[發明專利]可正前角加工的有序微槽結構PCD砂輪的制備方法

有效

• 申請號: 201810608183.3
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN108747858B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 毛聰;鐘宇杰;蔣藝峰;蔡培浩;胡永樂;李長河
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: B24D5/02
• 分類號: B24D5/02;B24D18/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了可正前角加工的有序微槽結構PCD砂輪的制備方法，其特征是在砂輪輪轂外圓周面沉積有一層聚晶金剛石膜即PCD膜，并在整個PCD膜的外圓周面上加工有大量帶正前角的微型磨削單元和高深寬比的微槽且均呈有序排布，其制備方法為：通過熱絲化學氣相沉積即HFCVD技術在砂輪輪轂外圓周面沉積一層PCD膜，采用微水導激光加工技術在整個PCD膜外圓周面加工出大量軸向長度與砂輪厚度相等、周向寬度僅為幾十微米、深度為數百微米的高深寬比微槽并形成大量帶正前角的微型磨削單元，并使得微型磨削單元和微槽均呈有序排布。本發明的砂輪能夠實現正前角加工，顯著降低磨削力比，提高磨削性能，還能增大砂輪對微型磨削單元的把持力，有效提高砂輪的使用壽命。

技術領域

本發明涉及一種砂輪的制備方法，特別是可正前角加工的有序微槽結構PCD砂輪的制備方法。

背景技術

磨削加工作為一種精密加工技術，具有加工精度高、表面質量好的特點，在精密加工制造領域有著廣泛的應用。然而在傳統的磨削加工中，磨粒在砂輪工作表面上呈無規則排布，而且磨粒的幾何形狀、尺寸大小均不一致，因此在磨削加工過程中，往往會出現磨粒呈大負前角切削工件表面的情況，這樣會增大磨削力比，加速磨削能轉化為磨削熱能，提高磨削溫度，從而影響加工表面質量和磨削效率；同時砂輪的容屑空間小，磨粒出刃度低且易脫落，容易造成砂輪堵塞而產生局部高溫損傷工件表面，也會降低砂輪使用壽命。

為了提高砂輪的磨削效率和使用壽命，公開號為CN107962510A的專利“一種表面有序微型結構化的CVD金剛石砂輪”，通過化學氣相沉積法在砂輪輪轂外圓周面沉積一層金剛石膜，再采用脈沖激光束在整個金剛石膜外圓周面加工出大量交錯有序排布微槽和頂面均為腰型的磨削單元，提高了加工表面材料的去除率和磨削效率，增大了砂輪輪轂對磨削單元的把持力，提高了砂輪的使用壽命，但是單個的磨削單元在磨削過程中仍然是以零前角進行加工，從而未能夠更好地提高磨削效率和加工表面質量，同時在磨削過程中有序排布磨削單元的周向間距高達1mm，屬于典型的斷續磨削，從而產生的周期性振動也會影響加工表面的完整性。

為了改善加工表面的完整性，實現正前角磨削加工，公開號為CN105728961A的專利“一種基于脈沖激光加工的新型正前角金剛石磨具制造方法”，提出了一種激光加工金剛石磨粒正前角的方法。該發明采用激光加工技術對有序排布在砂輪工作表面上的單層大顆粒金剛石磨粒進行燒蝕處理，使得金剛石磨粒頂角小于90°，從而磨削過程變成正前角磨削，有效地解決了傳統金剛石砂輪磨粒呈大負前角切削工件表面的問題，提高了加工效率，減輕了加工表面的損傷，改善了加工表面的完整性。但是，在激光加工大顆粒金剛石磨粒的過程中，由于激光燒蝕溫度過高難免會導致大顆粒金剛石磨粒產生部分石墨化，從而影響磨粒以正前角切削工件表面，降低了加工表面質量，同時單個的大顆金剛石磨粒一旦受力過大或受力集中就可能會發生整顆脫落，影響磨削效率甚至降低砂輪的使用壽命。

為了進一步改善加工表面質量，提高磨削效率，公開號CN107243848A的專利“一種可正前角加工的螺旋有序排布纖維刀具及其制備方法”，通過壓制和燒結的方法在砂輪輪轂上制備出胎體并采用鉆頭在胎體上加工出有序排布的小孔，再將正前角纖維由環氧樹脂固結在小孔內，從而實現了正前角切削加工，進一步改善了加工表面質量，提高了加工精度；但是由于纖維的截面尺寸高達0.8mm×0.8mm，刀具表面上每平方厘米的纖維數量僅為14.26根，從而單纖維切深很大，也就難以保證加工精度，并且單個的纖維一旦受力過大或受力集中就難免會發生斷裂，從而影響砂輪的使用壽命，同時將所有纖維逐個插入小孔內并固結這一制備過程難度過大的問題也不容忽視。

發明內容