[发明专利]一种制备结构化成形砂轮的工具及方法

权利要求书

1.一种制备结构化成形砂轮的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，设计结构化砂轮表面的沟槽参数；特征点位于凹圆弧形砂轮截面轮廓线上，凹圆弧形砂轮工作面上有结构化沟槽；采用激光测微仪沿凹圆弧形砂轮轴向匀速扫描，获取其轮廓线上各扫描点的高度特征数据，再利用MATLAB软件拟合得到砂轮截面的轮廓线；根据结构化砂轮对其表面沟槽轴向宽度B₀、轴向间距F₀的要求，在砂轮截面轮廓线上选定N个特征点，获取特征点至砂轮轴线的距离R，沿砂轮轴向依次标记为R₁,R₂,R₃,…,R_N；优化设计沟槽周向长度L_i(i＝1,2,3,…,N)与沟槽周向间距H_i(i＝1,2,3,…,N)参数；

步骤2，优化设计CVD金刚石环的几何参数；根据成形砂轮的截面几何形状及其表面沟槽轴向宽度B₀、沟槽轴向间距F₀的要求，优化设计CVD金刚石环的外径r_i(i＝1,2,3,…,N)、圆心角α_i(i＝1,2,3,…,N)、宽度B、数量S参数；

步骤3，短脉冲激光束选择性烧蚀CVD金刚石环圆周表面，制备切削刃；

步骤4，组装、调试结构化工具；将CVD金刚石环与用于分隔CVD金刚石环的钢环依次安装于钢基体上，再将工具两端的螺钉拧紧，最终得到与成形砂轮截面轮廓线相吻合的结构化工具；激光测微仪以恒定速度沿结构化工具轴向移动检测转动的结构化工具的圆跳动；重复步骤4，直至工具的径向圆跳动达15μm以下；

步骤5，对刀与结构化砂轮的制备，将砂轮与结构化工具分别安装于三轴联动高精度气浮主轴磨床的磨削主轴和工件主轴上，通过调节磨床主轴的相对位置，使砂轮轴线与结构化工具的轴线处于同一竖直平面内，调节工件主轴坐标位置使结构化工具向砂轮靠近，利用安装在工件主轴上的旋转AE传感器反馈结构化工具与砂轮接触产生的AE信号源，当检测到AE信号的幅值突然变化时，工件主轴停止进给，对刀完成；砂轮与结构化工具分别以设定的转速n₁、n₂旋转，根据结构化砂轮沟槽参数的要求，结构化工具以设定的进给速率和切削深度与砂轮接触对磨，以类似于成形磨削的方式制备结构化砂轮，可在砂轮表面加工出特征参数可控的间断沟槽，以此完成结构化砂轮的制备。

2.根据权利要求1所述的一种制备结构化成形砂轮的方法，其特征在于，所述步骤1中，特征点数目N与砂轮宽度M的数量关系可表示为：

式中，B₀为沟槽宽度，F₀为沟槽轴向间距，INT{}表示取整数。

3.根据权利要求1所述的一种制备结构化成形砂轮的方法，其特征在于，步骤1中，为使各特征点所在截面上的沟槽数目K_i(i＝1,2,3,…,N)为整数，且各沟槽在砂轮圆周方向上均匀分布，则在砂轮圆周方向上的沟槽长度L_i与沟槽周向间距H_i之和应满足下式：