[发明专利]一种有序微槽结构多层超硬磨料电镀砂轮的制备方法

说明书

本发明公开了一种有序微槽结构多层超硬磨料电镀砂轮的制备方法。其制备方法为：首先在砂轮轮毂外圆周涂覆聚乙烯醇胶水并干燥成聚乙烯醇胶层，采用微水刀激光加工技术在胶层上加工出有序微槽阵列，再向微槽内注入熔融聚乙烯并冷却成聚乙烯绝缘片，在沸水中完全溶解聚乙烯醇胶层并留下聚乙烯绝缘片阵列，然后在砂轮轮毂上电镀多层超硬磨料，最后将砂轮置入加热炉熔除聚乙烯绝缘片，形成一种有序微槽结构多层超硬磨料电镀砂轮。本发明的微槽加工技术使得砂轮轮毂工作面不会出现热影响区，并且在电镀多层磨料后，能够实现有序排布的磨料层之间保持有大量大深宽比微槽，微槽结构和尺寸一致性好，大大提高了砂轮排屑和冷却性能，延长了砂轮寿命。

技术领域

本发明涉及一种砂轮的制备方法，特别是一种有序微槽结构多层超硬磨料电镀砂轮的制备方法。

背景技术

磨削作为当今机械制造领域使用范围最广的加工技术之一，在精密和超精密加工方面有着重要的应用。传统的单层磨料电镀砂轮不可修整，需要增加镀层厚度以增大镀层金属对磨料的把持力，会造成磨料出刃高度和容屑空间减小，容易使砂轮发生堵塞，散热效果差，加剧了磨削热量的产生和聚集，同时砂轮与工件紧密接触，导致磨削液难以有效地进入磨削区，使得磨削区冷却效果不佳，容易造成工件热损伤。

为了改善砂轮的排屑和冷却效果，公开号为CN103465187A的专利“微结构化大磨粒金刚石砂轮的制造方法”使用垂直于单层金刚石电镀砂轮工作表面的脉冲激光，在砂轮工作表面上加工出深度、宽度均为几十微米的微槽。虽然开槽有利于磨削液进入磨削区，提高了砂轮排屑和冷却性能，但是由于砂轮是非均匀多元复合体，采用激光在砂轮工作表面加工微槽时，被烧蚀的对象包括磨粒和结合剂，而这两种材料的热物理性能通常相差很大，导致微槽结构和尺寸特征一致性差，激光加工工艺参数难以控制，同时激光加工时引起的磨料表层损伤问题也不容忽视。

公开号为CN104385160A的专利“一种有序结构电镀砂轮的制造方法”先采用激光束在砂轮轮毂外圆周面上加工出凹槽阵列，然后使用环氧树脂将凹槽阵列填满，再在砂轮轮毂外圆周面上电镀磨料，从而形成磨料层与环氧树脂有序间隔排布的电镀砂轮。通过此方法制备的砂轮较大地增加了砂轮的容屑空间，提高了砂轮的排屑能力，并使磨削液有效地注入磨削区域，改善磨削区的冷却效果。但是由于在电镀过程中被微槽隔开的磨料层有向外扩展的趋势，若电镀磨料的层数较多时，则相邻磨料层会相互靠拢甚至搭接成为一个整体，从而导致砂轮外圆周工作面上的微槽宽度过小甚至没有微槽，将会引起砂轮容屑空间减小，冷却效果大为降低，磨削过程中容易造成工件热损伤。因此通过该方法制备的砂轮的磨料层数不能过多，所形成微槽的深宽比不能太大，砂轮磨粒磨损或脱落后后续磨粒补充数量偏少，导致局部位置出现磨粒空缺现象，磨削时砂轮振动加剧，降低了磨削精度，且砂轮的使用寿命受限。

公开号为CN101073882A的专利“一种磨料三维多层可控优化排布电镀工具制作方法”提出了一种在砂轮轮毂表面电镀多层磨料的方法，该方法制备的砂轮能够较大地增加容屑空间，增强磨削过程中磨屑排出、磨削液进入磨削区、磨削热转移的能力。但是该方法以双层复合掩膜作为电镀掩膜，电镀形成的磨料群形状难以控制，造成复合电镀形成的磨料群形貌为上窄下宽的梯台状，使磨料群间的间隔增大，砂轮与工件接触面积波动增大，磨削过程中可能会出现较大的振动而造成工件表面质量下降的问题。

发明内容