[发明专利]一种利用二次熔覆工艺制备结构化砂轮的加工方法

说明书

本发明属于超硬磨料磨具制造技术领域，涉及一种利用二次熔覆工艺制备结构化砂轮的加工方法。一种利用二次熔覆工艺制备结构化砂轮的加工方法，在砂轮基体表面通过两次熔覆工艺依次形成金属结合层和结构化磨削工作层，第一和第二次熔覆工艺均采用同轴送粉激光近净成形工艺，通过将金属结合剂粉末与磨料粉末按先后顺序依次进行送粉来完成，第一次熔覆工艺与第二次熔覆工艺的扫描路径相同，第二次熔覆工艺较第一次熔覆工艺的激光加工功率小50～100W。该方法有效的解决了混粉中磨粒被深埋于结合层底部而无法参与磨削、磨粒高度一致性难以控制及因基体同结合剂间的所需结合温度与磨粒同结合剂间的所需结合温度不同而影响磨削工作层质量的问题。

技术领域

本发明属于超硬磨料磨具制造技术领域，涉及一种利用二次熔覆工艺制备结构化砂轮的加工方法，特别是涉及一种基于激光近净成形的金属结合剂超硬磨粒结构化砂轮的制备方法。

背景技术

随着当今科技水平的飞速发展，现代机械加工技术的前进方向也趋向于更高速、更高效和更高精度。而作为一种精密的加工方式，磨削加工已经成为加工行业不可代替的一部分。近年来，诸多硬脆难加工材料及塑性难加工材料依靠其拥有高强度、高硬度和优良的耐磨性等优势在国防、能源，电子等领域得到广泛应用。而对于这些难加工材料，普通的磨削加工不仅效率低，加工质量差，而且对磨具本身磨损较大，降低其使用寿命，因此普通的磨削加工已经很难达到需要的工艺技术要求。而对于这些难加工材料，可采用能够实现高速磨削加工的超硬磨粒砂轮进行加工。

在超硬磨粒砂轮的制备中，人们采用较多方法。电镀法磨粒把持力不足，在重载磨削过程当中会有磨粒脱落；钎焊法有效改善了磨粒把持力不足的问题，但现在的钎焊法也存在诸多问题。真空炉钎焊法对温度的控制性较差，对于不同的结构化砂轮需要特定的模具，受制作砂轮尺寸的限制，基体在加热过程中变形量大，后期需要冷却处理等缺点；激光钎焊法和感应钎焊法在砂轮制造时，需要预先在基体上铺料粉，这对于不便于预铺料粉的基体来说，则很难实现加工。

在2018年5月31日公开的，公开号为“CN108655970A”，发明名称为“一种激光近净成形结构化金刚石外圆砂轮的制备及其修整方法”公开了一种激光近净成形结构化金刚石外圆砂轮的制备及其修整方法解决磨粒把持力不足，对于不同的结构化砂轮需要特定的模具，受制作砂轮尺寸的限制，基体在加热过程中变形量大，后期需要冷却处理，基体不便于预铺料粉的问题，但该技术仍旧存在以下问题：由于其采用磨粒与金属结合剂一次性混粉加工，且混粉中金属结合剂需占较大比例以保证能和基体结合良好，但这种情况下，大量磨粒将被深埋于结合层底部而无法参与磨削，并且磨粒高度一致性难以控制，而且熔覆是采用同一激光功率，但实际基体同结合剂间的所需结合温度与磨粒同结合剂间的所需结合温度是不同的，如采用同一激光功率则会影响磨削工作层质量。

发明内容

根据上述提出的技术问题，本发明提供一种基于激光近净成形的金属结合剂超硬磨粒结构化砂轮的制备方法。该方法有效的解决了混粉中磨粒被深埋于结合层底部而无法参与磨削、磨粒高度一致性难以控制及因基体同结合剂间的所需结合温度与磨粒同结合剂间的所需结合温度不同而影响磨削工作层质量的问题。本发明采用的技术手段如下：

一种利用二次熔覆工艺制备结构化砂轮的加工方法，在砂轮基体表面通过两次熔覆工艺依次形成金属结合层和结构化磨削工作层，

第一和第二次熔覆工艺均采用同轴送粉激光近净成形工艺，通过将金属结合剂粉末与磨料粉末按先后顺序依次进行送粉来完成，其中，所述磨料粉末为超硬磨粒与金属结合剂按质量比1:2～1:4组成的混合粉末，

第一次熔覆工艺与第二次熔覆工艺的扫描路径相同，第二次熔覆工艺较第一次熔覆工艺的激光加工功率小50～100W。

本发明所述加工方法在砂轮基体的端面或/和周向熔覆金属结合层和结构化磨削工作层。

本发明所述加工方法，所述结构化磨削工作层由超硬磨粒与金属结合剂构成。