专利名称：一种用于工程陶瓷外圆面加工的双磨料电镀金刚石砂轮的制作方法
一种用于工程陶瓷外圆面加工的双磨料电镀金刚石砂轮技术领域
本发明属于工程陶瓷的高效磨削加工工具技术领域，特别涉及一种用于工程陶瓷外圆面加工的双磨料电镀金刚石砂轮。
背景技术：
目前在工程陶瓷加工业中，常规的工程陶瓷外圆面加工仍然是传统的平行砂轮往复磨削，一般平行砂轮形状为圆环形，加工时，砂轮上的内孔表面与电机主轴配合，通过电机主轴末端的螺纹进行夹紧定位。而平行砂轮表面的金刚石层磨料一般为单一类型磨料， 即砂轮圆周面和端面磨粒的粒度一样，加工时主要以砂轮圆周面作为切削刃来去除材料， 磨削深度很小，一般小于0. 1mm。且在加工过程中，由于法向磨削力的作用极易导致中位裂纹产生，使工件强度下降，磨削效率很难得到提高，砂轮磨损又非常严重。本申请人的专利号为200910243963. 3的专利中提出的陶瓷材料的轴向外圆加工方法改变了传统磨削加工的思路，加工时，砂轮轴线与工件轴线平行，以轴向进给的方式进行加工，砂轮端面磨粒作为主磨削区进行材料去除，砂轮圆周面磨粒作为副磨削区，对已加工面进行修磨，实现了陶瓷材料的高效加工，而且产生的主磨削力方向沿砂轮的进给方向，并指向工件的待去除部分，因而对加工面的强度影响不大。该方法中使用的砂轮与常规磨削使用的砂轮相似，砂轮端部和圆周面的磨粒粒度一样，即主磨削区和副磨削区的磨粒粒度一样，也就是说，起主要去除材料的区域和起修磨作用的区域磨粒粒度一样；若磨料粒度太粗，修磨效果不好，若磨粒粒度太细，去除材料效果不好，因而有必要对此状况进行改善。双磨料金刚石砂轮就是迎合这种需求而设计的。发明内容
本发明的目的是为克服工程陶瓷等硬脆材料的传统加工方法存在加工效率低、成本高、加工表面易产生微裂纹的缺点，提供一种用于工程陶瓷外圆面加工的双磨料电镀金刚石砂轮，利用该砂轮，一次加工可以实现材料去除和对已加工面进行修磨的双重作用，加工效率高，而且结构及制作简单；能够实现工程陶瓷材料外圆面的高效率加工。
本发明提出的一种用于工程陶瓷外圆面加工的双磨料金刚石砂轮，其特征在于 该砂轮包括基体，结合在基体圆周表面上的金刚石细磨料层构成的副磨削区、结合在基体端面上的金刚石粗磨料层构成的主磨削区；或结合在基体端面上的金刚石细磨料层构成的副磨削区、结合在基体圆周表面上的金刚石粗磨料层构成的主磨削区；所述主磨削区用以去除工件材料，副磨削区用以修磨工件已磨削的面；还包括均勻分布在砂轮端面和圆周面排屑槽，金刚石细磨料层的细料粒度范围为150 200#磨粒，金刚石粗磨料层的粗料粒度范围为80 150#磨粒。
所述砂轮还开有中心轴向的通孔，通孔内表面设有两个轴肩和两个键槽，两个轴肩对称分布于该通孔两端部位；两个键槽中心对称分布在两轴肩内；所述轴肩用以砂轮的轴向定位和固定，键槽用于砂轮的周向定位。
本发明的技术特点及效果
本发明砂轮端面和圆周面同时参与磨削，两个磨削面之一作为主磨削面的金刚石磨料粒度较粗，用来去除材料，另一磨削面作为副磨削面的金刚石磨料粒度较细，用于对已加工表面进行修磨。利用该砂轮，一次加工可以实现材料去除和对已加工面进行修磨的双重作用；可根据加工表面的质量要求来调整砂轮圆周面磨粒和端面磨粒的粒度和浓度，砂轮的长度和直径等规格也可以根据加工需求而改变，从而保证加工效率和加工质量。
本发明的砂轮结构简单，制作和运行成本都较低。
本发明砂轮还设有排屑槽，有利于磨屑的排出和磨削区域的冷却润滑，其尺寸和数量可以根据加工需求而改变。
本发明的更佳结构为砂轮的基体内表面加工有各自对称的轴肩和键槽，轴肩用以砂轮的轴向定位和固定，两个轴肩对称分布于砂轮的两端，以便于安装时砂轮可以调换方向；键槽用于砂轮的周向定位，两个键槽相对于砂轮中心成中心对称，也是便于安装时砂轮可以调换方向。
本发明的双磨料金刚石砂轮主要用来加工工程陶瓷等硬脆材料的外圆面或锥面， 几乎可以加工任意硬脆难加工材料，如玻璃和单晶硅等硬脆难加工材料的高效磨削加工。
图1为本发明的双磨料金刚石砂轮实施例结构示意图。
图2为轴向带有锥度的双磨料电镀薄环形砂轮实施例结构示意图。
图3为轴向加长型带有锥度的双磨料电镀薄环形砂轮实施例结构示意图。
具体实施方式
本发明的用于工程陶瓷外圆面加工的双磨料金刚石砂轮，结合附图及实施例进一步说明如下
本发明提出的一种用于工程陶瓷外圆面加工的双磨料金刚石砂轮，其特征在于 该砂轮包括基体，结合在基体圆周表面上的金刚石细磨料层构成的副磨削区、结合在基体端面上的金刚石粗磨料层构成的主磨削区；或结合在基体端面上的金刚石细磨料层构成的副磨削区、结合在基体圆周表面上的金刚石粗磨料层构成的主磨削区；所述主磨削区用以去除工件材料，副磨削区用以修磨工件已磨削的面；还包括均勻分布在砂轮端面和圆周面排屑槽，金刚石细磨料层的细料粒度范围为150 200#磨粒，金刚石粗磨料层的粗料粒度范围为80 150#磨粒，磨料层的厚度可根据需求制作，一般电镀1 2层，每层0. 5 0. 7mm即可。
所述砂轮的通孔内表面上的轴肩的深度最好大于等于15mm。
所述砂轮的通孔内表面上的键槽长度应大于电机输出轴上的键槽长度。
所述金刚石细磨料层可通过电镀的方式获得或采用整体金刚石细磨料环。
所述整体金刚石细磨料环可采用金刚石颗粒通过树脂结合剂烧结成的磨料环。
所述在基体上的金刚石粗料磨削层可通过电镀的方式获得或采用整体金刚石粗磨料环。
所述整体金刚石粗磨料环可采用金刚石颗粒通过金属结合剂烧结成的磨料环。
根据加工需要，所述砂轮可为圆柱形砂轮或圆锥形砂轮，砂轮尺寸可根据需要自行设计。
所述砂轮设置排屑槽有利于磨屑的排出和磨削区域的冷却润滑，排屑槽均勻分布在砂轮圆周面和端面，其数量和尺寸可根据不同的加工要求而变化，一般数量应大于等于2 个，均勻分布于砂轮周面和端面，砂轮直径较小时也可以设定1个排屑槽。
砂轮的总长度可根据需要选取，在保证加工需求的条件下，尽可能选取小的砂轮长度；砂轮的外径、内径和轴肩圆直径同样可根据需要选取，但应保证砂轮的外径和轴肩圆直径之差与轴肩圆直径和砂轮内径之差均应大于等于6mm。本发明所选用的金刚石砂轮尺寸可以根据工件的尺寸选择，加工外圆时，一般选用砂轮外径尺寸大于等于工件的原始尺寸。
本发明的金刚石砂轮的实施例1结构如图la、lb和Ic所示，主要包括圆柱形基体11、电镀在基体圆周表面上的金刚石细磨料层12构成的副磨削区、镶嵌在基体端面上的整体金刚石粗磨料环13构成的主磨削区和排屑槽14，如图Ia所示。其中端面上的整体金刚石粗磨料环13也可以是在砂轮基体11的端面上电镀的一层金刚石粗磨料层，如图Ib所示，也可以根据自己的需求和设备而定，在砂轮基体11端面镶嵌上制作好的一个或多个整体金刚石粗磨料环，如图Ic所示。
本实施例的砂轮基体开有中心轴向的通孔，通孔内表面设有两个轴肩111和两个键槽112，两个轴肩对称分布于该通孔两端部位；两个键槽中心对称分布在两轴肩内。
砂轮基体11的轴肩111，用以砂轮的轴向定位和固定，轴肩的深度大于等于15mm， 以使砂轮轴向的固定装置不凸出砂轮端部；同时砂轮基体内表面的键槽112，用以砂轮的周向定位，键槽长度应大于电机输出轴上的键槽长度，以使连接键仅起周向定位作用，不会造成轴向重复定位；加工过程中若圆周面12或端面层13主要用来去除材料时，选用较粗的金刚石磨料，一般情况可选择80 150#磨粒，若对已加工面进行修磨，可选用粒度较细的金刚石磨料，一般情况可选择150 200#磨粒。
采用本实施例的金刚石砂轮进行磨削加工时，一次加工能够实现材料去除和表面修磨双重作用，磨削效率得到了较大提高，同时表面质量也比较好。
本发明的金刚石砂轮实施例2的结构如图2所示，该金刚石砂轮为轴向带有锥度的双磨料电镀薄环形砂轮，主要由砂轮柄21实心砂轮基体22组成，在砂轮基体22的圆锥周面221和端面222电镀或镶嵌上两种粒度的金刚石磨料层即可；
本发明的金刚石砂轮实施例3的结构如图3所示，该金刚石砂轮为轴向加长型带有锥度的双磨料电镀薄环形砂轮，主要由砂轮柄31，加长柄32和实心砂轮基体33组成，同样在砂轮基体33的周面331和端面332电镀或镶嵌上不同粒度的金刚石磨料层即可。
权利要求
1.一种用于工程陶瓷外圆面加工的双磨料金刚石砂轮，其特征在于该砂轮包括基体，结合在基体圆周表面上的金刚石细磨料层构成的副磨削区、结合在基体端面上的金刚石粗磨料层构成的主磨削区；或结合在基体端面上的金刚石细磨料层构成的副磨削区、结合在基体圆周表面上的金刚石粗磨料层构成的主磨削区；所述主磨削区用以去除工件材料，副磨削区用以修磨工件已磨削的面；还包括均勻分布在砂轮端面和圆周面排屑槽，金刚石细磨料层的细料粒度范围为150 200#磨粒，金刚石粗磨料层的粗料粒度范围为80 150#磨粒。
2.如权利要求1所述双磨料金刚石砂轮，其特征在于所述砂轮开有中心轴向的通孔， 通孔内表面设有两个轴肩和两个键槽，两个轴肩对称分布于该通孔两端部位；两个键槽中心对称分布在两轴肩内；所述轴肩用以砂轮的轴向定位和固定，键槽用于砂轮的周向定位。
3.如权利要求2所述双磨料金刚石砂轮，其特征在于所述砂轮的通孔内表面上的轴肩的深度大于等于15mm。
4.如权利要求2所述双磨料金刚石砂轮，其特征在于所述砂轮的通孔内表面上的键槽长度大于电机输出轴上的键槽长度。
5.如权利要求1或2所述双磨料金刚石砂轮，其特征在于所述金刚石细磨料层通过电镀的方式获得或采用整体金刚石细磨料环。
6.如权利要求5所述的双磨料金刚石砂轮，其特征在于所述整体金刚石细磨料环采用金刚石颗粒通过树脂结合剂烧结成的磨料环。
7.如权利要求1或2所述双磨料金刚石砂轮，其特征在于所述在基体上的金刚石粗料磨削层通过电镀的方式获得或采用整体金刚石粗磨料环。
8.如权利要求7所述的双磨料金刚石砂轮，其特征在于所述整体金刚石粗磨料环采用金刚石颗粒通过金属结合剂烧结成的磨料环。
9.如权利要求1或2所述双磨料金刚石砂轮，其特征在于所述砂轮为圆柱形砂轮或圆锥形砂轮。
全文摘要
本发明涉及一种用于工程陶瓷外圆面加工的双磨料金刚石砂轮，属于工程陶瓷加工工具技术领域，该砂轮包括基体，结合在基体圆周表面上的金刚石细磨料层构成的副磨削区、结合在基体端面上的金刚石粗磨料层构成的主磨削区；或结合在基体端面上的金刚石细磨料层构成的副磨削区、结合在基体圆周表面上的金刚石粗磨料层构成的主磨削区；所述主磨削区用以去除工件材料，副磨削区用以修磨工件已磨削的面；还包括均匀分布在砂轮端面和圆周面排屑槽。利用本发明砂轮，一次加工可以实现材料去除和对已加工面进行修磨的双重作用，加工效率高，且结构简单、生产工艺不复杂。
文档编号B24D5/14GK102513945SQ201210002429
公开日2012年6月27日 申请日期2012年1月6日 优先权日2012年1月6日
发明者张保国, 毛亚涛, 王健全, 田欣利, 郭昉, 闵娟 申请人:田欣利, 郭昉