本发明属于磨削加工及3d打印，更具体地，涉及一种多孔金刚石砂轮的粘结剂喷射3d打印成形方法及获得的多孔金刚石砂轮。
背景技术：
1、市场上现有的砂轮通常是将磨料粉末与结合剂粉末按一定比例混合后放入模具压制成型，然后再经过高温烧结等处理获得最终成品。金属结合剂金刚石砂轮具有磨粒把持力强、结合强度好、耐磨性好、使用时间长和能够承受较大磨削力等优点，因此具有广阔的应用前景，是实现高速精密磨削的选择之一。
2、传统的金属结合剂砂轮受成型工艺限制，内部孔隙率和孔隙尺寸都很小，导致砂轮自锐性差，另外其容屑空间有限，表面容易堆积碎屑导致进一步降低了砂轮的冷却性能，因此容易导致工件表面烧伤，难以获得优异的加工质量。
3、近年来，随着增材制造技术的发展，出现了增材制造成型多孔砂轮的技术方案，并主要以激光选择性熔融技术为主。借助增材制造的独特优势，制备具有内部多孔结构的砂轮成为了可能，因此可以在一定程度上克服气孔率低、容屑空间小等缺点。但激光选择性熔融成型多孔的金属结合剂金刚石砂轮仍然存在一些亟待解决的问题，例如砂轮内部的各类大小尺寸的孔隙均需要通过三维建模生成，特别是砂轮结构复杂时，会消耗大量算力；另外，利用激光选择性熔融成型，对金属结合剂的选择也有特殊要求，比如当金属结合剂熔点较高时，高能量的激光会导致金刚石严重碳化，影响其物理性能，而使用一些反射率较高的材料时，会影响激光能量吸收效率，进而影响零件的成型性能。
技术实现思路
1、针对现有技术的改进需求，本发明提供了一种以粘结剂喷射增材制造为基础的多孔金属基结合剂金刚石砂轮节块的成型方法以及获得的多孔金刚石砂轮。本发明可以在不需要消耗很大算力的前提下同时实现金属基结合剂金刚石砂轮内部孔隙的随机生成和按需生成，改善砂轮在加工过程中的排屑和散热问题，同时扩大了金属结合剂的选择范围，实现针对加工目标定制化成型砂轮。
2、为了实现上述目的，按照本发明采用如下技术方案：
3、第一方面，本发明提供了一种多孔金刚石砂轮的粘结剂喷射3d打印成形方法，包括：
4、步骤1、设计金刚石砂轮的框架结构；
5、步骤2、粘结剂喷射成形框架结构生坯；
6、步骤3、混合金刚石磨料和填料，得到混合粉末；
7、步骤4、将混合粉末填充到框架结构生坯中，然后将填充粉末的生坯放到震动平台上振实；
8、步骤5、将填充了粉末的生坯放入气氛炉中进行预烧结；
9、步骤6、将预烧结后的褐色件放入真空炉中进行青铜熔渗处理；
10、步骤7、将砂轮表面附着的杂质清除，再进行砂轮修整，露出金刚石磨料。
11、作为进一步的技术方案，所述的步骤1中的框架结构包括多孔结构框架，在所述的多孔结构框架的外围覆盖一层蒙皮，在蒙皮上保留有粉末填充口。
12、作为进一步的技术方案，所述的步骤2中根据砂轮所需结构强度和加工对象选择打印框架结构所使用的金属粉末材料，使用粘结剂喷射增材制造方法成形框架结构生坯。
13、作为进一步的技术方案，所述的步骤3中，将金刚石磨料和填料按照所需重量比称取，放入混合容器中；在混合粉末中按重量比1：1加入尺寸不等的不锈钢研磨球，在三维混粉机中进行混合直至混合均匀，无明显成分偏析。
14、作为进一步的技术方案，所述的步骤4中，通过控制震动时间和功率控制混合粉末的振实情况。
15、作为进一步的技术方案，所述的步骤5中，所述预烧结的温度远低于金属的熔点。
16、作为进一步的技术方案，所述的步骤7中，若砂轮工作面若存在蒙皮结构，在砂轮修整时一起去除。
17、作为进一步的技术方案，根据gb/t6409.1-1994，定义砂轮节块每立方厘米体积中含0.88克金刚石磨粒时的磨具浓度值为100％。根据砂轮节块的结构设计参数和砂轮的磨具浓度设计要求，金刚石磨料、填料和青铜的用量计算公式如下：
18、m金刚石＝c砂轮×v砂轮/1cm3×0.88g
19、m填料＝d1×ρ填料×(v砂轮×p框架-m金刚石/(d1×ρ金刚石))
20、m青铜＝ρ青铜×(v砂轮×p框架×(1-d1)+v砂轮×(1-p框架)×(1-d2))
21、其中，m金刚石为金刚石粉末的用量，m填料为填料所需的用量，m青铜为熔渗所需青铜的量，ρ填料为填料材料的密度，ρ金刚石为金刚石的密度，ρ青铜为青铜的密度，c砂轮为所设定砂轮的磨具浓度，v砂轮为砂轮的体积，p框架为粘结剂喷射成型的框架结构的孔隙率，不包含打印部分的内部孔隙率，d1为金刚石、填料的混合粉末的堆积密度，d2为粘结剂喷射打印的框架部分的相对密度。
22、第二方面，本发明公开了一种多孔金刚石砂轮，其通过所述的粘结剂喷射3d打印成形方法获得。
23、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
24、1、本发明的多孔金刚石砂轮成型方法以粘结剂喷射增材制造为基础，其先天适合成形多孔材料，通过控制烧结温度和时间，即可在零件内自然形成孔隙。因此利用这项技术在不消耗大量算力的前提下即可实现砂轮几何外形和内部孔隙的定制化。而当砂轮中需要较大孔隙时，可通过调整框架结构的设计，在砂轮中加入按需设计的孔隙，因此只有按需设计的孔隙需要消耗部分计算机算力。另外，应用粘结剂喷射增材制造配合熔渗成形的零件能够通过调控工艺参数实现砂轮组织、气孔孔径、气孔分布等的调控，制备的砂轮具有更强的针对性。
25、2、本发明工艺方法中的多孔金刚石砂轮填料可按需选择，配合相应的成形工艺参数，对磨料的把持力可控，还能进一步提供特殊材料具有的功能性。砂轮机械强度的调节可通过对填料的烧结过程和青铜熔渗过程进行控制而实现。
26、3、本发明工艺方法中的预烧结和熔渗温度相比激光增材制造熔池温度低得多，因此对金刚石磨料的热损伤更小。砂轮最终采用熔渗的方法获得机械强度，对金属结合剂的选择限制也比激光增材制造少得多。
1.一种多孔金刚石砂轮的粘结剂喷射3d打印成形方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的多孔金刚石砂轮的粘结剂喷射3d打印成形方法，其特征在于，所述的步骤1中的框架结构包括多孔结构框架，在所述的多孔结构框架的外围覆盖一层蒙皮，在蒙皮上保留有粉末填充口。
3.如权利要求1所述的多孔金刚石砂轮的粘结剂喷射3d打印成形方法，其特征在于，所述的步骤2中根据砂轮所需结构强度和加工对象选择打印框架结构所使用的金属粉末材料，使用粘结剂喷射增材制造方法成形框架结构生坯。
4.如权利要求1所述的多孔金刚石砂轮的粘结剂喷射3d打印成形方法，其特征在于，所述的步骤3中，将金刚石磨料和填料按照所需重量比称取，放入混合容器中；在混合粉末中按重量比1：1加入尺寸不等的不锈钢研磨球，在三维混粉机中进行混合直至混合均匀，无明显成分偏析。
5.如权利要求1所述的多孔金刚石砂轮的粘结剂喷射3d打印成形方法，其特征在于，该方法中金刚石、填料和青铜的用量计算公式如下：
6.如权利要求1所述的多孔金刚石砂轮的粘结剂喷射3d打印成形方法，其特征在于，所述的步骤4中，通过控制震动时间和功率控制混合粉末的振实情况。
7.如权利要求1所述的多孔金刚石砂轮的粘结剂喷射3d打印成形方法，其特征在于，所述的步骤5中，所述预烧结的温度远低于金属的熔点。
8.如权利要求1所述的多孔金刚石砂轮的粘结剂喷射3d打印成形方法，其特征在于，所述的步骤7中，若砂轮工作面若存在蒙皮结构，在砂轮修整时一起去除。
9.一种多孔金刚石砂轮，其特征在于，其通过权利要求1-8任一所述的粘结剂喷射3d打印成形方法获得。