷嘴形状以配合。开口形状可根据所使用的流体和应用而变化。喷嘴入口可放置在360°外部周围方便客户的任何位置。还可调整喷嘴设计以降低流过磨料制品时的湍流强度。
喷嘴200具有喷嘴长度210，该喷嘴长度从冷却剂接收端延伸到冷却剂递送端。冷却剂递送端具有喷嘴宽度220和可随边到边变化的高度，例如从边高204到最大高度202。虽然图3示出了其中边高204为喷嘴200的递送开口的最小高度的实施方案，但可以明确设想的是，在一些实施方案中，最小喷嘴高度位于沿着长度220的其他位置。
图4A至图4E示出了根据本文的实施方案制造的具有基于轴的冷却剂递送系统的磨削轮。在其中机床主轴被配置成通过沿主轴的中心向下的孔提供冷却剂的实施方案中，冷却剂分布部件可将从主轴接收的流体分布通过磨料制品并从磨料制品表面中的冷却剂出口孔流出，使得冷却剂被递送到研磨区域。图4A至图4D示出了接收通过机床主轴递送的内部冷却剂供应的锥形磨削轮。
一些磨削机可具有通过驱动轴中的主轴分配冷却剂的能力，使得冷却剂可流过磨料制品而不需要外部源。对于此类磨削机，替代的研磨系统300可能比研磨系统100更适合。
研磨系统300包括具有轴安装点312的主轴-轴连接件310，该轴安装点接收研磨制品的驱动轴。在一些实施方案中，主轴-轴连接件310连接到安装板320，该安装板与冷却剂分布部件330一起在研磨操作期间保持静止。图4A示出了整个研磨组件300。图4B示出了刚好在安装板320下方的冷却剂分布部件330的剖视图，并且图4B示出了更靠近部件330和具有表面340的研磨制品之间的连接平面的冷却剂分布部件330的第二剖视图。
冷却剂分布部件330提供通过主轴-轴连接件310接收(并且如图4B和图4C所示，在冷却剂接收点314处进入冷却剂室316)的冷却剂，该冷却剂室然后将冷却剂提供到冷却剂分布点318，该冷却剂分布点连接到具有研磨表面340的研磨制品内的内部冷却剂递送特征。然后，冷却剂通过冷却剂递送点350排出研磨制品。
图4D示出了垂直于冷却剂分布部件330并穿过主轴切割的剖视图360。如图3D所示，流体路径包括从主轴流入冷却剂分布部件330、流入冷却剂室316的流体，在该冷却剂室处流体被提供到内部冷却剂室316，在该内部冷却剂室处流体流过磨料制品直到流体到达出口点350。
图5A至图5B示出了根据本文的实施方案的具有基于轴的冷却剂递送系统的替代磨料制品。到目前为止，在图1、图2和图4中示出并已关于图1、图2和图4讨论了锥形磨削系统，然而，可以明确设想的是，此类系统也可用于其他磨削系统。例如，在图5A至图5B中示出了单肋齿轮磨削轮。
研磨系统400包括轴-主轴连接件410，该轴-主轴连接件接收来自机床主轴或来自凸缘的冷却剂并将其提供到冷却剂分布部件430，类似于冷却剂分布部件130和330，该冷却剂分布部件接收冷却剂并将其提供到冷却剂室416，在冷却剂室处，在冷却剂排出研磨表面440之前，冷却剂在冷却剂分布点418处被分布通过磨料制品。一个或多个内部递送特征442将冷却剂从冷却剂分布点418提供到冷却剂递送点450。在图5B的剖视图460中示出流体路径470。
单肋齿轮磨削轮的设计应考虑此类轮的其他几何结构。冷却剂分布部件430包括涡轮形状，该涡轮形状以接近于几乎平行于磨削面的切线方式捕获流体并将流动转向90°以使其轴向分布。然后，在磨削轮内部，流动应再次转向90°，以使其经由沿着磨削轮的外周分布的开口喷射。类似的考虑也适用于其他应用，诸如轮廓磨削、蠕变进给磨削、往复磨削、工具槽磨削等。
类似于图4的示例性锥齿轮磨削轮，可设计穿过主轴的流体入口，这甚至会增加从开口流出的冷却剂流的效率。
图6示出了根据本文的实施方案的进行磨料磨削操作的方法。方法500可用于使用联接到磨料制品的冷却剂分布部件通过磨料制品提供冷却剂。
在框510中，将流体连接源联接到磨料制品。在一些实施方案中，磨料制品为磨料磨削轮，例如玻璃状、树脂或金属粘结磨料磨削轮。在一些实施方案中，磨料磨削轮为锥齿轮磨削轮、杯形磨削轮、单肋齿轮磨削轮、双滚珠轴承外环磨削轮、螺纹齿轮磨削轮、端面磨削轮、双面磨削轮、精细磨削轮、内径磨削轮、磨削杯形轮、螺纹轮、圆柱形轮、异形轮或另一合适的磨削轮。这些或其他合适的磨削轮和工艺中的任一种都可用任何合适的磨料粒度进行修改，以便于粗加工、精加工和超精加工操作。
连接流体源可包括将冷却剂分布部件直接联接到磨料制品。然后可从喷嘴512、通过机床主轴516或另一合适的机构516通过冷却剂分布部件提供流体。
在框520中，发起冷却剂流动。可在磨料制品致动的同时、之前或之后发起冷却剂流动。致动可包括例如旋转地接触工作表面的磨削轮。在一些实施方案中，冷却剂分布部件可在磨料制品旋转的同时保持静止，例如通过机器的驱动轴联接到磨料制品，这导致磨料制品旋转但允许冷却剂分布部件保持静止。在其他实施方案中，冷却剂分布部件随磨料制品一起旋转。
发起冷却剂流动可导致冷却剂从流体源(诸如喷嘴512)或通过机床主轴514、通过冷却剂递送部件流动，该冷却剂递送部件可具有被配置成导致冷却剂的湍流流动的内部几何结构526。然后可通过磨料制品的内部通道522提供冷却剂，或者沿着切入磨料制品的磨料表面中的外部通道流动。也可以设想其他流动模式，例如通过磨料制品的内部涡轮机或其他结构。
本文描述了具有被配置成研磨工件表面的主动磨削表面层的磨料制品。可定制主动磨削层的磨料属性，例如直径、高度、磨料轮厚度、砂粒尺寸、磨削层内的磨料粒度和密度等。磨料制品可具有内孔，该内孔被配置成允许磨料制品被安装在机器轴上。另选地，磨料制品可具有用于螺栓连接螺钉的多个接收点，诸如用于端面磨削轮的接收点。
磨料制品可具有其自身的内部贮存器，该内部贮存器被配置成从冷却剂分布部件收集冷却剂。位于内部贮存器内的可以是一个或多个加速特征，该一个或多个加速特征被配置成加速冷却剂。加速特征可为涡流风扇。然而，可以明确设想用于加速特征的其他可能设计。加速特征可使用磨削轮的旋转来增加所提供的冷却剂的速度和/或压力，以确保冷却剂被递送到主动磨削区域。
磨料制品可具有玻璃状的、金属基的或树脂的粘结剂，其将磨料颗粒保持在粘结基质内的适当位置。虽然其中的一些讨论集中于玻璃状粘结磨料制品的示例，但明确设想了在本发明的一些实施方案中，其他粘结剂(诸如基于金属的粘结剂或基于树脂的粘结剂)也是可能的。
本文所述的磨料制品包括在磨料层中的开口，该开口向接触区提供冷却剂。此外，在整个磨料制品内部延伸并在外部跨磨料制品的通道可有助于将冷却剂分布在磨削轮的整个外表面区域。虽然本文已示出了弯曲通道，从而产生矩形开口，但也可以明确设想的是，基于研磨操作的参数，其他合适的形状和设计是可能的，或者甚至是期望的。
冷却剂分布部件内的加速特征设计可包含多种特征，以补充或替代本文所示的冷却剂室。例如，冷却剂分布部件可包含一个或多个叶片。在一些实施方案中，叶片可类似于在轴向风扇、离心式风扇、涡流风扇、轴向泵、离心泵和涡轮增压器中使用的叶片。此外，在一些实施方案中，叶片可以是笔直的或者顺时针弯曲或逆时针弯曲的。此外，在一些实施方案中，叶片被扭曲。在一个实施方案中，每个叶片可沿着冷却剂分配部件的长度延伸，从中心孔延伸，有效地将冷却剂分配部件内部分隔成多个贮存器部分。然而，在另一实施方案中，每个叶片仅部分地延伸到贮存器中。每个叶片可具有平坦表面或弯曲表面。虽然在此在一些实施方案中示出了中心孔，但可以明确设想的是，在一些实施方案中，冷却剂中的一些或全部冷却剂从外部源提供到冷却剂分布部件中以进行分布。
本文描述了具有可基于磨料操作的需要定制的主动磨削层的磨料磨削轮。例如，直径、高度、磨料制品厚度、磨料颗粒类型、尺寸和浓度；轮层轮廓和形状等都是磨料轮的可定制变量。例如，用于螺纹操作的磨料轮可具有一个或多个螺纹。另外，磨料轮的内孔的尺寸可被设计成配合机器轴。
制造根据本公开的制造粘结磨料制品的方法包括增材子工艺。该子工艺包括依次地优选地连续(尽管不是必需的)执行至少三个步骤。
在第一步骤中，沉积散粉颗粒层。每个层应具有基本上均匀的厚度。例如，层的厚度可以小于500微米、小于300微米、小于200微米或小于100微米。只要喷射的液体粘结剂前体材料可粘合应用该前体材料的所有散粉，这些层便可具有最多至约1毫米的任何厚度。优选地，层的厚度为约10微米至约500微米，10微米至约250微米，约50微米至约250微米，或约100微米至约200微米。
在粘结磨料制品为玻璃状粘结磨料制品的实施方案中，散粉颗粒包含玻璃状粘结前体颗粒和磨料颗粒。该玻璃状粘结前体颗粒可包括能够热转化成玻璃状材料的任何材料的颗粒。示例包括玻璃料颗粒、陶瓷颗粒、陶瓷前体颗粒、以及它们的组合。
根据本公开来将磨粒粘结在一起的玻璃状粘结剂可为例如在磨料领域中已知的任何合适的组合物。玻璃状粘结相(在本领域中也称为“陶瓷粘结剂”、“玻璃状相”、“玻璃状基质”或“玻璃粘结剂”(例如，取决于组合物)等)可由一种或多种氧化物(例如，金属氧化物和/或氧化硼)和/或作为玻璃料(即，小颗粒)的至少一种硅酸盐制得，其在被加热至高温时反应以形成一体玻璃状粘结相。示例包括玻璃颗粒(例如，再循环玻璃料、水玻璃料)、二氧化硅玻璃料(例如，溶胶-凝胶二氧化硅玻璃料)、氧化铝三水合物颗粒、氧化铝颗粒、氧化锆颗粒、以及它们的组合。合适的玻璃料、其来源和组合物为本领域熟知的。
磨料制品通常通过形成由磨粒、玻璃状粘结前体、任选的孔隙形成剂和临时粘结剂构成的生坯结构制备。然后焙烧生坯结构。该玻璃状粘结相通常在用于制备本公开的磨料制品的方法的焙烧步骤中产生。典型焙烧温度在540℃至1700℃(1000℉至3100℉)的范围内。应当理解，为焙烧步骤选择的温度以及玻璃状粘结相的组合物必须被选择为不对被包含在玻璃状粘结磨料制品中的磨料颗粒的物理性质和/或组成产生不利影响。
可用玻璃料颗粒可包括已知用于玻璃状粘结磨料制品的任何玻璃料材料。示例包括选自以下的玻璃料：二氧化硅玻璃料、硅酸盐玻璃料、硼硅酸盐玻璃料、以及它们的组合。在一个实施方案中，典型的玻璃状粘结材料包含约70％-90％的SiO2+B2O3、1％-20％的碱金属氧化物、1％-20％的碱土金属氧化物和1％-20％的过渡金属氧化物。在另一个实施方案中，该玻璃状粘结材料具有约82重量％的SiO2+B2O3、5％的碱金属氧化物、5％的过渡系列金属氧化物、4％的Al2O3和4％的碱土金属氧化物的组合物。在另一个实施方案中，可使用具有约20％的B2O3、60％的二氧化硅、2％的苏打和4％的氧化镁的玻璃料作为玻璃状粘结材料。本领域的技术人员将理解，可部分地选择特定组分以及这些组分的量，以提供由组合物形成的最终磨料制品的特定性质。
玻璃料的尺寸可改变。例如，其可能与磨料颗粒的尺寸相同或不同。通常，该玻璃料的平均粒度在约0.01微米至约100微米、优选地在约0.05微米至约50微米、并且更优选地在约0.1微米至约25微米的范围内。与具有至少约5的莫氏硬度的磨料颗粒的平均粒度相关的该玻璃料的平均粒度可以改变。通常，该玻璃料的平均粒度为磨料的平均粒度的约1％至约200％，优选地为约10％至约100％，并且最优选地为约15％至约50％。
通常，该玻璃状粘结前体颗粒与散粉颗粒中的磨料颗粒的重量比在约10:90至约90:10的范围内。该玻璃状粘结前体颗粒的形状也可改变。通常，它们呈不规则形状(例如，压碎的和任选的分等级的)，尽管这不是必需的。例如，它们可为球状体、立方体、或一些其它预先确定的形状。
优选地，该玻璃状粘结前体颗粒的热膨胀系数与磨料颗粒的热膨胀系数相同或基本上相同。
玻璃态无机粘结剂可由不同金属氧化物的混合物制成。这些金属氧化物玻璃状粘结剂的示例包括二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁、二氧化钛、氧化镁、氧化钠、氧化钾、氧化锂、氧化锰、氧化硼、氧化磷等。玻璃状粘合剂的具体示例包括基于重量计的，例如，47.61％的SiO2、16.65％的Al2O3、0.38％的Fe2O3、0.35％的TiO2、1.58％的CaO、0.10％的MgO、9.63％的Na2O、2.86％的K2O、1.77％的Li2O、19.03％的B2O3、0.02％的MnO2和0.22％的P2O5；以及63％的SiO2、12％的Al2O3、1.2％的CaO、6.3％的Na2O、7.5％的K2O和10％的B2O3。
一种优选的玻璃状粘结具有以下物质的基于氧化物的摩尔百分比(％)组合物：SiO2 63.28；TiO2 0.32；Al2O3 10.99；B2O3 5.11；Fe2O3 0.13；K2O3.81；Na2O 4.20；Li2O4.98；CaO 3.88；MgO 3.04和BaO 0.26。对这些成分的焙烧通常通过在长时间段(例如，约25小时-26小时)内将温度从室温升至1149℃(2100℉)，保持在最高温度下(例如，若干小时)，然后在较长时间段(例如，25小时-30小时)内将焙烧制品冷却至室温来实现。
该玻璃状粘结前体颗粒可包含陶瓷颗粒。在此类情况下，对该陶瓷颗粒的烧结和/或熔合形成玻璃状基质。可使用任何可烧结和/或易熔的陶瓷材料。优选的陶瓷材料包括氧化铝、氧化锆及其组合。
该玻璃状粘结前体颗粒可以玻璃状粘结前体颗粒和磨料颗粒的组合体积的10体积％至40体积％，优选地磨料组合物的15体积％至35体积％的量存在。合适的金属粘合剂的一些示例包括锡、铜、铝、镍、铁、钨、钴、钛、锰、银以及它们的组合。
合适的树脂粘结剂包括含有甲醛的树脂，诸如苯酚甲醛、酚醛清漆酚醛树脂且特别是具有添加的交联剂(例如，六亚甲基四胺)的酚醛清漆酚醛树脂、酚醛塑料和氨基塑料；不饱和聚酯树脂；乙烯基酯树脂；烷基树脂，烯丙基树脂；呋喃树脂；环氧树脂；聚氨酯；氰酸盐酯；以及聚酰亚胺。一般来讲，树脂的量应该在制造期间足以完全润湿所有单独颗粒的表面，使得形成连续树脂结构，其中无机组分离散结合在整个该连续树脂结构中。
如果需要，α氧化铝陶瓷颗粒可利用金属氧化物诸如镁、镍、锌的氧化物、氧化钇、稀土氧化物、氧化锆、铪、铬等而被改性。该氧化铝和氧化锆磨料颗粒可通过例如美国专利号4,314,827(Leitheiser等人)、4,518,397(Leitheiser等人)、4,574,003(Gerk)、4,623,364(Cottringer等人)、4,744,802(Schwabel)、和5,551,963(Larmie)中所公开的溶胶-凝胶工艺来制备。
在制造粘结磨料制品的过程中使用各种添加剂以帮助制造磨料制品和/或改善此类制品的性能为本领域已知的。也可用于实施本公开的此类常规添加剂包括但不限于润滑剂、填料、孔隙诱导剂、和加工助剂。润滑剂的示例包括石墨、硫、聚四氟乙烯、和二硫化钼。填料的示例包括二次磨料、碳化物、氮化物、氧化物或金属基颗粒。孔隙诱导剂的示例包括玻璃泡和有机颗粒。例如，可针对添加剂的预期目的来使用本领域已知的添加剂浓度。优选地，该添加剂对于在本公开的实施中采用的磨料颗粒具有很少或没有不利影响。
该松散粉末颗粒可任选地被改性，以改善其流动性和层散布的均一性。改善粉末的方法包括附聚、喷雾干燥、气雾化或水雾化、火焰成形、制粒、研磨和筛分。此外，可任选地添加流平剂，诸如例如热解法二氧化硅、纳米二氧化硅、硬脂酸盐和淀粉。
该粘结前体颗粒可包含陶瓷前体(例如，氧化铝或氧化锆前体)，诸如例如当被焙烧时转化成对应陶瓷形式的铝土矿、勃姆石、煅烧氧化铝、或煅烧氧化锆。
本领域已知的用于制备粘结磨料制品(例如，磨削轮)的程序和条件(尤其是用于制备粘结磨料制品的程序和条件)可用于制备本公开的磨料制品。这些程序可采用本领域中众所周知的常规设备。
磨料颗粒可包括磨料行业中使用的任何磨料颗粒。优选地，该磨料颗粒具有至少4，优选地至少5，更优选地至少6，更优选地至少7，更优选地至少8，更优选地至少8.5，并且更优选地至少9的莫氏硬度。在某些实施方案中，该磨料颗粒包括超硬磨料颗粒。如本文所用，术语“超硬磨料”是指硬度大于或等于碳化硅(例如，碳化硅、碳化硼、立方氮化硼和金刚石)的硬度的任何磨料颗粒。
合适的磨料的具体示例包括氧化铝(例如，α氧化铝)材料(例如，熔融、热处理、陶瓷和/或烧结氧化铝材料)、碳化硅、二硼化钛、氮化钛、碳化硼、碳化钨、碳化钛、氮化铝、金刚石、立方氮化硼(CBN)、石榴石、熔融氧化铝-氧化锆、溶胶-凝胶法制备的磨粒、氧化铈、氧化锆、氧化钛、以及它们的组合。溶胶-凝胶衍生的磨料颗粒的实施例可见于美国专利号4,314,827(Leitheiser等人)、美国专利号4,623,364(Cottringer等人)；美国专利号4,744,802(Schwabel)、美国专利号4,770,671(Monroe等人)；以及美国专利号4,881,951(Monroe等人)。也可使用包含玻璃状粘结基质中的更细的磨料颗粒的附聚磨料颗粒(例如，如美国专利号6,551,366(D'Souza等人)所描述的)。
根据本公开的成型磨料颗粒可在宽泛的粒度范围内使用，通常粒度范围为约10微米至约10000微米；优选地约100微米至约10000微米，更优选地约500微米至约10000微米，但这不是必需的。在一些实施方案中，成型磨料颗粒具有至少20美国目(即>约840微米)的平均粒度。根据本公开的成型磨料颗粒可用本领域众所周知的技术过筛并分级，包括使用磨料工业公认的分级标准，诸如ANSI(美国国家标准协会)、FEPA(欧洲磨料生产联合会)和JIS(日本工业标准)。ANSI等级标号包括：ANSI 4、ANSI 6、ANSI 8、ANSI 16、ANSI 24、ANSI36、ANSI 40、ANSI 50、ANSI 60、ANSI 80、ANSI 100、ANSI 120、ANSI 150、ANSI 180、ANSI220、ANSI 240、ANSI 280、ANSI 320、ANSI 360、ANSI 400、和ANSI 600。FEPA等级标号包括：P8、P12、P16、P24、P36、P40、P50、P60、P80、P100、P120、P150、P180、P220、P320、P400、P500、P600、P800、P1000和P1200。JIS等级标号包括JIS8、JIS 12、JIS16、JIS24、JIS36、JIS46、JIS54、JIS60、JIS80、JIS100、JIS150、JIS 180、JIS220、JIS240、JIS280、JIS320、JIS360、JIS400、JIS400、JIS600、JIS800、JIS 1000、JIS 1500、JIS2500、JIS4000、JIS6000、JIS8000和JIS 10,000。
散粉颗粒的尺寸可被设定成(例如，通过筛分)具有小于或等于400微米、优选地小于或等于250微米、更优选地小于或等于200微米、更优选地小于或等于150微米、小于或等于100微米、或者甚至小于或等于80微米的最大尺寸，尽管也可使用更大的尺寸。粉末颗粒的尺寸可以涉及所使用的磨料颗粒的尺寸。玻璃状粘结前体颗粒、磨料颗粒和任何任选的附加颗粒组分可具有相同或不同的最大粒度、D90粒度分布参数、D50粒度分布参数、和/或D10粒度分布参数。
该散粉颗粒任选地还可包含其他组分，诸如例如孔隙诱导剂和/或填料颗粒。孔隙诱导剂的示例包括玻璃泡和有机颗粒。
在第二步骤中，通过打印机将液体粘结剂前体材料喷射到步骤1中沉积的层的预定区域上。液体粘结剂前体材料因此涂覆区域中的散粉颗粒，并且随后被转化成将区域中的散粉颗粒彼此粘结的粘结剂材料。液体粘结剂前体材料可为能够被转化(例如，通过蒸发或热、化学和/或辐射固化(如，使用UV或可见光))成根据喷射图案(和多次重复时的最终3D形状)将散粉颗粒粘结在一起的粘结剂材料的任何组合物。
在一些实施方案中，液体粘结剂前体材料包含在其中溶解有聚合物的液体载体。该液体可包括一种或多种有机溶剂和水。示例性有机溶剂包括优选地具有高于100℃闪点的醇(例如，丁醇、乙二醇一甲醚)、酮和醚。
对合适的一种或多种溶剂的选择通常将取决于具体应用的要求，例如所需的表面张力和粘度、所选择的颗粒固体。
液体载体可完全是水，或可包含与一种或多种有机溶剂结合的水。优选地，基于总重量计，水性载体包含至少20％的水，至少30％的水，至少40％的水，至少50％的水，或甚至至少75％的水。
在一些实施方案中，一种或多种有机溶剂可被包括在液体载体中，例如，以控制液体载体的干燥速度，控制液体载体的表面张力，允许(例如，表面活性剂的)成分溶解，或作为任意成分的次要组分；例如，有机共溶剂可作为一种成分而被添加至液体载体中从而存在于表面活性剂中。示例性有机溶剂包括：醇，诸如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇和异丁醇；酮或酮醇，诸如丙酮、环己酮、甲基乙基酮和双丙酮醇；酯，诸如乙酸乙酯和乳酸乙酯；多元醇，诸如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、丁二醇、1,4-丁二醇、1,2,4-丁三醇、1,5-戊二醇、1,2,6-己三醇、己二醇、甘油、甘油乙氧基化物和三羟甲基丙烷乙氧基化物；低级烷基醚，诸如乙二醇甲基醚或乙基醚、二乙二醇乙基醚、三甘醇甲基醚或乙基醚、乙二醇正丁醚，二乙二醇正丁醚、二乙二醇甲基醚、乙二醇苯醚、丙二醇甲基醚、二丙二醇甲基醚、三丙二醇甲基醚、丙二醇甲醚乙酸酯、二丙二醇甲醚乙酸酯，丙二醇正丙醚、二丙二醇正丙醚、三丙二醇正丙醚，丙二醇正丁醚、二丙二醇正丁醚、三丙二醇正丁醚、丙二醇苯醚和二丙二醇二甲基醚；含氮化合物，诸如2-吡咯烷酮和N-甲基-2-吡咯烷酮；含硫化合物，诸如二甲基亚砜、四亚甲基砜和硫甘醇；以及任何前述物质的组合。
液体载体中的有机溶剂和/或水的量可取决于许多因素，诸如液体粘结剂前体材料的特别期望特性，如粘度、表面张力和/或干燥速率，这些特性继而可取决于诸如旨在用于液体载体油墨的喷墨打印技术类型，例如压电型或热型打印头。
液体粘结剂前体材料可包括在液体载体中可溶或可分散的聚合物。合适的聚合物的示例可包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯己内酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚(2-乙基-2-恶唑啉)(PEOX)、聚丁酸乙烯酯、甲基乙烯基醚和马来酸酐的共聚物、丙烯酸和/或丙烯酸羟乙酯的特定共聚物、甲基纤维素、天然聚合物(例如，糊精、瓜尔胶、黄原胶)。其中，聚乙烯吡咯烷酮优选用于主要为水的液体载体。相反或此外，如果需要，可使用除上述所列之外的其它有机聚合物。
液体粘结剂前体材料可包括一种或多种自由基可聚合的或辐射可固化的材料；例如，丙烯酸类单体和/或低聚物和/或环氧树脂。也可包括用于固化自由基聚合或另外的辐射固化型材料的有效量的光引发剂和/或光催化剂。合适的(甲基)丙烯酸酯单体和低聚物以及另外的辐射固化型材料(例如，环氧树脂)的实施例可见于例如美国专利号5,766,277(DeVoe等人)中。
在一些优选的实施方案中，液体粘结剂前体材料基本上不含(例如，包含小于1％、小于0.1％、小于0.01％，或甚至不含)金属纳米粒子和/或金属氧化物纳米粒子。如本文所用，术语“纳米粒子”是指平均粒径小于或等于1微米的颗粒。例如小于或等于500纳米(nm)，或甚至小于或等于150nm。
另选地或除此之外，液体粘结剂前体可为包括用于氧化铝和/或氧化锆的陶瓷前体的水溶胶。实施例包括水性勃姆石溶胶和氧化锆溶胶。在此类情况下，在焙烧之后，液体粘结剂前体可具有与磨料颗粒相同或不同的组合物。关于氧化锆溶胶的细节可见于例如美国专利号6,376,590(Kolb等人)中。关于勃姆石溶胶的细节可见于例如美国专利号4,314,827(Leitheiser等人)、5,178,849(Bauer)、4,518,397(Leitheiser等人)、4,623,364(Cottringer等人)、4,744,802(Schwabel)、4,770,671(Monroe等人)、4,881,951(Wood等人)、4,960,441(Pellow等人)、5,011,508(Wald等人)、5,090,968(Pellow)、5,139,978(Wood)、5,201,916(Berg等人)、5,227,104(Bauer)、5,366,523(Rowenhorst等人)、5,429,647(Larmie)、5,547,479(Conwell等人)、5,498,269(Larmie)、5,551,963(Larmie)、5,725,162(Garg等人)和5,776,214(Wood)中。
喷射的液体粘结剂前体材料转换为粘结剂材料，该粘结剂材料将散粉颗粒一起粘结在散粉颗粒的预先确定的区域中以形成粘结粉末颗粒层；例如，通过在液体粘结剂前体材料中蒸发液体载体。在这些实施方案中，将粘结剂材料加热到足够高的温度，使其在后续焙烧步骤期间挥发和/或分解(例如，“烧尽”)。可通过本领域已知的任何方式(例如，冷淬火或空气冷却至室温)来实现冷却。
喷射的液体粘结剂前体材料转换为粘结剂材料，该粘结剂材料将散粉颗粒一起粘结在散粉颗粒的至少一个预先确定的区域中以形成粘结粉末颗粒层；例如，通过在液体粘结剂前体材料中蒸发液体载体。在这些实施方案中，将粘结剂材料加热到足够高的温度，使其在后续烧结或注入步骤期间挥发和/或分解(例如，“烧尽”)。
然后，根据由三维(3-D)磨料制品预成形件中的层层重复生成的预先确定的设计来重复进行以上铺设粉末层并喷射临时粘结剂材料的步骤，然后重复改变进行喷射的区域。在每次重复中，可独立地选择松散粉末颗粒和液体粘合剂前体材料；即松散粉末颗粒和液体粘合剂前体材料中的任一者或两者可与相邻沉积层中的那些相同或不同。
磨料制品预成形件包括粘结粉末颗粒和剩余散粉颗粒。一旦充分地重复以形成磨料制品预成形件，优选将其与基本上全部(例如，至少85％，至少90％，优选地至少95％，更优选地至少99％)剩余散粉颗粒分开，但并非必须如此。
如果需要，可使用各自包含不同粉末的多个颗粒贮存器。同样地，也可通过共用的打印头或优选地通过单独的打印头使用多种不同液体粘结剂前体材料。这导致不同的粉末/粘结剂被分布在粘结磨料制品的不同离散区域中。例如，相对廉价但性能较差的磨料颗粒和/或玻璃状粘结前体颗粒可被转移到粘结磨料制品的区域，在这些区域中(例如，在远离研磨表面的内部中)具有高性能特性不是特别重要。
一般来讲，以此类方式制得的粘结磨料制品在其全部体积中具有相当大的孔隙率。因此，磨料制品预成形件可随后被注入附加粘结前体材料或孔隙生长改性剂的溶液或分散体。
适用于实施本公开的粉末床喷射设备可从例如宾夕法尼亚州诺斯亨廷顿的ExOne公司(ExOne,North Huntington,Pennsylvania)商购获得。关于适于实践本公开的粉末床喷射技术的进一步的细节可见于例如美国专利号5,340,656(Sachs等人)和6,403,002B1(van der Geest)。
有利地，根据本文所述的实施方案制成的磨料制品构造为从外部源接收冷却液并将冷却剂提供到主动磨削区域。本文所述的磨料制品具有从外部源接收冷却剂的内部贮存器。内部贮存器内是改变冷却剂特性的特征。例如，可能增加冷却剂压力和/或流速。然后，冷却剂例如通过延伸穿过磨料制品的磨削层的一个或多个开口被递送到主动磨削区域。此外，沿磨削区域的表面可能存在一个或多个流体通道。使用具有此类系统的磨料制品可以在研磨操作期间减少或甚至防止表面燃烧和/或损坏工件亚表面。
提出了一种磨削系统，该磨削系统包括磨削轮，该磨削轮具有联接到冷却剂出口的冷却剂通道。该冷却剂通道延伸穿过该磨削轮的磨削层。该冷却剂出口位于该磨削轮的主动磨削表面上。该系统还包括安装特征，该安装特征被配置成将该磨削轮联接到磨削机。该系统还包括冷却剂分布部件，该冷却剂分布部件被配置成接收冷却剂并将其通过该冷却剂通道提供到该冷却剂出口点。
该磨削系统可实现为使得该磨削轮为单肋齿轮磨削轮、螺纹齿轮磨削轮、锥齿轮磨削轮、ID磨削轮、OD磨削轮、凸轮/曲柄磨削轮、无心磨削轮、端面磨削轮、双面磨削轮、杯形轮、球形磨削轮、表面磨削轮、表面磨削杯、槽式磨削轮、圆边法磨削轮、或直的或成角度的切入磨削轮。
该磨削系统可实现为使得该磨削轮包括树脂粘结剂、玻璃状粘结剂或金属粘结剂。
该磨削系统可实现为使得该磨削轮包括成型磨料颗粒。
该磨削系统可实现为使得该磨削轮为增材制造工艺的产品。
该磨削系统可实现为使得该冷却剂通道为弧形的或曲折的冷却剂通道。
该磨削系统可实现为使得该安装特征与该冷却剂分布部件成一整体。
该磨削系统可实现为使得该安装特征包括内孔，该内孔接收该磨削机的主轴。
该磨削系统可实现为使得该主轴提供该冷却剂。
该磨削系统可实现为使得该冷却剂分布部件机械地联接到该安装特征，使得该冷却剂分布部件和该安装板在磨削操作期间相对于该磨削轮保持静止。
该磨削系统可实现为使得该冷却剂分布部件包括喷嘴接收特征。该磨削系统还包括由该喷嘴接收特征接收的喷嘴。该喷嘴提供所接收的冷却剂。
该磨削系统可实现为使得该喷嘴接收特征具有非对称开口。
该磨削系统可实现为使得该冷却剂分布部件包括多个贮存器，每个贮存器被配置成接收冷却剂并将其提供到多个冷却剂通道中的一个冷却剂通道。
该磨削系统可实现为使得该冷却剂分布部件包括由具有内半径的内边缘和具有外半径的外边缘限定的内部空间。该冷却剂分布部件包括联接到该内边缘的多个叶片。该多个叶片中的每个叶片朝向该外边缘延伸。
该磨削系统可实现为使得该叶片为弯曲的。
该磨削系统可实现为使得该弯曲叶片均在相同方向上弯曲。
该磨削系统可实现为使得该多个叶片中的每个叶片都连接到该内边缘和该外边缘两者。
该磨削系统可实现为使得该磨削系统包括多个冷却剂通道，使得该冷却剂通道的数量至少与叶片的数量一样多。
该磨削系统可实现为使得该多个叶片被定位成使得该多个冷却剂通道中的一个冷却剂通道定位在相邻叶片之间。
该系统可实现为使得该冷却剂出口与冷却剂入口径向分离，冷却剂通道连接该冷却剂出口和该冷却剂入口。
该系统可实现为使得该安装特征为安装板或安装凸缘。
提出了一种用于研磨系统的冷却剂分布部件，该冷却剂分布部件包括安装部件，该安装部件被配置成将该冷却剂分布部件联接到磨削机。该部件还包括成型冷却剂贮存器，该成型冷却剂贮存器被配置成从除该冷却剂分布部件之外的源接收冷却剂。该部件还包括冷却剂分布部件，该冷却剂分布部件被配置成将冷却剂提供到磨料制品的内部。
该冷却剂分布部件可实现为使得该安装部件是联接到磨削机的安装板的特征的互补特征。
该冷却剂分布部件可实现为使得该互补特征是接收紧固件的接收部件。
该冷却剂分布部件可实现为使得该紧固件延伸穿过该安装板和该冷却剂分布部件两者。
该冷却剂分布部件可实现为使得其包括孔，该孔被配置成接收该磨削机的主轴。该安装部件将该冷却剂分布部件联接到该主轴。
该冷却剂分布部件可实现为使得该主轴将该冷却剂提供到该成型冷却剂贮存器中。
该冷却剂分布部件可实现为使得从喷嘴接收该冷却剂。
该冷却剂分布部件可实现为使得其包括具有与该喷嘴开口互补的形状的喷嘴接收特征。
该冷却剂分布部件可实现为使得该成型冷却剂贮存器具有多个腔室，并且其中每个腔室具有单独的冷却剂分布点。
该冷却剂分布部件可实现为使得该冷却剂分布点包括孔口，该孔口被配置成与磨料制品的内部通道对准。
该冷却剂分布部件可实现为使得每个腔室成型为引起湍流冷却剂流。
该冷却剂分布部件可实现为使得该成型冷却剂贮存器包括从内边缘朝向外边缘延伸的多个叶片。
该冷却剂分布部件可实现为使得该多个叶片为弯曲的。
该冷却剂分布部件可实现为使得该安装部件为安装板或安装凸缘。
一种将冷却剂提供到主动磨削表面的方法包括从冷却剂源接收冷却剂。该方法还包括引导该冷却剂穿过该粘结磨料制品以到达该主动磨削表面。该冷却剂提供为以湍流形式穿过该粘结磨料制品。
该方法可实现为使得将该冷却剂引导穿过粘结磨料制品包括：将所接收的冷却剂收集在冷却剂贮存器中；以及将所接收的冷却剂引导到该粘结磨料制品的内部通道。
该方法可实现为使得该贮存器包括弯曲边缘。
该方法可实现为使得该内部通道是延伸穿过该粘结磨料制品的弧形或曲折通道。
该方法可实现为使得该内部通道延伸到该主动磨削表面上的出口点。
该方法可实现为使得该出口点相对于延伸穿过该粘结磨料制品的中心的径向轴线与该内部通道的入口点成至少45°角。该径向轴线平行于该主动磨削表面。
该方法可实现为使得该出口点与该入口点成至少90°角。
该方法可实现为使得该冷却剂贮存器包括不含磨料颗粒的材料。
该方法可实现为使得该冷却剂贮存器为非陶瓷材料。
该方法可实现为使得从喷嘴接收该冷却剂。
该方法可实现为使得该喷嘴将冷却剂直接提供到喷嘴接收特征中。
该方法可实现为使得从磨削机的主轴接收该冷却剂。
该方法可实现为使得该贮存器包括多个内部特征，每个内部特征从内孔向外延伸。
该方法可实现为使得该多个特征中的每个特征从该内孔延伸到该贮存器的边缘，使得该贮存器内的多个腔室彼此分离。
实施例
实施例1
在可购自细川密克朗公司(Hosokawa Micron)的cyclomix混合器中制备根据2014年5月8日公布的Rosenflanz等人的PCT公布WO 2014/070468制备的精密成型颗粒(PSG)、从Imerys ESK获得的白色熔融氧化铝级F120和根据2019年7月31日公布的Flaschberger等人的欧洲专利2,567,784B1制备的玻璃状粘结前体混合的混合物，干燥混合10分钟。此后，将混合物在300μm筛上筛分。
将制备的混合物放置于ExOne Innovent实验室打印机的料斗中。
将3D模型制备成STL文件以使旋转的磨削轮具有如图7A至图7D所示的特征。创建孔和通道是为了到达磨削过程期间冷却剂最难接触/到达的区域，例如齿轮的较深区域。设计了8个尺寸为2mm×3mm且螺旋形状为10°的矩形孔和通道，用于将冷却剂从轮中排出。
该文件被创建到Solidworks CAD系统中，并保存为STL文件，可由Exone Innovent实验室打印机读取。
该文件已转移到ExOne Innovent实验室打印机的打印作业中。打印由散布粉末层、以由3D物体的横截面制成的2D图案进行喷射粘结剂以及至少部分地干燥喷射和散布步骤之间的粘结剂的连续步骤构成。最常使用的参数为：再涂覆速度(mm/s)：25-振荡器转速(rpm)：2800-辊转速(rpm)：200-辊横移速度(mm/s)：15。
此打印作业在打印机上运行和完成，并且结果是保持散粉以及3D形状的粘结剂和粉末的粉末床。将粉末床从打印机中去除，并在烘箱中在195℃下烘烤6小时。冷却之后，提取那些3D形状或“生坯”部分并将3D形状或“生坯”部分脱粉末。将那些脱粉末部分放置到炉中以用于烧尽粘结剂，然后熔融并烧结基于玻璃状的玻璃料，该基于玻璃状的玻璃料将PSG玻璃料粘结成固体基质。
所得的样品示于图8中。

Claims (42)

1.一种磨削系统，所述磨削系统包括：
磨削轮，所述磨削轮具有联接到冷却剂出口的冷却剂通道，其中所述冷却剂通道延伸穿过所述磨削轮的磨削层并且其中所述冷却剂出口位于所述磨削轮的主动磨削表面上；
安装特征，所述安装特征被配置成将所述磨削轮联接到磨削机；和
冷却剂分布部件，所述冷却剂分布部件被配置成接收冷却剂并将其通过所述冷却剂通道提供到所述冷却剂出口点。
2.根据权利要求1所述的磨削系统，其中所述磨削轮是单肋齿轮磨削轮、螺纹齿轮磨削轮、锥齿轮磨削轮、ID磨削轮、OD磨削轮、凸轮/曲柄磨削轮、无心磨削轮、端面磨削轮、双面磨削轮、杯形轮、球形磨削轮、表面磨削轮、表面磨削杯、槽式磨削轮、圆边法磨削轮、或直的或成角度的切入磨削轮。
3.根据权利要求1至2中的任一项所述的磨削系统，其中所述磨削轮包括树脂粘结剂、玻璃状粘结剂或金属粘结剂。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的磨削系统，其中所述磨削轮包括成型磨料颗粒。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的磨削系统，其中所述磨削轮是增材制造工艺的产品。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的磨削系统，其中所述冷却剂通道是弧形的或曲折的冷却剂通道。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的磨削系统，其中所述安装特征与所述冷却剂分布部件成一整体。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的磨削系统，其中所述安装特征包括内孔，所述内孔接收所述磨削机的主轴。
9.根据权利要求8所述的磨削系统，其中所述主轴提供所述冷却剂。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的磨削系统，其中所述冷却剂分布部件机械地联接到所述安装特征，使得所述冷却剂分布部件和安装板在磨削操作期间相对于所述磨削轮保持静止。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的磨削系统，其中所述冷却剂分布部件包括喷嘴接收特征，并且其中所述磨削系统还包括：
喷嘴，所述喷嘴由所述喷嘴接收特征接收，其中所述喷嘴提供所接收的冷却剂。
12.根据权利要求11所述的磨削系统，其中所述喷嘴接收特征具有非对称开口。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的磨削系统，其中所述冷却剂分布部件包括多个贮存器，每个贮存器被配置成接收冷却剂并将其提供到多个冷却剂通道中的一个冷却剂通道。
14.根据权利要求1至13中的任一项所述的磨削系统，其中所述冷却剂分布部件包括由具有内半径的内边缘和具有外半径的外边缘限定的内部空间，并且其中所述冷却剂分布部件包括联接到所述内边缘的多个叶片，并且其中所述多个叶片中的每个叶片朝向所述外边缘延伸。
15.根据权利要求14所述的磨削系统，其中所述叶片是弯曲的。
16.根据权利要求15所述的磨削系统，其中所述弯曲叶片都在相同方向上弯曲。
17.根据权利要求14至16中的任一项所述的磨削系统，其中所述多个叶片中的每个叶片都连接到所述内边缘和所述外边缘两者。
18.根据权利要求14至17中的任一项所述的磨削系统，其中所述磨削系统包括多个冷却剂通道，使得所述冷却剂通道的数量至少与叶片的数量一样多。
19.根据权利要求18的磨削系统，其中所述多个叶片被定位成使得所述多个冷却剂通道中的一个冷却剂通道定位在相邻叶片之间。
20.根据权利要求1至19中的任一项所述的系统，其中所述冷却剂出口与冷却剂入口径向分离，冷却剂通道连接所述冷却剂出口和所述冷却剂入口。
21.一种用于研磨系统的冷却剂分布部件，所述冷却剂分布部件包括：
安装部件，所述安装部件被配置成将所述冷却剂分布部件联接到磨削机；
成型冷却剂贮存器，所述成型冷却剂贮存器被配置成从除所述冷却剂分布部件之外的源接收冷却剂；和
冷却剂分布部件，所述冷却剂分布部件被配置成将所述冷却剂提供到磨料制品的内部。
22.根据权利要求21所述的冷却剂分布部件，其中所述安装部件是联接到磨削机的安装板的特征的互补特征。
23.根据权利要求22所述的冷却剂分布部件，其中所述互补特征是接收紧固件的接收部件。
24.根据权利要求23所述的冷却剂分布部件，其中所述紧固件延伸穿过所述安装板和所述冷却剂分布部件两者。
25.根据权利要求21至24中的任一项所述的冷却剂分布部件，并且还包括孔，所述孔被配置成接收所述磨削机的主轴，并且其中所述安装部件将所述冷却剂分布部件联接到所述主轴。
26.根据权利要求25的冷却剂分布部件，其中所述主轴将所述冷却剂提供到所述成型冷却剂贮存器中。
27.根据权利要求21至26中的任一项所述的冷却剂分布部件，其中所述冷却剂从喷嘴接收。
28.根据权利要求21至27中的任一项所述的冷却剂分布部件，其中所述成型冷却剂贮存器具有多个腔室，并且其中每个腔室具有单独的冷却剂分布点。
29.根据权利要求28所述的冷却剂分布部件，其中所述冷却剂分布点包括孔口，所述孔口被配置成与磨料制品的内部通道对准。
30.根据权利要求28所述的冷却剂分布部件，其中每个腔室内的冷却剂流是湍流冷却剂流。
31.根据权利要求21至30中的任一项所述的冷却剂分布部件，其中所述成型冷却剂贮存器包括从内边缘朝向外边缘延伸的多个叶片。
32.一种将冷却剂提供到主动磨削表面的方法，所述方法包括：
从冷却剂源接收冷却剂；
引导所述冷却剂穿过粘结磨料制品以到达所述主动磨削表面；并且
其中所述冷却剂提供为以湍流形式穿过所述粘结磨料制品。
33.根据权利要求32所述的方法，其中引导所述冷却剂穿过粘结磨料制品包括：
将所接收的冷却剂收集在冷却剂贮存器中；
将所接收的冷却剂引导到所述粘结磨料制品的内部通道。
34.根据权利要求33所述的方法，其中所述贮存器包括弯曲边缘。
35.根据权利要求33所述的方法，其中所述内部通道延伸到所述主动磨削表面上的出口点。
36.根据权利要求35所述的方法，其中所述出口点相对于延伸穿过所述粘结磨料制品的中心的径向轴线与所述内部通道的入口点成至少45°角，其中所述径向轴线平行于所述主动磨削表面。
37.根据权利要求33至36中的任一项所述的方法，其中所述冷却剂贮存器包括不含磨料颗粒的材料。
38.根据权利要求37所述的方法，其中所述冷却剂贮存器为非陶瓷材料。
39.根据权利要求32至38中的任一项所述的方法，其中从喷嘴接收所述冷却剂。
40.根据权利要求32至39中的任一项所述的方法，其中从磨削机的主轴接收所述冷却剂。
41.根据权利要求33至39中的任一项所述的方法，其中所述贮存器包括多个内部特征，每个内部特征从内孔向外延伸。
42.根据权利要求41所述的方法，其中所述多个特征中的每个特征从所述内孔延伸到所述贮存器的边缘，使得所述贮存器内的多个腔室彼此分离。
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