砂轮及其制备方法.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CN108081158A(43)申请公布日2018.05.29(21)申请号201711348401.6(22)申请日2017.12.15(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区清华园申请人上海航天精密机械研究所(72)发明人张树波李学崑郭国强田晨晨王立平刘辛军(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201代理人赵天月(51)Int.Cl.B24D3/06(2006.01)B24D18/00(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图5页(54)发明名称砂轮及其制备方法(57)摘要本发明涉及砂轮及其制备方法。该砂轮包括磨削主体和基体，其中，所述磨削主体布置在所述基体外表面，所述磨削主体由紧密排列的相同拓扑结构单元构成。该砂轮不仅提高了参与切削磨粒的比例，进而提高了砂轮的磨削效率，降低了磨削力，而且明显提高了砂轮的孔隙率，改善了砂轮的容屑与冷却能力，可以有效防止磨削工件烧伤。CN108081158ACN108081158A权利要求书1/1页1.一种砂轮，其特征在于，包括：磨削主体和基体，所述磨削主体布置在所述基体外表面，所述磨削主体由紧密排列的相同拓扑结构单元构成。2.根据权利要求1所述的砂轮，其特征在于，所述拓扑结构单元为边长为0.5～5.0mm的立方体。3.根据权利要求2所述的砂轮，其特征在于，所述立方体为八面体或截角八面体；优选地，所述立方体的边长为0.5～2.0mm。4.根据权利要求1所述的砂轮，其特征在于，所述八面体的支柱的长度相等；任选地，所述八面体的支柱的直径相等；任选地，所述八面体的支柱之间的特征夹角相等。5.根据权利要求4所述的砂轮，其特征在于，所述八面体的支柱的长度为0.3～3.5mm；任选地，所述八面体的支柱的直径为0.1～1mm；任选地，所述八面体的支柱之间的特征夹角为60～120度。6.根据权利要求1所述的砂轮，其特征在于，所述截角八面体的支柱的长度相等；任选地，所述截角八面体的支柱的直径相等。7.根据权利要求6所述的砂轮，其特征在于，所述截角八面体的支柱的长度为0.3～3.5mm；任选地，所述截角八面体的支柱的直径为0.1～1mm。8.根据权利要求1所述的砂轮，其特征在于，所述基体材料为金属材料；优选地，所述基体材料为合金钢或铸铝。9.一种制备权利要求1～8任一项所述的砂轮的方法，其特征在于，包括：(1)将磨粒、金属粉末和填充剂进行球磨处理，以便得到混料；(2)将所述混料进行选择性激光烧结处理，以便得到磨削主体；(3)将所述磨削主体与所述砂轮基体进行装配处理，以便得到所述砂轮；任选地，进一步包括：(4)将所述砂轮进行修整开刃处理；任选地，所述金属粉末选自包括铜、钴、镍、铁、铝、银、钕、铅、镧、铈、钼、硅、铬粉末的至少之一；任选地，所述填充剂选自包括碳化钨、碳化硅、石墨的至少之一；任选地，所述磨粒为金刚石磨粒或立方氮化硼磨粒；任选地，所述磨粒尺寸为23～200微米；任选地，所述磨粒浓度为10％～200％；任选地，所述磨粒包括镀层。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中所述选择性激光烧结处理中，激光器的功率为10W～500W，粉层厚度为0.02～0.5mm，线性扫描速度为100mm/s～7000mm/s，工作腔体的氧浓度不大于100ppm，成型气氛在循环净化的条件下的除尘率不小于98％。2CN108081158A说明书1/8页砂轮及其制备方法技术领域[0001]本发明主要涉及磨削加工及增材制造领域，具体地，本发明涉及砂轮及其制备方法，更具体地，本发明涉及金属结合剂砂轮及其制备方法。背景技术[0002]传统固结金属结合剂砂轮制造工艺主要是热压成型法。热压法中，首先将金属结合剂与磨粒按照一定比例混合均匀，在自然堆积混料的基础上施加一定的压力与温度，最终成型。这样工艺制造出来的砂轮性能是受混料的成分比例、施加的温度压力、受压时间等相互耦合的、非独立的多个因素共同决定的，而且制造一个性能好的砂轮主要依赖于技术人员的经验，导致同一批砂轮质量一致性差，制造成本高。[0003]因此，性能更优的砂轮及其制造方法还需进一步研究。发明内容[0004]本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：[0005]砂轮的微观拓扑结构是由气孔、磨粒、结合剂的成分比例与相互接触状态决定的，砂轮的微观拓扑结构直接影响砂轮的磨削性能。然而，传统的热压法制造出来的金属结合剂砂轮的微观拓扑结构是完全不确定的，导致砂轮不仅磨削力大，磨出的工件表面粗糙，精度低，而且砂轮的孔隙率低，容屑与冷却能力弱，容易造成磨削工件烧伤。[0006]基于上述问题的发现，发明人通过选择性激光烧结技术将处于松散状态的粉末薄层，通过逐层