本發明涉及砂輪修整領域，具體涉及一種超硬磨料砂輪的復合式精密修整裝置及超硬磨料砂輪的高壓磨料水射流與接觸式復合精密修整方法。

背景技術：

砂輪通常由磨粒和結合劑兩部分構成：磨粒起切削作用，通常硬度較大；結合劑將無數磨粒粘結在一起。其中磨粒為金剛石或立方氮化硼(CBN)的砂輪統稱為超硬磨料砂輪。超硬磨料砂輪相比普通砂輪而言具有更優良的磨削性能，因此超硬磨料砂輪廣泛應用于高速高效磨削、精密和超精密磨削、成形磨削、難加工材料磨削和磨削自動化等技術領域。

然而，在實際應用中超硬磨料砂輪優秀的磨削性能卻遠遠未能得到充分的發揮，原因在于：砂輪在使用前和磨削磨損后，需要進行修整，但由于超硬磨粒具有很高的硬度，使用傳統的修整方法進行修整時，修整效果不佳。目前超硬磨料砂輪修整常用的修整方法主要有車削修整法、杯形砂輪修整法，電火花修整法、電解修整法、ELID在線修整法等，但是這些修整方法普遍存在的缺點是修整裝置復雜，修整工具磨損快，修整效率低等問題。如車削法使用金剛筆作為修整工具修整超硬磨料砂輪，該方法只適用于修整陶瓷結合劑類的超硬磨料砂輪，并且修整工具磨損較快，修整效率較低；杯形砂輪修整法修整大粒度超硬磨料存在修整工具磨耗速度過快的問題；電解修整法雖然修整精度高，專用的電解液、電源等工具，使整個修整裝置價格昂貴且比較復雜，且該方法修整效率太低；電火花修整法整形效率較高，但表面的磨粒因高溫發生碳化，表層磨粒會快速磨損；對于大粒度超硬磨料砂輪還缺乏高效精密的修整方法。

技術實現要素：

本發明的目的就是針對大粒度超硬磨料砂輪修整難的問題，提供一種超硬磨料砂輪的復合式精密修整裝置以及采用高壓磨料水射流與接觸式復合精密修整方法，超硬磨料砂輪的復合式精密修整裝置主要是提出了一種新的磨料水射流修整裝置。

本發明采用的技術方案如下：

一種超硬磨料砂輪的復合式精密修整裝置，包括安裝在超硬磨料砂輪與修整輪一側的磨料水射流修整裝置，所述的磨料水射流修整裝置包括噴射系統，所述的噴射系統的入口端與一個磨料罐連通，且所述的噴射系統由控制器控制，所述的控制器分別與蓄能器、氣壓裝置相連，所述的蓄能器與一個供水器相連；所述的氣壓裝置與空壓機相連。

進一步的，所述的蓄能器與供水器之間串聯有過濾器和增壓泵。

磨料水射流修整裝置的工作過程如下：

增壓泵將清水從供水器中經水管吸入，加壓后儲存在蓄能器中，修整時通過高壓管路經控制器進入噴射系統中，從一級噴嘴噴出，在噴嘴出口處形成高速液流，并在混合腔內產生一定的真空度。由于磨料罐與混合腔之間形成一定的壓力差，使磨料在自重和壓力差的共同作用下通過氣力運輸而進入混合腔，并與水射流發生劇烈紊動擴散與摻混，再通過二級噴嘴而形成磨料水射流，對砂輪進行修整。

利用上面所述的裝置對砂輪進行修整的方法，包括以下步驟：

步驟1，磨料水射流粗修：

超硬磨料砂輪與修整輪以一定的速度旋轉，且磨料砂輪沿其軸向勻速往復進給，同時磨料水射流修整裝置沿著與磨料砂輪軸線垂直的方向向超硬磨料砂輪與修整輪形成的間隙內噴射磨料水射流，磨料水射流沖擊超硬磨料砂輪表面，使被修整輪14結合劑破碎、磨粒脫落，從而達到降低砂輪圓跳動的目的；

步驟2，接觸式精修：當砂輪的圓跳動降低到一定程度時，利用步驟1修整的超硬磨料砂輪磨削不銹鋼或鑄鐵材料進行精修，將突出高度不一致的磨粒去除或磨平，使砂輪表面磨粒趨于一致；

步驟3，磨料水射流修銳：為獲得良好的砂輪表面地形地貌、節約砂輪材料及延長砂輪的使用壽命，采用低壓、大靶距的磨料水射流對砂輪進行最后的修銳。

進一步的，所述的超硬磨料砂輪為粒度#30～#1000的金屬結合劑金剛石砂輪。

進一步的，所述的超硬磨料砂輪與修整輪之間的間隙大小為磨料粒徑的1/4～1/2。

進一步的，所述步驟1的修整參數如下：

砂輪轉速：修整時砂輪外圓的線速度，為5m/s～30m/s；

修整輪轉速：修整輪旋轉時外圓的線速度，為10m/s-25m/s；

進給速度：修整時砂輪沿軸向的進給速度，為100mm/min～1000mm/min。

進一步的，所述步驟1的磨料水射流參數如下：

水射流壓力：修整時水射流噴嘴處壓力，為10MPa～60Mpa；

射流靶距：修整時水射流噴嘴距離砂輪與修整輪軸線平面的距離，為10mm～20mm；

磨料流量：修整時單位時間內流入噴嘴的磨粒量，為10g/min～40g/min。

進一步的，所述步驟2的磨削參數如下：

砂輪轉速：砂輪旋轉時外圓的線速度，為5m/s～30m/s；

工作臺左右進給速度：1000mm/min～15000mm/min；

工作臺橫向進給量：工作臺相對砂輪軸向單次進給量，為1mm～4mm。

進一步的，所述步驟3的修整參數與步驟1的修整參數一致。

進一步的，所述步驟3的磨料水射流參數如下：

水射流壓力：修整時水射流噴嘴處壓力，為10MPa～40Mpa；

射流靶距：修整時水射流噴嘴距離砂輪與修整輪軸線平面的距離，為20mm～30mm；

磨料流量：修整時單位時間內流入噴嘴的磨粒量，為3g/min～20g/min。

所述的超硬磨料砂輪修整方法，送入普通磨料種類為石榴石，粒度為#30～#1000。

本發明的工作原理：

高壓磨料水射流修銳砂輪時，磨料水高速沖擊砂輪表面，對結合劑進行沖蝕，去除磨損砂輪表面一定深度的結合劑以及部分磨鈍的磨粒，使新的磨粒突出砂輪表面。當砂輪的圓跳動降低到一定程度時，單純使用磨料水射流無法繼續高效地降低圓跳動，再利用磨削不銹鋼時磨屑的黏附作用，使磨粒失去切削作用，加快砂輪磨損，將突出高度不一致的磨粒去除或磨平，使砂輪表面磨粒趨于一致，增加整形效率。

本發明的有益技術效果如下：

根據僅用高壓磨料水射流不易實現外圓跳動的精密控制，僅用接觸式修整方法磨粒突出高度過低，磨削力大等問題，提出了利用高壓磨料水射流修銳超硬磨料砂輪，通過磨削不銹鋼等材料的方法修形，兩種操作交替進行，既實現砂輪圓跳動的快速收斂與砂輪表面磨粒的良好突出，又可保證整個修整過程中的磨削力小，保護機床主軸系統。利用該修整方法獲得的砂輪輪廓精度高，砂輪表面磨粒突出高度大，加工零件時的磨削力小，更容易實現高精度的輪廓磨削。

附圖說明

圖1為磨料水射流系統結構示意圖；

圖2為磨料水射流修整裝置示意圖；

圖3為具體實施例中，磨料水射流粗修整后的超硬磨料砂輪表面微觀地貌；

圖4為具體實施例中，磨削不銹鋼精修后的超硬磨料砂輪表面微觀地貌；

圖5為具體實施例中，磨料水射流修銳后的超硬磨料砂輪表面微觀地貌。

其中，1、空壓機，2、增壓泵，3、過濾器，4、供水器，5、蓄能器，6、控制器，7、磨料罐，8、噴射系統，9、磨料水射流，10、磨料水射流修整夾持裝置，11、超硬磨料砂輪的復合式精密修整裝置，12、氣壓裝置，13、砂輪，14、修整輪。

具體實施方式

結合附圖發明作進一步說明。

如圖1、2所示，一種超硬磨料砂輪的復合式精密修整裝置11，包括安裝在超硬磨料砂輪與修整輪一側的磨料水射流修整裝置11，該裝置通過一個磨料水射流修整夾持裝置10夾持，磨料水射流修整夾持裝置所述的磨料水射流修整裝置包括噴射系統8，噴射系統8的入口端與一個磨料罐7連通，且噴射系統8由控制器6控制，控制器6分別與蓄能器5氣壓裝置12相連，所述的蓄能器5與一個供水器4相連；氣壓裝置12與空壓機1相連；蓄能器5與供水器4之間串聯有過濾器3和增壓泵2。

增壓泵2將清水從供水器4中經水管吸入，加壓后儲存在蓄能器5中，修整時通過高壓管路經控制器6進入噴射系統8中，從一級噴嘴噴出，在噴嘴出口處形成高速液流，并在混合腔內產生一定的真空度。由于磨料罐7與混合腔之間形成一定的壓力差，使磨料在自重和壓力差的共同作用下通過氣力運輸而進入混合腔，并與水射流發生劇烈紊動擴散與摻混，再通過二級噴嘴而形成磨料水射流9，對砂輪進行修整。

基于上述裝置對超硬磨料砂輪進行精密修整的方法，包括以下步驟：

步驟1，磨料水射流粗修：以恒定速度旋轉的被修整超硬磨料砂輪13與修整輪14保持一定的間隙，間隙大小為磨料粒徑的1/4～1/2，砂輪13沿軸向勻速往復進給，安裝在磨床的在位磨料水射流修整裝置沿間隙方向水平放置；磨料水射流9在修整輪高速旋轉而形成的金剛石滾輪形成面內，沖擊超硬磨料砂輪表面，使被修整輪14結合劑破碎、磨粒脫落，從而達到降低砂輪圓跳動的目的。

步驟2，接觸式精修：當砂輪的圓跳動降低到一定程度時，單純使用磨料水射流無法繼續高效地降低圓跳動，利用步驟1修整的超硬磨料砂輪13磨削不銹鋼或鑄鐵材料進行精修。將突出高度不一致的磨粒去除或磨平，使砂輪表面磨粒趨于一致。

步驟3，磨料水射流修銳：為獲得良好的砂輪表面地形地貌、節約砂輪材料及延長砂輪的使用壽命，采用低壓、大靶距的磨料水射流對砂輪進行最后的修銳。

下面結合具體的實施例對本發明的方法進行詳細說明：

基于超硬磨料砂輪的高壓磨料水射流與接觸式復合精密修整方法，包括以下步驟：

1.磨料水射流粗修，具體磨料水射流工藝參數和修整參數分別如表1、表2所示，對砂輪進行粗修整直至砂輪的圓跳動減少到30～40μm范圍內時，停止粗修，進入下一道工序，修整后超硬磨料砂輪表面形貌如圖2所示；

表1磨料水射流工藝參數

表2修整參數

2.接觸式精修，利用步驟1修整的超硬磨料砂輪磨削不銹鋼進行精修，磨削參數如表3所示，獲得圓跳動為13μm。精修后的超硬磨料砂輪表面形貌如圖3所示，將突出高度不一致的磨粒去除或磨平，使砂輪表面磨粒高度趨于一致；

表3不銹鋼磨削參數

3.磨料水射流修銳，利用低壓、大靶距的磨料水射流對超硬磨料砂輪進行修銳，磨料水射流參數如表4所示，砂輪參數與步驟1一致，獲得磨粒突出的砂輪表面，如圖4所示。

表4磨料水射流工藝參數

上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述，但并非對發明保護范圍的限制，所述領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍內。