[發明專利]一種表面有序微型結構化的CVD金剛石砂輪

有效

• 申請號: 201910048632.8
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN109648485B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 毛聰;鐘宇杰;蔡培浩;張宇塵;唐昆
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: B24D5/06
• 分類號: B24D5/06;B24D18/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種表面有序微型結構化的CVD金剛石砂輪，其特征是在砂輪輪轂外圓周面沉積有一層金剛石膜，并在金剛石膜的整個外圓周面上加工有大量軸向寬度為0.2~0.5 mm，周向長度為0.3~0.6 mm，周向間距為0.6~1.2 mm，徑向高度為0.4~1.0 mm的微型磨削單元，相鄰兩微型磨削單元之間是尺寸為亞毫米級的微槽；同時，磨削單元和微槽均呈交錯有序排布；每個磨削單元頂面均為腰形，并且所有磨削單元與金剛石膜保持為一個整體。本發明所述砂輪能夠顯著提高磨削過程中砂輪的有效磨刃數，提高成屑效率和表面材料的去除率，增強切削性能，提高加工表面質量和切削效率；同時有效地增強了砂輪的排屑能力，使砂輪更不容易發生堵塞，降低了加工表面熱損傷，進一步提高了加工表面質量。

技術領域

本發明涉及一種金剛石砂輪，特別是一種表面有序微型結構化的CVD金剛石砂輪。

背景技術

磨削加工是機械加工的重要組成部分，具有加工精度高、表面質量好的特點，而金剛石砂輪作為一種以金剛石為磨料的固結磨具，在磨削加工中有著廣泛應用。傳統金剛石砂輪是通過結合劑將磨料隨機固結在砂輪工作表面上，磨粒呈無規則排列，每顆金剛石磨粒的幾何形狀、尺寸大小均不一致，且砂輪與工件接觸面積大，同時磨料出刃高度低、容屑空間小，排屑性能差，砂輪容易堵塞，加劇了熱量的產生和聚集，從而產生局部高溫的現象并使工件表面出現熱損傷，降低加工表面質量，也會降低砂輪使用壽命。

為了提高加工表面精度，改善加工表面的完整性，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。該發明通過在砂輪工作表面上有序排布形狀為截角八面體的大顆粒單層金剛石磨粒，并保證磨粒頂面和磨粒所在位置的砂輪切面保持平行，再使用激光對其進行燒蝕處理，使得金剛石磨粒頂角小于90°，這樣有序排布的金剛石磨粒增大了磨削過程中的動態有效磨削面積，提高了加工效率，也增大了容屑空間，可以減少加工表面微裂紋的產生，減輕加工表面的損傷，提高加工表面的完整性。但是，單個的大顆金剛石磨粒一旦受力過大或受力集中就難免會發生整顆脫落，從而影響加工效率，甚至降低加工表面質量以及砂輪的使用壽命，同時在制備過程中要保證每顆磨粒頂面與其所在位置的砂輪切面平行這一加工難度過大的問題也不容忽視。

公開號為CN105154958A的專利“一種磨料有序排列的電鍍金剛石砂輪的制備方法”，先在砂輪的工作表面上開設大量有序排列的盲孔，預鍍一層很薄的金屬鍍層，再通過滾壓輪的滾壓作用將隨機撒落在砂輪工作表面的磨粒壓入有序盲孔中，然后進行電鍍加厚從而得到磨粒有序排列的電鍍金剛石砂輪。通過此方法制備的砂輪能夠增強砂輪對磨粒的把持力，提高砂輪的使用壽命和磨削效率，但是由于磨粒是被隨機壓入盲孔之中，則每顆磨粒的頂面形狀是隨機的，從而影響到加工表面的精度；同時磨粒被壓入盲孔深度也不一致，從而磨刃的出刃高度存在較大差異，這使得磨削時砂輪的有效磨刃數會大大降低，降低加工效率。

發明內容

為解決上述砂輪和現有技術存在的問題，本發明提出一種表面有序微型結構化的CVD金剛石砂輪。采用該方法制備的金剛石砂輪，其特征是在砂輪輪轂的外圓周面上沉積有一層金剛石膜，在金剛石膜外圓周面加工有大量有序排布的微槽，相鄰兩微槽之間即為磨削單元，同時微槽和磨削單元均呈交錯有序排布；所有磨削單元的頂面形狀均呈腰形；微槽和磨削單元由金剛石膜連成為一個整體。本發明的表面有序微型結構化的CVD金剛石砂輪可以增大每個磨削單元在磨削過程中所能承受磨削力的大小，防止磨削單元因受力過大或受力集中而發生單個脫落，提高砂輪的使用壽命；又因為每個磨削單元的高度具有較好的一致性且頂面都呈腰形，可以增大磨削時砂輪的有效磨削刃數，提高磨削比，提高成屑效率和材料去除率，大大地提高了加工表面精度和磨削效率；同時磨削單元在砂輪工作表面的有序排布，使得在磨削過程中形成了有序的排屑路徑，避免了砂輪堵塞和工件表面熱損傷的問題，提高了磨削質量。