CN209868344U - 一种超高速磨削用复合砂轮 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种超高速磨削用复合砂轮，包括砂轮基体和磨料层，所述砂轮基体包括圆盘形铝合金基体及设置在铝合金基体两侧或外圆周上的碳纤维复合材料基体，所述磨料层沿砂轮基体的外圆周设置；本实用新型的超高速磨削用复合砂轮可以显著提高砂轮基体的抗拉强度，减少砂轮高速旋转时的基体径向膨胀量，从而提高砂轮的破碎速度，且本实用新型的复合砂轮成本较低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种超高速磨削用复合砂轮，属于砂轮制造技术领域。
背景技术
高速和超高速磨削是一种能高效、经济地制造高质量零件的现代加工技术，它可大大提高工件表面质量，并能实现粘性金属和脆性金属等难加工材料的精加工，还可大幅度缩短产品的生产制造周期，降低加工成本。随着超硬磨料砂轮的应用及相关技术的发展，高速和超高速磨削技术得到了飞速发展，尤其是砂轮圆周速度150m/s以上的超高速磨削实现了以磨代车、以磨代铣，不仅提高了磨削效率，还降低了加工成本。
为了保证砂轮在高速和超高速下工作，砂轮的安全性是首先必须解决的问题。对砂轮破碎机理的研究表明，砂轮在超高速旋转时，基体在离心力的作用下会产生较大的应力和径向膨胀量，最大应力发生在基体的内孔处，最大径向膨胀量发生在基体的最外圆周面上，其中径向膨胀量对砂轮的损坏起着关键的作用。
砂轮基体材料的强度是提高砂轮安全性非常重要的一环，目前有代表性的几类高速砂轮基体材料有铝合金、钢、钛合金和碳纤维增强复合材料(CFRP)等，其中：铝合金易于加工，但随着砂轮速度的提高，其强度已难以保证砂轮的安全性；钢具有良好刚性，成本低，可用于高速砂轮，但其针对超高速磨削强度欠佳，且钢的密度大，对磨床主轴负荷的影响很大，需要能承受高负荷的高速磨床；钛合金价格昂贵，并且不易加工，针对超高速磨削强度欠佳；CFRP具有优异的机械性能，近年来在砂轮基体上已经获得了应用，但是由于价格较贵，其广泛应用受到了限制。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：为解决现有砂轮成本较高、强度较低存在的上述技术问题，提供一种超高速磨削用复合砂轮。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种超高速磨削用复合砂轮，包括铝合金基体和磨料层，所述砂轮基体包括圆盘形铝合金基体及设置在铝合金基体两侧的与铝合金基体直径相同的圆盘形碳纤维复合材料基体，所述铝合金基体与碳纤维复合材料基体的中部设有贯通在一起的安装孔，铝合金基体与碳纤维复合材料基体通过结合剂固定连接，所述磨料层沿砂轮基体的外圆周设置，所述磨料层与砂轮基体通过结合剂固定连接。
优选地，所述砂轮厚度与外径的比值为1:25-35。
优选地，所述铝合金基体两侧的碳纤维复合材料基体的厚度相同，铝合金基体单侧的碳纤维复合材料基体的厚度与砂轮基体的厚度之比为15-30％，所述铝合金基体的环宽与砂轮基体的外径比为1:2.5-3.5，所述碳纤维复合材料基体的环宽与砂轮基体的外径比为1:2.5-3.5。
优选地，所述磨料层为立方氮化硼磨料层，磨料层的径向厚度与砂轮的外径之比为1:55-65。
优选地，所述结合剂为陶瓷结合剂或树脂结合剂。
本实用新型还提供另外一种超高速磨削用复合砂轮，包括砂轮基体和磨料层，所述砂轮基体包括圆盘形铝合金基体及设置在铝合金基体外圆周上的碳纤维复合材料基体，所述铝合金基体的中部设有安装孔，所述铝合金基体与碳纤维复合材料基体通过结合剂固定连接，所述磨料层沿碳纤维复合材料基体的外圆周设置，所述磨料层与碳纤维复合材料基体通过结合剂固定连接。
优选地，所述砂轮厚度与直径的比值为1:1.5-3。
优选地，所述铝合金基体的径向厚度与砂轮基体的外径比为10％-15％，碳纤维复合材料基体的径向厚度与砂轮基体的外径比为20％-30％。
优选地，所述磨料层为立方氮化硼磨料层，磨料层的径向厚度与砂轮的外径之比为1:75-85。
优选地，所述结合剂为陶瓷结合剂或树脂结合剂。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型的超高速磨削用复合砂轮包括砂轮基体和磨料层，所述砂轮基体包括圆盘形铝合金基体及设置在铝合金基体两侧或外圆周上的碳纤维复合材料基体，所述磨料层沿砂轮基体的外圆周设置；本实用新型的超高速磨削用复合砂轮可以显著提高砂轮基体的抗拉强度，减少砂轮高速旋转时的基体径向膨胀量，从而提高砂轮的破碎速度，且本实用新型的复合砂轮采用铝合金和碳纤维复合材料作为基体，成本较低。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型实施例1的复合砂轮的剖视图；
图2是本实用新型实施例2的复合砂轮的剖视图；
图中的附图标记为：1-砂轮基体，11-铝合金基体，12-碳纤维复合材料基体，2-磨料层。
具体实施方式
现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
实施例1
本实施例提供一种超高速磨削用复合砂轮，如图1所示，包括砂轮基体1和磨料层2，所述砂轮基体1包括圆盘形铝合金基体11及设置在铝合金基体两侧的与铝合金基体11直径相同的圆盘形碳纤维复合材料基体12，所述铝合金基体11与碳纤维复合材料基体12的中部设有贯通在一起的安装孔，铝合金基体11与碳纤维复合材料基体12通过陶瓷结合剂固定连接，所述磨料层2沿砂轮基体1的外圆周设置，所述磨料层2与砂轮基体1通过陶瓷结合剂固定连接；
为了提高砂轮基体的抗拉强度，减少砂轮高速旋转时的基体径向膨胀量，所述砂轮厚度与外径的比值为1:25-35(如1:25、1:30、1:35)；
为了避免应力的产生，所述铝合金基体11两侧的碳纤维复合材料基体12的厚度相同，铝合金基体11单侧的碳纤维复合材料基体12的厚度与砂轮基体的厚度之比为15-30％(如15％、20％、25％、30％)；
进一步，所述铝合金基体11的环宽与砂轮基体1的外径比为1:2.5-3.5(如1:2.5、1:2.8、1:3、1:3.5)；所述碳纤维复合材料基体12的环宽与砂轮基体1的外径比为1:2.5-3.5(如1:2.5、1:2.8、1:3、1:3.5)；
进一步，所述磨料层2为立方氮化硼磨料层，磨料层2的径向厚度与砂轮的外径之比为1:55-65(如1:55、1:60、1:65)。
本实施例的砂轮在180m/s下超高速旋转时，砂轮基体在离心力的作用下产生的最大应力为≤300MPa，在此超高速旋转时产生的径向膨胀量为≤0.01μm/mm。
实施例2
本实施例提供一种超高速磨削用复合砂轮，如图2所示，包括砂轮基体1和磨料层2，所述砂轮基体1包括圆盘形铝合金基体11及设置在铝合金基体外圆周上的纤维复合材料基体12，所述铝合金基体11的中部设有安装孔，所述铝合金基体11与碳纤维复合材料基体12通过树脂结合剂固定连接，所述磨料层2沿碳纤维复合材料基体12的外圆周设置，所述磨料层2与碳纤维复合材料基体12通过树脂结合剂固定连接；
为了提高砂轮基体的抗拉强度，减少砂轮高速旋转时的基体径向膨胀量，所述砂轮厚度与直径的比值为1:1.5-3(如1:1.5、1:2、1:2.5、1:3)；
所述铝合金基体11的径向厚度与砂轮基体1的外径比为10％-15％(如10％、13％、15％)；
所述碳纤维复合材料基体12的径向厚度与砂轮基体1的外径比为20％-30％(如20％、23％、26％、30％)；
进一步，所述磨料层2为立方氮化硼磨料层，磨料层2的径向厚度与砂轮的外径之比为1:75-85(如1:75、1:80、1:85)。
本实施例的砂轮在150m/s下超高速旋转时，砂轮基体在离心力的作用下会产生的最大应力为≤250MPa，在此超高速旋转时产生的径向膨胀量为≤0.01μm/mm。
以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种超高速磨削用复合砂轮，其特征在于，包括砂轮基体(1)和磨料层(2)，所述砂轮基体(1)包括圆盘形铝合金基体(11)及设置在铝合金基体两侧的与铝合金基体(11)直径相同的圆盘形碳纤维复合材料基体(12)，所述铝合金基体(11)与碳纤维复合材料基体(12)的中部设有贯通在一起的安装孔，铝合金基体(11)与碳纤维复合材料基体(12)通过结合剂固定连接，所述磨料层(2)沿砂轮基体(1)的外圆周设置，所述磨料层(2)与砂轮基体(1)通过结合剂固定连接。
2.根据权利要求1所述的超高速磨削用复合砂轮，其特征在于，所述砂轮厚度与外径的比值为1:25-35。
3.根据权利要求1所述的超高速磨削用复合砂轮，其特征在于，所述铝合金基体(11)两侧的碳纤维复合材料基体(12)的厚度相同，铝合金基体(11)单侧的碳纤维复合材料基体(12)的厚度与砂轮基体的厚度之比为15-30％，所述铝合金基体(11)的环宽与砂轮基体(1)的外径比为1:2.5-3.5，所述碳纤维复合材料基体(12)的环宽与砂轮基体(1)的外径比为1:2.5-3.5。
4.根据权利要求1所述的超高速磨削用复合砂轮，其特征在于，所述磨料层(2)为立方氮化硼磨料层，磨料层(2)的径向厚度与砂轮的外径之比为1:55-65。
5.根据权利要求1所述的超高速磨削用复合砂轮，其特征在于，所述结合剂为陶瓷结合剂或树脂结合剂。
6.一种超高速磨削用复合砂轮，其特征在于，包括砂轮基体(1) 和磨料层(2)，所述砂轮基体(1)包括圆盘形铝合金基体(11)及设置在铝合金基体外圆周上的碳纤维复合材料基体(12)，所述铝合金基体(11)的中部设有安装孔，所述铝合金基体(11)与碳纤维复合材料基体(12)通过结合剂固定连接，所述磨料层(2)沿碳纤维复合材料基体(12)的外圆周设置，所述磨料层(2)与碳纤维复合材料基体(12)通过结合剂固定连接。
7.根据权利要求6所述的超高速磨削用复合砂轮，其特征在于，所述砂轮厚度与直径的比值为1:1.5-3。
8.根据权利要求6所述的超高速磨削用复合砂轮，其特征在于，所述铝合金基体(11)的径向厚度与砂轮基体(1)的外径比为10％-15％，碳纤维复合材料基体(12)的径向厚度与砂轮基体(1)的外径比为20％-30％。
9.根据权利要求6所述的超高速磨削用复合砂轮，其特征在于，所述磨料层(2)为立方氮化硼磨料层，磨料层(2)的径向厚度与砂轮的外径之比为1:75-85。
10.根据权利要求6所述的超高速磨削用复合砂轮，其特征在于，所述结合剂为陶瓷结合剂或树脂结合剂。
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| CN201920153786.9U CN209868344U (zh) | 2019-01-29 | 2019-01-29 | 一种超高速磨削用复合砂轮 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111482906A (zh) * | 2020-05-11 | 2020-08-04 | 江苏赛扬精工科技有限责任公司 | 一种短切碳纤维增强树脂结合剂超硬磨料砂轮及其制备方法 |
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2019
- 2019-01-29 CN CN201920153786.9U patent/CN209868344U/zh active Active
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| CN111482906A (zh) * | 2020-05-11 | 2020-08-04 | 江苏赛扬精工科技有限责任公司 | 一种短切碳纤维增强树脂结合剂超硬磨料砂轮及其制备方法 |
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