[實用新型]用于制備磁性磨粒有序排布砂輪的裝置

有效

• 申請號: 201520479590.0
• 申請日: 2015-07-07
• 公開（公告）號: CN204772149U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 尹韶輝;龔勝;胡天;徐志強;葉冰
• 申請（專利權）人: 長沙納美特超精密制造技術有限公司
• 主分類號: B24D18/00
• 分類號: B24D18/00
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強;李發軍

技術領域

本實用新型屬于磨料、磨具制備及領域，具體涉及一種采用磁性磨粒，利用磁場輔助制備磨粒有序排布砂輪的裝置。

背景技術

近年來，隨著光學、電子、信息、航空航天技術的飛速發展，高集成、高性能、高精度的光學系統對以碳化鎢、碳化硅、光學玻璃等硬脆材料為代表的光學元件的要求越來越嚴格，既要求具備納米級的表面粗糙度，且要求表面質量非常均勻。這就要求使用微粉砂輪。傳統的微粉砂輪，由于微粉磨料體積較小、形狀不規則，往往容易產生偏析和聚集，聚集區的磨粒在磨削過程幾乎不作為而自行脫落，得不到有效利用而導致浪費，砂輪的耐磨性差，磨粒隨機分布、不規則，也會導致被磨削表面粗糙度不均勻。

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、加工表面質量不均勻、磨具使用壽命低等問題。

現有的磨粒規則排布技術：歐洲專利EP1208345A公開了一種采用點膠法制備磨粒有序排布砂輪，美國專利U.S.6，039，641公開了一種采用模板法實現磨粒的有序排布，中國專利CN102896590A公開了一種釬焊實現磨粒等距離排布的砂輪，這些方法都只是針對粗粒，對于微粉難以實現。中國專利CN101780664B提出了磁場輔助成型磨石的制備方法。這種磨石實際上是一種可固化的磁流變液，它由磁性顆粒、磨粒以及高分子聚合物，如樹脂，按照一定比例混合而成，主要是用于拋光，無法應于成型磨削，且其中的鐵粉與非磁性的磨粒是分開的，其原理是鐵粉受到磁場力驅動形成磁鏈，運動中的鐵粉會推動磨粒運動從而達到磨粒規則排布的目的，大大降低了磨粒規則排布的效果。

實用新型內容

本實用新型旨在提供一種用于制備磁性磨粒有序排布砂輪的裝置，該裝置采用磁性磨粒，利用磁場直接控制磁性磨粒規則排布，磁性磨粒有內核和外層組成，內核為鐵磁性粒子，外層為磨粒。鐵磁粒子在磁場中極易磁化，在磁場的作用下，這種磨粒就會沿磁力線規則排布。

為了實現上述目的，本實用新型所采用的技術方案是：

一種用于制備磁性磨粒有序排布砂輪的裝置，其結構特點是，包括砂輪成型模具與勵磁系統；所述砂輪成型模具具有用于容納砂輪混合料的砂輪成型腔；所述勵磁系統包括磁鐵，該磁鐵的磁力線沿著砂輪成型腔徑向方向布置。

所述砂輪成型腔與砂輪的形狀匹配，砂輪成型腔徑向方向是指垂直于砂輪成型腔軸向的截面圓環的徑向方向。由此，將磁性磨粒、填料和樹脂進行充分混合形成砂輪混合料，并裝填入成型腔進行生坯，將坯體燒結，脫模、修整即得砂輪。

以下為本實用新型的進一步改進的技術方案：

所述砂輪成型模具包括導磁桿，套裝在導磁桿上的上模和下模，以及套裝在上模和下模上兼作上導磁板的模套；所述上模可相對導磁桿的軸線上下滑動，在導磁桿外壁、上模下表面、下模上表面、以及兼作上導磁板的模套內壁面之間形成用于容納砂輪混合料的砂輪成型腔。由此，砂輪的中心軸孔與導磁桿的形狀匹配。

所述勵磁系統包括所述導磁桿、套裝在導磁桿上的下導磁板、所述兼作上導磁板的模套、以及位于下導磁板與兼作上導磁板的模套之間的磁鐵，該磁鐵的磁力線沿著砂輪成型腔徑向方向布置。更進一步地，所述兼作上導磁板的模套、下導磁板以及中間的導磁桿均由初始磁導率大于10⁴的材料制成。

優選地，所述磁鐵的磁場強度大于0mT且不高于1000mT。

優選地，所述磁鐵為釹鐵硼永磁鐵。

進一步地，利用上述用于制備磁性磨粒有序排布砂輪的裝置制備砂輪的方法，包括如下步驟：

S1、將兼作上導磁板的模套、下模、導磁桿組裝；

S2、在所述成型腔內裝填砂輪混合料；

S3、將磁鐵、下導磁板組裝，在磁場作用下磁性磨粒被磁化而沿磁力線的方向規則排布；

S4、待砂輪混合料穩定以后，通過套在導磁桿上的上模對砂輪混合料向下施加1—30MPa的壓力使砂輪成型為坯體；

S5、將坯體燒結，脫模、修整得砂輪。

所述磁性磨粒由內部的鐵磁相和包裹在鐵磁相外的磨粒相組成，磁性磨粒的粒徑為1—300μm。

進一步地，本實用新型所述砂輪混合料按質量百分比包括：

40%—70%的磁性磨粒；

3%—18%的填料；

12%—57%的樹脂結合劑。

優選地，磁性磨粒為鍍鎳金剛石。