[发明专利]具有随机多孔结构的金属结合剂3D打印砂轮、装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及磨削技术领域，特别是涉及一种具有随机多孔结构的金属结合剂3D打印砂轮、装置及方法。

背景技术

相关技术中，随着高速精密磨削技术的快速发展，工业界对超硬砂轮提出了更高的要求，树脂和陶瓷结合剂砂轮已经不能完全满足要求。而金属结合剂砂轮由于其具有磨粒把持力强、结合强度高、耐磨性好、成型性能好、寿命长以及能承受较大载荷等特点，广泛应用于工程陶瓷、光学玻璃、硬质合金等难加工材料的磨削加工。

然而，传统烧结成型的金属结合剂超硬磨料砂轮具有以下局限性：结合剂比较密实，砂轮中气孔很少或几乎没有气孔，自锐性差，容屑空间小，砂轮表面容易堵塞、冷却性能差、易烧伤工件表面，影响加工质量。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种具有随机多孔结构的金属结合剂3D打印砂轮，所述具有随机多孔结构的金属结合剂3D打印砂轮，可以大大增加金属结合剂3D打印砂轮的气孔率和容屑空间，改善磨削区域散热，减少磨削烧伤，提高磨削表面质量。

本发明还提出一种制造具有随机多孔结构的金属结合剂3D打印砂轮的装置。

本发明又提出一种制造具有随机多孔结构的金属结合剂3D打印砂轮的方法。

根据本发明第一方面实施例的具有随机多孔结构的金属结合剂3D打印砂轮，包括砂轮基体和套设在所述砂轮基体外侧的砂轮磨削主体，所述砂轮磨削主体由3D打印成型，所述砂轮磨削主体具有随机多孔结构且包括金属结合剂和超硬磨料，所述随机多孔结构的体积与所述砂轮磨削主体的体积之比的范围为15％～45％。

根据本发明实施例的具有随机多孔结构的金属结合剂3D打印砂轮，通过3D打印制造出具有随机多孔结构的砂轮磨削主体，随机多孔结构的体积与砂轮磨削主体的体积之比的范围为15％～45％，金属结合剂3D打印砂轮具有较高的气孔率和容屑空间，将封闭式磨削变为开放式磨削，由此可以减少砂轮堵塞，增加磨削液的浸润性，改善磨削区域散热，减少磨削烧伤，提高磨削表面质量。另外，随机多孔结构可以根据磨削条件进行优化设计，以提高特定磨削条件下的磨削效率和质量，真正做到定制化砂轮的优化设计。

另外，根据本发明实施例的具有随机多孔结构的金属结合剂3D打印砂轮，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述金属结合剂制备成微粉形式且所述金属结合剂的粒径为20微米到50微米。

根据本发明的一个实施例，所述超硬磨料为金刚石磨料和立方氮化硼磨料中的至少一种。

根据本发明的一个实施例，所述超硬磨料的粒径为20微米到200微米。

根据本发明的一个实施例，所述随机多孔结构通过三维建模软件生成。

根据本发明第二方面实施例的制造上述所述的具有随机多孔结构的金属结合剂3D打印砂轮的装置，包括：运动控制平台；和激光打印装置，所述激光打印装置与所述运动控制平台相连；其中，所述运动控制平台包括：基座；回转工作台，所述回转工作台可旋转地设在所述基座上；龙门架，所述龙门架设在所述基座上；水平运动平台，所述水平运动平台设在所述龙门架上且水平可移动；竖直运动平台，所述竖直运动平台与所述水平运动平台相连且竖直可移动；控制系统，所述控制系统分别与所述回转工作台、所述水平运动平台和所述竖直运动平台信号传输。

进一步地，所述激光打印装置包括：喷嘴装置，所述喷嘴装置与所述竖向运动平台相连并与所述回转工作台相对；其中，所述激光打印装置还包括送料组件和激光器组件，所述喷嘴装置分别与所述送料组件和所述激光器组件相连。

更进一步地，所述送料组件包括：气源；混料箱，所述混料箱内盛放有金属结合剂粉末和超硬磨料的混合粉料，所述混料箱通过气体输送管与所述气源相连，所述混料箱通过粉料输送管与所述喷嘴装置相连；所述激光器组件包括激光器，所述激光器通过光纤向所述喷嘴装置发射激光束以对所述混合粉料进行选择性烧结；所述控制系统分别与所述气源和所述激光器信号传输。