专利名称：一种超高速磨削用变厚度结构砂轮的制作方法
技术领域：
:本发明涉及超高速磨削领域，具体涉及一种超高速磨削用变厚度结构砂轮。
背景技术：
:超高速磨削是机械加工领域中先进制造技术的重要组成部分，是通过提高砂轮线速度(即磨削速度)来达到提高金属磨除率和工件加工质量的工艺方法，应用高效率、高精度、高自动化、高柔性的磨削设备，能最大限度地提高工件加工效率，加工精度和加工表面质量。随着能源、汽车、航空航天等高端产业对零件的加工精度与效率越来越高的要求，国际上许多发达国家均把超高速磨削工艺与装备的研究作为机械制造领域的重要课题列入研究范围。超高速磨削工艺可以通过提高主轴转速或者增大砂轮直径来实现。目前，在超高速磨削工艺研究中，超高频电主轴已被广泛使用，适合安装砂轮的超高频磨削用电主轴转速可达每分钟4 6万转。现今实验室常用的高速超高速砂轮结构大多是基体中心带有法兰盘安装通孔的结构，且砂轮直径和厚度尺寸较大，选用材料多为钢类密度较大材料，导致砂轮笨重，不宜安装于高精密、高转速的电主轴上，且随着主轴转速的提高，基体由于自身质量产生的离心力将成转速平方的关系增高，故而其中心通孔会在离心应力的作用下膨胀，导致法兰与砂轮基体配合间隙增大，定位精度极大降低，砂轮基体易膨胀变形，从而使得磨削精度降低，不利于超高速磨削机理的研究；另一方面，对于超高速磨削，主轴转速极高，在砂轮周边会形成气障，砂轮表面与空气之间由于摩擦作用产生大量热量，消耗一部分主轴功率，而目前常用的砂轮结构，其轮毂和轮缘之间都是由几部分平面组成，相比较之下，该部分用曲面代替平面，砂轮表面会获得更好的空气流动特性，减少气障效应的影响，同时可最大程度的实现整个砂轮基体应力均布，近似等强度。目前已有部分研究者通过仿真优化软件对砂轮结构进行优化仿真分析，但其一般路线都是通过先给定几个定点坐标位置然后进行仿真优化，最后得到带有曲面的超高速砂轮结构，由于曲面几何关系或者表达式不确定，对加工该超高速砂轮结构困难很大，至今仍未见有相关报道提到按此种路线加工出超高速砂轮结构用于超高速磨削机理研究
发明内容
:发明目的:本发明的目的在于提供一种适合超高速磨削用变厚度结构砂轮，从而可对难加工材料进行超高速磨削机理研究。技术方案:为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案:一种超高速磨削用变厚度结构砂轮，包括砂轮基体、结合剂层和磨料层，所述的砂轮基体包括轮毂、轮缘以及连接所述轮毂和轮缘的中间段，所述的结合剂层和磨料层位于所述的轮缘的外圆表面，其特征在于:所述的中间段为旋转曲面，该旋转曲面对应母线为指数函数曲线，满足几何方程:
权利要求
1.一种超高速磨削用变厚度结构砂轮，包括砂轮基体、结合剂层和磨料层，所述的砂轮基体包括轮毂、轮缘以及连接所述轮毂和轮缘的中间段，所述的结合剂层和磨料层位于所述的轮缘的外圆表面，其特征在于:所述的中间段为旋转曲面，该旋转曲面对应母线为指数函数曲线，满足几何方程:
2.根据权利要求1所述的一种超高速磨削用变厚度结构砂轮，其特征在于:n=2.3, k=0.9 ο
3.根据权利要求1或2所述的一种超高速磨削用变厚度结构砂轮，其特征在于:在所述中间段的两端与所述轮毂和轮缘的连接处通过倒圆过渡连接。
4.根据权利要求3所述的一种超高速磨削用变厚度结构砂轮，其特征在于:所述轮毂部分圆柱台阶沿轴线前后两端对称设计，后端外圆柱面与高速电主轴连接端内孔零间隙配合，与后端端面同为定位面；前端外圆柱面用于测量砂轮圆跳动。
5.根据权利要求4所述的一种超高速磨削用变厚度结构砂轮，其特征在于:所述轮毂前端内部有六个平衡孔，在每个平衡孔内均安装有一个平衡螺钉。
6.根据权利要求3所述的一种超高速磨削用变厚度结构砂轮，其特征在于:所述砂轮基体采用TC4钛合金材料，轮缘表面布有Ag-Cu-Ti钎料作为结合剂，并且在其表面排布单层CBN超硬磨料。
全文摘要
本发明公开了一种超高速磨削用变厚度结构砂轮，包括砂轮基体、结合剂层和磨料层，所述的砂轮基体包括轮毂、轮缘以及连接所述轮毂和轮缘的中间段，所述的结合剂层和磨料层位于所述的轮缘的外圆表面，其特征在于所述的中间段为旋转曲面，该旋转曲面对应母线为指数函数曲线；轮毂内部周向有六个平衡孔，在每个平衡孔内均安装有一个平衡螺钉；所述砂轮基体采用TC4钛合金材料，基体轮缘表面布有Ag-Cu-Ti钎料作为结合剂，并且在其表面排布单层CBN超硬磨粒，通过高频感应钎焊工艺实现磨粒与砂轮基体高强度连接，磨削速度可以达到600m/s。
文档编号B24D5/00GK103203691SQ20131008267
公开日2013年7月17日 申请日期2013年3月14日 优先权日2013年3月14日
发明者傅玉灿, 杨路, 徐九华, 苏宏华, 田霖, 赵家延 申请人:南京航空航天大学