本發(fā)明涉及一種修整滾輪，具體的說，涉及了一種成形磨削用釬焊金剛石修整滾輪，還涉及該修整滾輪的制備方法。

背景技術(shù)：

成形磨削是當(dāng)前航空航天、汽車、精密裝備等行業(yè)中實現(xiàn)諸多復(fù)雜形面機(jī)械零件高精度、高效率、低成本加工要求的主要機(jī)加方法。為了使砂輪在成形磨削時能夠具有正確的工作形面，對其進(jìn)行修整是必不可少的環(huán)節(jié)，同時砂輪修整效果的好壞也是保證零件加工質(zhì)量的關(guān)鍵。

針對多層磨料砂輪而言，采用CNC修整器對砂輪進(jìn)行修整不僅效率高，而且還能通過設(shè)置不同運動軌跡修整出各種所需要的砂輪工作形面，因此該方法在成形磨削中得到廣泛應(yīng)用。現(xiàn)階段，CNC修整器常用電鍍金剛石滾輪作為配套的修整工具。

但是，電鍍工具對金剛石磨粒的機(jī)械把持力低，其磨粒有效利用率通常不足30%，由此帶來修整工具使用壽命短、使用成本高的問題，這也是砂輪CNC修整技術(shù)應(yīng)用中一直難以突破的瓶頸。

目前，超硬磨料釬焊技術(shù)已成功實現(xiàn)對磨粒的高把持力。

因此，在保證工具制造精度前提下，如何通過釬焊技術(shù)提高工具對金剛石磨粒的高把持力，從而提升磨粒的利用率及其使用壽命，已成為降低砂輪CNC修整技術(shù)使用成本急需解決的技術(shù)問題。

為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術(shù)解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，從而提供一種金剛石磨粒把持力高、磨粒利用充分、滾輪壽命長及使用成本低的一種成形磨削用釬焊金剛石修整滾輪。還提供了一種設(shè)計科學(xué)、制造精度高、磨粒等間距有序排列、釬焊過程可控的成形磨削用釬焊金剛石修整滾輪的制備方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種成形磨削用釬焊金剛石修整滾輪，包括自內(nèi)而外依次設(shè)置的滾輪基體、環(huán)基體、釬料層和磨粒，所述滾輪基體通過粘結(jié)層與所述環(huán)基體粘結(jié)，所述釬料層設(shè)置在所述環(huán)基體外側(cè)，所述磨粒呈環(huán)狀等間距一體設(shè)置在所述釬料層的外圈。

基上所述，所述釬料層由粉末釬料通過液相燒結(jié)固定在所述環(huán)基體外側(cè)，同時所述磨粒在液相燒結(jié)過程中與所述釬料層固定。

基上所述，所述環(huán)基體為內(nèi)厚外薄的對稱斜面體結(jié)構(gòu)。

一種制造成形磨削用釬焊金剛石修整滾輪的方法，包括以下步驟：

1）制作陰模：陰模的內(nèi)孔中加工出軸向定位面、水平的磨粒定位面和放置環(huán)基體的斜面；

2）制作滾輪基體和環(huán)基體：所述滾輪基體為一圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)，所述環(huán)基體上端面的外端開設(shè)一階梯結(jié)構(gòu)；

3）涂耐熱膠：在陰模軸向定位面的中下部沿周向等間距的涂設(shè)一薄層耐熱膠；

4）放入環(huán)基體：將環(huán)基體放入陰模，陰模的斜面與環(huán)基體下端面的斜面對齊，調(diào)整環(huán)基體外圓周面與陰模的軸向定位面同軸心；

5）填入磨粒：將磨粒等間距的填入陰模與環(huán)基體之間的縫隙，磨粒位置與耐熱膠位置對應(yīng)，保持磨粒的底面貼合磨粒定位面，磨粒的一側(cè)面抵接軸向定位面并與所述耐熱膠接觸實現(xiàn)定位；

6）添加釬料：取一環(huán)形套模，將該環(huán)形套模插入磨粒與環(huán)基體之間的縫隙，環(huán)形套模與階梯結(jié)構(gòu)構(gòu)成容納釬料粉的空間，將釬料粉填入該空間中并壓實；

7）液相燒結(jié)：取出套模，然后將所述陰模、所述磨粒、所述環(huán)基體、所述釬料一并放入真空爐中進(jìn)行高溫液相燒結(jié)，形成滾輪工作層；

8）粘結(jié)滾輪基體：先將滾輪工作層和陰模粘結(jié)，再將滾輪基體與環(huán)基體粘結(jié)；

9）加工滾輪基體內(nèi)孔及端面：利用陰模的參照面，采用機(jī)械加工方法保證滾輪基體內(nèi)孔與陰模的軸向定位面基準(zhǔn)統(tǒng)一，以及保證滾輪基體兩端面與其內(nèi)孔之間的垂直度要求；

10）成形：去除陰模，加工環(huán)基體及滾輪基體的外形尺寸至要求尺寸。

基上所述，步驟1）中，所述陰模材料為高純石墨，磨粒定位面的寬度為所述磨粒粒徑的60%～70%，放置所述環(huán)基體的斜面角度為10～30°。

基上所述，步驟2）中，所述環(huán)基體為金屬，外圓面寬度為所述磨粒粒徑的1～3倍，所述階梯結(jié)構(gòu)自內(nèi)向外帶有5～20°斜角。

基上所述，步驟4）中， 環(huán)基體外圓面距離陰模內(nèi)徑表面的距離為L，其計算公式為：

L=d₀ + d₁；

d₀ =所述磨粒的粒徑；

d₁ =0.1～0.2mm；

所述環(huán)形套模的厚度小于d₁。

基上所述，步驟3）中，所述耐熱膠的耐熱溫度高于釬焊溫度。

基上所述，步驟5）中，所述磨粒為耐熱型人造金剛石，粒徑大于0.5mm，所述磨粒間距為1～3mm。

基上所述，步驟6）中，所述釬料層由粉末釬料在液相燒結(jié)后流淌凝固形成，且釬料層包埋磨粒厚度為粒徑的20%以上。

有益效果

本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)具有突出的實質(zhì)性特點和顯著的進(jìn)步，具體的說，本發(fā)明利用釬焊技術(shù)增加對金剛石磨粒的把持力，進(jìn)而提升了該修整滾輪的磨粒利用率，最終實現(xiàn)延長該修整滾輪使用壽命、降低修整滾輪使用成本的目的。

進(jìn)一步的，制備修整滾輪的方法中，以軸向定位面、水平的磨粒定位面為基準(zhǔn)填入磨粒，利用涂在軸向定位面上的耐熱膠固定磨粒，使得磨粒的形面精度和位置精度可控；利用前述優(yōu)勢，使得磨粒等間距有序排列便捷；開設(shè)階梯結(jié)構(gòu)，配合環(huán)形套模，用于對釬料粉末填充進(jìn)行約束，優(yōu)化釬料粉末的填入工序，使得釬焊過程釬料層對磨粒的包埋厚度可控。整個制備過程具有工藝簡單、制造精度高、釬焊過程可控的優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中成形磨削用釬焊金剛石修整滾輪的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明中成形磨削用釬焊金剛石修整滾輪的剖視圖。

圖3是本發(fā)明中液相燒結(jié)前粉末釬料裝填及其套模使用狀態(tài)的示意圖。

圖4是本發(fā)明中液相燒結(jié)后成形的滾輪工作層與陰模的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明中滾輪工作層與陰模之間的粘結(jié)固定的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1.陰模；2.磨粒；3.釬料層；4.環(huán)基體；5.滾輪基體；6.粘結(jié)層；7.耐熱膠；8.套模；9.軸向定位面；10.磨粒定位面；11.階梯結(jié)構(gòu)；12.釬料粉末；13.粘結(jié)區(qū)；14.第二參照面。

具體實施方式

下面通過具體實施方式，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

如圖1所示，一種成形磨削用釬焊金剛石修整滾輪，包括自內(nèi)而外依次設(shè)置的滾輪基體5、環(huán)基體4、釬料層3和磨粒2，所述滾輪基體5通過粘結(jié)層6與所述環(huán)基體4粘結(jié)，粘結(jié)層6的材料為A/B膠與金屬鋁粉的混合物，所述A/B膠與所述金屬鋁粉按體積比1：1進(jìn)行配制，所述粘結(jié)層6的厚度為0.1mm。所述釬料層3設(shè)置在所述環(huán)基體4外側(cè)，單層磨粒2呈環(huán)狀等間距一體設(shè)置在所述釬料層3的外圈，所述釬料層3由粉末釬料通過液相燒結(jié)固定在所述環(huán)基體4外側(cè)，同時所述磨粒2在液相燒結(jié)過程中與所述釬料層3固定。所述環(huán)基體4為內(nèi)厚外薄的對稱斜面體結(jié)構(gòu)。

由于采用釬焊技術(shù)，磨粒的把持力獲得大幅提高，同時磨粒裸露高度大，因此滾輪切削鋒利，且磨粒的利用率得到提高，由此使得修整滾輪的使用壽命增加，同時也降低了修整滾輪的使用成本。

一種制備上述成形磨削用釬焊金剛石修整滾輪的方法，包括以下步驟：

1）制作陰模1。所述陰模1材料為高純石墨，陰模1具有內(nèi)孔，內(nèi)孔中加工出軸向定位面9、水平的磨粒定位面10和放置環(huán)基體4的斜面，磨粒定位面10的寬度為0.7mm，斜面的角度為20°。

2）制作滾輪基體5和環(huán)基體4。所述滾輪基體5為一圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)孔直徑尺寸為3mm，主要用于后續(xù)精度矯正，所述環(huán)基體4上端面的外端開設(shè)一階梯結(jié)構(gòu)11，階梯面角度為15°，用于后續(xù)填入釬料粉末12，下端面用于與所述陰模1上的斜面配合，環(huán)基體4外圓面寬度為2mm。

3）涂耐熱膠。在陰模1的軸向定位面9的中下部沿周向等間距的涂設(shè)一薄層耐熱膠7，耐熱膠7采用耐熱溫度在1000度以上的耐熱膠，具體實施時，可以在預(yù)先確定的點膠位置畫上標(biāo)記，然后在標(biāo)記處進(jìn)行點膠，提升點膠位置的精度。

4）放入環(huán)基體4。陰模1的斜面與環(huán)基體4下端面的斜面對齊，調(diào)整環(huán)基體4外圓周面與陰模1的軸向定位面9同軸心，其中，環(huán)基體4外圓面距離陰模1內(nèi)徑表面的距離為L，其計算公式為：

L=d₀ + d₁；

d₀ =磨粒的粒徑；

d₁ =0.1～0.2mm。

本實施例中，d₀ =1mm，d₁ =0.2mm，L=1.2mm。

5）填入磨粒2。所述磨粒2為耐熱型人造金剛石，粒徑為1mm，且單件滾輪上使用的磨粒2粒徑大小應(yīng)通過篩選，盡可能保持一致；將磨粒2等間距的填入陰模1與環(huán)基體4之間的縫隙，保證磨粒位置與耐熱膠的點膠位置對應(yīng)，磨粒間的間距控制在2mm，保持磨粒2的底面貼合磨粒定位面10，磨粒2的一側(cè)面抵接軸向定位面9并與耐熱膠接觸，借助軸向定位面9上的耐熱膠7固定自身，所述耐熱膠7的耐熱溫度高于釬焊溫度。

6）添加釬料。如圖3所示，取一環(huán)形套模8，套模8為塑料膜，環(huán)形套模的厚度小于d₁，將該環(huán)形套模8插入磨粒2與環(huán)基體4之間的縫隙，環(huán)形套模8與階梯結(jié)構(gòu)11圍成一封閉的空間，用于對釬料粉末12填充時進(jìn)行約束。環(huán)形套模8在具體使用過程中應(yīng)當(dāng)與磨粒之間保留間隙，是為了給釬料粉末預(yù)留位置，同時不碰到磨粒，然后將釬料粉末12填入環(huán)基體4上的階梯結(jié)構(gòu)11中并壓實，釬料粉末的多少決定了包埋磨粒的厚度。

7）液相燒結(jié)。取出套模8，然后將所述陰模1、所述磨粒2、所述環(huán)基體4、所述釬料粉末12一并放入真空爐中進(jìn)行高溫液相燒結(jié)液相燒結(jié)，粉末釬料在液相燒結(jié)后流淌至縫隙中并凝固形成釬料層3，上述釬料粉末選用Cu-Sn-Ti合金粉末，控制釬料層3包埋磨粒厚度為粒徑的30%，最終形成如圖4所示的滾輪工作層。

8）如圖5所示，粘結(jié)滾輪基體。將滾輪工作層與陰模1做進(jìn)一步粘結(jié)，粘結(jié)區(qū)13的材料為A/B膠，之后再將所述滾輪基體5與環(huán)基體4進(jìn)行粘結(jié)。粘結(jié)層6材料為A/B膠與金屬鋁粉的混合物，所述A/B膠與所述金屬鋁粉按體積比1：1進(jìn)行配制，所述粘結(jié)層的厚度為0.1mm。

9）加工滾輪基體內(nèi)孔及端面，軸向定位面9作為第一參照面，陰模1的上端面作為第二參照面14，加工滾輪基體的內(nèi)孔及端面。其目的是保證滾輪基體5內(nèi)孔與陰模1上磨粒的軸向定位面9基準(zhǔn)統(tǒng)一，以及保證滾輪基體5兩端面與其內(nèi)孔之間的垂直度要求。

10）成形。去除陰模1，加工環(huán)基體4及滾輪基體5的外形尺寸至要求尺寸，將階梯結(jié)構(gòu)磨平，將環(huán)基體修整成對稱斜面體結(jié)構(gòu)。

在其他實施例中，所述磨粒的粒徑為1mm，磨粒定位面的寬度為0.6mm，放置所述環(huán)基體的斜面角度為10°，所述環(huán)基體外圓面厚度為3mm，所述階梯結(jié)構(gòu)自內(nèi)向外10°斜角，所述磨粒間距為3mm，釬料層包埋磨粒厚度為粒徑的15%，已達(dá)到體積更加輕薄的特性。在更多實施例中，也可以采用適用范圍內(nèi)的其它尺寸，以便獲取不同特性的修整滾輪。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行修改或者對部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。