成型磨削用单层钎焊CBN砂轮磨粒排布设计与实现方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108818337A(43)申请公布日2018.11.16(21)申请号201810729954.4(22)申请日2018.07.05(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市御道街29号(72)发明人丁文锋奚欣欣徐九华傅玉灿苏宏华杨长勇陈燕张全利赵正彩(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人曹翠珍(51)Int.Cl.B24D18/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称成型磨削用单层钎焊CBN砂轮磨粒排布设计与实现方法(57)摘要本发明涉及一种成型磨削用单层钎焊CBN砂轮磨粒排布设计与实现方法，砂轮工作面任一区域的磨粒密度与该区域的几何特征有关，即通过改变磨粒密度调整磨粒排布方式。这有异于传统的磨粒在砂轮工作面不同区域平均分布的方式。目的在于，通过在砂轮轴截面切线平缓的区域布置较多磨粒以延缓该区域砂轮磨损速率，使得砂轮工作面均匀磨损。所述的几何特征指的是砂轮各区域砂轮轴截面切线方向与竖直方向的夹角。采用本发明的成型CBN砂轮磨削钛合金时零件废品率大幅降低，且砂轮使用寿命提高一倍。CN108818337ACN108818337A权利要求书1/1页1.一种成型磨削用单层钎焊CBN砂轮磨粒排布设计与实现方法，其特征在于：砂轮工作面任一区域的磨粒密度与该区域的几何特征有关，通过调整磨粒密度调整磨粒排布方式，在砂轮轴截面切线平缓的区域布置较多磨粒以延缓其砂轮磨损速率。2.权利要求1所述的成型磨削用单层钎焊CBN砂轮磨粒排布设计与实现方法，其特征在于，所用的单层钎焊CBN砂轮包括砂轮基体、结合剂和CBN磨粒三部分，所述的几何特征指的是砂轮各区域处砂轮轴截面切线方向与竖直方向的夹角。3.权利要求1或2所述的成型磨削用单层钎焊CBN砂轮磨粒排布设计与实现方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤(1)：清洁；步骤(2)：磨粒排布密度的确定；设X、Y为砂轮轴截面上两个不同区域，α和β分别为X、Y处砂轮轴截面切线方向与竖直方向的夹角，这两个位置处的磨粒密度分别为dX、dY，根据式(1)，确定砂轮工作面位置X或Y处的磨粒密度：dX/dY＝Sinα/Sinβ式(1)步骤(3)：制模；采用不粘胶标签纸包裹砂轮基体工作面，并在标签纸上制作边长大于磨粒粒径的方孔，方孔的密度分布与步骤(2)确定的CBN磨粒分布密度保持一致；步骤(4)：布磨粒；首先在砂轮基体工作面涂抹不干胶，然后将CBN磨粒放入模板的方孔内，每孔一颗，并轻压磨粒使磨粒牢固黏附在砂轮基体表面；最后脱去模板；步骤(5)：钎焊；将CBN磨粒钎焊至砂轮基体。钎焊时，以10～15℃/min的升温速率将钎焊炉加热至880～900℃，并保温8～10min；保温结束后，以10～15℃/min的降温速率将钎焊炉的温度降至室温。4.权利要求1或2所述的成型磨削用单层钎焊CBN砂轮磨粒排布设计与实现方法，其特征在于，步骤(2)中，α和β是由被磨工件形状确定，且0≤α≤90°，0≤β<90°，dX或dY为预先确定。2CN108818337A说明书1/4页成型磨削用单层钎焊CBN砂轮磨粒排布设计与实现方法技术领域[0001]本发明涉及一种成型磨削用单层钎焊CBN砂轮磨粒排布设计与实现方法，属于超硬磨料磨具制造技术领域。背景技术[0002]在钛合金、高温合金等难加工材料复杂结构切削(如成型铣削)过程中，由于材料强度高、韧性好和导热性差等特性，极易产生刀具磨损快、表面质量差和尺寸精度低等问题。以缓进深切磨削、高效深切磨削等为典型代表的高效磨削技术凭借众多磨粒的微切削作用完成宏观材料去除，可以在大幅提高表面质量和尺寸精度的同时提供令人满意的材料去除效率，甚至打破传统的“粗切精磨”分工模式。[0003]不同于平面磨削，成型磨削时砂轮截面不同位置磨粒去除材料的体积不同(图1-1，1-2)，从而导致型面各处磨削温度有所差异，其结果便是温度较高的区域砂轮磨损较快，逐渐使砂轮型面与其设计轮廓产生一定偏差。这一尺寸偏差将直接复映到零件加工表面，导致加工精度下降，废品率增加。若采用单层超硬磨料砂轮(如钎焊(或电镀)CBN(或金刚石)砂轮)，一旦各处砂轮磨损量差异达到一定程度，其难以修整的属性很大程度上意味着砂轮的提前报废。[0004]徐九华等(张志伟.镍基高温合金高效深切成型磨削关键技术研究[博士学位论文].南京航空航天大学,2014)曾采用单层电镀CBN砂轮高效成型磨削DZ125定向凝固镍基高温合金涡轮叶片榫齿，工艺优化后(磨削速度80m/s、工件速度1.85m/min、切深1.64mm)材料去除率高达50mm3/mm，且加工精度满足实际要求。此外，他们还证明了采用单层钎焊CBN砂轮成型磨削