CN119427243A - 一种金属结合剂砂轮的制造修整方法及修整装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属结合剂砂轮的制造修整方法及修整装置，涉及砂轮制造修整相关领域。本发明通过采用微振动辅助修整工艺，通过高频微振动降低修整力，减少砂轮表面缺陷和颗粒损伤，提高了修整精度和表面光洁度；结合自动冷却和检测系统，实现了高效、安全、智能化的操作，同时确保金刚石颗粒均匀暴露，大幅提升砂轮的切削性能和使用寿命，适合批量化生产需求，通过在修整过程中采用修整装置，可对金属结合剂砂轮位置进行间歇调节，并且在修整过程中对砂轮外侧进行高效清洁处理，底部设置有调节机构，调节机构由电机和气缸驱动，驱动下可实现对托举机构的高度调节和平面位置调节，方便修整过程中进行高效快速调节，有效提高工作效率。

Description

一种金属结合剂砂轮的制造修整方法及修整装置

技术领域

本发明涉及砂轮制造修整相关领域，尤其涉及一种金属结合剂砂轮的制造修整方法及修整装置。

背景技术

金刚石砂轮是一种以金刚石为主要磨料，通过结合剂（如树脂、金属或陶瓷）将其粘结成型的高性能磨削工具，广泛应用于硬质合金、陶瓷、玻璃等高硬度材料的精密加工，因其硬度高、耐磨性强、热导率高而具有优异的切削和磨削性能。

中国专利申请号为：CN202411129135.8的一种碳纤维金刚石砂轮及其制备工艺，具体涉及砂轮技术领域，主要包括轴套、砂轮以及滑框，砂轮固定在轴套外壁，滑框固定在轴套内壁，滑框内部安装有大间隙调节机构；其中，大间隙调节机构包括转动安装在滑框内部的螺杆，且螺杆的外壁螺纹连接有两个套接块。本发明通过大间隙调节机构，螺杆在滑框内部转动，两个滑块分别携带两个滑动块相互靠近，套接滑块携带距离传感器右移，当两个距离传感器传感之间的距离为控制器设定的距离时，则调节人员停止转动转帽，针对不同工件槽体的间隔可以根据打磨接触需要，对不同工件的槽体实现间隙精确调节，金刚石砂轮的使用适用范围更广。

上述专利和现有技术在实际使用过程中，存在以下问题：在加工过程中对金刚石颗粒的保护效果较弱，加工后金刚石颗粒大小不均，成品率较弱，且在缺少包覆导致加工过程中粉尘过大，影响环境；在加工成砂轮后需对砂轮进行修整，大多采用人工或者半自动调节与清理，较为耗费人力，导致工作效率降低。

发明内容

因此，为了解决上述不足，本发明提供一种金属结合剂砂轮的制造修整方法及修整装置。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种金属结合剂砂轮的制造修整方法及修整装置，步骤如下：

S1：原料准备，润湿剂、金属粉末、粘结剂、苯乙醇和镀钛金刚石；

S2：润湿粉末制备，将润湿剂和金属粉末混合形成金属结合剂，混合时间为3-4h，将粘结剂和苯乙醇通过混合机进行混合形成混合溶液，比例为100：3，再将金属结合剂和混合溶液进行混合形成完成润湿粉末，比例为100g：100mL；

S3：粉末包覆，将镀钛金刚石放入包覆机罐子中，再利用压缩空气将镀钛金刚石漂浮，接着利用空气压缩机将润湿粉末喷向漂浮在空中的镀钛金刚石上，滚动压力3-10MPa，随着金刚石颗粒增大，压力逐渐增加，时间0.5h-1h，包覆时温度为60-80度；

S4：过筛处理，对处理好的金刚石包覆颗粒进行过筛处理，选取粒度一致的颗粒备用；

S5：模压成型，在模具内表面喷涂脱模剂，将处理好的金刚石包覆颗粒均匀倒入模具中，设置热压机温度至700°C，压力为25 MPa，保持压制时间10分钟，逐步降低压力并冷却模具，取出成型的砂轮毛坯；

S6：烧结，将砂轮毛坯放入真空烧结炉，摆放整齐，从室温升至850°C，升温速率10°C/min，保温1小时，维持真空度为10⁻³ Pa，防止氧化，自然降温至室温，取出烧结后的砂轮；

S7：修整，配备微振动模块的修整机床，模块频率范围20-50kHz，并且在修整机床顶部安装有修整装置来对金刚石砂轮进行固定以及位置调节，使用金刚石修整刀，修整步骤如下：

S71：预设置，启动微振动模块，设定频率和振幅，确保振动方向与修整刀接触面垂直；

S72：粗修整，调节修整刀与砂轮表面的接触深度，初始设置为0.05mm，开启砂轮旋转和修整刀的微振动功能，以速度3-5mm/s进行初步修整，去除表面不均匀层，每次修整后暂停，检查砂轮表面是否接近设计轮廓；

S73：精修整，减小进给量至0.01-0.02mm/次，降低修整速度至1-2mm/s，启用高频微振动模式40kHz，确保更小的振幅，修整表面进行多次小范围移动，优化颗粒出露和表面光洁度，检测砂轮的几何形状和表面质量，逐步接近目标精度；

S74：过程调节，通过修整装置来对砂轮位置进行调节，进行高度以及平面位置调节更加适配修整过程，并且利用修整装置来实现砂轮外侧的高效清理以及干燥；

S8：表面检测，对砂轮形状、表面粗糙度以及颗粒出露率进行检查。

优选的，所述修整装置包括用于进行支撑的底板、设于底板顶部的调节机构、设于调节机构顶部的托举机构，调节机构用于调节托举机构位置以及高度、设于托举机构右侧的第一气缸以及设于托举机构顶部用于锁定砂轮的锁定件。

优选的，所述调节机构包括设于底板上方的三组连杆、设于连杆两端的连接块、与连接块进行铰接的支座、设于下端两组支座外侧的第一电机，并且第一电机输出轴贯穿支座连接于连接块、设于上端支座顶部的固定盘、设于固定盘内两端的套筒、设于底板中部上方的第二气缸、连接于第二气缸推出杆和底部的支块以及铰接于支块外侧的衔接座，上下两端衔接座分别连接托举机构和底板，下端的支座底部则设于底板顶部。

优选的，所述托举机构包括连接衔接座和支座的盘体、设于盘体底部左端的第二电机、设于盘体底部两端且活动嵌入至套筒内的导杆、开设于盘体内右端的方形槽、设于方形槽右端的清理机构、设于盘体内左端且连接第二电机输出轴的主动带轮、设于主动带轮外侧的同步带、设于同步带另一端的从动带轮以及设于盘体中部且连接从动带轮和锁定件的间歇装置。

优选的，所述间歇装置包括设于盘体内中部的外壳、设于外壳内左端的拨动轮、设于拨动轮中部且连接从动带轮的连接轴、设于拨动轮一端的拨动柱、设于拨动轮顶部右端的随动盘、安装在随动盘内四端的导向柱以及设于随动盘内中部的衔接轴，所述衔接轴顶部贯穿盘体连接锁定件。

优选的，所述四组导向柱之间中部位于随动盘内部开设有条形槽，所述拨动柱活动嵌入至条形槽内部。

优选的，所述拨动轮内靠近边缘位置开设有弧形导槽，导向柱活动嵌入至弧形导槽内。

优选的，所述衔接轴外侧上端设置有固定块，固定块顶部固定在外壳内顶部用于支撑。

优选的，所述清理机构包括固设于盘体右侧的支撑座，支撑座右侧连接第一气缸、设于支撑座左侧且右侧连接第一气缸推出杆的导向件，导向件设于方形槽内部、设于导向件内上下两端的喷水件和毛刷、设于喷水件前端的两组接入管以及设于导向件底部的马达，所述喷水件左侧开设有喷水孔。

优选的，所述导向件内中部设置有连接马达输出轴的螺纹杆，螺纹杆外侧螺纹连接有滑动块，滑动块左侧固定有用于连接喷水件和毛刷的连接板。

本发明的有益效果：

本发明通过在金刚石原料中配合金属结合剂利用包覆工艺，实现了如下优点：提高流动性：金刚石与粉末形成一个团粒后流动性更好，便于在制造过程中均匀分布，提高产品质量，提高均匀性：每一颗金刚石外包裹体积相当的金属粉末，包裹后的金刚石颗粒大小基本相同，金刚石分布均匀，提高利用率：每一个颗粒中只有一个金刚石，避免金刚石与金刚石接触，提高胎体对金刚石的把持能力，减少粉尘污染：粉末与金刚石形成团粒后，减少粉尘飘散，减少粉末对人体的危害，保护金刚石：粉末对金刚石进行包裹，可以减少高温下金刚石碳化的发生，保证金刚石强度。

本发明通过采用微振动辅助修整工艺，通过高频微振动降低修整力，减少砂轮表面缺陷和颗粒损伤，提高了修整精度和表面光洁度；结合自动冷却和检测系统，实现了高效、安全、智能化的操作，同时确保金刚石颗粒均匀暴露，大幅提升砂轮的切削性能和使用寿命，适合批量化生产需求。

本发明通过在修整过程中采用修整装置，修整装置内设置有托举机构，托举机构可通过锁定件锁定被修整的金属结合剂砂轮，并且托举机构内置有间歇装置和清理机构，可对金属结合剂砂轮位置进行间歇调节，并且在修整过程中对砂轮外侧进行高效清洁处理，可喷水以及喷气进行清洁和干燥，减少人工操作；并且在托举机构底部设置有调节机构，调节机构由电机和气缸驱动，驱动下可实现对托举机构的高度调节和平面位置调节，方便修整过程中进行高效快速调节，有效提高工作效率。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明调节机构结构示意图；

图3是本发明托举机构结构示意图；

图4是本发明托举机构内部结构示意图；

图5是本发明间歇装置结构示意图；

图6是本发明随动盘结构示意图；

图7是本发明清理机构结构示意图；

图8是本发明清理机构主视内部结构示意图。

其中：底板-1、调节机构-2、托举机构-3、第一气缸-4、锁定件-5、连杆-21、连接块-22、支座-23、第一电机-24、固定盘-25、套筒-26、第二气缸-27、支块-28、衔接座-29、盘体-31、第二电机-32、导杆-33、方形槽-34、清理机构-35、主动带轮-36、同步带-37、从动带轮-38、间歇装置-39、外壳-391、拨动轮-392、连接轴-393、拨动柱-394、随动盘-395、导向柱-396、衔接轴-397、支撑座-351、导向件-352、喷水件-353、毛刷-354、接入管-355、马达-356、螺纹杆-352a、滑动块-352b、连接板-352c。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例进行详细阐述。

本发明提供一种金属结合剂砂轮的制造修整方法，S1：原料准备，润湿剂、金属粉末、粘结剂、苯乙醇和镀钛金刚石；S2：润湿粉末制备，将润湿剂和金属粉末混合形成金属结合剂，混合时间为3.5h，将粘结剂和苯乙醇通过混合机进行混合形成混合溶液，比例为100：3，再将金属结合剂和混合溶液进行混合形成完成润湿粉末，比例为100g：100mL；S3：粉末包覆，将镀钛金刚石放入包覆机罐子中，再利用压缩空气将镀钛金刚石漂浮，接着利用空气压缩机将润湿粉末喷向漂浮在空中的镀钛金刚石上，滚动压力6MPa，随着金刚石颗粒增大，压力逐渐增加，时间0.7h，包覆时温度为70度；S4，过筛处理：对处理好的金刚石包覆颗粒进行过筛处理，选取粒度一致的颗粒备用；S5：模压成型，在模具内表面喷涂脱模剂，将处理好的金刚石包覆颗粒均匀倒入模具中，设置热压机温度至700°C，压力为25 MPa，保持压制时间10分钟，逐步降低压力并冷却模具，取出成型的砂轮毛坯；S6：烧结，将砂轮毛坯放入真空烧结炉，摆放整齐，从室温升至850°C，升温速率10°C/min，保温1小时，维持真空度为10⁻³ Pa，防止氧化，自然降温至室温，取出烧结后的砂轮；S7：修整，配备微振动模块的修整机床，模块频率范围20-50kHz，并且在修整机床顶部安装有修整装置来对金刚石砂轮进行固定以及位置调节，使用金刚石修整刀。

修整步骤如下：S71：预设置，启动微振动模块，设定频率和振幅，确保振动方向与修整刀接触面垂直；S72，粗修整：调节修整刀与砂轮表面的接触深度，初始设置为0.05mm，开启砂轮旋转和修整刀的微振动功能，以速度4mm/s进行初步修整，去除表面不均匀层，每次修整后暂停，检查砂轮表面是否接近设计轮廓；S73：精修整，减小进给量至0.01-0.02mm/次，降低修整速度至1-2mm/s，启用高频微振动模式40kHz，确保更小的振幅，修整表面进行多次小范围移动，优化颗粒出露和表面光洁度，检测砂轮的几何形状和表面质量，逐步接近目标精度；S74：过程调节，通过修整装置来对砂轮位置进行调节，进行高度以及平面位置调节更加适配修整过程，并且利用修整装置来实现砂轮外侧的高效清理以及干燥；S8：表面检测，对砂轮形状、表面粗糙度以及颗粒出露率进行检查。

请参阅图1-图2，修整装置包括用于进行支撑的底板1，底板1顶部安装有调节机构2，调节机构2顶部连接托举机构3，调节机构2可对托举机构3的位置进行多向调节，托举机构3右侧安装有第一气缸4，托举机构3顶部设置有锁定件5，用于对金属结合剂砂轮进行固定；

调节机构2包括三组均匀置于底板1上方的连杆21，连杆21上下两端分别连接有连接块22，连接块22外侧与支座23进行铰接，下端支座23底部固定在底板1顶部，上端支座23顶部连接固定盘25，其中两组支座23外侧设置有第一电机24，第一电机24输出轴伸入支座23与连接块22相接，固定盘25内两端固定有套筒26，套筒26内侧连接托举机构3，托举机构3中部下方设置有第二气缸27，第二气缸27顶部推出杆和底部分别连接支块28，支块28外侧铰接有衔接座29，上端衔接座29顶部连接托举机构3，下端衔接座29底部与底板1进行固定。

请参阅图3-图4，托举机构3包括底端中部连接衔接座29的盘体31，盘体31底部左端安装有第二电机32，盘体31底部两端固定有导杆33，导杆33活动嵌入至套筒26内部进行导向，盘体31内右端开设有方形槽34，方形槽34内右端设置有清理机构35，清理机构35右上端与盘体31相接，并且清理机构35右侧连接第一气缸4，盘体31内左端设置有连接第二电机32输出轴的主动带轮36，主动带轮36外侧通过同步带37连接从动带轮38，从动带轮38中部连接间歇装置39，间歇装置39安装在盘体1内中部，并且间歇装置39顶部连接锁定件5，可对其进行调节。

请参阅图5-图6，间歇装置39包括设于盘体31内的外壳391，外壳391内左端设置有拨动轮392，拨动轮392内中部设置有连接轴393，连接轴393底部连接从动带轮38中部，拨动轮392顶部一端固定有拨动柱394，拨动轮392顶部右端设置有随动盘395，随动盘395内四端设置有导向柱396，并且每组导向柱396之间中部位于随动盘395内部开设有条形槽，拨动柱394可活动嵌入至条形槽内部对随动盘395进行拨动，在拨动轮392内靠近边缘位置开设有弧形导槽，导向柱396活动嵌入至弧形导槽内进行滑动，拨动轮392中部设置有衔接轴397，衔接轴397外侧上端设置有固定块，固定块顶部固定在外壳391内顶部用于支撑，衔接轴397顶部贯穿盘体31顶部连接锁定件5，锁定件5跟随进行调节。

请参阅图7-图8，清理机构35包括固设于盘体31右侧的支撑座351，支撑座351右侧连接第一气缸4，支撑座351左侧设置有导向件352，导向件352设于方形槽34内部，导向件352连接第一气缸4左侧推出杆，导向件352左侧开设有缺口，缺口内上下两端分别设置有喷水件353和毛刷354，喷水件353左侧开设有喷水孔，喷水件353前端设置有两组接入管355，一组接入管355连接外部的供水设备，另一组连接外部的吹气设备，并且接入管355中部需要安装有电磁阀，导向件352底部设置有马达356；

导向件352内中部设置有连接马达356输出轴的螺纹杆352a，螺纹杆352a外侧螺纹连接有滑动块352b，滑动块352b左侧固定有用于连接喷水件353和毛刷354的连接板352c。

具体实施流程如下：

当需要对修整装置进行使用时，首先将需要进行修整的金属结合剂砂轮通过锁定件5固定在盘体31顶部，接着即可通过外部的修整刀头进行侧边修整，修整过程中需要对其角度进行调节时，启动第二电机32开始进行工作，第二电机32带着主动带轮36进行转动，主动带轮36转动过程中即可带着同步带37使得从动带轮38进行转动，从动带轮38转动过程中带着连接轴393转动，连接轴393即可带着拨动轮392转动，拨动轮392通过拨动柱394对随动盘395进行拨动，随动盘395被拨动一次实现九十度转动，其中部的衔接轴397即可带着顶部连接的锁定件5进行转动，使得金属结合剂砂轮进行位置调节；

若需要对金属结合剂砂轮加工过程中的平面位置或者高度位置调节时，启动两组第一电机24开始工作，第一电机24带着对应的连接块22进行转动，连接块22转动过程中即可带着连杆21摆动，使得连杆21带着另一组连接块22作用于固定盘25，固定盘25中部的套筒26即可拉动导杆33使得顶部连接的盘体31进行平面位置的调节；当启动第二气缸27工作时，第二气缸27顶部的推出杆即可对支块28顶起，让衔接座29作用于盘体31，使其进行顶升；

当在修整过程中需要对金属结合剂砂轮外侧进行清理时，启动第一气缸4工作，第一气缸4即可通过推出杆对导向件352进行推动，推动过程中导向件352在方形槽34内进行移动，使得毛刷354接触到金属结合剂砂轮外侧，然后配合第二电机32的驱动即可开始进行表面清洁，可通过接入管355连接外部供水设备，在清洁过程中通过注入由喷水件353内部的喷水孔喷出，在喷水清洁完成后，可启动外部的供气设备进行注气，关闭外部供水设备以及对应电磁阀，由喷水孔喷气，来对金属结合剂砂轮外侧进行干燥，在清洁过程中，可启动马达356工作，马达356即可带着螺纹杆352a转动，螺纹杆352a外侧的滑动块352b即可通过连接板352c让喷水件353和毛刷354进行上下移动，提高清洁干燥的效率。

以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种金属结合剂砂轮的制造修整方法，其特征在于：步骤如下：

S1：原料准备，包括润湿剂、金属粉末、粘结剂、苯乙醇和镀钛金刚石；

S2：润湿粉末制备，将润湿剂和金属粉末混合形成金属结合剂，混合时间为3-4h，将粘结剂和苯乙醇通过混合机进行混合形成混合溶液，比例为100：3，再将金属结合剂和混合溶液进行混合形成完成润湿粉末，比例为100g：100mL；

S3：粉末包覆，将镀钛金刚石放入包覆机罐子中，再利用压缩空气将镀钛金刚石漂浮，接着利用空气压缩机将润湿粉末喷向漂浮在空中的镀钛金刚石上，滚动压力3-10MPa，随着金刚石颗粒增大，压力逐渐增加，时间0.5h-1h，包覆时温度为60-80度；

S4：过筛处理，对处理好的金刚石包覆颗粒进行过筛处理；

S5：模压成型，在模具内表面喷涂脱模剂，将处理好的金刚石包覆颗粒均匀倒入模具中开始成型，接着取出成型的砂轮毛坯；

S6：烧结，将砂轮毛坯放入真空烧结炉，接着自然降温至室温，取出烧结后的砂轮；

S7：修整，配备微振动模块的修整机床，模块频率范围20-50kHz，并且在修整机床顶部安装有修整装置来对金刚石砂轮进行固定以及位置调节，使用金刚石修整刀。

2.一种金属结合剂砂轮制造的修整装置，用于执行如权利要求1所述的一种金属结合剂砂轮的制造修整方法，其特征在于：包括用于进行支撑的底板、设于底板顶部的调节机构、设于调节机构顶部的托举机构，调节机构用于调节托举机构位置以及高度、设于托举机构右侧的第一气缸以及设于托举机构顶部用于锁定砂轮的锁定件。

3.根据权利要求2所述一种金属结合剂砂轮制造的修整装置，其特征在于：所述调节机构包括设于底板上方的三组连杆、设于连杆两端的连接块、与连接块进行铰接的支座、设于下端两组支座外侧的第一电机，并且第一电机输出轴贯穿支座连接于连接块、设于上端支座顶部的固定盘、设于固定盘内两端的套筒、设于底板中部上方的第二气缸、连接于第二气缸推出杆和底部的支块以及铰接于支块外侧的衔接座，上下两端衔接座分别连接托举机构和底板，下端的支座底部则设于底板顶部。

4.根据权利要求3所述一种金属结合剂砂轮制造的修整装置，其特征在于：所述托举机构包括连接衔接座和支座的盘体、设于盘体底部左端的第二电机、设于盘体底部两端且活动嵌入至套筒内的导杆、开设于盘体内右端的方形槽、设于方形槽右端的清理机构、设于盘体内左端且连接第二电机输出轴的主动带轮、设于主动带轮外侧的同步带、设于同步带另一端的从动带轮以及设于盘体中部且连接从动带轮和锁定件的间歇装置。

5.根据权利要求4所述一种金属结合剂砂轮制造的修整装置，其特征在于：所述间歇装置包括设于盘体内中部的外壳、设于外壳内左端的拨动轮、设于拨动轮中部且连接从动带轮的连接轴、设于拨动轮一端的拨动柱、设于拨动轮顶部右端的随动盘、安装在随动盘内四端的导向柱以及设于随动盘内中部的衔接轴，所述衔接轴顶部贯穿盘体连接锁定件。

6.根据权利要求5所述一种金属结合剂砂轮制造的修整装置，其特征在于：所述导向柱之间中部位于随动盘内部开设有条形槽，所述拨动柱活动嵌入至条形槽内部。

7.根据权利要求6所述一种金属结合剂砂轮制造的修整装置，其特征在于：所述拨动轮内靠近边缘位置开设有弧形导槽，导向柱活动嵌入至弧形导槽内。

8.根据权利要求6所述一种金属结合剂砂轮制造的修整装置，其特征在于：所述衔接轴外侧上端设置有固定块，固定块顶部固定在外壳内顶部用于支撑。

9.根据权利要求4所述一种金属结合剂砂轮制造的修整装置，其特征在于：所述清理机构包括固设于盘体右侧的支撑座，支撑座右侧连接第一气缸、设于支撑座左侧且右侧连接第一气缸推出杆的导向件，导向件设于方形槽内部、设于导向件内上下两端的喷水件和毛刷、设于喷水件前端的两组接入管以及设于导向件底部的马达，所述喷水件左侧开设有喷水孔。

10.根据权利要求9所述一种金属结合剂砂轮制造的修整装置，其特征在于：所述导向件内中部设置有连接马达输出轴的螺纹杆，螺纹杆外侧螺纹连接有滑动块，所述滑动块左侧固定有用于连接喷水件和毛刷的连接板。