一種磨料規則排布磨具的快速成型裝置制造方法
【專利摘要】一種磨料規則排布磨具的快速成型裝置，包括水平旋轉式工作臺、步進電機、光固化光路系統、磨具載體和送料機構，工作臺與步進電機連接傳動，工作臺內設有加熱裝置，磨具載體通過定位機構設在工作臺上，磨具載體為圓盤型結構，光固化光路系統和送料機構分別位于磨具載體上方，送料機構包括料倉、振動篩和刮料板，料倉上端設有進料口，料倉下端設有出料口，振動篩設在出料口下方，刮料板位于振動篩后側并位于磨具載體上方，刮料板與料倉固定連接并位于振動篩下方。本實用新型操作簡單，使用方便，提高了生產效率，實現了磨料在磨具中的規則排布，磨具成型周期短，成型工藝穩定，成型質量的穩定性得到保證，降低磨具制備成本。
【專利說明】一種磨料規則排布磨具的快速成型裝置
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于磨具生產制造【技術領域】，特別涉及一種磨料規則排布磨具的快速 成型裝置。
【背景技術】
[0002] 在機械加工領域，磨削加工一般用于表面質量要求較高的零部件，而磨具(砂輪、 磨盤、鋸片等）作為磨削加工工具，其制備工藝至關重要；尤其是直接參與磨削加工的磨料 層的內部結構和制備工藝對加工工件的表面質量和磨具使用性能有著重要影響。磨具的磨 料層通常由磨料和結合劑、填料等組成，其傳統制備工藝一般采用混料后通過壓機、高溫燒 結爐或其他成型設備進行成型，大部分操作工序都是由人工完成。由于磨料體積較小、形狀 不規則，較難使其位置得到可控，其在磨具的磨料層中通常以隨機排布方式存在。
[0003] 傳統磨具制備工藝存在以下諸多不足：
[0004] ( 1)磨料位置隨機，傳統磨具制備工藝中磨料隨機分布的狀態使得磨具的使用性 能存在諸多不穩定因素，造成工件磨削質量穩定性差、磨具使用性能和壽命可控性低等問 題；
[0005] (2)磨具的制備工藝較復雜，由于存在諸多不穩定因素，產品質量難以保證；
[0006] (3)磨具的制備周期較長，難以滿足目前多變市場條件下的客戶的需求；
[0007] (4)磨具的制備工藝過程需大量的人力、物力，制造成本較高，同時不符合綠色制 造的要求。
[0008] 隨著科學技術的進步和人們生活水平的提高，制造業對磨具的要求越來越高。3D 打印快速成型技術是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料， 通過逐層打印的方式來構造物體的技術。由于該類成型技術有著制造工藝簡單，材料選擇 范圍廣、成本低、材料利用率高，成型速度快等特點得到迅速推廣和應用，同時也將給磨具 制造領域帶來突破性的變革。 實用新型內容
[0009] 本實用新型為了解決現有技術中的不足之處，提供一種制備周期短、工藝簡單、磨 料排布形式可控、產品質量好、成本低的磨料規則排布磨具的快速成型裝置。
[0010] 為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案：一種磨料規則排布磨具的 快速成型裝置，包括水平旋轉式工作臺、步進電機、光固化光路系統、磨具載體和送料機構， 工作臺與步進電機連接傳動，工作臺內設有加熱裝置，磨具載體通過定位機構設在工作臺 上，磨具載體為圓盤型結構，磨具載體中心與工作臺的回轉中心一致，光固化光路系統和送 料機構分別位于磨具載體上方，送料機構包括料倉、振動篩和刮料板，料倉上端設有進料 口，料倉下端設有出料口，振動篩設在出料口下方，刮料板位于振動篩后側并位于磨具載體 上方，刮料板與料倉固定連接并位于振動篩下方。
[0011] 所述水平旋轉式工作臺、步進電機、光固化光路系統、磨具載體和送料機構均設在 環境保護系統內，環境保護系統為一密閉殼體。
[0012] 采用上述技術方案，使用本實用新型進行快速成型的方法，包括以下具體步驟，
[0013] (1)、通過計算機上的三維軟件對所需的磨具進行3D建模，并將模型轉化后的STL 文件和橫截面切片處理所得的數據輸入光固化光路系統；
[0014] (2)、將磨具載體通過定位機構安裝固定到工作臺上，啟動加熱裝置對磨具載體進 行預熱；
[0015] (3)、預熱溫度達到100-300°C后，步進電機帶動工作臺在設定轉速在0.l_2m/s下 進行連續地旋轉，在料倉內加入由結合劑、添加劑、磨料混合均勻而成呈粒狀的成型粉料， 啟動振動篩，成型粉料通過振動篩平鋪在磨具載體上，振動篩的振動下料采用矩形脈沖信 號控制，待磨具載體相應位置布滿成型粉料后振動篩停止工作，振動篩后面的刮料板通過 工作臺的旋轉將磨具載體上的粉料層按照成型層厚度均勻刮平；
[0016] (4)、成型粉料刮平后，光固化光路系統按照設定程序對磨具載體上的成型粉料進 行掃描，將粉料層固化；根據設定的磨料在磨料層中的排布方式，經光固化光路系統掃描過 的成型粉料被固結在一起，未被掃描的粉料被清理回收；
[0017] (5)、粉料層固化后，工作臺下降一個粉料層的厚度，再重復實施步驟（3)和（4)， 直至完成整個磨具成型。
[0018] 所述快速成型是在密閉殼體內的真空條件下或具有氬氣或氮氣的保護環境下進 行的。
[0019] 本實用新型中的各個部件或的具體作用具體如下：
[0020] 環境保護系統：真空或氣體保護環境，在粉料光固化過程中起保護作用；
[0021] 光固化光路系統：將成型粉料固結在一起；
[0022] 料倉：用于盛裝成型粉料；
[0023] 成型粉料：結合劑及填料的均勻混合；
[0024] 刮料板：將平鋪到磨具載體上的將成型粉料刮平；
[0025] 粉料層：成型粉料固化后的狀態；
[0026] 磨具載體：成型粉料固化的載體；
[0027] 工作臺：具有加熱和旋轉及升降功能，實現成型粉料的排布和固化；
[0028] 磨料：普通磨料或超硬磨料或多種磨料混合；
[0029] 結合劑及填料：與磨料固結構成磨具磨料層；
[0030] 振動篩：將成型粉料均勻散布于磨具載體上。
[0031] 本實用新型與傳統磨具成型方法相比，具有以下優點：
[0032]1、實現了磨料在磨具中的規則排布。磨料的排布方式得到一定程度地可控，使得 磨具內部結構得到優化。
[0033]2、磨具成型周期短。利用該成型方法可使磨具制備周期大大縮短。
[0034] 3、成型工藝穩定。針對不同的磨具可設定相應的成型程序，避免了人為因素的影 響，使成型質量的穩定性得到保證。
[0035] 4、降低磨具制備成本。該成型方法不需要大功率成型壓機和高溫燒結爐等設備， 減少了能耗，降低了磨具制備成本，同時適應了綠色制造的發展趨勢。
[0036]5、該成型方法操作簡單，使用方便，提高了生產效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037] 圖1是本實用新型的結構示意圖；
[0038] 圖2是圖1中送料機構的側視圖；
[0039] 圖3是采用本實用新型生產出來的磨具的磨料層結構示意圖；
[0040] 圖4是本實用新型中振動電機采用矩形脈沖信號控制的示意圖。
【具體實施方式】
[0041] 如圖1和圖2所示，本實用新型的一種磨料規則排布磨具的快速成型裝置，包括水 平旋轉式工作臺1、步進電機2、光固化光路系統3、磨具載體4和送料機構，工作臺1與步 進電機2連接傳動，工作臺1內設有加熱裝置6,磨具載體4通過定位機構7 (是一種夾具， 屬于現有技術）設在工作臺1上，磨具載體4為圓盤型結構，磨具載體4中心與工作臺1的 回轉中心一致，光固化光路系統3和送料機構分別位于磨具載體4上方，送料機構包括料倉 8、振動篩9和刮料板10,料倉8上端設有進料口，料倉8下端設有出料口，振動篩9設在出 料口下方，刮料板10位于振動篩9后側并位于磨具載體4上方，刮料板10與料倉8固定連 接并位于振動篩9下方。
[0042] 水平旋轉式工作臺1、步進電機2、光固化光路系統3、磨具載體4和送料機構均設 在環境保護系統內，環境保護系統為一密閉殼體11。
[0043] 快速成型裝置的具體工作使用過程為：
[0044] (1)、通過計算機上的三維軟件對所需的磨具進行3D建模，并將模型轉化后的STL 文件和橫截面切片處理所得的數據輸入光固化光路系統3 ;
[0045] (2)、將磨具載體4通過定位機構7安裝固定到工作臺1上，啟動加熱裝置6對磨 具載體4進行預熱；
[0046] (3)、預熱溫度達到100-300°C后，步進電機帶動工作臺在設定轉速在0.l_2m/s下 進行連續地旋轉，在料倉8內加入由結合劑、添加劑、磨料混合均勻而成呈粒狀的成型粉料 12,啟動振動篩9,成型粉料12通過振動篩9平鋪在磨具載體4上，振動篩9的振動下料采 用矩形脈沖信號控制，待磨具載體4相應位置布滿成型粉料12后振動篩9停止工作，振動 篩9后面設置的刮料板10通過工作臺1的旋轉將磨具載體4上的粉料層13按照成型層厚 度均勻刮平；振動篩9由振動電機驅動，振動電機在圖中未示意出來。
[0047] (4)、成型粉料12刮平后，光固化光路系統3按照設定程序對磨具載體4上的成型 粉料12進行掃描，將粉料層13固化；根據設定的磨料在磨料層中的排布方式，經光固化光 路系統3掃描過的成型粉料12被固結在一起，未被掃描的粉料被清理回收；
[0048] (5)、粉料層13固化后，工作臺1下降一個粉料層13的厚度，再重復實施步驟（3) 和（4)，直至完成整個磨具成型。
[0049] 如圖4所示，T1這段時間內，振動篩處于靜止狀態，T2這段時間，振動篩振動運行 進行鋪料操作，T3這段時間，鋪料操作完成，振動篩靜止，進行光固化操作，這樣依次循環進 行下去，直到整個磨具成型。T1、T2、T3可以根據實際作業情況進行調節。
[0050] 快速成型是在密閉殼體內的真空條件下或具有氬氣或氮氣的保護環境下進行的。
[0051] 生產制造出來的磨具如圖3所示，正六邊形為磨料14在結合劑及填料15當中均 勻規則排布。本實用新型中光固化光路系統3為現有成熟技術，加熱裝置6為電爐絲或加 熱棒，具體構造不再贅述。
[0052] 本實施例并非對本實用新型的形狀、材料、結構等作任何形式上的限制，凡是依據 本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本實 用新型技術方案的保護范圍。
【權利要求】
1. 一種磨料規則排布磨具的快速成型裝置，其特征在于：包括水平旋轉式工作臺、步 進電機、光固化光路系統、磨具載體和送料機構，工作臺與步進電機連接傳動，工作臺內設 有加熱裝置，磨具載體通過定位機構設在工作臺上，磨具載體為圓盤型結構，磨具載體中心 與工作臺的回轉中心一致，光固化光路系統和送料機構分別位于磨具載體上方，送料機構 包括料倉、振動篩和刮料板，料倉上端設有進料口，料倉下端設有出料口，振動篩設在出料 口下方，刮料板位于振動篩后側并位于磨具載體上方，刮料板與料倉固定連接并位于振動 篩下方。
2. 根據權利要求1所述的一種磨料規則排布磨具的快速成型裝置，其特征在于：所述 水平旋轉式工作臺、步進電機、光固化光路系統、磨具載體和送料機構均設在環境保護系統 內，環境保護系統為一密閉殼體。
【文檔編號】B24D18/00GK203863547SQ201420261137
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年5月21日 優先權日:2014年5月21日
【發明者】邢波, 閆寧, 王愛珍 申請人:鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司