CN117754476A - 微流道磨具结块、磨具基体、超硬磨具及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了微流道磨具结块、磨具基体、超硬磨具及其制备方法。磨具结块设有出水主磨面和进水面，磨具结块设有第一微流道、第二微流道，第一微流道的端部设置于出水主磨面，第二微流道的端部设置于进水面；第一微流道、第二微流道相互连通。磨具基体设有凹槽。磨具结块安装于凹槽内，磨具结块与磨具基体结合形成超硬磨具。超硬磨具的制备方法，包括以下步骤：对陶瓷结合剂和超硬磨料配料，制备出固体粉末原料；在原料加入树脂、增塑剂、分散剂、光引发剂等进行混合；将混合后的原料使用光固化3D打印机打印出磨具结块；对磨具结块进行清洗、烘干、脱脂；烧结磨具结块；将磨具结块通过粘合剂固定于磨具基体的凹槽。
Description
技术领域
本发明涉及砂轮制造技术领域，特别是微流道磨具结块、磨具基体、超硬磨具及其制备方法。
背景技术
随着高速精密磨削技术的快速发展，工业界对超硬磨具提出了更高的要求。
陶瓷结合剂超硬磨具因其具有热稳定性好、对磨料把持力高、气孔率可调、弹性模量高、自锐性好、磨削力小等优势，因此在超硬磨削加工中得到了广泛的应用。
在磨削过程中冷却液很难充分进入到磨具与被加工表面，导致在磨削过程中瞬间温度很高，从而导致磨料的热损伤使其发生石墨化现象，进而对影响磨料的强度、耐磨度和寿命。此外，瞬间高温也会使被加工工件表面出现缺陷(烧伤、裂纹、残余应力等)，从而影响被加工材料的加工质量及可靠性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供微流道磨具结块、磨具基体、超硬磨具及其制备方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
本发明解决其技术问题的解决方案是：
微流道磨具结块，所述磨具结块在高度方向上的其中一端面设为出水主磨面，所述磨具结块在宽度方向上的端面设为进水面；所述磨具结块设有第一微流道、第二微流道，所述第一微流道的端部设置于所述出水主磨面，所述第二微流道的端部设置于所述进水面；所述第一微流道、所述第二微流道相互连通。
通过上述技术方案，通过第一微流道和第二微流道，冷却液可从进水面流入第二微流道、流经第一微流道，最终从出水主磨面流出，提高了磨具在高速加工时的冷却润滑、散热等作用，不仅有效避免了高速磨削过程中被加工工件的热损伤，还提高了磨具的寿命和机械性能。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一微流道贯穿所述磨具结块在高度方向上的两个端面；所述第二微流道贯穿所述磨具结块在宽度方向上的两个端面；所述第一微流道和所述第二微流道相互正交连通。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一微流道的延伸方向相对于高度方向倾斜，所述第二微流道与所述宽度方向平行。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一微流道的延伸方向平行于高度方向，所述第二微流道平行于所述宽度方向。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一微流道和所述第二微流道的端部通过弧形流道连通。
作为上述技术方案的进一步改进，所述磨具结块为3D打印构件。
作为上述技术方案的进一步改进，磨具基体，设有结块安装面，所述结块安装面设有凹槽。
作为上述技术方案的进一步改进，超硬磨具，包括：
如上述所述的磨具基体；
多个如上述所述的磨具结块，所述磨具结块固定安装于所述凹槽，所述磨具结块部分伸出所述凹槽，多个所述磨具结块均匀安装于所述磨具基体，所述出水主磨面背离所述磨具基体。
通过上述技术方案，本方案通过将磨具结块和磨具基体分别进行制造，相对于通过金属烧结增材制造整体制成的砂轮，磨具基体和磨具结块可同时进行加工，可有效降低生产时间。
一种超硬磨具的制备方法，用于制作上述的超硬磨具；所述制备方法包括以下步骤：
步骤a、将陶瓷结合剂和超硬磨料进行配料，放入球磨机充分混合后进行球磨、过筛制备出固体粉末；
步骤b、在混合均匀后的原料中，加入树脂、增塑剂、分散剂并混合均匀；
步骤c、在混合均匀的原料中，加入光引发剂并混合均匀；
步骤d、使用光固化3D打印机打印出磨具结块；
步骤e、对磨具结块进行清洗、烘干、脱脂；
步骤f、烧结磨具结块；
步骤g、将磨具结块通过粘合剂粘接于磨具基体的凹槽内，随后压实磨具结块及磨具基体。
通过上述技术方案，通过光固化方法制备具有上述微流道的陶瓷结合剂超硬磨具坯体，通过优化的光固化材料配方，以及优化的脱脂和烧结工艺，制备了具有优异磨削性能的陶瓷结合剂超硬磨具。
作为上述技术方案的进一步改进，步骤e中，脱脂采用阶梯式升温；步骤f中，采用阶梯式升温烧结。
通过上述技术方案，阶梯式升温脱脂及阶梯式升温烧结可使得磨具结块的成型质量更好，可避免温度剧变导致磨具结块在烧结过程中导致开裂等不良情况的发生。
本发明用于砂轮制造技术领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员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设计方案和附图。
图1是本发明实施例的磨具结块的样式一的整体结构示意图；
图2是本发明实施例的磨具结块的样式一的多个视角的示意图及剖视结构示意图；
图3是本发明实施例的磨具结块的样式二的整体结构示意图；
图4是本发明实施例的磨具结块的样式二的多个视角的示意图及剖视结构示意图；
图5是本发明实施例的磨具结块的样式三的整体结构示意图；
图6是本发明实施例的磨具结块的样式三的多个视角的示意图及剖视结构示意图；
图7是本发明实施例的超硬磨具的整体结构示意图；
图8是本发明实施例的超硬磨具的局部剖视结构示意图；
图9是本发明实施例的超硬磨具的制备流程示意图。
图中，100、磨具结块；101、进水面；102、出水主磨面；110、第一微流道；120、第二微流道；200、磨具基体。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参照图1至图9，超硬磨具，包括磨具结块100和磨具基体200。
磨具基体200的下端面开设有凹槽，凹槽为圆环状槽结构。
磨具结块100的数量设置为多个，多个磨具结块100的上端均插接于凹槽内，并且磨具结块100与磨具基体200粘接固定，多个磨具结块100等距均匀排布于凹槽内。
磨具结块100通过光固化3D打印成型制成。
磨具结块100，其原料包括：陶瓷结合剂、超硬磨料、光固成型材料、分散剂；陶瓷结合剂的软化点为400～600℃，耐火度为700～1000℃；磨料为CBN粉末或金刚石粉末，二者中的其中一种；其中陶瓷结合剂的粒径为5～20μm，CBN或金刚石磨料的浓度为10-200％，粒径为20～10000目，陶瓷结合剂与磨料的固体含量为：30％～70％vo l。光固成型材料由第一单体、第二单体(第一单体和第二单体的具体材料见各个实施例)、光引发剂、增塑剂、分散剂等组成；其中单体的比例为5～7：5～3，光引发剂的含量为固体含量的为1wt％～10wt％。增塑剂的含量为树脂含量的25％wt～35％wt，分散剂的含量为固体含量的1％wt～10％wt。其中制备的陶瓷结合剂超硬磨具的光固化3D打印浆料的粘度在0.45～1000Pa·s。
磨具结块100设有出水主磨面102和进水面101，具体地，出水主磨面102为磨具结块100在其高度方向上的一端面，进水面101为磨具结块100在其宽度方向上的一端面。
磨具结块100的内部开设有第二微流道120和第一微流道110，第二微流道120和第一微流道110相互连通。
具体地，第二微流道120的端部设置于进水面101，第一微流道110的端部设置于出水主磨面102。
本发明提供至少三种样式的磨具结块100。具体的磨具结块100的样式见下描述，磨具结块100的样式并不限于下述三种样式，也能是其他结构类似的样式。
样式一：
第一微流道110沿高度方向贯穿磨具结块100的两个端面；第二微流道120沿宽度方向贯穿磨具结块100的两个端面。第一微流道110和第二微流道120相互正交连通。
尺寸b表示磨具结块100的宽度，其值为3～10mm，尺寸h表示磨具结块100的高度，其值为3～10mm。其微流道的孔径d为100-1000μm，第一微流道110和第二微流道120的方向分别垂直于进水面101和出水面，形成十字正交的微流道结构。相邻两个微流道的间距r1为1～20mm，r2为1～10mm，r3为1～20mm。
样式二：
第一微流道110贯穿磨具结块100在高度方向上的两个端面，第一微流道110相对于高度方向倾斜设置。第二微流道120贯穿磨具结块100在宽度方向上的两个端面，第二微流道120相对于宽度方向倾斜设置。
尺寸b表示磨具结块100的宽度，其值为3～10mm，尺寸h表示磨具结块100的高度，其值为3～10mm。其微流道的孔径d为100-1000μm，第一微流道110的倾斜角α定义为微流道方向与出水面的夹角，夹角φ定义为第二微流道120与进水面101的夹角，其中α和φ分别为5～90°和5～90°。相邻两个微流道的间距r1为1～20mm，r2为1～10mm，r3为1～20mm。
具体地，在本实施例中，其中第二微流道120和第一微流道110的孔径d为500μm，夹角α为75°，夹角φ为75°。
将第一微流道110和第二微流道120设置为分别相对于高度方向和宽度方向倾斜的形式，可增加第一微流道110和第二微流道120的长度，从而使得第一微流道110和第二微流道120内流动的冷却液有充分的时间与磨具结块100进行换热，可一定程度上提高对于磨具结块100的冷却效果。
磨具结块100在磨削过程中，由于离心力的作用，第一微流道110和第二微流道120的角度参数的设计使得冷却液在磨削过程中克服离心力，使得冷却液更容易进入磨具结块100。
第一微流道110的上端为封闭结构，第一微流道110的上端设为防气障通道，防气障通道主要作用为供空气进入，而并非为冷却液提供流动空间，防气障通道可以有效防止了磨块内部的气障作用，使得冷却液能更顺畅的进入磨具结块100的内部，以起到更好地冷却作用。
此外，加工过程中产生的飞屑也能通过磨具结块100远离进水面101的端面排出，从而避免飞屑在超硬磨具的表面和加工工件的表面聚集，进而避免在摩擦作用下造成精密加工表面产生划痕，以提高使用本超硬磨具加工的工件的表面质量。
样式三：
第一微流道110和第二微流道120的端部通过弧形流道连通。
尺寸b表示磨具结块100的宽度，其值为3～10mm，尺寸h表示磨具结块100的高度，其值为3～10mm。且微流道的孔径d为100-1000μm，第一微流道110的倾斜角φ定义为第一微流道110与出水面的夹角，其范围在5～90°。连接弧R的半径为0.5-5mm。相邻两个微流道的间距r1为1～20mm，r2为1～10mm，r3为1～10mm。
多种样式的磨具结块100可择一选用安装于磨具基体200，也可同时选择多种样式的磨具结块100同时安装于磨具基体200，本领域技术人员可依据实际需要对磨具结块100的样式进行选择。
本方案通过将磨具结块100和磨具基体200分别进行制造，相对于通过金属烧结增材制造整体制成的砂轮，可有效降低生产时间，磨具基体200采用传统的机加工进行加工，加工速度快，磨具结块100通过光固化3D打印成型，可有效保证磨具结块100内的第一微流道110和第二微流道120的成型质量。
实施例一：
一种具有微流道的陶瓷结合剂超硬磨具，包括如下步骤：
将陶瓷结合剂和金刚石粉体进行混合，得到固体含量为35％vo l的原料，其中陶瓷结合剂的软化点为450℃、耐火度为700℃，平均粒径为7μm，金刚石粒径为800目。
将上述混合后的原料放入球磨机中充分混合，球磨机转速为300r/min，球迷时间为6h，球磨比为5：1。
再将混合好的原料放入试样瓶中，加入第一单体和第二单体，具体地，在本实施例中，第一单体为1,6-乙二醇二丙烯酸酯(HDDA)、第二单体为乙氧化季戊四醇四丙(PPTTA)树脂，其中HDDA和PPTTA的正占比为7:3，同时加入邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和聚乙二醇辛基苯基醚(CHO)，其中DBP的添加量为树脂的35％wt，CHO的添加量为固体含量的2％wt。然后将原料在匀质机中混合均匀，匀质机转速为2000r/min，时间为1min。
再混合均匀的原料中加入光引发剂，光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)，其添加量为固体含量的1％wt，然后再将原料在匀质机中混合均匀，匀质机转速为2000r/min，时间为2min，得到光固化3D打印浆料，浆料的粘度为2Pa·s。
随后将三维软件设计好的磨具结块100通过STL格式导入打印设备中，对光固化3D打印平台进行校准，并设定基层和其余层的曝光参数、打印层厚等参数后进行切片处理，切片厚度为20μm、曝光能量为30mJ/cm2、单层固化时间为7s。
其中光固化打印类型为DLP，切片厚度为50μm，光源波长为405nm。
使用光固化3D打印机对混合均匀的浆料进行打印，从而制成磨具结块100。
将打印好的磨具结块100放入无水乙醇中进行超声清洗，时间为5min，清洗后将磨具结块100放入烘箱中烘干，烘干温度为60℃，时间为60min，
烘干后的磨具结块100放入刚玉坩埚中，然后在管式电阻炉中进行脱脂，采用阶梯式升温脱脂，从室温到100℃，再从100℃到300℃，最后从300℃到530℃，升温速率为1℃/min，保温时间为2h，脱脂方式为真空和空气两步脱脂气氛。
将脱脂后的磨具结块100放入刚玉坩埚中，然后在箱式电阻炉中进行烧结，采用阶梯式升温烧结，从室温到300℃，再从300℃到480℃，最后从480℃到520℃，升温速率均为1℃/min，保温时间均为1h，然后随炉冷却。
最后将烧结后的磨具结块100粘结在磨具基体200的凹槽上，经固化和修整后获得具有微流道的超硬磨具。
其中在磨具结块100的烧结温度为520℃的情况下，超硬磨具的抗弯强度为67MPa，洛氏硬度为60HRB；孔隙率为27％，微流道的收缩率为25％。
实施例二：
一种具有微流道的陶瓷结合剂超硬磨具，包括如下步骤：
将陶瓷结合剂和金刚石磨料粉体进行混合，得到固体含量为47.5％vo l的原料，其中陶瓷结合剂的软化点为460℃、耐火度为750℃，平均粒径为7μm，金刚石粒径为2000目。
将上述比例原料放入球磨机中充分混合，球磨机转速为300r/min，球磨时间为6h，球磨比为5：1。再将混合好的原料放入试样瓶中，加入第一单体和第二单体，具体地，在本实施例中，第一单体为1,6-乙二醇二丙烯酸酯(HDDA)、第二单体为乙氧化季戊四醇四丙(PPTTA)树脂，其中HDDA和PPTTA的正占比为7:3，同时加入领苯二甲酸二丁酯(DBP)和聚乙二醇辛基苯基醚(CHO)，其中DBP的添加量为25％wt，CHO的添加量为1％wt。然后将原料在匀质机中混合均匀，匀质机转速为2000r/min，时间为1min。
在混合均匀的原料中加入光引发剂，具体地，光引发剂设置为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)，其添加量为固体含量的1.5％wt，然后再将原料在匀质机中混合均匀，匀质机转速为2000r/min，时间为2min，得到光固化3D打印浆料，浆料的粘度为3Pa·s。
随后将三维软件设计好的磨具结块100通过STL格式导入打印设备中，对光固化3D打印平台进行校准，并设定基层和其余层的曝光参数、打印层厚等参数后进行切片处理，切片厚度为20μm、曝光能量为40mJ/cm2、单层固化时间为6s。
具体地，在本实施例中，第一微流道110和第二微流道120的孔径d为500μm、倾斜角α为65°，倾斜角φ为75°，第一微流道110和第二微流道120的横截面形状均为圆形，磨具结块100的宽度b为5mm，磨具结块100的高度h为10mm，相邻两个微流道的间距为r1＝1.2mm，r2＝1mm，r3＝3mm。
混合均匀的原料运用光固化3D打印机进行陶瓷结合剂金刚石磨具结块100的打印，再将打印好的磨具结块100放入无水乙醇中进行超声清洗，时间为5min，清洗后将其放入烘箱中烘干，烘干温度为60℃，时间为60min，其中光固化打印类型为DLP，切片厚度为20μm，光源波长为405nm。
烘干后的磨具结块100放入刚玉坩埚中，然后在管式电阻炉中进行脱脂，采用阶梯式升温脱脂，从室温到100℃，再从100℃到300℃，最后从300℃到560℃，升温速率为0.5℃/min，保温时间为2h，脱脂方式为氩气和空气两步脱脂气氛。
将脱脂后的磨具结块100放入刚玉坩埚中，然后在箱式电阻炉中进行烧结，采用阶梯式升温烧结，从室温到300℃，再从300℃到480℃，最后从480℃到560℃，升温速率均为1℃/min，保温时间均为1h，然后随炉冷却。
最后将烧结后的磨具结块100粘结在磨具基体200的凹槽上，经固化和修整后获得具有微流道的超硬磨具。
其中超硬磨具在560℃烧结温度下的抗弯强度为77MPa，洛氏硬度为76HRB；孔隙率为31％，微流道的收缩率为22％。
实施例三：
一种具有微流道的陶瓷结合剂超硬磨具，包括如下步骤：
将陶瓷结合剂和金刚石磨料粉体进行混合，得到固体含量为47.5％vo l的原料，其中陶瓷结合剂的软化点为460℃、耐火度为750℃，平均粒径为7μm，金刚石粒径为2000目。
将上述比例原料放入球磨机中充分混合，球磨机转速为300r/min，球迷时间为6h，球磨比为5：1。再将混合好的原料放入试样瓶中，加入第一单体和第二单体，具体地，在本实施例中，第一单体为1,6-乙二醇二丙烯酸酯(HDDA)、第二单体为乙氧化季戊四醇四丙(PPTTA)树脂，其中HDDA和PPTTA的正占比为7:3，同时加入领苯二甲酸二丁酯(DBP)和聚乙二醇辛基苯基醚(CHO)，其中DBP的添加量为25％wt，CHO的添加量为1％wt。然后将原料在匀质机中混合均匀，匀质机转速为2000r/min，时间为1min。
在混合均匀的原料中加入光引发剂，光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)，其添加量为1.5％wt，然后再将原料在匀质机中混合均匀，匀质机转速为2000r/min，时间为2min，得到光固化3D打印浆料，浆料的粘度为6Pa·s。
此外，将三维软件设计好的磨具结块100通过STL格式导入打印设备中，对光固化3D打印平台进行校准，并设定基层和其余层的曝光参数、打印层厚等参数后进行切片处理，切片厚度为20μm、曝光能量为40mJ/cm2、单层固化时间为6s。
具体地，在本实施例中，其中第一微流道110和第二微流道120的孔径d均为500μm，倾斜角α为75°，倾斜角φ为75°，微流道孔的形状为圆形，磨块宽度b为5mm，磨块的高度h为10mm，相邻两个微流道的间距为r1＝1.2mm，r2＝1mm，r3＝3mm。
混合均匀的原料运用光固化3D打印机进行陶瓷结合剂金刚石磨具结块100的打印。
再将打印好的磨具结块100放入无水乙醇中进行超声清洗，时间为5min，清洗后将其放入烘箱中烘干，烘干温度为60℃，时间为60min，其中光固化打印类型为DLP，切片厚度为20μm，光源波长为405nm。
烘干后的磨具结块100放入刚玉坩埚中，然后在管式电阻炉中进行脱脂，采用阶梯式升温脱脂，从室温到100℃，再从100℃到300℃，最后从300℃到530℃，升温速率为0.5℃/min，保温时间为2h，脱脂方式为真空和空气两步脱脂气氛。
将脱脂后的磨具结块100放入刚玉坩埚中，然后在箱式电阻炉中进行烧结，采用阶梯式升温烧结，从室温到300℃，再从300℃到480℃，最后从480℃到560℃，升温速率均为1℃/min，保温时间均为1h，然后随炉冷却。
最后将烧结后的磨具结块100粘结在磨具基体200的凹槽上，通过凹槽底部均匀涂覆环氧树脂胶，将磨具结块100等间距排行凹槽内，使用万向压力机压实并清除残余的胶水，在室温下固化30h，经固化、修整和动平衡后获得具有超硬磨具。
用该超硬磨具磨削单晶硅，在超硬磨具转速为1500r/min，进给速度为0.5μm/s和工件转速为200rpm的加工条件下，磨削温度降低了84％，被加工工件表面粗糙度为0.059μm。
实施例四：
一种具有微流道的陶瓷结合剂超硬磨具，包括如下步骤：
将陶瓷结合剂和CBN磨料粉体进行混合，得到固体含量为47.5％vo l，其中陶瓷结合剂的软化点为560℃、耐火度为860℃，平均粒径为7μm，CBN粒径为2000目。
将上述比例原料放入球磨机中充分混合，球磨机转速为300r/min，球迷时间为6h，球磨比为5：1。再将混合好的原料放入试样瓶中，加入第一单体和第二单体，具体地，在本实施例中，第一单体为1,6-乙二醇二丙烯酸酯(HDDA)、第二单体为乙氧化季戊四醇四丙(PPTTA)树脂，其中HDDA和PPTTA的正占比为7:3，同时加入领苯二甲酸二丁酯(DBP)和聚乙二醇辛基苯基醚(CHO)，其中DBP的添加量为25％wt，CHO的添加量为1％wt。然后将原料在匀质机中混合均匀，匀质机转速为2000r/min，时间为1min。
在混合均匀的原料中加入光引发剂，光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)，其添加量为1.5％wt，然后再将原料在匀质机中混合均匀，匀质机转速为2000r/min，时间为2min，得到光固化3D打印浆料，浆料的粘度为7Pa·s。
随后将三维软件设计好的砂轮通过STL格式导入打印设备中，对光固化3D打印平台进行校准，并设定基层和其余层的曝光参数、打印层厚等参数后进行切片处理，切片厚度为20μm、曝光能量为40mJ/cm2、单层固化时间为6s。
其中第一微流道110和第二微流道120的孔径d均为500μm，倾斜角α为75°，倾斜角φ为75°，第一微流道110和第二微流道120的形状均为圆形，磨块宽度b为5mm，磨块的高度h为10mm，相邻两个微流道的间距为r1＝1.2mm，r2＝1mm，r3＝3mm。
混合均匀的原料运用光固化3D打印机进行磨具结块100的打印，再将打印好的磨具结块100放入无水乙醇中进行超声清洗，时间为5min，清洗后将其放入烘箱中烘干，烘干温度为60℃，时间为60min，其中光固化打印类型为DLP，切片厚度为20μm，光源波长为405nm。
烘干后的磨具结块100放入刚玉坩埚中，然后在管式电阻炉中进行脱脂，采用阶梯式升温脱脂，从室温到100℃，再从100℃到380℃，最后从380℃到660℃，升温速率为0.5℃/min，保温时间为2h，脱脂方式为真空和空气两步脱脂气氛。
将脱脂后的磨具结块100放入刚玉坩埚中，然后在箱式电阻炉中进行烧结，采用阶梯式升温烧结，从室温到300℃，再从300℃到520℃，最后从520℃到690℃，升温速率均为1℃/min，保温时间均为1h，然后随炉冷却。
最后将烧结后的磨具结块100粘结在磨具基体200的凹槽上，通过凹槽底部均匀涂覆环氧树脂胶，将磨具结块100等间距排行凹槽内，使用万向压力机压实并清除残余的胶水，在室温下固化30h，经固化、修整和动平衡后获得具有微流道的超硬磨具。
用该砂轮磨削马氏体不锈钢圆片，在砂轮转速为2000r/min，进给速度为0.5μm/s和工件转速为200rpm的加工条件下，磨削温度降低了78％，被加工工件表面粗糙度为0.048μm。
本方案采用光固化成型技术对磨具结块100进行加工，适用于制造复杂多样化结构的产品，该工艺具有孔隙可调，精度高、打印速度快、原材料可回收等特点，且不需要高固体含量的陶瓷膏体支撑结构；该工艺和反应烧结工艺的结合在结构设计和制造的灵活性，在效率以及材料成形的成本效益方面也具有显著优势。此外，光固成型材料在紫外光的作用下确保了陶瓷结合剂与超硬磨料的稳定结合，使其二者具有良好的把持力，确保后续加工的有效进行。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.微流道磨具结块，其特征在于：所述磨具结块在高度方向上的其中一端面设为出水主磨面，所述磨具结块在宽度方向上的端面设为进水面；所述磨具结块设有第一微流道、第二微流道，所述第一微流道的端部设置于所述出水主磨面，所述第二微流道的端部设置于所述进水面；所述第一微流道、所述第二微流道相互连通。
2.根据权利要求1所述的磨具结块，其特征在于：所述第一微流道贯穿所述磨具结块在高度方向上的两个端面；所述第二微流道贯穿所述磨具结块在宽度方向上的两个端面；所述第一微流道和所述第二微流道相互正交连通。
3.根据权利要求2所述的磨具结块，其特征在于：所述第一微流道的延伸方向相对于高度方向倾斜，所述第二微流道与所述宽度方向平行。
4.根据权利要求2所述的磨具结块，其特征在于：所述第一微流道的延伸方向平行于高度方向，所述第二微流道平行于所述宽度方向。
5.根据权利要求1所述的磨具结块，其特征在于：所述第一微流道和所述第二微流道的端部通过弧形流道连通。
6.根据权利要求1所述的磨具结块，其特征在于：所述磨具结块为3D打印构件。
7.磨具基体，其特征在于：设有结块安装面，所述结块安装面设有凹槽。
8.超硬磨具，其特征在于：包括：
如上述权利要求7所述的磨具基体；
多个如上述权利要求1-6任一项所述的磨具结块，所述磨具结块固定安装于所述凹槽，所述磨具结块部分伸出所述凹槽，多个所述磨具结块均匀安装于所述磨具基体，所述出水主磨面背离所述磨具基体。
9.一种超硬磨具的制备方法，其特征在于：用于制作如权利要求8所述的超硬磨具；所述制备方法包括以下步骤：
步骤a、将陶瓷结合剂和超硬磨料进行配料，放入球磨机充分混合后进行球磨、过筛制备出固体粉末；
步骤b、在混合均匀后的原料中，加入树脂、增塑剂、分散剂并混合均匀；
步骤c、在混合均匀的原料中，加入光引发剂并混合均匀；
步骤d、使用光固化3D打印机打印出磨具结块；
步骤e、对磨具结块进行清洗、烘干、脱脂；
步骤f、烧结磨具结块；
步骤g、将磨具结块通过粘合剂粘接于磨具基体的凹槽内，随后压实磨具结块及磨具基体。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：步骤e中，脱脂采用阶梯式升温；步骤f中，采用阶梯式升温烧结。
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