專利名稱：一種氣中放電對磨的金屬基金剛石砂輪v形尖角修整方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超硬工具的微細(xì)、精密制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單晶硅、陶瓷、玻璃、硬質(zhì)合金等硬脆性工件的微溝槽或微錐塔陣列功能表面的機械制造技術(shù)。
背景技術(shù)：
采用微納米級的溝槽及錐塔陣列結(jié)構(gòu)表面代替零部件的傳統(tǒng)光滑表面，可以產(chǎn)生更多、更新的功能特性。但是，微納結(jié)構(gòu)表面的微細(xì)加工主要依賴于光、電子束、離子束、化學(xué)腐蝕等微細(xì)加工方法。目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些蝕刻加工方法的效率極低，生產(chǎn)周期很長，且伴隨有腐蝕液難處理、危險氣體及射頻功率等環(huán)境問題。
采用金屬基金剛石砂輪工具可以對硬脆性材料的微結(jié)構(gòu)功能表面進行機械成型加工，加工效率高、成本低、無腐蝕液，但是，金屬基金剛石砂輪工具很難被修整成高精度、 鋒銳的V形尖角，而且，磨石修整方法的效率較低。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種金屬基金剛石砂輪工具V形尖角的氣中接觸放電修整方法，可以用來進行微細(xì)精密機械加工，加工的零部件材料可以為硅、玻璃、陶瓷、硬質(zhì)合金等硬脆性工件。該方法可對難加工的超硬金剛石砂輪工具進行V 尖角的微細(xì)精密修整，不受修整工具形狀的限制。
本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)
一種氣中放電對磨的金屬基金剛石砂輪V形尖角修整方法將金剛石砂輪刀具固定在砂輪軸上，電極固定在水平面上，利用導(dǎo)線與脈沖電源、石墨電刷和金剛石砂輪刀具形成放電回路；金剛石砂輪刀具在隨砂輪軸在垂直水平面的豎直平面上由下到上移動的同時沿砂輪軸軸向方向由左向右行進，形成V形的行走路徑左側(cè)向上傾斜的行走路線，對金剛石砂輪刀具右側(cè)進行氣中接觸放電對磨；將金剛石砂輪刀具轉(zhuǎn)換方向，金剛石砂輪刀具在隨砂輪軸由下到上移動的同時沿砂輪軸軸向方向由右向左行進，形成V形的行走路徑右側(cè)向上傾斜的行走路線，對金剛石砂輪刀具左側(cè)進行氣中接觸放電對磨；該左側(cè)向上傾斜的行走路線和右側(cè)向上傾斜的行走路線沿交叉點的垂線左右對稱，構(gòu)成金剛石砂輪刀具的交叉V形行走路徑，該交叉V形的行走路徑的交叉角為V形行走路徑角度β，30度< β ^ 120 度；金剛石砂輪刀具在交叉V形的行走路徑分30 150次進給，采用1 5微米的進給深度。金剛石砂輪刀具在交叉V形的行走路徑運動時，利用金剛石砂輪金屬結(jié)合劑間與電極的脈沖放電和金剛石砂輪金屬結(jié)合劑間與電極中的碳化硅磨粒對磨去除，逐漸將金剛石砂輪修整成穩(wěn)定的V形尖角，且使得砂輪表面的金剛石磨粒出刃，修整后的金剛石砂輪V形尖角α等于該交叉V形行走路徑的交叉角β。
為進一步實現(xiàn)本發(fā)明的目的，所述電極的材料優(yōu)選由酚醛樹脂、碳化硅磨料和青銅的混合物組成，酚醛樹脂、碳化硅磨粒和青銅的重量比為0. 01 0. 08 0. 8 1. 8 1 ； 碳化硅磨料粒度為320 1200目。
所述金剛石砂輪刀具由金剛石磨料組成，結(jié)合劑為青銅，金剛石磨料粒度為 400 1500目，濃度為4. 4克拉/cm3 6. 6克拉/cm3。
修整中金剛石砂輪刀具轉(zhuǎn)速為2000 5000轉(zhuǎn)/分，進給速度為100 400毫米 /分；
脈沖電源采用空載電壓3 10伏，放電頻率100 1000赫茲，占空比40 60%。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果
(1)與碳化硅磨石的機械修整方法相比，提高修整率(金剛石砂輪磨耗/電極磨耗)約350倍。
(2)與碳化硅磨石的機械修整方法相比，提高修整效率(單位時間金剛石砂輪磨耗)約59倍。
(3)與碳化硅磨石的機械修整方法相比，不需回收困難的研磨液，有利于環(huán)境保護。
(4)可以用于微結(jié)構(gòu)功能表面加工，與光、化學(xué)等微細(xì)蝕刻加工相比，效率更高，成本更低，且無難處理的腐蝕液。


圖1為金剛石砂輪V形尖角的氣中放電對磨修整工藝圖。
具體實施方式
為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的說明，但是本發(fā)明要求保護的范圍并不局限于實施例表示的范圍。
如圖1所示，將金剛石砂輪刀具1固定在砂輪軸2上，長方體的電極4固定在水平面上，其寬度方向與砂輪軸一致，電極4與金剛石砂輪刀具1、石墨電刷5、脈沖電源6和導(dǎo)線7形成放電回路；金剛石砂輪刀具1在通過砂輪軸2的垂直面上沿著V形的行走路徑3 與電極的兩側(cè)接觸放電對磨，利用金剛石砂輪金屬結(jié)合劑間與電極的脈沖放電和金剛石砂輪金屬結(jié)合劑間與電極中的碳化硅磨粒對磨去除，逐漸將砂輪修整成與V形的行走路徑夾角β —致的V形尖角α，30度彡β彡120度。
電極優(yōu)選青銅、碳化硅磨和樹脂混合物，酚醛樹脂、碳化硅磨粒和青銅的重量比為 0. 01 0. 08 0. 8 1. 8 1 ；碳化硅磨料粒度為320 1200目；金剛石砂輪刀具1由金剛石磨料組成，結(jié)合劑為青銅，金剛石磨料粒度為600 1500目，濃度為100-150，濃度是指砂輪單位體積的金剛石含量，100相當(dāng)于4. 4克拉/cm3。金剛石砂輪刀具1沿著交叉V形的行走路徑3分30 150次進給，采用1 5微米的進給深度，2000 5000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速， 100 400毫米/分的進給速度；脈沖電源6采用1 10伏的空載電壓，100 1000赫茲的放電頻率，40% 60%的占空比。
在接觸放電對磨修整中，無論電極和砂輪的初始形狀如何，金剛石砂輪刀具1的軸向輪廓最終將被修整成V形尖角，且金剛石砂輪刀具1的V形尖角角度α等于V形交叉行走路徑的角度β，若用更小的進給深度、適中的放電電壓及放電頻率，可以減小砂輪工具 V形尖角的角度α和圓弧半徑r。
實施例
在CNC精密磨床(SMRART B818)安裝直徑150mm的金剛石砂輪刀具1，長方形的電極4在工作臺面上沿著電極的厚度方向與砂輪軸向保持一致，且與金剛石砂輪刀具1、石墨電刷5、SMC-5S/J雙脈沖電源6和導(dǎo)線7形成放電回路。金剛石砂輪粒度為600目，結(jié)合劑為青銅，濃度為100即4. 4克拉/cm3。電極4為青銅和碳化硅磨料混合物，碳化硅磨料粒度為600目。
如圖1所示，砂輪的V形行走路徑角度β設(shè)計為60度，砂輪轉(zhuǎn)速N = 3826轉(zhuǎn)/ 分，砂輪進給速度Vf為200毫米/分，交叉V形的行走路徑3分50次進給，進給深度a為3 微米，脈沖空載電壓為7伏，放電頻率為500赫茲。修整后，金剛石砂輪V形尖角α的檢測角度為59. 3度，尖角半徑r為31微米，而且在金剛石砂輪V形尖角上微細(xì)金剛石磨粒能夠被修銳。
本實施例可以將超硬金剛石砂輪修整成V形尖角，尖角角度的公差可以控制到 0. 5度以內(nèi)，V槽尖角圓弧半徑可以小于30微米
權(quán)利要求
1.一種氣中放電對磨的金屬基金剛石砂輪V形尖角修整方法，其特征在于，將金剛石砂輪刀具固定在砂輪軸上，電極固定在水平面上，利用導(dǎo)線與脈沖電源、石墨電刷和金剛石砂輪刀具形成放電回路；金剛石砂輪刀具在隨砂輪軸在垂直水平面的豎直平面上由下到上移動的同時沿砂輪軸軸向方向由左向右行進，形成V形的行走路徑左側(cè)向上傾斜的行走路線，對金剛石砂輪刀具右側(cè)進行氣中接觸放電對磨；將金剛石砂輪刀具轉(zhuǎn)換方向，金剛石砂輪刀具在隨砂輪軸由下到上移動的同時沿砂輪軸軸向方向由右向左行進，形成V形的行走路徑右側(cè)向上傾斜的行走路線，對金剛石砂輪刀具左側(cè)進行氣中接觸放電對磨；該左側(cè)向上傾斜的行走路線和右側(cè)向上傾斜的行走路線沿交叉點的垂線左右對稱，構(gòu)成金剛石砂輪刀具的交叉V形行走路徑，該交叉V形的行走路徑的交叉角為V形行走路徑角度β，30度 ^ β ^ 120度；金剛石砂輪刀具在交叉V形的行走路徑分3(Γ150次進給，采用廣5微米的進給深度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述氣中放電對磨的金屬基金剛石砂輪V形尖角修整方法，其特征在于，所述電極的材料是酚醛樹脂、碳化硅磨料和青銅的混合物，酚醛樹脂、碳化硅磨粒和青銅的重量比為0. 0Γ0. 08 :0. 8 1. 8 1 ；碳化硅磨料粒度為320^1200目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述氣中放電對磨的金屬基金剛石砂輪V形尖角修整方法，其特征在于所述金剛石砂輪刀具由金剛石磨料組成，結(jié)合劑為青銅，金剛石磨料粒度為 400 1500目，濃度為4. 4克拉/cnT6. 6克拉/cm3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述氣中放電對磨的金屬基金剛石砂輪V形尖角修整方法，其特征在于，修整中金剛石砂輪刀具轉(zhuǎn)速為200(Γ5000轉(zhuǎn)/分，進給速度為10(Γ400毫米/分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述氣中放電對磨的金屬基金剛石砂輪V形尖角修整方法，其特征在于，脈沖電源采用空載電壓3 10伏，放電頻率為10(Γ1000赫茲，占空比為40飛0%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣中放電對磨的金屬基金剛石砂輪V形尖角修整方法。該方法將金剛石砂輪刀具固定在砂輪軸上，電極固定在水平面上，利用導(dǎo)線與脈沖電源、石墨電刷和金剛石砂輪刀具形成放電回路；金剛石砂輪刀具在隨砂輪軸在垂直水平面的豎直平面上由下到上移動的同時沿砂輪軸軸向方向由左向右行進，形成V形的行走路徑左側(cè)向上傾斜的行走路線，對金剛石砂輪刀具右側(cè)進行氣中接觸放電對磨；將金剛石砂輪刀具轉(zhuǎn)換方向，砂輪刀具在隨砂輪軸由下到上移動的同時沿砂輪軸軸向方向由右向左行進，形成V形的行走路徑右側(cè)向上傾斜的行走路線，對砂輪刀具左側(cè)進行氣中接觸放電對磨；該方法能大幅提高超硬金剛石砂輪工具V形尖角的修整率，無難處理的冷卻液。
文檔編號B24B53/06GK102490121SQ201110377829
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者謝晉, 謝海璠 申請人:華南理工大學(xué)