专利名称：一种金刚石磨轮及使用这种磨轮的磨削设备的制作方法
技术领域：
一种金刚石磨轮及使用这种磨轮的磨削设备
技术领域：
本实用新型涉及一种金刚石磨轮及使用这种磨轮的磨削设备，尤其是用 于宝石等非金属材料、非铁族金属材料、硬质合金等硬脆性材料的粗磨、精 磨、抛光等磨削加工。
(二) 背景技术
目前，在对硬脆性材料磨削加工中通常使用的工具有普通磨料涂附磨轮， 为了保证其使用寿命， 一般采用金刚石烧结磨轮和金刚石电镀磨轮等。金刚 石烧结磨轮是指采用金属或金属化合物作为结合剂，用金刚石作为磨料采用 粉末冶金的方法制作出的磨削工具，属于固结磨轮种类。虽然这种磨轮大大 提高了磨轮的使用寿命，然而金刚石固结磨轮属于刚性，在磨削加工过程中， 存在着形状保持性以及自锐性能差等问题，特别是在进行精密磨削加工时， 需要经常采用专门技术和设备工具对磨轮工作表面进行修整，大大降低了工 作效率，同时增加了磨轮的非正常磨损。特别是对于被加工面为曲面的工件， 如宝玉石、玻璃工艺品、石材圆柱等，采用刚性磨轮磨削，很难使被加工面 保持原来的形状。金刚石电镀磨轮则是以金刚石为磨料，采用电镀的方法将 金刚石镀覆于金属基体表面而制作出的磨削工具。金刚石电镀磨轮虽然具有 磨削效率高的优点，但是电镀磨轮对金属基体加工要求高，且电镀磨轮也属 于刚性，在加工曲面时形状保持性差。
为了实现磨轮与被加工件间的柔性接触，目前常用的是刚玉、碳化硅等 普通磨料制作的砂纸、砂布、砂带、百叶轮等涂附磨轮产品，以及由普通磨 料砂带制作的柔性磨轮产品，如公告号CN201026584的中国实用新型专利公 开了一种曲面砂带磨削柔性磨轮。然而这种柔性磨轮采用普通磨料砂带制作， 硬度低，耐磨性差，使用寿命短、磨削效率低；柔性过渡部分采用轮圈嵌接 或液体充填的方法，结构复杂、工艺操作繁琐，且容易损坏，另外还容易对 环境形成污染。虽然锆刚玉、陶瓷微晶磨料等新型磨料相继出现，使制成的 涂附磨轮使用性能有所改善，但前面所提到的问题仍然很突出。同时普通磨 料的这些特性严重制约了 CNC数控加工中心的使用。
(三) 实用新型内容 本实用新型所要解决的技术问题是硬脆性材料磨削加工中磨削效率低、
被磨工件表面易烧伤、表面加工精度低、被磨工件表面保形性差等诸多问题， 提供一种金刚石磨轮及使用这种磨轮的磨削设备。
为解决上述问题，本实用新型所设计的一种金刚石磨轮，它包括支撑轮以及附着其上的磨削层。所述磨削层主要由环状的金刚石砂带层和柔性过渡 层嵌套而成，金刚石砂带层紧密的粘结于柔性过渡层的外环表面，柔性过渡 层的内环表面紧密的粘结于支撑轮的外环表面。由于采用金刚石砂带代替常 规柔性磨轮中的刚玉砂带或碳化硅砂带，使柔性磨轮的使用寿命、磨削效率、
表面加工质量都得到较大提高；同时柔性过渡层为金刚石砂带提供柔性，使 磨削时金刚石砂带表面与工件柔性接触，减少磨削热损伤、保持了被磨工件 表面形状、提高加工质量和生产效率。
上述方案中，所述金刚石砂带层采用无接头布基为基材、以人造金刚石 为磨料制成。其厚度最好为0. 600mm 1.000mm。
上述方案中，所述柔性过渡层由高回弹泡沫塑料制成，其厚度最好为 8mm 15mm。高回弹泡沫塑料的回弹率和压縮永久形变根据磨轮的寿命选定， 优选的是回弹率》60%、压縮永久变形《8%的高回弹泡沫塑料。采用高回弹 泡沫塑料为柔性过渡层，实现金刚石磨轮与被磨削表面柔性接触，减少磨削 热损伤、并保持被磨工件表面形状。
支撑轮用于支撑柔性环，支撑轮设计一定尺寸内孔，用于装配在机械设 备上从而在机械设备的带动下实现对工件的磨削加工。支撑轮可以采用钢基 体，但最好采用塑料一次加工成型。
作为上述方案的改进，所述柔性过渡层和支撑轮的结合面上设有垫环， 该垫环贴附于支撑轮的圆周表面上，主要由1 5层厚度平整的橡胶叠加粘结 而成。作为优选，所选用的橡胶的厚度在lmm 3mm之间，其所组成的垫环的 厚度在lmm 10mm之间。
采用上述金刚石磨轮所制的磨削设备，包括本体、以及主要由支撑轮以 及附着其上的磨削层构成的磨轮，磨轮通过其上的支撑轮与本体相连。所述 磨削层主要由环状的金刚石砂带层和柔性过渡层嵌套而成，金刚石砂带层紧 密的粘结于柔性过渡层的外环表面，柔性过渡层的内环表面紧密的粘结于支 撑轮的外环表面。
上述方案中，金刚石砂带层最好采用无接头布基为基材、以人造金刚石 为磨料制成。
上述方案中，所述柔性过渡层由高回弹泡沬塑料制成，其高回弹泡沬塑 料的回弹率和压縮永久形变根据磨轮的寿命选定，优选的是，回弹率》60%、 压縮永久变形《8 %的高回弹泡沫塑料。
上述方案中，所述支撑轮采用塑料一次加工成型。
上述方案中，所述柔性过渡层和支撑轮的结合面上设有垫环，该垫环贴 附于支撑轮的圆周表面上，主要由1 5层厚度平整的橡胶叠加粘结而成。作 为优选，所选用的橡胶的厚度在lmm 3mm之间，其所组成的垫环的厚度在 l腿 10mm之间。
本实用新型与现有技术相比，其特征在于
1、由于采用金刚石砂带代替常规柔性磨轮中的刚玉砂带或碳化硅砂带，使柔性磨轮的使用寿命、磨削效率、表面加工质量都得到较大提高。
2、 柔性过渡层采用高回弹泡沫塑料代替以往的弹簧、充气袋等形式，使 制作工艺大大简化，同时减轻了重量，由于高回弹泡沫塑料的高的回弹率、 低的压縮永久变形，使磨轮在使用过程中保持充分的柔性。
3、 支撑轮采用塑料制作代替以往的钢、铝基体，使磨轮的重量减轻，磨 削功率消耗降低，并使支撑轮的成本降低。
4、 结构更紧凑、实现更容易。
(四)
-
图1为本实用新型优选实施方式的正视剖面示意图。 图2为图1的俯视图。
图中标号为1、磨削层1-1、金刚石砂带层1-2、柔性过渡层2、 支撑轮3、垫环4、内孔
具体实施方式
本实用新型一种金刚石磨轮如图1和图2所示，主要由支撑轮2以及附 着其上的磨削层1构成，磨削层1包括金刚石砂带层1-1和柔性过渡层1-2。 金刚石砂带层1-1采用无接头布基为基材、以人造金刚石为磨料制成。柔性 过渡层1-2主要由回弹泡沫塑料制成，该高回弹泡沫塑料的回弹率》60%、 压縮永久变形(7CTC， 22小时)《8%。环形结构金刚石砂带层1-1与环形 结构柔性过渡层1-2通过胶粘剂相胶结，胶粘剂主要为树脂胶粘剂类高分子 材料，要求胶粘剂对纤维编织布、泡沫塑料的粘结强度高，且具有一定的耐 水、耐油、耐热性能。胶粘剂均匀涂布于金刚石砂带层1-1内环表面与柔性 过渡层1-2外环表面，使金刚石砂带层1-1与柔性过渡层卜2平整紧密地粘 结在一起，并由此形成的组合物我们取名为磨削层1，然后将磨削层1与支 撑轮2通过胶粘剂相胶结，此种胶粘剂也主要为树脂胶粘剂类，要求其对塑 料的粘结强度高，且具有一定的耐水、耐油性能。胶粘剂均匀涂布于磨削层 1的内环表面与支撑轮2的外环表面，然后使磨削层1与支撑轮2平整紧密 地粘结在一起。
为了保证柔性过渡层1-2给予金刚石砂带层1-1的柔性各个部位均匀一 致，磨削层1必须以一定张紧力装配于支撑轮2外环表面，因此，在装配过 程中，当磨削层1与支撑轮2配合较松弛时，需在支撑轮2外环表面采用胶 粘剂粘结一层或几层橡胶胶皮，称为垫环3。所用胶粘剂要求对塑料、橡胶 的粘结强度高。垫环3所选用的橡胶胶皮要求厚度平整均一， 一般选用胶皮 厚度为lmm、 2mm、 3mm共3个种类，由此可组合出垫环厚度有lram、 2rara、 3rran、 4咖、5mm、 6ram共6个种类。
金刚石柔性磨轮规格主要根据金刚石砂带层1-1的圆周直径与工作面宽 度两种参数来确定，环形结构金刚石砂带层i-i圆周直径主要为100毫米 255毫米(公制尺寸，英制尺寸为4英寸 10英寸)，环形结构金刚石砂带l 工作面宽度尺寸为25毫米 51毫米(公制尺寸，英制尺寸为1英寸 2英寸)。 将如图1所示的金刚石磨轮支撑轮内孔4装配于磨削设备主轴上，在磨 削设备带动下，柔性磨轮以一定转速旋转，将被磨工件以一定压力挤压柔性 磨轮金刚石砂带层1-1表面，使金刚石刻入工件表面从而实现对工件的磨削， 在无数金刚石磨粒的连续磨削作用下，使工件整个被加工面被连续刻取，从 而磨削加工出具有一定表面粗糙度的平面或曲面。由于柔性过渡层1-2提供 了金刚石砂带层1-1以一定的柔性，因而金刚石砂带层1-1能在不破坏工件 的表面形状的条件下实现对工件的磨削加工，且具有较高的磨削寿命和磨削 效率。
权利要求1、一种金刚石磨轮，它包括支撑轮(2)以及附着其上的磨削层(1)，其特征在于所述磨削层(1)主要由环状的金刚石砂带层(1-1)和柔性过渡层(1-2)嵌套而成，金刚石砂带层(1-1)紧密的粘结于柔性过渡层(1-2)的外环表面，柔性过渡层(1-2)的内环表面紧密的粘结于支撑轮(2)的外环表面。
2、 根据权利要求1所述的一种金刚石磨轮，其特征在于所述金刚石砂带层(1-1)采用无接头布基为基材、以人造金刚石为磨料制成。
3、 根据权利要求1所述的一种金刚石磨轮，其特征在于所述柔性 过渡层(1-2)由回弹率》60%、压縮永久变形《8%的高回弹泡沫塑料制 成。
4、 根据权利要求1所述的一种金刚石磨轮，其特征在于所述支撑轮(2)采用塑料一次加工成型。
5、 根据权利要求1所述的一种金刚石磨轮，其特征在于所述柔性过渡层(1-2)和支撑轮(2)的结合面上设有垫环(3)，该垫环(3)贴 附于支撑轮(2)的圆周表面上，主要由1 5层厚度平整的橡胶叠加粘结 而成。
6、 磨削设备，包括本体、以及主要由支撑轮(2)以及附着其上的磨 削层(1)构成的磨轮，磨轮通过其上的支撑轮(2)与本体相连，其特征 在于所述磨削层(1)主要由环状的金刚石砂带层(1-1)和柔性过渡层(1-2)嵌套而成，金刚石砂带层(1-1)紧密的粘结于柔性过渡层(1-2) 的外环表面，柔性过渡层(1-2)的内环表面紧密的粘结于支撑轮(2)的 夕卜环表面。
7、 根据权利要求6所述的磨削设备，其特征在于所述金刚石砂带层(1-1)采用无接头布基为基材、以人造金刚石为磨料制成。
8、 根据权利要求6所述的磨削设备，其特征在于所述柔性过渡层 (1-2)由回弹率》60%、压縮永久变形《8%的高回弹泡沫塑料制成。
9、 根据权利要求6所述的磨削设备，其特征在于所述支撑轮(2) 采用塑料一次加工成型。
10、根据权利要求6所述的磨削设备，其特征在于所述柔性过渡层 (l-2)和支撑轮(2)的结合面上设有垫环(3)，该垫环(3)贴附于支 撑轮(2)的圆周表面上，主要由1 5层厚度平整的橡胶叠加粘结而成。
专利摘要本实用新型公开一种金刚石磨轮及使用这种磨轮的磨削设备。该金刚石磨轮包括金刚石砂带、柔性过渡层、支撑轮。利用胶粘剂将金刚石砂带部分平整紧密的粘结于柔性过渡层上，再将柔性过渡层内圆面与支撑轮外圆面平整紧密的粘结在一起。金刚石砂带部分为采用无接头布基为基材制作的金刚石环形砂带。柔性过渡层部分采用回弹率≥60％、压缩永久变形(70℃22小时)≤8％的高回弹泡沫塑料，以连接金刚石工作层和支撑轮。支撑轮部分采用塑料制作，并加工成一定形状。由此制作的金刚石柔性磨轮与其它磨轮相比具有能与被磨削表面柔性接触，减少磨削热损伤、并保持被磨工件表面形状，同时具有较高的使用寿命、磨削效率、以及表面加工质量等优点。
文档编号B24D13/02GK201371422SQ20082010459
公开日2009年12月30日 申请日期2008年9月17日 优先权日2008年9月17日
发明者刘志环, 王进保, 肖乐银, 谢志刚 申请人:桂林矿产地质研究院