一種粗金剛石砂輪的微磨粒出刃尖端修平修齊裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及金剛石砂輪刀具修銳修齊領(lǐng)域，具體涉及一種粗金剛石砂輪的微磨粒 出刃尖端修平修齊裝置及方法，是一種粗金剛石砂輪鏡面磨削的微磨粒出刃尖端修平修齊 的精密控制技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] -般情況下，提高硬脆性材料加工表面質(zhì)量主要依賴于金剛石砂輪的精密鏡面磨 肖IJ。出廠砂輪在使用前要經(jīng)過修平修齊，得到非常鋒利并且突出的砂輪磨粒切削刃，但是磨 粒切削刃并不是整齊等高的，這會導(dǎo)致磨削加工中加工表面質(zhì)量不一，磨粒脫落對加工表 面產(chǎn)生二次損傷，因此需要對磨粒切削刃進行修齊。然而，將微磨粒切削刃從結(jié)合劑中修整 出來是很困難的，傳統(tǒng)機械修整效率低，非機械結(jié)束式的激光及化學腐蝕存在著精度低、成 本高、腐蝕液處理等問題。
[0003] 因此，制作微結(jié)構(gòu)陣列含鑄鐵微粉金剛石研磨圓盤對金剛石砂輪進行修平修齊， 通過鐵粉與金剛石磨粒的化學反應(yīng)及受力方向的變化提高金剛石修平修齊的效率，且修整 工具上的微結(jié)構(gòu)陣列具有容肩散熱的作用，可以提高修整性能，進而修整出可實現(xiàn)硬脆性 材料精密鏡面磨削的平整金剛石磨粒切削刃。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種粗金剛石砂輪的微磨粒出刃尖 端修平修齊裝置及方法。本發(fā)明提供了使用含鑄鐵微粉金剛石的研磨圓盤正交研磨的方式 對目標金剛石砂輪進行修齊，主要解決的技術(shù)問題是研磨圓盤的參數(shù)選用和通過研磨方式 的設(shè)計和控制來保證研磨區(qū)域覆蓋整個金剛石砂輪的工作表面。
[0005] 本發(fā)明一方面提供了一種粗金剛石砂輪的微磨粒出刃尖端修平修齊裝置，包括粒 度為600~3000目的研磨圓盤，空氣軸，所述研磨圓盤裝在空氣軸上，所述空氣軸固定在數(shù) 控機床的水平工作臺上，所述研磨圓盤為含鑄鐵微粉金剛石研磨圓盤，所述研磨圓盤的研 磨表面均勻設(shè)置有與研磨圓盤旋轉(zhuǎn)軸線同心的圓形微結(jié)構(gòu)陣列。
[0006] 研磨圓盤上的微結(jié)構(gòu)陣列，一方面可以保證在研磨過程中研磨圓盤和金剛石砂輪 接觸點時刻發(fā)生變化，使得金剛石磨粒受到不同方向的磨削力，進而使得金剛石砂輪金剛 石磨粒在結(jié)晶易磨損方向進行修平修齊；另一方面，研磨圓盤上的微結(jié)構(gòu)陣列具有容肩散 熱的作用，防止研磨圓盤磨粒間隙阻塞，確保更好的修平修齊效果。
[0007] 使用的金剛石研磨圓盤中含鑄鐵微粉，修平修齊過程中，鐵粉與金剛石磨粒發(fā)生 化學反應(yīng)，從而保證金剛石砂輪金剛石磨粒更容易被修平修齊。
[0008] 進一步地，所述微結(jié)構(gòu)陣列的橫截面為鋸齒形微溝槽，所述鋸齒形微溝槽的夾角 為40~150度，深度為50微米~5毫米，相鄰鋸齒形微溝槽間距為34.2微米~10毫米。
[0009] 進一步地，所述微結(jié)構(gòu)陣列的橫截面為曲面微溝槽，所述曲面微溝槽的曲面直徑 為200微米~5毫米，深度為50微米~5毫米，間距為173.2微米~5毫米。
[0010]本發(fā)明另一方面提供了一種采用所述裝置的粗金剛石砂輪的微磨粒出刃尖端修 平修齊方法，包括步驟：
[0011] 1)將粒度為46~120目的金剛石砂輪安裝在磨床的砂輪軸上，將裝有研磨圓盤的 空氣軸3固定在磨床的水平工作臺上，使金剛石砂輪的軸線與研磨圓盤相互垂直；
[0012] 2)研磨圓盤沿自身軸線作旋轉(zhuǎn)運動，金剛石砂輪沿自身軸線作旋轉(zhuǎn)運動的同時在 研磨圓盤表面作直線往復(fù)運動，實現(xiàn)砂輪的正交研磨修整修齊，其中所述研磨圓盤和金剛 石砂輪的轉(zhuǎn)速關(guān)系滿足：
[0013]
[0014]
[0015] 其中，金剛石砂輪的直徑為0!、轉(zhuǎn)速為他、速度SVi、研磨圓盤的直徑為D2、厚度為 d、轉(zhuǎn)速為N2、速度為V2,根據(jù)矢量疊加原理，切削點的實際速度為ν，θ為￥和％之間的夾角且 位于Vi和V2所正交的90度范圍之內(nèi)，本方案通過設(shè)定研磨圓盤和金剛石砂輪的轉(zhuǎn)速關(guān)系，來 控制磨粒切削速度的方向，使得磨粒受力在一定范圍內(nèi)變化，從而保證修整區(qū)域覆蓋整個 金剛石砂輪的工作區(qū)域。
[0016] 本方案通過控制Νι和N2的大小，如Νι為2000~4000轉(zhuǎn)/分，N2為50~4000轉(zhuǎn)/分，使 得切削點的實際速度V的方向角Θ在0到90度范圍內(nèi)波動變化，一方面保證金剛石砂輪的磨 粒尖端受到各個方向的切削力，使得磨粒沿著金剛石結(jié)晶易磨損方向進行修齊，達到更好 的修平修齊的效果。另一方面，VjPV 2的變化，可以避免研磨區(qū)域的周期性重復(fù)，可以避免研 磨圓盤的某一區(qū)域重復(fù)的研磨圓盤的某一區(qū)域，降低研磨圓盤的磨損，可以保證研磨區(qū)域 覆蓋砂輪的整個工作區(qū)域。因研磨圓盤具有微結(jié)構(gòu)陣列，研磨過程中，金剛石砂輪來回進給 使得接觸點時刻變化，進一步保證金剛石砂輪金剛石磨粒受到磨削力的大小和方向隨接觸 點的變化而變化，且研磨圓盤上的微結(jié)構(gòu)陣列具有容肩散熱的作用，進一步提高修平修齊 效果，另外，在研磨過程中，研磨圓盤中的鐵粉可以與金剛石砂輪中的金剛石磨粒發(fā)生化學 反應(yīng)，提高修整效率。
[0017] 進一步地，金剛石砂輪在研磨圓盤表面作直線往復(fù)運動時的進給速度Vf = 50~ 3000毫米/分，進給深度a = 1~10微米/每行程，砂輪軸向移動間距為0.5~5mm，在修平修整 過程中，采用合適的轉(zhuǎn)速、進給深度、進給速度、軸向移動間距和合適的微結(jié)構(gòu)陣列，可以有 效地提高金剛石砂輪的修平修齊效率。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是提高了砂輪研磨修平修齊的穩(wěn)定性、可控 性和精確性。研磨圓盤與砂輪均采用數(shù)控方式，其轉(zhuǎn)速、進給、切深均可以實現(xiàn)微米級別控 制，能夠獲得十分平整的修平修齊效果。修平修齊后的大顆粒金剛石砂輪可用于硬脆材料 的精密鏡面磨削加工，能夠獲得較高質(zhì)量光潔度的表面。
【附圖說明】
[0019] 圖1粗金剛石砂輪磨粒修平修齊示意圖。
[0020] 圖中所示為:1_金剛石砂輪;2-研磨圓盤;3-空氣軸;4-工作臺。
【具體實施方式】
[0021] 為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的說明，但是本發(fā) 明要求保護的范圍并不局限于實施例所表示的范圍。
[0022] 實施例一
[0023]如圖1所示，一種粗金剛石砂輪的微磨粒出刃尖端修平修齊裝置，包括粒度為600 ~3000目的研磨圓盤2,空氣軸3,所述研磨圓盤2裝在空氣軸3上，所述空氣軸3固定在數(shù)控 機床的水平工作臺4上，所述研磨圓盤2為含鑄鐵微粉金剛石研磨圓盤，所述研磨圓盤2的研 磨表面均勻設(shè)置有與研磨圓盤2旋轉(zhuǎn)軸線同心的圓形微結(jié)構(gòu)陣列，所述微結(jié)構(gòu)陣列的橫截 面為鋸齒形微溝槽，所述鋸齒形微溝槽的夾角為60度，深度為700微米，相鄰鋸齒形微溝槽 間距為808微米。
[0024] 研磨圓盤2上的微結(jié)構(gòu)陣列，一方面可以保證在研磨過程中研磨圓盤2和金剛石砂 輪1接觸點時刻發(fā)生變化，使得金剛石磨粒受到不同方向的磨削力，進而使得金剛石砂輪1 金剛石磨粒在結(jié)晶易磨損方向進行修平修齊;另一方面，研磨圓盤2上的微結(jié)構(gòu)陣列具有容 肩散熱的作用，防止研磨圓盤2磨粒間隙阻塞，確保更好的修平修齊效果。使用的研磨圓盤2 中含鑄鐵微粉，修平修齊過程中，鐵粉與金剛石磨粒發(fā)生化學反應(yīng)，從而保證金剛石砂輪1 的金剛石磨粒更容易被修平修齊。
[0025] 或者，所述微結(jié)構(gòu)陣列的橫截面為曲面微溝槽，所述曲面微溝槽的曲面直徑為500 微米，深度為1〇〇微米，間距為400微米。
[0026] 所述金剛石砂輪1軸線方向和修整工具軸線方向垂直。所述研磨圓盤2沿自身軸線 作旋轉(zhuǎn)運動，金剛石砂輪1沿自身軸線作旋轉(zhuǎn)運動的同時在研磨圓盤2表面作直線往復(fù)運 動。
[0027] 所述研磨圓盤2為含鑄鐵微粉金剛石研磨圓盤，金剛石砂輪1為粗金剛石砂輪，當 金剛石砂輪1與研磨圓盤2接觸時，金剛石砂輪1中的金剛石磨粒與研磨圓盤2中的鐵粉發(fā)生 化學反應(yīng)，使得金剛石磨粒尖端腐蝕，形成金剛石砂輪切削刃，達到修平修齊的目的。
[0028]所述研磨圓盤2和金剛石砂輪1采用正交接觸，隨著轉(zhuǎn)速比的變化，金剛石砂輪1磨 粒所受到的磨削力在90度范圍內(nèi)發(fā)生變化，使得磨粒在結(jié)晶易磨損方向發(fā)生磨損，使得磨 粒修平修齊效率更高。
[0029] 所述研磨圓盤2表面具有微結(jié)構(gòu)陣列，在研磨過程中金剛石砂輪1上的磨粒隨著與 微結(jié)構(gòu)陣列接觸點的不同，受到來自不同方向的沖擊力，進一步提高金剛石砂輪1的修平修 齊效率，并且具有容肩散熱的作用，可以達到更好的修平修齊性能。
[0030] 在修平修整過程中，如果采用合適的轉(zhuǎn)速、進給深度、進給速度、軸向距離和合適 的微結(jié)構(gòu)陣列，可以有效地提高金剛石砂輪1的修平修齊效率。
[0031] 實施例二
[0032] 如圖1所示，本實施例采用正交研磨的方式，將研磨圓盤2安在工作臺上，旋轉(zhuǎn)軸為 Y軸，金剛石砂輪1旋轉(zhuǎn)軸為Z軸，金剛石砂輪1沿研磨圓盤2表面做來回進給運動，實現(xiàn)砂輪 的正交研磨修整