CN209319590U - 一种金属基砂轮制造装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种金属基砂轮制造装置，为了解决现有金属基砂轮制造方法难以在金属基体内部制作出流道结构，且费用高、加工制造周期长的技术问题，本实用新型的金属基砂轮制造装置包括工作腔室及设置在工作腔室中的成形件工作台、粉末收集桶、金属粉末刮刀、磨粒喷头、磨粒喷头导轨、粉箱、垂直移动组件和水平移动组件；成形件工作台通过垂直移动组件设置在工作腔室的下部；粉末收集桶与成形件工作台并行设置；金属粉末刮刀通过水平移动组件设置在成形件工作台的上方；本实用新型的金属基砂轮制造装置可以根据需要制作具有内部流道结构的金属基体，且能够在一台设备上实现金属基体的制造及磨粒的附着，节省了加工周期，提高了加工效率。

Description

一种金属基砂轮制造装置

技术领域

本实用新型属于砂轮制造技术领域，涉及一种金属基砂轮制造装置。

背景技术

磨削是通过磨料及磨具切除工件上多余材料的加工方法。在机械加工领域，磨削加工属于精加工，因加工量小、精度高等优点，被广泛应用于机械制造行业。磨削加工主要采用砂轮进行磨削，由于磨削加工方式的特点，在磨削去除工件上材料的同时，砂轮上磨粒也会因为与工件发生多刃切削而剥落磨屑。

传统砂轮主要采用磨粒与结合剂混合，再通过烧结等工艺得以实现。当前越来越多的砂轮采用金属基体表面附着磨粒的形式，其中金属基体的制造仍采用传统加工方式，难以在金属基体内部制作出流道结构，导致现有的金属基砂轮润的滑冷却多采用外部浇注式冷却方式，润滑液使用量大，磨削加工费用高，且润滑液使用量大直接影响环境以及对操作人员健康有影响；此外，金属基体外侧附着的磨粒是通过相关电镀或钎焊等工艺实现与金属基体紧密结合的，此种方法间接影响砂轮制造周期。

发明内容

为了解决现有金属基砂轮制造方法难以在金属基体内部制作出流道结构，且费用高、加工制造周期长的技术问题，本实用新型提供一种金属基砂轮制造装置。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种金属基砂轮制造装置，其特殊之处在于：包括工作腔室10及设置在工作腔室10中的成形件工作台6、粉末收集桶9、金属粉末刮刀4、磨粒喷头2、磨粒喷头导轨3、粉箱1、左滑道10a、右滑道10b、垂直移动组件7和水平移动组件；

所述工作腔室10内填充有保护气体；

所述成形件工作台6通过垂直移动组件7设置在工作腔室10的下部；

所述粉末收集桶9与成形件工作台6并行设置，且位于工作腔室10的下部；

所述金属粉末刮刀4通过水平移动组件设置在成形件工作台6的上方；

所述左滑道10a与右滑道10b平行等高度设置，分别设置工作腔室10的左侧内壁和右侧内壁处，且位于金属粉末刮刀4的上方；

所述磨粒喷头导轨3的一端与左滑道10a滑动连接，另一端与右滑道10b滑动连接；

所述磨粒喷头2与磨粒喷头导轨3滑动连接；

所述粉箱1设置在金属粉末刮刀4的上方，且与工作腔室10固定连接；

所述固化装置设置在工作腔室10的上部。

进一步地，所述固化装置包括光纤激光器11及扫描系统12；

所述扫描系统12设置在光纤激光器11的出射光路上；

所述扫描系统12的扫描窗口正对成形件工作台6。

进一步地，还包括设置在工作腔室10内的微滴喷射头导轨21及微滴喷射头20；

所述微滴喷射头导轨21的一端与左滑道10a滑动连接，另一端与右滑道10b滑动连接；

所述微滴喷射头20与微滴喷射头导轨21滑动连接；

进一步地，所述垂直移动组件7为丝杠导轨等直线移动机构。

进一步地，所述水平移动组件包括驱动电机15、两个驱动联轴器14、两个同步带组件13、两个运行导轨16、两个刮刀驱动连接板18以及轨道滚轮19；

所述两个运行导轨16对称设置在金属粉末刮刀4的前后两侧，所述两个同步带组件13对应设置在两个运行导轨16处；

所述驱动电机15具有两个输出端，两个输出端分别通过一个驱动联轴器14带动一个同步带组件13转动；

所述两个刮刀驱动连接板18对称设置在金属粉末刮刀4的前后两侧；

所述两个刮刀驱动连接板18分别通过一个轨道滚轮19与同步带组件13连接。

进一步地，所述保护气体为氮气或氩气惰性气体。

本实用新型与现有技术相比，有益效果是：

1、本实用新型的金属基砂轮制造装置，可以根据需要制作具有内部流道结构的金属基体，并且可根据磨削加工状态的不同以及磨削加工过程中所产生的热量不同制造出满足需求的砂轮磨粒分布、润滑液内流道以及容屑槽，并可选择所需加工精度对应目的砂轮粒度，从而能够快速且精确制造出不同磨削需求的个性化砂轮。

2、本实用新型的金属基砂轮制造装置，结构简单，易于实现，能够在一台设备上实现金属基体的制造及磨粒的附着，节省了加工周期，提高了加工效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例1金属基砂轮制造装置结构图；

图2为从图1中制造装置的俯视图；

图3为本实用新型实施例2金属基砂轮制造装置结构图；

图4为从图3中制造装置的俯视图；

其中附图标记为：1-粉箱；2-磨粒喷头；3-磨粒喷头导轨；4-金属粉末刮刀；5-砂轮成形基体；6-成形件工作台；7-垂直移动组件；8-粉末收集桶支架；9-粉末收集桶；10-工作腔室；10a-左滑道；10b-右滑道；11-激光器；12-扫描系统；13-同步带轮组件；14-驱动联轴器；15-驱动电机；16-运行导轨；17-同步带；18-刮刀驱动连接板；19-导轨滚轮；20-微滴喷射头；21-微滴喷射头导轨。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进行详细说明。

实施例一：

如图1-2所示，本实用新型的金属基砂轮制造装置，包括工作腔室10及设置在工作腔室10中的成形件工作台6、粉末收集桶9、金属粉末刮刀4、磨粒喷头导轨3、磨粒喷头2、粉箱1、左滑道10a、右滑道10b；工作腔室10内填充有惰性保护气体，成形件工作台6设置在工作腔室10的下部，并可沿工作腔室10的轴向上下移动；粉末收集桶9固定于粉末收集桶支架8上；金属粉末刮刀4设置在成形件工作台6的上方，可在工作腔室10的左侧内壁和右侧内壁之间移动；左滑道10a与右滑道10b平行等高度设置，分别设置工作腔室10的左侧内壁和右侧内壁处，且位于金属粉末刮刀4的上方；磨粒喷头导轨3的一端与左滑道10a滑动连接，另一端与右滑道10b滑动连接；磨粒喷头2与磨粒喷头导轨3滑动连接；粉箱1设置在金属粉末刮刀4的上方，且与工作腔室10固定连接；固化装置设置在工作腔室10的上部，固化装置包括光纤激光器11及扫描系统12；扫描系统12设置在光纤激光器11的出射光路上；扫描系统12的扫描窗口正对成形件工作台6。

实施例1中成形件工作台6可以通过垂直移动组件7沿工作腔室10的轴向上下移动，垂直移动组件7为丝杠导轨结构。

实施例1中的金属粉末刮刀4通过水平移动组件设置在成形件工作台6的上方；其中的水平移动组件包括驱动电机15、两个驱动联轴器14、两个同步带组件组件13、两个运行导轨16、两个刮刀驱动连接板18及导轨滚轮19；两个运行导轨16对称设置在金属粉末刮刀4的前后两侧，同步带组件别对应设置在两个运行导轨16处；同步带组件由驱动同步带轮、从动同步带轮以及同步带轮支撑结构组成；驱动电机15具有两个输出端，两个输出端分别通过一个驱动联轴器14带动一个驱动同步带组件转动；两个刮刀驱动连接板18对称设置在金属粉末刮刀4的前后两侧；金属粉末刮刀4通过刮刀驱动连接板18与同步带组件连接。

本实用新型实施例一的工作过程是：

利用SLM增材技术特点，进行金属基体加工：开始进行砂轮基体制造后，首先粉箱1中的金属粉末落入至金属粉末刮刀4内，金属粉末刮刀4通过驱动电机15、驱动联轴器14、同步带轮组件13、同步带17、刮刀驱动连接板18、导轨滚轮19实现在运行导轨上沿图示箭头横向向右移动。金属粉末刮刀4移动至成型件工作台6区域后，由于成型件工作台6与基准平面存在设定偏差值，成形工作台6区域均匀铺满粉末后，金属粉末刮刀4内多余的粉末最后落入到粉末收集桶9内，激光器11的光束通过扫描系统12后在成形件工作台6区域进行金属基体轮廓激光烧结扫描，加工出对应砂轮成形金属基体5的片体轮廓。如此往复直至砂轮基体5制造完成，由于采用逐层扫描的加工方式，故砂轮基体5可以根据润滑液需要设计出不同的润滑油路以及容削槽。

磨削层加工：金属基体加工完成后，金属粉末刮刀4回复到初始位置，磨粒喷头2沿着磨粒喷头导轨3左右移动，磨粒喷头导轨3带着磨粒喷头2沿左滑道10a、右滑道10b在工作腔室10前后移动，实现固态结合剂与磨粒精准输送，固态结合剂与磨粒输送完成后，磨粒喷头2回到初始位置。激光器11的光束再次通过扫描系统12对磨粒与固态结合剂分布区域进行快速扫描，使得磨粒与金属基体通过固态结合剂相连接。加工完成后，打开工作腔室10取出砂轮。

实施例二：

如图3-4所示，本实用新型的金属基砂轮制造装置，包括工作腔室10及设置在工作腔室10中的成形件工作台6、粉末收集桶9、金属粉末刮刀4、磨粒喷头导轨3、磨粒喷头2、粉箱1、左滑道10a、右滑道10b、微滴喷射头20、微滴喷射头导轨21及固化装置；工作腔室10内填充有惰性保护气体，成形件工作台6设置在工作腔室10的下部，并可沿工作腔室10的轴向上下移动；粉末收集桶9固定于粉末收集桶支架8上；金属粉末刮刀4设置在成形件工作台6的上方，可在工作腔室10的左侧内壁和右侧内壁之间移动；左滑道10a与右滑道10b平行等高度设置，分别设置工作腔室10的左侧内壁和右侧内壁处，且位于金属粉末刮刀4的上方；磨粒喷头导轨3的一端与左滑道10a滑动连接，另一端与右滑道10b滑动连接；磨粒喷头2与磨粒喷头导轨3滑动连接；粉箱1设置在金属粉末刮刀4的上方，且与工作腔室10固定连接；固化装置设置在工作腔室10的上部。本实施例还包括设置在工作腔室10内的微滴喷射头导轨21、微滴喷射头20，微滴喷射头导轨21的一端与左滑道10a滑动连接，另一端与右滑道10b滑动连接；固化装置包括激光器11、扫描系统12；扫描系统12设置在激光器11的出射光路上；扫描系统12的扫描窗口正对成形件工作台6。

实施例2中成形件工作台6可以通过垂直移动组件7沿工作腔室10的轴向上下移动，垂直移动组件7为丝杠导轨结构。

实施例2中的金属粉末刮刀4通过水平移动组件设置在成形件工作台6的上方；其中的水平移动组件包括驱动电机15、两个驱动联轴器14、两个同步带组件、两个运行导轨16及两个刮刀驱动连接板18；两个运行导轨16对称设置在金属粉末刮刀4的前后两侧，同步带组件别对应设置在两个运行导轨16处；同步带组件由驱动同步带轮、从动同步带轮以及带轮支撑结构组成；驱动电机15具有两个输出端，两个输出端分别通过一个驱动联轴器14带动一个驱动同步带组件转动；两个刮刀驱动连接板18对称设置在金属粉末刮刀4的前后两侧；金属粉末刮刀4通过刮刀驱动连接板18与同步带组件以及导轨滚轮19组成。

本实用新型实施例二的工作过程是：

利用SLM增材技术特点，进行金属基体加工：开始进行砂轮基体制造后，首先粉箱1中的基体金属粉末落入至金属粉末刮刀4内，金属粉末刮刀4通过驱动电机15、驱动联轴器14、同步带轮13、同步带17、刮刀驱动连接板18、导轨滚轮19实现在运行导轨16上沿图示箭头横向向右移动。金属粉末刮刀4移动至成型件工作台6区域后，由于成型件工作台6与基准平面存在设定偏差值，此偏差值根据模型切片厚度而定，成形工作台6区域铺满粉末后，金属粉末刮刀4内多余的粉末最后落入到粉末收集桶9内，激光器11的光束通过扫描系统12后在成形件工作台6区域进行基体轮廓激光烧结扫描，加工出对应砂轮成形基体5的片体轮廓。如此往复直至砂轮基体5制造完成，由于采用逐层扫描的加工方式，故砂轮成形基体5可以根据润滑液需要设计出不同的润滑油路以及容削槽。

磨削层加工，金属基体加工完成后，金属粉末刮刀4回复到初始位置，微滴喷射头20沿着微滴喷射头导轨21左右移动，微滴喷射头导轨21带着微滴喷射头20沿着左滑道10a、右滑道10b实现在工作腔室10前后移动，实现液态结合剂精准输送，液态结合剂输送完成后，微滴喷射头20回到初始位置。完成液态结合剂精准输送后，磨粒喷头2沿着磨粒喷头导轨3左右移动，磨粒喷头导轨3带着磨粒喷头2沿着左右滑轨10a、10b实现在工作腔室3前后移动，实现磨粒精准输送，结合剂输送完成后，磨粒喷头2与磨粒喷头导轨3回到初始位置。整个制造完成后，取出砂轮并且清理，即可完成砂轮制造。

Claims (6)

1.一种金属基砂轮制造装置，其特征在于：包括工作腔室(10)及设置在工作腔室(10)中的成形件工作台(6)、粉末收集桶(9)、金属粉末刮刀(4)、磨粒喷头(2)、磨粒喷头导轨(3)、粉箱(1)、垂直移动组件(7)、左滑道(10a)、右滑道(10b)、水平移动组件及固化装置；

所述工作腔室(10)内填充有保护气体；

所述成形件工作台(6)通过垂直移动组件(7)设置在工作腔室(10)的下部；

所述粉末收集桶(9)与成形件工作台(6)并行设置，且位于工作腔室(10)的下部；

所述金属粉末刮刀(4)通过水平移动组件设置在成形件工作台(6)的上方；

所述左滑道(10a)与右滑道(10b)平行等高度，分别在设置在工作腔室(10)的左侧内壁和右侧内壁处，且位于金属粉末刮刀(4)的上方；

所述磨粒喷头导轨(3)的一端与左滑道(10a)滑动连接，另一端与右滑道(10b)滑动连接；

所述磨粒喷头(2)与磨粒喷头导轨(3)滑动连接；

所述粉箱(1)设置在金属粉末刮刀(4)的上方，且与工作腔室(10)固定连接；

所述固化装置设置在工作腔室(10)的上部。

2.根据权利要求1所述的金属基砂轮制造装置，其特征在于：

所述固化装置包括光纤激光器(11)及扫描系统(12)；

所述扫描系统(12)设置在光纤激光器(11)的出射光路上；

所述扫描系统(12)的扫描窗口正对成形件工作台(6)。

3.根据权利要求1所述的金属基砂轮制造装置，其特征在于：

还包括设置在工作腔室(10)内的微滴喷射头导轨(21)及微滴喷射头(20)；

所述微滴喷射头导轨(21)的一端与左滑道(10a)滑动连接，另一端与右滑道(10b)滑动连接；

所述微滴喷射头(20)与微滴喷射头导轨(21)滑动连接。

4.根据权利要求1至3任一所述的金属基砂轮制造装置，其特征在于：

所述垂直移动组件(7)为丝杠导轨结构。

5.根据权利要求4所述的金属基砂轮制造装置，其特征在于：

所述水平移动组件包括驱动电机(15)、两个驱动联轴器(14)、两个同步带组件(13)、两个运行导轨(16)、两个刮刀驱动连接板(18)以及轨道滚轮(19)；

所述两个运行导轨(16)对称设置在金属粉末刮刀(4)的前后两侧，所述两个同步带组件(13)对应设置在两个运行导轨(16)处；

所述驱动电机(15)具有两个输出端，两个输出端分别通过一个驱动联轴器(14)带动一个同步带组件(13)转动；

所述两个刮刀驱动连接板(18)对称设置在金属粉末刮刀(4)的前后两侧；

所述两个刮刀驱动连接板(18)分别通过一个轨道滚轮(19)与同步带组件(13)连接。

6.根据权利要求5所述的金属基砂轮制造装置，其特征在于：所述保护气体为氮气或氩气。