專利名稱：內冷式超硬材料砂輪的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于磨料磨具磨削技術領域，尤其涉及一種內置冷卻流道的新型結構超硬材料砂輪。
背景技術：
在現代磨加工過程中，人們都期望用較短的時間磨削出較多的工件，故此一些大切深、快進給等磨削方式越來越多的出現在磨加工過程中，這類磨加工過程中參與磨削的磨粒數量隨著切深的增加而增加，而金屬切除率相應得到提高，磨削力和磨削熱隨之增加。這些磨削方式中砂輪與工件表面接觸弧長，磨削液難以進入磨削區影響著磨削冷卻的效果，工件易于燒傷，冷卻效果成為困擾這些高效磨削方式的推廣應用的最大阻礙。目前常用超硬材料(金剛石或CBN)砂輪均采用外部冷卻方式，即在磨削過程中，將磨削液對準磨削區外圍進行噴射而對磨削過程中的砂輪和工件進行冷卻保護，點磨削或較 短磨削接觸弧時外部冷卻可以達到需要的冷卻效果，但是在接觸弧長較大的磨削特征下，砂輪高速旋轉過程中大部分的磨削液都被砂輪或工件遮擋在磨削區以外，磨削液無法直接噴射到磨削區域內，這樣造成工件燒傷、磨削效率降低等一系列的問題。尤其是在大切深快速進給、大接觸弧長磨削過程中，常因冷卻不足而造成磨削區的局部高溫，使磨削過程中工件表面產生磨削燒傷和裂紋；超硬材料砂輪也可能發生磨削表面燒蝕，不但難以保證工件的加工質量和精度，而且超硬材料砂輪表面結構燒蝕后表面組織被破壞，表面磨料脫落嚴重，將極大的影響砂輪耐用度和使用壽命等磨削性能。較大接觸弧長磨削特征下要求超硬材料砂輪不但有出色的材料去除能力，同時要具備將磨加工過程中產生的磨削熱盡快從磨削區導出和吸收的特點。磨削過程中產生的大量磨削熱，會在磨削區的周圍形成一個高溫溫度場。據有關研究發現，磨削區的瞬時溫度在400°C 800°C之間，常規的冷卻方法經常出現因磨削液不能進入磨削區而冷卻不充分，造成工件被磨削面出現磨削缺陷等質量問題，產品達不到工藝要求的高精度和高表面質量，為解決這類問題出現了很多種理論和熱改進方法，如普通磨料砂輪設計制造特別疏松組織的砂輪，起到減少磨削熱，降低磨削溫度的作用，但此方法有如下缺陷I.磨削液的流量大小不易控制；2.由于氣孔數量少，體積小，冷卻效果不充分；3.氣孔的引入降低了砂輪的結合強度，在對砂輪耐磨性要求高的大切深快速進給磨削中不宜采用。有的研制出在砂輪內部帶通液孔的CBN砂輪，磨削液只通過主軸冷卻流道和對應的砂輪冷卻流道進入磨削區，這樣雖然保證了進入磨削區的磨削液是連續的流狀，但由于通過砂輪內部的磨削液較小，也不能夠達到良好的降溫效果，同時這種砂輪只能用在裝有特殊主軸的機床上，通用性不好。四川理工學院畢業設計“有關內冷式砂輪的研究”只是從理論上研究和分析了內冷式砂輪的結構和設計，但是由于結構太復雜，難以在實際生產中得到應用
實用新型內容
[0006]本實用新型提供一種結構簡單的內冷式超硬材料砂輪，在不改變砂輪原使用條件的前提下，解決大接觸弧長的磨削區熱量大、溫度高、冷卻不充分而造成各種問題。為了解決上述技術問題采用以下技術方案一種內冷式超硬材料砂輪，包括基體和磨料層兩大部分,所述的基體由主基體和基體蓋板連結組成,蓋板與主基體之間形成一個腔隙，主基體上設有砂輪安裝孔，基體蓋板設有蓋板孔，蓋板孔徑至少比砂輪安裝孔徑大15mm;磨料層由1(T20塊具有凹槽結構的節塊構成，且均勻分布在基體圓周上，各節塊之間設有的冷卻槽。所述的基體蓋板為一塊大孔、帶斜角的外凸板，基體蓋板與主基體配合形成一個口小、底大的錐臺形腔隙，基體和蓋板間還設有徑向流道和環形流道。所述的徑向流道的直徑為2 3mm，沿砂輪徑向均勻分布；環形流道是沿基體外緣分布，直徑為2 3mm的圓弧管。所述相鄰的節塊以搭接粘結方式或對接粘結方式粘接，兩個相鄰磨料節塊之間的 基體上設置有凸臺。所述的基體為金屬基體。本實用新型磨削液通過砂輪基體內部將磨削液噴射到磨削區以降低磨削區溫度，提高磨削效率和工件加工精度，保護超硬材料砂輪等作用。采用本實用新型在工件、機床、加工參數等加工條件均相同的情況下，可有效降低磨床加工負載約30%-50% ;在相同的磨削條件下，所加工刀具的表面粗糙度較應用同規格無內置冷卻流道砂輪可提高約1-2個等級，表面光潔度有所改善；磨削后的超硬材料砂輪表面出刃較好，出刃率約提高20% ;磨削過程中砂輪及工件表面溫度較低，磨削聲音清脆，機床實際使用功率低，可在較低額定功率機床上實現工件的深切快進給磨削；在同等條件下，耐用度可提高約10%-20%。
圖I為本實用新型的主視結構示意圖。圖2為本實用新型的俯視結構示意圖。
具體實施方式
實施例I :一種內冷式超硬材料砂輪,包括金屬基體和磨料層I兩大部分,基體部分用于將砂輪安裝到機床主軸上和磨料層的固定，磨料層部分則在磨削過程中對工件進行磨削。基體由主基體3和基體蓋板2連結組成，主基體起主要承載作用，基體蓋板起聚集磨削液和輔助承載作用；為保證砂輪基體強度，主基體厚度與普通砂輪基體厚度相當或略小。砂輪的安裝孔位于主基體上，基體蓋板設有蓋板孔，為保證磨削液的澆入，蓋板孔徑至少比砂輪安裝孔徑大15mm。基體蓋板為一塊大孔、帶斜角的外凸板，基體蓋板2與主基體3配合形成一個口小、底大的錐臺形腔隙，基體2和蓋板3間還設有徑向流道6和環形流道8，徑向流道的直徑為2 3mm，沿砂輪徑向均勻分布，環形流道是沿基體外緣分布，直徑為2 3mm的圓弧管。磨料層I由1(T20塊具有凹槽結構的節塊構成，且均勻分布在基體圓周上，相鄰的節塊以搭接粘結方式或對接粘結方式粘接，兩個相鄰磨料節塊之間的基體上設置有凸臺，以防止磨料節塊粘接時膠液流進冷卻流道；各節塊之間設有2mnT5_的冷卻槽7,利于磨削液的流動。在錐臺形腔隙內形成了磨削液澆注區4、儲液區5和冷卻流道區等三大功能區。蓋板孔孔徑以內的錐臺形腔隙為磨削液澆注區4，蓋板孔孔徑以外的錐臺形腔隙為儲液區5，冷卻流道區由徑向流道6和環形流道8組成。在砂輪磨削過程中，機床的一個磨削液噴頭對準磨削液澆注區4噴射，使磨削液能夠進入砂輪的基體內，起到磨削液的引入作用。磨削液由磨削液澆注區4流入到基體內后再濺射、收集到儲液區5，并在離心力的作用下在儲液區5集聚。由于機床的磨削液流量大，砂輪內部流道流量小，因此由磨削液在儲液區5大量聚集，并在離心力作用下形成較大的壓力，推動磨削液快速進入冷卻流道區，冷卻流道區容納不下的磨削液則沿蓋板孔處溢出。由于磨削液具有良好的流動性，磨削液在冷卻流道區呈均勻分布，不會形成磨削液的徑向局部聚集而影響砂輪的動平衡。徑向流道為連通儲液區、環型流道和冷卻槽的直通管，主要起導流作用；環形流道起到砂輪層內部冷卻、減少磨削熱向基體傳導的作用。為將流道中的磨削液引入工件磨削接觸區，節塊間留有2 3_的間隙，形成磨料層冷卻槽7，既可實現磨削液對磨削過程中高溫工件表面的冷卻，又可容納磨削過程中產升的磨屑，有助于工件表面光潔度的改善，并避免了整環磨料層結構的冷卻槽加工難題及整體成型過程中環型流道和徑向流道造成的堵塞。實施例2 :按照本實用新型技術方案，設計并制造了數控磨床磨削硬質合金銑刀的內冷式超硬材料砂輪，砂輪各項制造參數如下砂輪規格14A1 125*15*31. 75*10 D64BlOO ;主基體規格O 105*12. 5 (厚度>0 31. 75 ;徑向流道數量直徑為0 2. 5mm的冷卻流道10個；環形流道數量2mm*2mm環形冷卻流道I個；金剛石結塊數量10個,金剛石結塊間距2_ ;按照此參數結合制造工藝制作砂輪I片，在以下磨削條件下應用。磨削條件及結果如下磨床型號WALTER HE POWER ;銑刀規格012*50 (刃長)*90 (總長)三刃統刀；使用速度3000rpm,約合19. 6m/s ;進給速率120mm/min ;單次切深
3.5mm (整槽深度)；開槽時間4分鐘；應用結果與普通砂輪相比，單次切深從2mm提高到3. 5mm，提高了 75% ;進給速率從80mm/min提高到120mm/min,提高近50% ;開槽時間從8分鐘縮短到4分鐘,縮短到原來的一半；磨削效率較同類IAl砂輪提高I倍，同時磨削出來的刀具前刀面光滑，紋路細膩，亮度有所提高；整批刀具磨制完成后廢品率降低約8%，在相同磨削工件和磨削參數條件下機床負載降低30%，磨制的刀具成品未見磨削裂紋和燒傷現象；磨削完成后砂輪表面完整，未見粘屑現象。其他同實施例I。權利要求1.一種內冷式超硬材料砂輪，包括基體和磨料層兩大部分，其特征是所述的基體由主基體和基體蓋板連結組成，蓋板與主基體之間形成一個腔隙，主基體上設有砂輪安裝孔，基體蓋板設有蓋板孔，蓋板孔徑至少比砂輪安裝孔徑大15mm ;磨料層由1(T20塊具有凹槽結構的節塊構成，且均勻分布在基體圓周上，各節塊之間設有2mnT5mm的冷卻槽。
2.根據權利要求I所述的內冷式超硬材料砂輪,其特征是所述的基體蓋板為一塊大孔、帶斜角的外凸板，基體蓋板與主基體配合形成一個口小、底大的錐臺形腔隙，基體和蓋板間還設有徑向流道和環形流道。
3.根據權利要求2所述的內冷式超硬材料砂輪，其特征是所述的徑向流道的直徑為2 3mm，沿砂輪徑向均勻分布；環形流道是沿基體外緣分布，直徑為2 3mm的圓弧管。
4.根據權利要求I所述的內冷式超硬材料砂輪，其特征是所述相鄰的節塊以搭接粘結方式或對接粘結方式粘接，兩個相鄰磨料節塊之間的基體上設置有凸臺。
5.根據權利要求I所述的內冷式超硬材料砂輪，其特征是所述的基體為金屬基體。
專利摘要一種內冷式超硬材料砂輪，包括基體和磨料層兩大部分，所述的基體由主基體和基體蓋板連結組成，蓋板與主基體之間形成一個腔隙，主基體上設有砂輪安裝孔，基體蓋板設有蓋板孔，蓋板孔徑至少比砂輪安裝孔徑大15mm；磨料層由10~20塊具有凹槽結構的節塊構成，且均勻分布在基體圓周上，各節塊之間設有2mm~5mm的冷卻槽。本實用新型磨削液通過砂輪基體內部將磨削液噴射到磨削區以降低磨削區溫度，提高磨削效率和工件加工精度，保護超硬材料砂輪等作用。
文檔編號B24D3/06GK202528071SQ20122013595
公開日2012年11月14日 申請日期2012年3月31日 優先權日2012年3月31日
發明者丁春生, 丁玉龍, 劉權威, 趙延軍 申請人:鄭州三磨超硬材料有限公司, 鄭州磨料磨具磨削研究所