一种高精度双刃金刚石滚轮及其制造方法转让专利
申请号 : CN202011412845.3
文献号 : CN112548859B
文献日 : 2021-11-09
发明人 : 孙优文
申请人 : 西安博奥达金刚石工磨具有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种高精度双刃金刚石滚轮,其特征在于,所述高精度双刃金刚石滚轮包括圆环形的基体(1),所述基体(1)中心设有用于使滚轴(7)穿过的滚轴通孔(11),所述滚轴通孔(11)周围的基体(1)上设有圆环形台面(2),所述圆环形台面(2)上设有若干冷却腔(3),所述基体(1)的外圆周侧面上设有第一打磨部(4),所述第一打磨部(4)的外侧面设有与其垂直设置的第二打磨部(5),所述第一打磨部(4)和第二打磨部(5)的末端均设有金刚石结合剂层(6);
所述冷却腔(3)内对称设有Y型导管(31),所述Y型导管(31)与支管(72)连接,连接处对称设有两块闸板(32),所述闸板(32)通过弹簧与冷却腔(3)内侧壁连接,所述Y型导管(31)两侧倾斜部分的外管壁底部均设有滑轨(33),所述滑轨(33)内设有可沿滑轨(33)滑动的滑球(34),闸板(32)上表面与所述滑球(34)位置对应处设有与滑球(34)连接的弹簧,Y型导管(31)的一根分支管延伸至圆环形台面(2)外部,另一根分支管贯穿所述基体(1)延伸至第一打磨部(4)与第二打磨部(5)交叉处外部,Y型导管(31)的两个分支管交汇处设有开口,所述开口通过密封塞(35)密封,开口上方设有缓冲盒(36),所述缓冲盒(36)与Y型导管(31)密封固定连接,缓冲盒(36)内套设有套管(361),所述套管(361)底部通过弹簧与所述密封塞(35)连接,密封塞(35)可沿套管(361)向缓冲盒(36)内部滑动,套管(361)上设有若干贯穿缓冲盒(36)的通水孔(362);
所述滚轴(7)的侧壁与滚轴通孔(11)的内壁相贴合,滚轴(7)中心沿轴线方向设有冷却液通道(71),所述冷却液通道(71)通过支管(72)与所述冷却腔(3)连通,位于圆环形台面(2)外的滚轴(7)分为通过若干连接柱(77)连接的前半部分以及后半部分,且相邻两组连接柱(77)之间的前半部分、后半部分的滚轴(7)空隙为用于防护板(74)滑动的滑槽(73),所述滑槽(73)底部设有用于固定防护板(74)的固定槽(731),所述固定槽(731)与冷却液通道(71)相连通,所述防护板(74)可沿滑槽(73)开口方向滑动至滚轴(7)外部,防护板(74)内底部开设有用于容纳挡水板(75)的卡槽(741),所述挡水板(75)可沿卡槽(741)延伸方向滑动至固定槽(731)下方的冷却液通道(71)内,挡水板(75)顶部设有钢丝拉索(76),防护板(74)内上部中空且设有用于绷紧所述钢丝拉索(76)的张紧装置(742),防护板(74)外上方固定设有用于推拉防护板(74)的拉杆(743),所述拉杆(743)上方设有用于收放钢丝拉索(76)的电动卷扬机(744),钢丝拉索(76)依次穿过卡槽(741)底部、绕过张紧装置(742)并与所述电动卷扬机(744)底部连接。
2.根据权利要求1所述的一种高精度双刃金刚石滚轮,其特征在于,所述滚轴通孔(11)的孔壁设有锥度,所述锥度为5‑6°,所述第一打磨部(4)与基体(1)之间的夹角为105°,所述第二打磨部(5)与基体(1)之间的夹角为165°。
3.根据权利要求1所述的一种高精度双刃金刚石滚轮,其特征在于,所述圆环形台面(2)上周向平行于滚轴通孔(11)设有6组主通孔(21),所述主通孔(21)之间间隔交叉设有3组等间距的副通孔(22),所述冷却腔(3)为3组,其分别与所述副通孔(22)一一对称设置在主通孔(21)的两侧,副通孔(22)和相邻主通孔(21)的周向设置间距夹角为30°,冷却腔(3)和相邻主通孔(21)的周向设置间距夹角为30°。
4.根据权利要求1所述的一种高精度双刃金刚石滚轮,其特征在于,冷却腔(3)内的构件均为耐热材料制成。
5.根据权利要求1所述的一种高精度双刃金刚石滚轮,其特征在于,所述圆环形台面(2)和基体(1)内设有若干毛细孔(37),所述毛细孔(37)一端与冷却腔(3)内部连通,其另一端与圆环形台面(2)和基体(1)外部连通。
6.根据权利要求1所述的一种高精度双刃金刚石滚轮,其特征在于,所述防护板(74)为扇形结构,所述挡水板(75)为扇形结构且各个挡水板(75)可组合拼接为完整圆形,每个挡水板(75)侧边均设有磁石(751),用于使挡水板(75)贴合后将冷却液通道(71)密封,所述防护板(74)端部对称设有两组弧形凸起,用于与滑槽(73)顶部对称的两组弧形凹槽分别卡接。
7.根据权利要求3所述的一种高精度双刃金刚石滚轮,其特征在于,所述滚轴(7)底部固定设有底座(8),所述底座(8)上对应所述主通孔(21)和副通孔(22)处设有螺栓(81)。
8.根据权利要求1‑7任意一项所述高精度双刃金刚石滚轮的制造方法,包括以下步骤:S1:制作基体(1)和圆环形台面(2),将基体(1)和圆环形台面(2)进行表面粗化处理,得到粗化后的基体(1)和圆环形台面(2);
S2:准备金属合金粉末,将30%的铜和70%的铁组成的合金粉末混合,将粒度为30‑80μm的金刚石颗粒与所述合金粉末混合得到打磨粒;
S3:烧结;
S3‑1:制作石墨模具(9),根据图纸在模具(9)内部车一个对应第一打磨部(4)位置的型腔,将模具(9)套在粗化后的基体(1)上,把步骤S2中得到的合金粉末倒入型腔并预留出金刚石结合剂层(6)的部分,再在其上加入步骤S2中得到的打磨粒,在压力机上压实,整体放入真空高温烧结炉,温度900℃烧结2h,使金属粉末充分融化后,自然冷却到室温取出;
S3‑2:在模具(9)内车一个对应第二打磨部(5)位置的型腔,将打磨粒倒入型腔,在压力机上压实,放入真空高温烧结炉,重复以上步骤完成烧结,去掉模具(9),得到金刚石结合剂层(6)和基体(1)融在一起的金刚石滚轮;
S4:烧结基体(1)与圆环形台面(2),先将预制好的冷却腔(3)内的构件安装在基体(1)上预留的冷却腔(3)处,再将圆环形台面(2)上预留出的冷却腔(3)位置与其相贴合,使基体(1)和圆环形台面(2)贴合后的预留空间共同组成冷却腔(3),在基体(1)与圆环形台面(2)之间添加钎料,放入真空高温烧结炉,温度500℃烧结2h,得到圆环形台面(2)和基体(1)融在一起的金刚石滚轮。
9.根据权利要求8所述的一种高精度双刃金刚石滚轮的制造方法,其特征在于,所述步骤S1中基体(1)材料为45号钢,基体(1)的表面粗糙度为Ra2‑6,所述步骤S2中金刚石颗粒与合金粉末的质量比按1:4.4的比例混合,混合时加入2g的润滑剂,放入搅拌机中搅拌1‑2h,3
搅拌均匀后装进密封袋中,抽真空保存备用,所述打磨粒密度9.8g/cm ,所述步骤S3中压力机压力为100MPa,所述钎料为熔化温度低于450℃的软钎料。
10.根据权利要求8所述的一种高精度双刃金刚石滚轮的制造方法,其特征在于,所述步骤S4还包括将得到的金刚石滚轮清洗上防锈油。
说明书 :
一种高精度双刃金刚石滚轮及其制造方法
技术领域
背景技术
及精度、尺寸通过砂轮复制到被加工的零件表面,加工出的零件表面质量和精度更高,特别
适合高精度、大批量生产。
二凸台,滚轮本体的中心设有滚轴孔,轴向表面设有天然粗粒金刚石磨削层,能够修整出各
种复杂的成形表面,不受位置的局限,起修整力小,不易造成砂轮表面溃塌,本身不易磨损,
但修正过程中需要多次换刀,工序复杂,效率较低。
省人力和劳动强度。
发明内容
有圆环形台面,所述圆环形台面上还设有若干冷却腔,所述基体的外圆周侧面上设有第一
打磨部,所述第一打磨部的外侧面设有与其垂直设置的第二打磨部,所述第一打磨部和第
二打磨部的末端均设有金刚石结合剂层,
的部分,再在其上加入步骤S2中得到的打磨粒,在压力机上压实,整体放入真空高温烧结
炉,温度900℃烧结2h,使金属粉末充分融化后,自然冷却到室温取出;
基体融在一起的金刚石滚轮;
后的预留空间共同组成冷却腔,在基体与圆环形台面之间添加钎料,放入真空高温烧结炉,
温度500℃烧结2h,得到圆环形台面和基体融在一起的金刚石滚轮。
搅拌机中搅拌1‑2h,搅拌均匀后装进密封袋中,抽真空保存备用,所述打磨粒密度9.8.g/
3
cm ,所述步骤S3中压力机压力为100mpa,所述钎料为熔化温度低于450℃的软钎料,润滑剂
能够使合金粉末在压实的时候更加均匀。
精度高。
置在主通孔的两侧,副通孔和相邻主通孔的周向设置间距夹角为30°,冷却腔和相邻主通孔
的周向设置间距夹角为30°,主通孔与副通孔配合固定,结构合理稳定性好。
壁底部均设有滑轨,所述滑轨内设有可沿滑轨滑动的滑球,闸板上表面与所述滑球位置对
应处设有与滑球连接的弹簧,Y型导管的一根分支管延伸至圆环形台面外部,另一根分支管
贯穿所述基体延伸至第一打磨部与第二打磨部交叉处外部,Y型导管的两个分支管交汇处
设有开口,所述开口通过密封塞密封,开口上方设有缓冲盒,所述缓冲盒与Y型导管密封固
定连接,缓冲盒内套设有套管,所述套管底部通过弹簧与所述密封塞连接,密封塞可沿套管
向缓冲盒内部滑动,套管上设有若干贯穿缓冲盒的通水孔,冷却腔内的构件均为耐热材料
制成,滑球能够在离心力的作用下带动闸板开合,当转速加快时,密封塞也在离心力的作用
下打开,增加冷却液流出的通道,提高冷却效果。
通过若干连接柱连接的前半部分以及后半部分,且相邻两组连接柱之间的前半部分、后半
部分的滚轴空隙为用于防护板滑动的滑槽,所述滑槽底部设有用于固定防护板的固定槽,
所述固定槽与冷却液通道相连通,所述防护板可沿滑槽开口方向滑动至滚轴外部,防护板
内底部开设有用于容纳挡水板的卡槽,所述挡水板可沿卡槽延伸方向滑动至固定槽下方的
冷却液通道内,挡水板顶部设有钢丝拉索,防护板内上部中空且设有用于绷紧所述钢丝拉
索的张紧装置,防护板外上方固定设有用于推拉防护板的拉杆,所述拉杆上方设有用于收
放钢丝拉索的电动卷扬机,钢丝拉索依次穿过卡槽底部、绕过张紧装置并与所述电动卷扬
机底部连接。防护板可以防止人员受伤或损坏其他设备,挡水板可以封闭冷却液通道,二者
同步开合使用更加方便。
述防护板端部对称设有两组弧形凸起,用于与滑槽顶部对称的两组弧形凹槽分别卡接。
冷却效果,使用寿命长。
附图说明
细管孔,4‑第一打磨部,5‑第二打磨部,6‑金刚石结合剂层,7‑滚轴,71‑冷却液通道,72‑支
管,73‑滑槽,731‑固定槽,74‑防护板,741‑卡槽,742‑张紧装置,743‑拉杆,744‑电动卷扬
机,75‑挡水板,751‑磁石,76‑钢丝拉索,77‑连接柱,8‑底座,81‑螺栓,9‑模具。
具体实施方式
孔11的孔壁设有锥度,锥度为5.5°,滚轴通孔11周围的基体1上设有圆环形台面2,圆环形台
面2上设有4组冷却腔3,圆环形台面2上周向平行于滚轴通孔11设有6组主通孔21,主通孔21
之间间隔交叉设有3组等间距的副通孔22,副通孔22和相邻主通孔21的周向设置间距夹角
为30°,基体1的外圆周侧面上设有第一打磨部4,第一打磨部4的外侧面设有与其垂直设置
的第二打磨部5,第一打磨部4和第二打磨部5的末端均设有金刚石结合剂层6,第一打磨部4
与基体1之间的夹角为105°,第二打磨部5与基体1之间的夹角为165°
和圆环形台面2;
3
9.8g/cm ,混合时加入2g的润滑剂,放入搅拌机中搅拌1‑2h,搅拌均匀后装进密封袋中,抽
真空保存备用;
到的合金粉末倒入型腔并预留出金刚石结合剂层6的部分,反复压实,再在其上加入步骤S2
中得到的打磨粒,在压力机上把合金粉末压平压实,压力机压力为100mpa,整体放入真空高
温烧结炉,温度900℃烧结2h,使金属粉末充分融化后,自然冷却到室温取出;
骤完成烧结,去掉模具9,得到金刚石结合剂层6和基体1融在一起的金刚石滚轮;
体1和圆环形台面2贴合后的预留空间共同组成冷却腔3,在基体1与圆环形台面2之间添加
钎料,钎料为熔化温度低于450℃的软钎料,放入真空高温烧结炉,温度500℃烧结2h,得到
圆环形台面2和基体1融在一起的金刚石滚轮,将得到的金刚石滚轮清洗上防锈油。
型导管31与支管72连接,连接处对称设有两块闸板32,闸板32通过弹簧与冷却腔3内侧壁连
接,Y型导管31两侧倾斜部分的外管壁底部均设有滑轨33,滑轨33内设有可沿滑轨33滑动的
滑球34,闸板32上表面与滑球34位置对应处设有与滑球34连接的弹簧,Y型导管31的一根分
支管延伸至圆环形台面2外部,另一根分支管贯穿基体1延伸至第一打磨部4与第二打磨部5
交叉处外部,Y型导管31的两个分支管交汇处设有开口,开口通过密封塞35密封,开口上方
设有缓冲盒36,缓冲盒36与Y型导管31密封固定连接,缓冲盒36内套设有套管361,套管361
底部通过弹簧与密封塞35连接,密封塞35可沿套管361向缓冲盒36内部滑动,套管361上设
有若干贯穿缓冲盒36的通水孔362,圆环形台面2和基体1内设有若干毛细孔37,毛细孔37一
端与冷却腔3内部连通,其另一端与圆环形台面2和基体1外部连通,冷却腔3内的构件均为
耐热材料制成。
轴7分为通过4组连接柱77连接的前半部分以及后半部分,且相邻两组连接柱77之间的前半
部分、后半部分的滚轴7空隙为用于防护板74滑动的滑槽73,每个滑槽73均与圆环形台面2
平行,滑槽73底部设有用于固定防护板74的固定槽731,固定槽731与冷却液通道71相连通,
防护板74可沿滑槽73开口方向滑动至滚轴7外部,防护板74内底部开设有用于容纳挡水板
75的卡槽741,挡水板75可沿卡槽741延伸方向滑动至固定槽731下方的冷却液通道71内,挡
水板75顶部设有钢丝拉索76,防护板74内上部中空且设有用于绷紧钢丝拉索76的张紧装置
742,张紧装置742为市售ROSTA的SE‑15弹性张紧轮,防护板74外上方固定设有用于推拉防
护板74的拉杆743,拉杆743上方设有用于收放钢丝拉索76的电动卷扬机744,电动卷扬机
744的电机为市售无刷直流电机对其进行外形结构调整以适配上述装置,钢丝拉索76依次
穿过卡槽741底部、绕过张紧装置742并与电动卷扬机744底部连接,防护板74为扇形结构,
挡水板75为扇形结构且各个挡水板75可组合拼接为完整圆形,每个挡水板75侧边均设有磁
石751,用于使挡水板75贴合后将冷却液通道71密封,防护板74端部对称设有两组弧形凸
起,用于与滑槽73顶部对称的两组弧形凹槽分别卡接,滚轴7底部固定设有底座8,底座8上
对应固定通孔处设有螺栓81。
拉杆743控制防护板74上方的弧形凸起使其与滑槽73顶部对称的两组弧形凹槽分别卡接固
定,使防护板74在金刚石滚轮转动时不会脱出,拉杆743下压则弧形凸起收缩,同时在防护
板74下放的过程中,通过电动卷扬机744拉动钢丝拉索76使其带动挡水板75向上滑动,卡接
在防护板74内底部的卡槽741中,打开冷却液通道71,随后下放电动卷扬机744,使伸出多余
的钢丝拉索76缠绕在张紧装置742上并紧固,拉杆743和电动卷扬机744均为可拆卸式,便于
滚轴7通过滚轴通孔11,防护板74和挡水板75均为4组;
33向两侧滑动,同时通过弹簧带动闸板32向两侧打开,使冷却液经支管72进入Y型导管31内
部,再由两分支管分别流至圆环形台面2外部和第一打磨部4与第二打磨部5交叉处外部,为
正在工作中的金刚石滚轮降温,当转速进一步增加时,离心力也随之增大,密封塞35开始沿
套管361向缓冲盒36内部滑动,使冷却液能够通过缓冲盒36上的通水孔362进入到冷却腔3
内部,又经圆环形台面2和基体1内的若干毛细孔37,流至圆环形台面2和基体1外部,为高速
转动的金刚石滚轮进一步降温,毛细孔37在圆环形台面2内分布有3个,在基体1内分布有2
个,且每个毛细孔37又分出了3根支管通至基体1两侧;
形,密封并隔断冷却液通道71,防止冷却液回流造成装置生锈。
硬度和导热系数有所提高,因此性能均有所改善,但随着粒度的进一步提高,热膨胀系数下
降,因此需选用合适的金刚石颗粒粒度来制备所需要的金刚石滚轮,实施例3中的金刚石颗
粒粒度最为合适。