[發(fā)明專利]具有隨機(jī)多孔結(jié)構(gòu)的金屬結(jié)合劑3D打印砂輪、裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711296787.0
• 申請(qǐng)日: 2017-12-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107914216A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田晨晨;李學(xué)崑;郭國(guó)強(qiáng);張?jiān)?/a>;王立平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);上海航天精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): B24D3/10
• 分類號(hào): B24D3/10;B24D3/34
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11201
• 代理人: 黃德海

1.一種具有隨機(jī)多孔結(jié)構(gòu)的金屬結(jié)合劑3D打印砂輪，其特征在于，包括砂輪基體和套設(shè)在所述砂輪基體外側(cè)的砂輪磨削主體，所述砂輪磨削主體由3D打印成型，所述砂輪磨削主體具有隨機(jī)多孔結(jié)構(gòu)且包括金屬結(jié)合劑和超硬磨料，所述隨機(jī)多孔結(jié)構(gòu)的體積與所述砂輪磨削主體的體積之比的范圍為15％～45％。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有隨機(jī)多孔結(jié)構(gòu)的金屬結(jié)合劑3D打印砂輪，其特征在于，所述金屬結(jié)合劑制備成微粉形式且所述金屬結(jié)合劑的粒徑為20微米到50微米。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有隨機(jī)多孔結(jié)構(gòu)的金屬結(jié)合劑3D打印砂輪，其特征在于，所述超硬磨料為金剛石磨料和立方氮化硼磨料中的至少一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有隨機(jī)多孔結(jié)構(gòu)的金屬結(jié)合劑3D打印砂輪，其特征在于，所述超硬磨料的粒徑為20微米到200微米。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有隨機(jī)多孔結(jié)構(gòu)的金屬結(jié)合劑3D打印砂輪，其特征在于，所述隨機(jī)多孔結(jié)構(gòu)通過(guò)三維建模軟件生成。

6.一種制造根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的具有隨機(jī)多孔結(jié)構(gòu)的金屬結(jié)合劑3D打印砂輪的裝置，其特征在于，包括：

運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)；和

激光打印裝置，所述激光打印裝置與所述運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)相連；

其中，所述運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)包括：

基座；

回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可旋轉(zhuǎn)地設(shè)在所述基座上；

龍門架，所述龍門架設(shè)在所述基座上；

水平運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，所述水平運(yùn)動(dòng)平臺(tái)設(shè)在所述龍門架上且水平可移動(dòng)；

豎直運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，所述豎直運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與所述水平運(yùn)動(dòng)平臺(tái)相連且豎直可移動(dòng)；

控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)分別與所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、所述水平運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和所述豎直運(yùn)動(dòng)平臺(tái)信號(hào)傳輸。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述激光打印裝置包括：噴嘴裝置，所述噴嘴裝置與所述豎向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)相連并與所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)相對(duì)；

其中，所述激光打印裝置還包括送料組件和激光器組件，所述噴嘴裝置分別與所述送料組件和所述激光器組件相連。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述送料組件包括：

氣源；

混料箱，所述混料箱內(nèi)盛放有金屬結(jié)合劑粉末和超硬磨料的混合粉料，所述混料箱通過(guò)氣體輸送管與所述氣源相連，所述混料箱通過(guò)粉料輸送管與所述噴嘴裝置相連；

所述激光器組件包括激光器，所述激光器通過(guò)光纖向所述噴嘴裝置發(fā)射激光束以對(duì)所述混合粉料進(jìn)行選擇性燒結(jié)；

所述控制系統(tǒng)分別與所述氣源和所述激光器信號(hào)傳輸。

9.一種制備根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的具有隨機(jī)多孔結(jié)構(gòu)的金屬結(jié)合劑3D打印砂輪的方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：將所述金屬結(jié)合劑粉末和所述超硬磨粒均勻混料并放入混料箱；

S2：?jiǎn)?dòng)控制系統(tǒng)；

S3：所述控制系統(tǒng)控制氣源，將一定壓力的氣體通過(guò)氣體輸送管將混料箱中的混合粉料壓入粉料輸送管，進(jìn)入噴嘴裝置，并且均勻噴灑到回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上；同時(shí)所述控制系統(tǒng)控制激光器，激光束通過(guò)光纖進(jìn)入所述噴嘴裝置，并對(duì)已打印砂輪磨削主體上的混合粉料進(jìn)行燒結(jié)熔化；

S4：重復(fù)步驟S2和步驟S3，得到具有隨機(jī)多孔結(jié)構(gòu)的所述砂輪磨削主體；

S5：所述砂輪磨削主體進(jìn)行中心孔加工；

S6：加工所述砂輪基體，并裝配所述砂輪磨削主體與所述砂輪基體，所述金屬結(jié)合劑3D打印砂輪修整開(kāi)刃。