專(zhuān)利名稱(chēng)：基于數(shù)控對(duì)磨成型的金剛石砂輪v形尖角精密修整方法
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，具體涉及一種陶瓷、單晶硅、 光學(xué)玻璃、硬質(zhì)合金等硬脆性工件的微結(jié)構(gòu)功能表面機(jī)械制造技術(shù)。
背景技術(shù)：
零部件表面加工出微米級(jí)空間結(jié)構(gòu)表面，可以產(chǎn)生新的光學(xué)性能、物理性能和 機(jī)械性能。例如，液晶顯示器的導(dǎo)光微V槽基板，光伏硅晶片減反射微結(jié)構(gòu)功能表面， 筆記本電腦的散熱功能表面通道等。目前，微細(xì)加工的成熟技術(shù)是采用光、電子束、離 子束、化學(xué)腐蝕等微細(xì)加工方法。因?yàn)檫@些方法采用的非接觸加工原理，所以加工效率 極低以及生產(chǎn)周期較長(zhǎng)長(zhǎng)，且伴隨有腐蝕液難處理、危險(xiǎn)氣體及射頻功率等環(huán)境問(wèn)題。高效機(jī)械制造技術(shù)主要依賴于超硬工具的機(jī)械去除加工技術(shù)，但是，微細(xì)工具 的制作技術(shù)及控制是目前的技術(shù)瓶頸。在機(jī)械加工中，金剛石砂輪工具與硬質(zhì)合金等刀 具相比可以加工陶瓷、玻璃、單晶硅等超硬脆性材料。但是，金剛石砂輪工具V形尖端 的修整技術(shù)目前尚未突破，所以單晶硅、碳化硅陶瓷、光學(xué)玻璃等高附加值零部件的微 結(jié)構(gòu)功能表面加工仍然依賴于高能束及化學(xué)等非機(jī)械接觸式的微細(xì)加工方法。因此，制作微細(xì)尖端的金剛石砂輪且控制其磨損，實(shí)現(xiàn)硬脆性材料的微結(jié)構(gòu)表 面機(jī)械加工。這與非機(jī)械接觸式的高能束及化學(xué)等微細(xì)加工相比具有加工效率高、生產(chǎn) 成本低、無(wú)腐蝕液處理等特點(diǎn)。

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(diǎn)，提供一種超硬金剛石砂輪工具V形尖 角的數(shù)控對(duì)磨修整方法，針對(duì)硬脆性材料零部件實(shí)現(xiàn)機(jī)械方式的微細(xì)精密加工。該方法 可對(duì)難加工的超硬金剛石砂輪工具進(jìn)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(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)—種基于數(shù)控對(duì)磨成型的金剛石砂輪V形尖角精密修整方法將金剛石砂輪 刀具固定在砂輪軸上，碳化硅磨石固定在水平面上，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(dòng)的同時(shí)沿砂輪軸軸向方向由左向右行進(jìn)，形成V形的 行走路徑左側(cè)向上傾斜的行走線路，對(duì)金剛石砂輪刀具右側(cè)進(jìn)行磨削；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(dòng)的同時(shí)沿砂輪軸軸向方向由右向 左行進(jìn)，形成V形的行走路徑右側(cè)向上傾斜的行走線路，對(duì)金剛石砂輪刀具左側(cè)進(jìn)行磨 削；該左側(cè)向上傾斜的行走線路和右側(cè)向上傾斜的行走線路構(gòu)成金剛石砂輪刀具的交叉 V形的行走路徑，該交叉V形的行走路徑的交叉角為V形行走路徑角度β，50度<0<70 度；金剛石砂輪刀具在交叉V形的行走路徑運(yùn)動(dòng)時(shí)，與固定的碳化硅磨石對(duì)磨；金剛石 砂輪刀具在交叉V形的行走路徑分2-5次進(jìn)給，首先采用50 80微米的進(jìn)給深度，再采 用5 10微米的進(jìn)給深度，最后采用進(jìn)給深度為零的零修整。
為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，所述碳化硅磨石優(yōu)選由綠色碳化硅磨料組成，結(jié) 合劑為陶瓷，粒度為180 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 600 1500目，濃度大于4.4克拉/cm3。修整中優(yōu)選采用水或者水溶性切削液為冷卻液。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果(1)該發(fā)明可以用于硬脆性零部件表面的微細(xì)機(jī)械加工，與光、化學(xué)等微細(xì)加工 相比，加工效率更高，成本低，且無(wú)難處理的腐蝕液。(2)該發(fā)明可以對(duì)金剛石、CBN等超硬砂輪進(jìn)行V形尖角的微細(xì)精密修整，而現(xiàn) 有技術(shù)僅能精密修整硬質(zhì)合金等普通刀具。(3)傳統(tǒng)修整方法的金剛石砂輪輪廓形狀依賴于修整工具的形狀精度，而該發(fā)明 不限制修整的工具形狀，生產(chǎn)更加靈活、實(shí)用性更廣。(4)該發(fā)明的數(shù)控對(duì)磨修整方法與磨料液研磨盤(pán)機(jī)械修整方法相比，具有更高的 修整效率，且可以消除難處理的研磨液。


圖1為金剛石砂輪V形尖角的數(shù)控對(duì)磨修整的示意圖。
具體實(shí)施例方式為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，但是本 發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表示的范圍。高速旋轉(zhuǎn)的如圖1所示，將金剛石砂輪刀具1固定在砂輪軸2上，碳化硅磨石4固定在水平 面上，砂輪軸2在垂直水平面的豎直平面上可上下移動(dòng)；金剛石砂輪刀具1 一方面可以沿 砂輪軸2軸向方向行進(jìn)，另一方面可以隨砂輪軸2上下移動(dòng)；金剛石砂輪刀具1在隨砂輪 軸2由下到上移動(dòng)的同時(shí)沿砂輪軸2軸向方向由左向右行進(jìn)，形成圖1所示的V形的行走 路徑3左側(cè)向上傾斜的行走線路，對(duì)金剛石砂輪刀具1右側(cè)進(jìn)行磨削；將金剛石砂輪刀具 1轉(zhuǎn)換方向，金剛石砂輪刀具1在隨砂輪軸2由下到上移動(dòng)的同時(shí)沿砂輪軸2軸向方向由 右向左行進(jìn)，形成圖1所示的V形的行走路徑3右側(cè)向上傾斜的行走線路，對(duì)金剛石砂輪 刀具1左側(cè)進(jìn)行磨削；該左側(cè)向上傾斜的行走線路和右側(cè)向上傾斜的行走線路沿交叉點(diǎn) 的垂線左右對(duì)稱(chēng)，構(gòu)成金剛石砂輪刀具1的交叉V形的行走路徑3，該交叉V形的行走路 徑3的交叉角為V形行走路徑角度β，50度< β <70度；；金剛石砂輪刀具1在交叉V 形的行走路徑3運(yùn)動(dòng)時(shí)，與固定的碳化硅磨石4對(duì)磨。碳化硅磨石優(yōu)選由綠色碳化硅磨 料組成，結(jié)合劑為陶瓷，粒度為180 1200目；金剛石砂輪刀具1由金剛石磨料組成， 結(jié)合劑為金屬，金剛石磨料粒度為600 1500目，濃度大于100，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在交叉V形的行走路徑 3分2-5次進(jìn)給，首先采用粗修整，進(jìn)給深度為50 80微米，當(dāng)砂輪V形尖端成型后， 再采用精修整，進(jìn)給深度為5 10微米，最后采用零修整，修整時(shí)進(jìn)給深度為零。修整 中采用水或者水溶性切削液為冷卻液。在該修整方法中，無(wú)論碳化硅磨石的形狀如何，被修整的金剛石砂輪刀具1的軸向輪廓最終形成V形尖角。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，50度<70度；。采用更細(xì)粒度的碳化硅磨石以及減小修整的進(jìn)給深 度，都可以減小砂輪工具V形尖角的圓弧半徑r和形狀誤差。實(shí)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(zhǎng)方
形的修整碳化硅磨石4，在工作臺(tái)面上沿著磨石的厚度方向與砂輪軸向保持一致。金剛 石砂輪粒度為#600，結(jié)合劑為青銅，濃度100%。修整碳化硅磨石4為#180綠碳化硅磨 石，結(jié)合劑為陶瓷。如圖1所示，砂輪的V形行走路徑角度β設(shè)計(jì)為60度，砂輪轉(zhuǎn)速N = 3000轉(zhuǎn) /分，砂輪進(jìn)給速度Vf為80毫米/分。首先，采用粗修整，進(jìn)給深度a為50微米，當(dāng) 修整成V尖角時(shí)，再采用精修整，進(jìn)給深度a為5微米，最后采用零修整2次，冷卻液用 BM2水溶性磨削液。修整后，金剛石砂輪V形尖角α的檢測(cè)角度為60.45度，尖角半徑 r為28.4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(shí)施例可以將超硬金剛石砂輪修整成V形尖角，尖角角度可以控制到60度及 以下，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
1.一種基于數(shù)控對(duì)磨成型的金剛石砂輪V形尖角精密修整方法，其特征在于將金 剛石砂輪刀具固定在砂輪軸上，碳化硅磨石固定在水平面上，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(dòng)的同時(shí)沿砂輪軸軸向方向由左向右行進(jìn)，形 成V形的行走路徑左側(cè)向上傾斜的行走線路，對(duì)金剛石砂輪刀具右側(cè)進(jìn)行磨削；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(dòng)的同時(shí)沿砂輪軸軸向方 向由右向左行進(jìn)，形成V形的行走路徑右側(cè)向上傾斜的行走線路，對(duì)金剛石砂輪刀具左 側(cè)進(jìn)行磨削；該左側(cè)向上傾斜的行走線路和右側(cè)向上傾斜的行走線路沿交叉點(diǎn)的垂線左 右對(duì)稱(chēng)，構(gòu)成金剛石砂輪刀具的交叉V形的行走路徑，該交叉V形的行走路徑的交叉角 為V形行走路徑角度β，50度<0<70度；金剛石砂輪刀具在交叉V形的行走路徑分2-5 次進(jìn)給，首先采用50 80微米的進(jìn)給深度，再采用5 10微米的進(jìn)給深度，最后采用 進(jìn)給深度為零的零修整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于數(shù)控對(duì)磨成型的金剛石砂輪V形尖角精密修整方法，其特征在于所述碳化硅磨石由綠色碳化硅磨料組成，結(jié)合劑為陶瓷，粒度為180 1200目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于數(shù)控對(duì)磨成型的金剛石砂輪V形尖角精密修整方法，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 600 1500目，濃度大于4.4克拉/cm3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于數(shù)控對(duì)磨成型的金剛石砂輪V形尖角精密修整方法，其特 征在于修整中金剛石砂輪轉(zhuǎn)速大于2000轉(zhuǎn)/分，采用水或者水溶性切削液為冷卻液。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于數(shù)控對(duì)磨成型的金剛石砂輪V形尖角精密修整方法。該方法金剛石砂輪刀具固定在砂輪軸上，碳化硅磨石固定在水平面上，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(dòng)的同時(shí)沿砂輪軸軸向方向由左向右行進(jìn)，形成V形的行走路徑左側(cè)向上傾斜的行走線路，對(duì)金剛石砂輪刀具右側(cè)進(jìn)行磨削；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(dòng)的同時(shí)沿砂輪軸軸向方向由右向左行進(jìn)，形成V形的行走路徑右側(cè)向上傾斜的行走線路，對(duì)金剛石砂輪刀具左側(cè)進(jìn)行磨削；該方法可對(duì)難加工的超硬金剛石砂輪工具進(jìn)行V尖角的微細(xì)精密修整，不受修整工具形狀的限制。
文檔編號(hào)B24B53/07GK102019585SQ20101050321
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月9日
發(fā)明者謝晉 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)