砂轮块及制造该砂轮块的成型模具、压头组件和压头

摘要

本发明涉及一种砂轮块及制造该砂轮块的成型模具、压头组件和压头，以解决压头压制砂轮磨料层多次压制以排气、磨料层热固化过程中内部气体排出出现发泡缺陷以及磨削过程中压头压制成的砂轮难以被冷却的问题。压头上设有与施压面连通的缝隙或凹槽，施压面会对粉料均匀施压而将粉料压实，而缝隙或凹槽处却不对粉料施压或是粉料被压制的行程小于其他部分的粉料被压制的行程。因而缝隙或凹槽处对应的砂轮块湿坯为内部粉料密度相对较小的虚部，错开虚部处的砂轮块湿坯为内部粉料密度相对较大的实部，使用该压头压制成的这种虚实相间的砂轮块的实部作为磨削区域使用而保证了砂轮块的整体强度，虚部作为冷却液渗入区域而有利于冷却液的渗入。

权利要求

1.压头，其特征在于：具有用于压制砂轮块的相应表面的施压面，所述压头上设有与施压面连通的缝隙或凹槽，所述施压面为弧面或平面，当施压面为平面时，所述缝隙或凹槽呈环形，缝隙或凹槽将施压面分割成至少两个环形的施压段；当施压面为弧面时，以施压面的延伸方向为其周向，垂直于施压面的周向的方向为其轴线方向，所述缝隙或凹槽呈直线形且沿周向纵向布置、垂直于周向地横向布置、纵横交错布置或是延伸方向与施压面的轴线倾斜相交地布置。

2.根据权利要求1所述的压头，其特征在于：所述压头包括至少两个子压头，相邻两子压头之间的间隙形成与施压面连通的所述缝隙。

3.压头组件，包括上压头及下压头，其特征在于：上压头具有用于压制砂轮块的上表面的上施压面，下压头具有用于压制砂轮块的下表面的下施压面，所述上压头与下压头的至少一个上设有与相应施压面连通的缝隙或凹槽，所述上施压面与下施压面均为平面或弧面，当两施压面均为平面时，所述缝隙或凹槽呈环形，缝隙或凹槽将相应施压面分割成至少两个环形的施压段；当两施压面均为弧面时，以施压面的延伸方向为其周向，以垂直于相应施压面的周向的方向为其轴线方向，所述缝隙或凹槽呈直线形且沿周向纵向布置、垂直于周向地横向布置、纵横交错布置或是延伸方向与相应施压面的轴线倾斜相交地布置。

4.根据权利要求3所述的压头组件，其特征在于：上压头包括至少两个上子压头，下压头包括至少两个下子压头，相邻两个上子压头之间的间隙形成上缝隙，相邻两个下子压头之间的间隙形成下缝隙。

5.根据权利要求3所述的压头组件，其特征在于：上压头上的缝隙或凹槽与下压头上的缝隙或凹槽上下对应设置或上下错开设置。

6.砂轮块成型模具，其特征在于：包括权利要求3 5中任一项所述的压头组件。

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说明书

砂轮块及制造该砂轮块的成型模具、压头组件和压头

技术领域

[0001] 本发明涉及一种砂轮块及制造该砂轮块的成型模具、压头组件和压头。

背景技术

[0002] 超硬材料砂轮由基体和磨料层这两部分构成，基体通常为由金属材质制造的盘状零件，磨料层是由超硬材料制成的盘状件，其外径与成品砂轮的外径相匹配，内径与基体的外径相匹配，制备出的磨料层通过支撑粘接的方式固定于基体的外圆周上。在砂轮工作过程中磨料层是直接参与磨削加工的工作层，通常是由整体磨料环制备而成，尤其是对于小直径的超硬材料砂轮，使用磨料环制备磨料层的效率较高，因而得到广泛应用。

[0003] 现有技术中对磨料环的制备通常是由模具压制而成，模具包括内环及间隙套设于内环外围的外环，内环与外环之间的环隙中导向移动地安装有上、下压头。上压头的下表面为需压制的磨料环的上端面的形状尺寸相匹配的平面（即上施压面），下压头的上表面为需压制的磨料环的下端面的形状尺寸相匹配的平面（即下施压面）。由超硬磨料、填料及结合剂等混合均匀而形成的粉料置于上、下压头之间的环隙中，压力机向上/下压头施加压力即可将粉料压制成具有一定形状和强度的砂轮块湿坯，再对砂轮块湿坯进行热固化等后续处理即可完成对磨料环的制备。

[0004] 但使用上述方法制备磨料环时，由于上施压面与下施压面均为平整的平面而使得磨料环的各处被上/下压头均匀压制而使得砂轮块内部粉料密实、均匀分布，虽然砂轮块内部粉料填充密实有利于提高砂轮的强度，但粉料密实填充也会造成砂轮在使用过程中冷却液不易渗入而造成使用过程中磨削区域温度较高，磨削区域温度过高可能会烧伤被加工工件表面而影响被加工工件的质量，因而需要设计一种在保证砂轮强度的同时还能利于冷却液渗入的模具。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种压头以解决现有技术中的压头压制成的砂轮难以被冷却的问题；本发明的目的还在于提供使用上述压头的压头组件、成型模具和使用上述压头组件制备的砂轮块。

[0006] 为实现上述目的，本发明压头的技术方案是：

[0007] 压头，具有用于压制砂轮块的相应表面的施压面，所述压头上设有与施压面连通的缝隙或凹槽。

[0008] 所述施压面为弧面或平面，当施压面为平面时，所述缝隙或凹槽呈环形，缝隙或凹槽将施压面分割成至少两个环形的施压段；当施压面为弧面时，以施压面的延伸方向为其周向，垂直于施压面的周向的方向为其轴线方向，所述缝隙或凹槽呈直线形且沿周向纵向布置、垂直于周向地横向布置、纵横交错布置或是延伸方向与施压面的轴线倾斜相交地布置。

[0009] 所述压头包括至少两个子压头，相邻两子压头之间的间隙形成与施压面连通的所述缝隙。

[0010] 本发明压头组件的技术方案是：

[0011] 压头组件，包括上压头及下压头，上压头具有用于压制砂轮块的上表面的上施压面，下压头具有用于压制砂轮块的下表面的下施压面，所述上压头与下压头的至少一个上设有与相应施压面连通的缝隙或凹槽。

[0012] 所述上施压面与下施压面均为平面或弧面，当两施压面均为平面时，所述缝隙或凹槽呈环形，缝隙或凹槽将相应施压面分割成至少两个环形的施压段；当两施压面均为弧面时，以施压面的延伸方向为其周向，以垂直于相应施压面的周向的方向为其轴线方向，所述缝隙或凹槽呈直线形且沿周向纵向布置、垂直于周向地横向布置、纵横交错布置或是延伸方向与相应施压面的轴线倾斜相交地布置。

[0013] 上压头包括至少两个上子压头，下压头包括至少两个下子压头，相邻两个上子压头之间的间隙形成上缝隙，相邻两个下子压头之间的间隙形成下缝隙。

[0014] 上压头上的缝隙或凹槽与下压头上的缝隙或凹槽上下对应设置或上下错开设置。

[0015] 本发明砂轮块成型模具的技术方案是：

[0016] 方案1：砂轮块成型模具，包括压头组件，压头组件包括上压头及下压头，上压头具有用于压制砂轮块的上表面的上施压面，下压头具有用于压制砂轮块的下表面的下施压面，所述上压头与下压头的至少一个上设有与相应施压面连通的缝隙或凹槽。

[0017] 方案2：作为方案1的优化方案，所述上施压面与下施压面均为平面或弧面，当两施压面均为平面时，所述缝隙或凹槽呈环形，缝隙或凹槽将相应施压面分割成至少两个环形的施压段；当两施压面均为弧面时，以施压面的延伸方向为其周向，以垂直于相应施压面的周向的方向为其轴线方向，所述缝隙或凹槽呈直线形且沿周向纵向布置、垂直于周向地横向布置、纵横交错布置或是延伸方向与相应施压面的轴线倾斜相交地布置。

[0018] 方案3：作为方案1或2的优化方案，上压头包括至少两个上子压头，下压头包括至少两个下子压头，相邻两个上子压头之间的间隙形成上缝隙，相邻两个下子压头之间的间隙形成下缝隙。

[0019] 方案4：作为方案1或2的优化方案，上压头上的缝隙或凹槽与下压头上的缝隙或凹槽上下对应设置或上下错开设置。

[0020] 本发明砂轮块的技术方案是：

[0021] 砂轮块，包括由相应压头的压制面压制成型的磨削区域及与压头上的相应缝隙或凹槽对应的冷却液渗入区域，所述冷却液渗入区域的粉料密度小于磨削区域的粉料密度。

[0022] 所述冷却液渗入区域包括与由上压头压制成型的砂轮块的上表面相通的上表面冷却液渗入区域及与由下压头压制成型的砂轮块的下表面相通的下表面冷却液渗入区域，上表面冷却液渗入区域与下表面冷却液渗入区域上下对应或上下错开设置。

[0023] 本发明的有益效果是：本发明的压头上设有与施压面连通的缝隙或凹槽，故在将投入模腔中的粉料压制成型的过程中，施压面会对粉料均匀施压而将粉料压实，而缝隙或凹槽处却不对粉料施压或是粉料被压制的行程小于其他部分的粉料被压制的行程。因而缝隙或凹槽处对应的砂轮块湿坯为内部粉料密度相对较小的虚部，错开虚部处的砂轮块湿坯为内部粉料密度相对较大的实部，使用该压头压制成的这种虚实相间的砂轮块的实部作为磨削区域使用而保证了砂轮块的整体强度，虚部作为冷却液渗入区域而有利于冷却液的渗入，因而可降低工作过程中磨削区域的工作温度，避免烧伤被加工工件。

附图说明

[0024] 图1为本发明的砂轮成型模具的实施例1在使用状态下的结构示意图；

[0025] 图2为图1中的成型模具制造出的砂轮块的结构示意图；

[0026] 图3为本发明的砂轮成型模具的实施例2中上压头的结构示意图；

[0027] 图4为本发明的砂轮成型模具的实施例2中下压头的结构示意图；

[0028] 图5为本发明的砂轮成型模具的实施例2制造出的砂轮块的结构示意图；

[0029] 图6为本发明的砂轮成型模具的实施例3制造出的砂轮块的结构示意图；

[0030] 图7为本发明的砂轮成型模具的实施例4中上压头的结构示意图；

[0031] 图8为本发明的砂轮成型模具的实施例4中下压头的结构示意图；

[0032] 图9为本发明的砂轮成型模具的实施例4制造出的砂轮块的结构示意图；

[0033] 图10为本发明的砂轮成型模具的实施例5制造出的砂轮块的结构示意图；

[0034] 图11为本发明的砂轮成型模具的实施例6制造出的砂轮块的结构示意图。

具体实施方式

[0035] 下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

[0036] 本发明的砂轮成型模具的具体实施例1：如图1至图2所示，包括筒状的模套3，模套3的中部开设有上下贯通的方形孔，方形孔的长宽尺寸均与所要压制的砂轮块的长宽尺寸相同，由8块纵横交错布置的上子压头211组成的上压头本体21可自如滑动地由方形孔的上端插装在模套3中，由8块下子压头511组成的下压头本体51可自如滑动地由方形孔的下端插装在模套3中，上、下压头本体的长宽尺寸均与方形孔的长宽尺寸相同且上、下压头本体之间的方形孔段形成用于填装粉料的模腔。

[0037] 为避免压机的压力直接作用于压头本体上而损坏压头本体，上压头本体21与压力机之间设有上垫板25，下压头本体51与压力机之间设有下垫板55，通过上、下垫板对上压头本体21及下压头本体51施压使两者在方形孔中相互靠近即可将粉料压实成具有一定强度的砂轮块湿坯。

[0038] 在该实施例中，8块上子压头纵横交错布置的具体含义是指：上压头本体21由8块上子压头211沿砂轮块的轴线方向横向布置成两列，沿砂轮块的周向方向纵向布置成四行而形成，上子压头211的上端面为平面、下端面为与所需压制的砂轮块的相应外表面处形状相适配的弧形表面，8块上子压头211的弧形表面一起拼成与所需压制的砂轮块的外表面形状相吻合的弧形的施压面，施压面的轴线方向与砂轮块的轴线方向相同，施压面的周向方向与砂轮块的周向方向相同。下压头本体51中各下子压头511的排布关系与上压头本体21中各上子压头211的排布关系相同。在其他实施例中，上子压头也可以只沿砂轮块的周向方向纵向排列而不在轴线方向对上压头进行横向分割，此时相邻两块上子压头之间的缝隙垂直于上压头本体的轴线。

[0039] 为促进模腔内的粉料能够由分布密集处流向分布稀疏处，在每个上子压头211上端均固定设置有上磁铁22，另外还在上子压头211的上方设置有上固定座24，上固定座24上设有与上磁铁22在上下方向上对应的上电磁铁23，向上电磁铁23中通入不同强度及方向的控制电流即可控制上电磁铁23与相应的上磁铁22之间的磁力的方向及大小。向上电磁铁23中通入的控制电流，上电磁铁23与上磁铁22之间的磁力实时变化而使上磁铁22在该磁力的作用下发生振动而促进粉料在模腔内分布更为密实和均匀。为保证上压头本体21在上下移动时不会在水平面内发生偏移，在上固定座24的中部设计导向孔，导向孔的长宽尺寸均与上压头本体21的长宽尺寸相同，上电磁铁23固定设置在上固定座24的导向孔的上端孔底处，导向孔的孔壁形成供上子压头沿上下方向导向移动的导向段。

[0040] 上垫板25、上固定座24、上电磁铁23、上磁铁22及上压头本体21一起组成了上压头，上垫板25与上固定座24一起组成了上压头座。与上述上压头结构类似地，下压头本体51的下子压头上设有下磁铁52，还包括中部开有方形的导向孔的下固定座54，下固定座54中固定装设有在上下方向在与下磁铁52对应的下电磁铁53。下垫板55、下固定座54、下电磁铁53、下磁铁51及下压头本体51共同组成了下压头，下垫板55与下固定座54一起组成了下压头座。上压头与下压头一起组成了用于将粉料压制成型的压头组件。

[0041] 为保证在对粉料4压制的过程中粉料中的气体能溢出，相邻两上子压头211之间及上子压头211与模套3之间具有供粉料中的气体溢出的缝隙，缝隙的下端（即靠近粉料的一端）形成供空气进入的空气溢入口，缝隙的上端（即远离粉料的一端）形成供缝隙中的空气溢出的空气溢出口，相邻两上磁铁22之间的缝隙212形成供空气溢出的第二通气通道。相邻两上子压头211之间的缝隙212还可以保证各上子压头211之间可相对运动以保证各上子压头211的运动可不同步。

[0042] 使用该成型模具的具体方法如下：首先将上、下压头分别组装完整，再将下压头本体由下方插入模套3中部的方形孔中，再向模套3的方形孔中投入由超硬磨料、填料和结合剂等混合均匀而制成的粉料4，经振料、刮料后将上压头的上压头本体由上方插入模套3中部的方形孔中；将下垫板置于压机的工作台面上，再将组装后的成型模具置于下垫板上，并在成型模具上端的上固定座上放置上垫板25；启动压机并为上、下电磁铁通入控制电流，相应地上磁铁会在下行的同时发生振动而使模腔内粉料分布更为均匀，在两压头之间距离缩短的过程中，粉料4中的空气会从压头与模套之间以及各子压头之间的缝隙中排出而有利于得到中心区域的粉料密度与四周区域的粉料密度相同的砂轮块湿坯，也避免了为供中心区域气体扩散而进行的多次压制，提高了生产效率。

[0043] 使用上述方法最终制成的砂轮块湿坯121的结构如图2所示为虚实相间的结构，各子压头之间的缝隙212处及子压头与模套之间的缝隙处形成了粉料密度相对来说较小的虚部123，其余部位为被子压头压实的实部122，这种虚实相间的结构有利于在后续的热处理工序中供气体进一步排出，降低了成品砂轮的废品率。同时虚实相间的砂轮的虚部123在使用过程中还有利于冷却液的渗入，减小了磨削过程中磨削区域的温度过高而造成的砂轮被烧伤事件发生的概率，有利于提高成品砂轮的使用寿命。为保证可对不同区域的实部122的粉料密度进行单独控制，上子压头之间的缝隙212与下子压头之间的缝隙512在上下方向上对应设置。当然，在其他实施例中，为保证砂轮块的强度，下子压头之间的缝隙与上子压头之间的缝隙在上下方向上相互错开（即在水平方向上具有一定的距离）。

[0044] 在其他的实施例中，压头本体向砂轮块施压的方向也可以沿砂轮块的轴线方向，此时对各子压头的分别控制还能利于得到局部强度更高的砂轮块，即控制某一上电磁铁23中通往的控制电流较大，则相应的上磁铁22所受的磁力更大而将相应部分的粉料压制地更为密实。在轴向压制时，上子压头之间的缝隙212可以沿弧形延伸，此时为利于获得局部强度较大的砂轮块，下压头中各下子压头之间的缝隙512的与上子压头之间的缝隙212在上下方向上对应。

[0045] 本发明的振动成型模具的实施例2：具体结构如图3至图5所示，与实施例1的区别仅在于上、下压头本体中各子压头的排布方式不同，上压头本体的具体结构如图3所示，8块上子压头之间的缝隙212平行于压头的轴线方向且多条直线形缝隙212沿压头的周向间隔排布，也即是说缝隙212垂直于压头本体周向地横向布置。下压头本体中8块下子压头的排列形式与之类似，相应地下压头本体的具体结构如图4所示。最终压制成形的砂轮块的结构如图5的所示，也是虚实相间的结构，虚部为沿砂轮块的轴线方向延伸的直线型结构。由于上子压头之间的缝隙212与下子压头之间的缝隙512上下对应，故而形成的砂轮块的上下表面的虚部也在上下方向上相互对应。

[0046] 本发明的振动成型模具的实施例3：与实施例2的区别仅在于上子压头之间的缝隙212与下子压头之间的缝隙512上下错开，故而形成的砂轮块的上下表面上的虚部123相互错开，具体结构如图6所示。

[0047] 本发明的振动成型模具的实施例4：具体结构如图7至图9所示，与实施例1的区别仅在于上、下压头本体中各子压头的排布方式不同，上压头本体的具体结构如图7所示，8块上子压头221之间的缝隙212均与压头的轴线方向倾斜相交，具体说是上子压头之间的缝隙212与压头的轴线方向呈135度夹角；下压头本体的具体结构如图8所示，各下子压头之间的缝隙512与压头的轴线方向呈45度夹角。这种子压头之间的缝隙与压头的轴线倾斜相交的形式有利于使得由多个子压头围成的砂轮块的施压面的平滑过渡，有利于减小磨削过程中的振动及对待加工工件的冲击。各上子压头之间的缝隙212与下子压头之间的缝隙512在砂轮块的两个侧面上上下对应，具体结构如图9所示。

[0048] 在其他实施例中，下子压头之间的缝隙与压头轴线方向也可以呈45度夹角而使得上、下子压头之间的缝隙相互平行。

[0049] 本发明的振动成型模具的实施例5：与实施例4的区别在于上子压对之间的缝隙与下子压头之间的缝隙上下错开，故而形成的砂轮块的上下表面上的虚部123在砂轮块的侧面上相互错开，具体结构如图10所示。

[0050] 本发明的振动成型模具的实施例6：与实施例1的区别在于，所需要制备的砂轮块为整体的环状的磨料环，相应地模套包括同轴套设的外筒和内筒，内筒与外筒之间的环形间隙形成了供上、下压头本体插装的通孔。此时，上、下压头本体均由3块环形的子压头依次套装而成，电磁铁及磁铁也为与相应子压头的形状尺寸相适配的环形。相应地制备出的磨料环12也为虚部123与实部122相间的环形，磨具和制备出的磨料环的具体结构如图11所示。此时上子压头之间的缝隙呈环形且相邻两子压头之间的缝隙同心设置，缝隙将施压面分割成三个同心布置的环形施压段，上子压头之间的缝隙与下子压头之间的缝隙在上下方向上可以上下对应设置也可以相互错开设置。

[0051] 在上述各实施例中，相邻子压头之间的缝隙形成了施压面上的内凹的缝隙，在其他实施例中：还可以将上、下压头本体中的一个或两个做成整体式结构，此时只需要在压头本体的施压面上开设内凹的凹槽以代替所述缝隙形成所述缝隙，相应地，此时还可能存在只有上压头上开设有缝隙或凹槽、只有下压头上开设有缝隙或凹槽、上压头上的缝隙与下压头上的凹槽对应或错开、上压头上的凹槽与下缝隙上的缝隙对应或错开这种形式的压头组件；上子压头之间的缝隙形状与下子压头之间的缝隙形状及延伸方向均可不一致，即上、下子压头的缝隙形状均可以是直线形或弧线形中的任意一种，上、下子压头的缝隙的延伸方向也可以是垂直于轴线方向、沿轴线方向或是与轴线方向倾斜相交；上子压头之间的多个缝隙的形状也可以不一致，而是即包括直线形缝隙又包括弧形缝隙；在其他实施例中，当缝隙沿直线方向延伸时，压头本体上的多个缝隙也可以是交叉布置而非间隔布置。缝隙还可以呈弧形，多个弧形缝隙也可以不同心。

[0052] 压头组件的实施例：

[0053] 压头组件的具体结构与砂轮成型模具的实施例中压头组件的具体结构相同，可参考图1至图11，在此不再详述。

[0054] 压头的实施例：

[0055] 压头的具体结构与砂轮成型模具的实施例中上压头/下压头的具体结构相同，可参考图1至图11，在此不再详述。

[0056] 砂轮块的实施例：

[0057] 砂轮块的具体结构与砂轮块成型模具的实施例中砂轮块的具体结构相同，可参考图1至图11，在此不再详述。