[发明专利]可正前角加工的有序微槽结构PCD砂轮的制备方法

说明书

本发明公开了可正前角加工的有序微槽结构PCD砂轮的制备方法，其特征是在砂轮轮毂外圆周面沉积有一层聚晶金刚石膜即PCD膜，并在整个PCD膜的外圆周面上加工有大量带正前角的微型磨削单元和高深宽比的微槽且均呈有序排布，其制备方法为：通过热丝化学气相沉积即HFCVD技术在砂轮轮毂外圆周面沉积一层PCD膜，采用微水导激光加工技术在整个PCD膜外圆周面加工出大量轴向长度与砂轮厚度相等、周向宽度仅为几十微米、深度为数百微米的高深宽比微槽并形成大量带正前角的微型磨削单元，并使得微型磨削单元和微槽均呈有序排布。本发明的砂轮能够实现正前角加工，显著降低磨削力比，提高磨削性能，还能增大砂轮对微型磨削单元的把持力，有效提高砂轮的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种砂轮的制备方法，特别是可正前角加工的有序微槽结构PCD砂轮的制备方法。

背景技术

磨削加工作为一种精密加工技术，具有加工精度高、表面质量好的特点，在精密加工制造领域有着广泛的应用。然而在传统的磨削加工中，磨粒在砂轮工作表面上呈无规则排布，而且磨粒的几何形状、尺寸大小均不一致，因此在磨削加工过程中，往往会出现磨粒呈大负前角切削工件表面的情况，这样会增大磨削力比，加速磨削能转化为磨削热能，提高磨削温度，从而影响加工表面质量和磨削效率；同时砂轮的容屑空间小，磨粒出刃度低且易脱落，容易造成砂轮堵塞而产生局部高温损伤工件表面，也会降低砂轮使用寿命。

为了提高砂轮的磨削效率和使用寿命，公开号为CN107962510A的专利“一种表面有序微型结构化的CVD金刚石砂轮”，通过化学气相沉积法在砂轮轮毂外圆周面沉积一层金刚石膜，再采用脉冲激光束在整个金刚石膜外圆周面加工出大量交错有序排布微槽和顶面均为腰型的磨削单元，提高了加工表面材料的去除率和磨削效率，增大了砂轮轮毂对磨削单元的把持力，提高了砂轮的使用寿命，但是单个的磨削单元在磨削过程中仍然是以零前角进行加工，从而未能够更好地提高磨削效率和加工表面质量，同时在磨削过程中有序排布磨削单元的周向间距高达1mm，属于典型的断续磨削，从而产生的周期性振动也会影响加工表面的完整性。

为了改善加工表面的完整性，实现正前角磨削加工，公开号为CN105728961A的专利“一种基于脉冲激光加工的新型正前角金刚石磨具制造方法”，提出了一种激光加工金刚石磨粒正前角的方法。该发明采用激光加工技术对有序排布在砂轮工作表面上的单层大颗粒金刚石磨粒进行烧蚀处理，使得金刚石磨粒顶角小于90°，从而磨削过程变成正前角磨削，有效地解决了传统金刚石砂轮磨粒呈大负前角切削工件表面的问题，提高了加工效率，减轻了加工表面的损伤，改善了加工表面的完整性。但是，在激光加工大颗粒金刚石磨粒的过程中，由于激光烧蚀温度过高难免会导致大颗粒金刚石磨粒产生部分石墨化，从而影响磨粒以正前角切削工件表面，降低了加工表面质量，同时单个的大颗金刚石磨粒一旦受力过大或受力集中就可能会发生整颗脱落，影响磨削效率甚至降低砂轮的使用寿命。

为了进一步改善加工表面质量，提高磨削效率，公开号CN107243848A的专利“一种可正前角加工的螺旋有序排布纤维刀具及其制备方法”，通过压制和烧结的方法在砂轮轮毂上制备出胎体并采用钻头在胎体上加工出有序排布的小孔，再将正前角纤维由环氧树脂固结在小孔内，从而实现了正前角切削加工，进一步改善了加工表面质量，提高了加工精度；但是由于纤维的截面尺寸高达0.8mm×0.8mm，刀具表面上每平方厘米的纤维数量仅为14.26根，从而单纤维切深很大，也就难以保证加工精度，并且单个的纤维一旦受力过大或受力集中就难免会发生断裂，从而影响砂轮的使用寿命，同时将所有纤维逐个插入小孔内并固结这一制备过程难度过大的问题也不容忽视。

发明内容