[实用新型]一种用于高效深切磨削的砂轮

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种砂轮，特别是涉及一种用于高效深切磨削的砂轮。

背景技术

应对产品高精度、高品质、高度自动化的要求，高效、高精度、高柔性加工已成为国内外磨削技术的主要发展趋势。在传统磨削中，为了提高磨削去除率，通常是采用增大砂轮速度、工件速度和磨削深度的方法。然而，这将会引起磨削区温度显著升高，进而导致工件的磨削表面形貌和粗糙度急剧恶化。为了解决上述问题，国内外学者就此进行了大量的研究工作，涌现出了高速磨削、高效缓进给磨削等一系列新的磨削加工技术，并各自都取得了比较好的效果。但是，在实际应用过程中仍旧存在某些局限性。如高速磨削，通过增大砂轮线速度来提高材料去除率，但其磨削深度受到一定的限制，若磨削深度过大，将会导致磨削力增大，磨削表面产生较大的尺寸和形状精度误差，从而使表面质量受到影响；此外，增大磨削深度，会导致砂轮磨粒破碎概率增大，引起砂轮磨损加快，因此，高速磨削一般适用于去除厚度较薄的最终表面加工。缓进给磨削，是采用增大磨削深度、降低进给速度以获取较高材料去除率和较好加工表面质量的加工方法，该技术可以取代车削和铣削等粗加工工序。然而，缓进给磨削的法向磨削力是普通磨削的2～4倍，磨削表层材料的变形较大，将会产生较大的残余应力；此外，磨削深度的增大，会引起砂轮与工件的接触面积增大，磨削液很难渗入到磨削区，其润滑和冷却效果将受到极大的影响，致使零件的加工质量通常不高。因此，高效深切磨削在应用过程中受到诸多因素的影响，很难同时满足加工效率与加工质量的要求，从而迫切需要对相关磨削装置进行改进。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种在保证加工质量的前提下，能提高材料去除率，工件的粗加工和精加工工序同时完成，从而获取较高生产效率的用于高效深切磨削的砂轮。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的用于高效深切磨削的砂轮，包括砂轮本体，所述的砂轮本体由用于粗加工的粗加工磨削面和用于精加工的精加工磨削面组成，所述的粗加工磨削面为粗加工圆锥表面，所述的精加工磨削面为精加工圆柱表面。

所述的粗加工圆锥表面的锥度为10°～20°，所述的精加工圆柱表面的宽度为4mm～6mm，直径为250mm～300mm。

所述的粗加工圆锥表面和精加工圆柱表面的磨料层是由将磨料通过镍钴合金电镀在砂轮基体上而创成。

所述的磨料为立方氮化硼，基体表面置砂前预镀镍钴底层，再通过短时间电镀将贴近底层的磨料初步固定到基体表面的镀层中，然后清砂进入加厚镀层工序，使磨粒突出电镀层的高度为整颗磨粒尺寸的30%～50%，最后进行修整。

所述的修整是采用修整器对精加工圆柱表面进行20μm的径向进给修整，且单次修整深度为1μm。

采用上述技术方案的用于高效深切磨削的砂轮，将砂轮基体设计为圆锥体与圆柱体的组合结构，利用镍钴合金镀层将立方氮化硼磨料与基体结合在一起，基体表面置砂前预镀镍钴底层，通过短时间电镀将贴近底层的磨料初步固定到基体表面的镀层中，然后清砂进入加厚镀层工序，使磨粒突出电镀层的高度为整颗磨粒尺寸的30%～50%，再对砂轮圆柱表面进行修整，其径向修整量为20μm，每次修整深度为1μm。加工初始阶段，粗加工圆锥表面与工件接触进行材料去除，在大切深条件下，工件材料去除率高，但加工后工件表面较为粗糙，属于粗加工过程；随着工件的横向进给，精加工圆柱表面与工件表面接触，粗加工圆锥表面继续进行新的表层材料进行大量去除，而精加工圆柱表面则对粗加工圆锥表面完成的加工表面进行后续的精加工，此时，工件表面粗加工和精加工同时进行，从而可以一次获得良好的最终加工表面。

采用上述技术方案的用于高效深切磨削的砂轮，与现有技术相比，其技术效果在于：

①该结构砂轮可在单次磨削行程，同时完成车、铣和磨等多道工序组成的粗加工和精加工。在大切深条件下，粗加工圆锥表面可以对工件进行大量材料去除，完成粗加工，但加工后工件表面较为粗糙；而精加工圆柱表面则可以对粗加工圆锥表面完成的加工表面进行后续修整，完成最终表面的精加工。由于精加工圆柱表面的单颗磨粒在单次磨削行程内的切削厚度较小，使得磨粒所受的切向磨削力作用减小，且该砂轮能保证与普通磨削相近表面精度的同时获取远高于普通磨削加工的材料去除率。

②砂轮采用立方氮化硼磨粒，该磨粒具有较高的硬度、热导率和热稳定性，因此，砂轮在磨削加工过程中会加强磨削区热量的传导，在一定程度上降低了磨削区温度。