專利名稱：一種金剛石磨輪及使用這種磨輪的磨削設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種金剛石磨輪及使用這種磨輪的磨削設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域：

本實(shí)用新型涉及一種金剛石磨輪及使用這種磨輪的磨削設(shè)備，尤其是用 于寶石等非金屬材料、非鐵族金屬材料、硬質(zhì)合金等硬脆性材料的粗磨、精 磨、拋光等磨削加工。
(二) 背景技術(shù)
目前，在對硬脆性材料磨削加工中通常使用的工具有普通磨料涂附磨輪， 為了保證其使用壽命， 一般采用金剛石燒結(jié)磨輪和金剛石電鍍磨輪等。金剛 石燒結(jié)磨輪是指采用金屬或金屬化合物作為結(jié)合劑，用金剛石作為磨料采用 粉末冶金的方法制作出的磨削工具，屬于固結(jié)磨輪種類。雖然這種磨輪大大 提高了磨輪的使用壽命，然而金剛石固結(jié)磨輪屬于剛性，在磨削加工過程中， 存在著形狀保持性以及自銳性能差等問題，特別是在進(jìn)行精密磨削加工時(shí)， 需要經(jīng)常采用專門技術(shù)和設(shè)備工具對磨輪工作表面進(jìn)行修整，大大降低了工 作效率，同時(shí)增加了磨輪的非正常磨損。特別是對于被加工面為曲面的工件， 如寶玉石、玻璃工藝品、石材圓柱等，采用剛性磨輪磨削，很難使被加工面 保持原來的形狀。金剛石電鍍磨輪則是以金剛石為磨料，采用電鍍的方法將 金剛石鍍覆于金屬基體表面而制作出的磨削工具。金剛石電鍍磨輪雖然具有 磨削效率高的優(yōu)點(diǎn)，但是電鍍磨輪對金屬基體加工要求高，且電鍍磨輪也屬 于剛性，在加工曲面時(shí)形狀保持性差。
為了實(shí)現(xiàn)磨輪與被加工件間的柔性接觸，目前常用的是剛玉、碳化硅等 普通磨料制作的砂紙、砂布、砂帶、百葉輪等涂附磨輪產(chǎn)品，以及由普通磨 料砂帶制作的柔性磨輪產(chǎn)品，如公告號CN201026584的中國實(shí)用新型專利公 開了一種曲面砂帶磨削柔性磨輪。然而這種柔性磨輪采用普通磨料砂帶制作， 硬度低，耐磨性差，使用壽命短、磨削效率低；柔性過渡部分采用輪圈嵌接 或液體充填的方法，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝操作繁瑣，且容易損壞，另外還容易對 環(huán)境形成污染。雖然鋯剛玉、陶瓷微晶磨料等新型磨料相繼出現(xiàn)，使制成的 涂附磨輪使用性能有所改善，但前面所提到的問題仍然很突出。同時(shí)普通磨 料的這些特性嚴(yán)重制約了 CNC數(shù)控加工中心的使用。
(三) 實(shí)用新型內(nèi)容 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是硬脆性材料磨削加工中磨削效率低、
被磨工件表面易燒傷、表面加工精度低、被磨工件表面保形性差等諸多問題， 提供一種金剛石磨輪及使用這種磨輪的磨削設(shè)備。
為解決上述問題，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的一種金剛石磨輪，它包括支撐輪以及附著其上的磨削層。所述磨削層主要由環(huán)狀的金剛石砂帶層和柔性過渡 層嵌套而成，金剛石砂帶層緊密的粘結(jié)于柔性過渡層的外環(huán)表面，柔性過渡 層的內(nèi)環(huán)表面緊密的粘結(jié)于支撐輪的外環(huán)表面。由于采用金剛石砂帶代替常 規(guī)柔性磨輪中的剛玉砂帶或碳化硅砂帶，使柔性磨輪的使用壽命、磨削效率、
表面加工質(zhì)量都得到較大提高；同時(shí)柔性過渡層為金剛石砂帶提供柔性，使 磨削時(shí)金剛石砂帶表面與工件柔性接觸，減少磨削熱損傷、保持了被磨工件 表面形狀、提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
上述方案中，所述金剛石砂帶層采用無接頭布基為基材、以人造金剛石 為磨料制成。其厚度最好為0. 600mm 1.000mm。
上述方案中，所述柔性過渡層由高回彈泡沫塑料制成，其厚度最好為 8mm 15mm。高回彈泡沫塑料的回彈率和壓縮永久形變根據(jù)磨輪的壽命選定， 優(yōu)選的是回彈率》60%、壓縮永久變形《8%的高回彈泡沫塑料。采用高回彈 泡沫塑料為柔性過渡層，實(shí)現(xiàn)金剛石磨輪與被磨削表面柔性接觸，減少磨削 熱損傷、并保持被磨工件表面形狀。
支撐輪用于支撐柔性環(huán)，支撐輪設(shè)計(jì)一定尺寸內(nèi)孔，用于裝配在機(jī)械設(shè) 備上從而在機(jī)械設(shè)備的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)對工件的磨削加工。支撐輪可以采用鋼基 體，但最好采用塑料一次加工成型。
作為上述方案的改進(jìn)，所述柔性過渡層和支撐輪的結(jié)合面上設(shè)有墊環(huán)， 該墊環(huán)貼附于支撐輪的圓周表面上，主要由1 5層厚度平整的橡膠疊加粘結(jié) 而成。作為優(yōu)選，所選用的橡膠的厚度在lmm 3mm之間，其所組成的墊環(huán)的 厚度在lmm 10mm之間。
采用上述金剛石磨輪所制的磨削設(shè)備，包括本體、以及主要由支撐輪以 及附著其上的磨削層構(gòu)成的磨輪，磨輪通過其上的支撐輪與本體相連。所述 磨削層主要由環(huán)狀的金剛石砂帶層和柔性過渡層嵌套而成，金剛石砂帶層緊 密的粘結(jié)于柔性過渡層的外環(huán)表面，柔性過渡層的內(nèi)環(huán)表面緊密的粘結(jié)于支 撐輪的外環(huán)表面。
上述方案中，金剛石砂帶層最好采用無接頭布基為基材、以人造金剛石 為磨料制成。
上述方案中，所述柔性過渡層由高回彈泡沬塑料制成，其高回彈泡沬塑 料的回彈率和壓縮永久形變根據(jù)磨輪的壽命選定，優(yōu)選的是，回彈率》60%、 壓縮永久變形《8 %的高回彈泡沫塑料。
上述方案中，所述支撐輪采用塑料一次加工成型。
上述方案中，所述柔性過渡層和支撐輪的結(jié)合面上設(shè)有墊環(huán)，該墊環(huán)貼 附于支撐輪的圓周表面上，主要由1 5層厚度平整的橡膠疊加粘結(jié)而成。作 為優(yōu)選，所選用的橡膠的厚度在lmm 3mm之間，其所組成的墊環(huán)的厚度在 l腿 10mm之間。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其特征在于
1、由于采用金剛石砂帶代替常規(guī)柔性磨輪中的剛玉砂帶或碳化硅砂帶，使柔性磨輪的使用壽命、磨削效率、表面加工質(zhì)量都得到較大提高。
2、 柔性過渡層采用高回彈泡沫塑料代替以往的彈簧、充氣袋等形式，使 制作工藝大大簡化，同時(shí)減輕了重量，由于高回彈泡沫塑料的高的回彈率、 低的壓縮永久變形，使磨輪在使用過程中保持充分的柔性。
3、 支撐輪采用塑料制作代替以往的鋼、鋁基體，使磨輪的重量減輕，磨 削功率消耗降低，并使支撐輪的成本降低。
4、 結(jié)構(gòu)更緊湊、實(shí)現(xiàn)更容易。
(四)
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圖1為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的正視剖面示意圖。 圖2為圖1的俯視圖。
圖中標(biāo)號為1、磨削層1-1、金剛石砂帶層1-2、柔性過渡層2、 支撐輪3、墊環(huán)4、內(nèi)孔
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型一種金剛石磨輪如圖1和圖2所示，主要由支撐輪2以及附 著其上的磨削層1構(gòu)成，磨削層1包括金剛石砂帶層1-1和柔性過渡層1-2。 金剛石砂帶層1-1采用無接頭布基為基材、以人造金剛石為磨料制成。柔性 過渡層1-2主要由回彈泡沫塑料制成，該高回彈泡沫塑料的回彈率》60%、 壓縮永久變形(7CTC， 22小時(shí))《8%。環(huán)形結(jié)構(gòu)金剛石砂帶層1-1與環(huán)形 結(jié)構(gòu)柔性過渡層1-2通過膠粘劑相膠結(jié)，膠粘劑主要為樹脂膠粘劑類高分子 材料，要求膠粘劑對纖維編織布、泡沫塑料的粘結(jié)強(qiáng)度高，且具有一定的耐 水、耐油、耐熱性能。膠粘劑均勻涂布于金剛石砂帶層1-1內(nèi)環(huán)表面與柔性 過渡層1-2外環(huán)表面，使金剛石砂帶層1-1與柔性過渡層卜2平整緊密地粘 結(jié)在一起，并由此形成的組合物我們?nèi)∶麨槟ハ鲗?，然后將磨削層1與支 撐輪2通過膠粘劑相膠結(jié)，此種膠粘劑也主要為樹脂膠粘劑類，要求其對塑 料的粘結(jié)強(qiáng)度高，且具有一定的耐水、耐油性能。膠粘劑均勻涂布于磨削層 1的內(nèi)環(huán)表面與支撐輪2的外環(huán)表面，然后使磨削層1與支撐輪2平整緊密 地粘結(jié)在一起。
為了保證柔性過渡層1-2給予金剛石砂帶層1-1的柔性各個(gè)部位均勻一 致，磨削層1必須以一定張緊力裝配于支撐輪2外環(huán)表面，因此，在裝配過 程中，當(dāng)磨削層1與支撐輪2配合較松弛時(shí)，需在支撐輪2外環(huán)表面采用膠 粘劑粘結(jié)一層或幾層橡膠膠皮，稱為墊環(huán)3。所用膠粘劑要求對塑料、橡膠 的粘結(jié)強(qiáng)度高。墊環(huán)3所選用的橡膠膠皮要求厚度平整均一， 一般選用膠皮 厚度為lmm、 2mm、 3mm共3個(gè)種類，由此可組合出墊環(huán)厚度有l(wèi)ram、 2rara、 3rran、 4咖、5mm、 6ram共6個(gè)種類。
金剛石柔性磨輪規(guī)格主要根據(jù)金剛石砂帶層1-1的圓周直徑與工作面寬 度兩種參數(shù)來確定，環(huán)形結(jié)構(gòu)金剛石砂帶層i-i圓周直徑主要為100毫米 255毫米(公制尺寸，英制尺寸為4英寸 10英寸)，環(huán)形結(jié)構(gòu)金剛石砂帶l 工作面寬度尺寸為25毫米 51毫米(公制尺寸，英制尺寸為1英寸 2英寸)。 將如圖1所示的金剛石磨輪支撐輪內(nèi)孔4裝配于磨削設(shè)備主軸上，在磨 削設(shè)備帶動(dòng)下，柔性磨輪以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，將被磨工件以一定壓力擠壓柔性 磨輪金剛石砂帶層1-1表面，使金剛石刻入工件表面從而實(shí)現(xiàn)對工件的磨削， 在無數(shù)金剛石磨粒的連續(xù)磨削作用下，使工件整個(gè)被加工面被連續(xù)刻取，從 而磨削加工出具有一定表面粗糙度的平面或曲面。由于柔性過渡層1-2提供 了金剛石砂帶層1-1以一定的柔性，因而金剛石砂帶層1-1能在不破壞工件 的表面形狀的條件下實(shí)現(xiàn)對工件的磨削加工，且具有較高的磨削壽命和磨削 效率。
權(quán)利要求1、一種金剛石磨輪，它包括支撐輪(2)以及附著其上的磨削層(1)，其特征在于所述磨削層(1)主要由環(huán)狀的金剛石砂帶層(1-1)和柔性過渡層(1-2)嵌套而成，金剛石砂帶層(1-1)緊密的粘結(jié)于柔性過渡層(1-2)的外環(huán)表面，柔性過渡層(1-2)的內(nèi)環(huán)表面緊密的粘結(jié)于支撐輪(2)的外環(huán)表面。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石磨輪，其特征在于所述金剛石砂帶層(1-1)采用無接頭布基為基材、以人造金剛石為磨料制成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石磨輪，其特征在于所述柔性 過渡層(1-2)由回彈率》60%、壓縮永久變形《8%的高回彈泡沫塑料制 成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石磨輪，其特征在于所述支撐輪(2)采用塑料一次加工成型。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石磨輪，其特征在于所述柔性過渡層(1-2)和支撐輪(2)的結(jié)合面上設(shè)有墊環(huán)(3)，該墊環(huán)(3)貼 附于支撐輪(2)的圓周表面上，主要由1 5層厚度平整的橡膠疊加粘結(jié) 而成。
6、 磨削設(shè)備，包括本體、以及主要由支撐輪(2)以及附著其上的磨 削層(1)構(gòu)成的磨輪，磨輪通過其上的支撐輪(2)與本體相連，其特征 在于所述磨削層(1)主要由環(huán)狀的金剛石砂帶層(1-1)和柔性過渡層(1-2)嵌套而成，金剛石砂帶層(1-1)緊密的粘結(jié)于柔性過渡層(1-2) 的外環(huán)表面，柔性過渡層(1-2)的內(nèi)環(huán)表面緊密的粘結(jié)于支撐輪(2)的 夕卜環(huán)表面。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的磨削設(shè)備，其特征在于所述金剛石砂帶層(1-1)采用無接頭布基為基材、以人造金剛石為磨料制成。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的磨削設(shè)備，其特征在于所述柔性過渡層 (1-2)由回彈率》60%、壓縮永久變形《8%的高回彈泡沫塑料制成。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的磨削設(shè)備，其特征在于所述支撐輪(2) 采用塑料一次加工成型。
10、根據(jù)權(quán)利要求6所述的磨削設(shè)備，其特征在于所述柔性過渡層 (l-2)和支撐輪(2)的結(jié)合面上設(shè)有墊環(huán)(3)，該墊環(huán)(3)貼附于支 撐輪(2)的圓周表面上，主要由1 5層厚度平整的橡膠疊加粘結(jié)而成。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種金剛石磨輪及使用這種磨輪的磨削設(shè)備。該金剛石磨輪包括金剛石砂帶、柔性過渡層、支撐輪。利用膠粘劑將金剛石砂帶部分平整緊密的粘結(jié)于柔性過渡層上，再將柔性過渡層內(nèi)圓面與支撐輪外圓面平整緊密的粘結(jié)在一起。金剛石砂帶部分為采用無接頭布基為基材制作的金剛石環(huán)形砂帶。柔性過渡層部分采用回彈率≥60％、壓縮永久變形(70℃22小時(shí))≤8％的高回彈泡沫塑料，以連接金剛石工作層和支撐輪。支撐輪部分采用塑料制作，并加工成一定形狀。由此制作的金剛石柔性磨輪與其它磨輪相比具有能與被磨削表面柔性接觸，減少磨削熱損傷、并保持被磨工件表面形狀，同時(shí)具有較高的使用壽命、磨削效率、以及表面加工質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B24D13/02GK201371422SQ20082010459
公開日2009年12月30日 申請日期2008年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月17日
發(fā)明者劉志環(huán), 王進(jìn)保, 肖樂銀, 謝志剛 申請人:桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院