[实用新型]一种金刚石磨轮及使用这种磨轮的磨削设备

说明书

(一)技术领域：

本实用新型涉及一种金刚石磨轮及使用这种磨轮的磨削设备，尤其是用于宝石等非金属材料、非铁族金属材料、硬质合金等硬脆性材料的粗磨、精磨、抛光等磨削加工。

(二)背景技术：

目前，在对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轮，为了保证其使用寿命，一般采用金刚石烧结磨轮和金刚石电镀磨轮等。金刚石烧结磨轮是指采用金属或金属化合物作为结合剂，用金刚石作为磨料采用粉末冶金的方法制作出的磨削工具，属于固结磨轮种类。虽然这种磨轮大大提高了磨轮的使用寿命，然而金刚石固结磨轮属于刚性，在磨削加工过程中，存在着形状保持性以及自锐性能差等问题，特别是在进行精密磨削加工时，需要经常采用专门技术和设备工具对磨轮工作表面进行修整，大大降低了工作效率，同时增加了磨轮的非正常磨损。特别是对于被加工面为曲面的工件，如宝玉石、玻璃工艺品、石材圆柱等，采用刚性磨轮磨削，很难使被加工面保持原来的形状。金刚石电镀磨轮则是以金刚石为磨料，采用电镀的方法将金刚石镀覆于金属基体表面而制作出的磨削工具。金刚石电镀磨轮虽然具有磨削效率高的优点，但是电镀磨轮对金属基体加工要求高，且电镀磨轮也属于刚性，在加工曲面时形状保持性差。

为了实现磨轮与被加工件间的柔性接触，目前常用的是刚玉、碳化硅等普通磨料制作的砂纸、砂布、砂带、百叶轮等涂附磨轮产品，以及由普通磨料砂带制作的柔性磨轮产品，如公告号CN 201026584的中国实用新型专利公开了一种曲面砂带磨削柔性磨轮。然而这种柔性磨轮采用普通磨料砂带制作，硬度低，耐磨性差，使用寿命短、磨削效率低；柔性过渡部分采用轮圈嵌接或液体充填的方法，结构复杂、工艺操作繁琐，且容易损坏，另外还容易对环境形成污染。虽然锆刚玉、陶瓷微晶磨料等新型磨料相继出现，使制成的涂附磨轮使用性能有所改善，但前面所提到的问题仍然很突出。同时普通磨料的这些特性严重制约了CNC数控加工中心的使用。

(三)实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题是硬脆性材料磨削加工中磨削效率低、被磨工件表面易烧伤、表面加工精度低、被磨工件表面保形性差等诸多问题，提供一种金刚石磨轮及使用这种磨轮的磨削设备。

为解决上述问题，本实用新型所设计的一种金刚石磨轮，它包括支撑轮以及附着其上的磨削层。所述磨削层主要由环状的金刚石砂带层和柔性过渡层嵌套而成，金刚石砂带层紧密的粘结于柔性过渡层的外环表面，柔性过渡层的内环表面紧密的粘结于支撑轮的外环表面。由于采用金刚石砂带代替常规柔性磨轮中的刚玉砂带或碳化硅砂带，使柔性磨轮的使用寿命、磨削效率、表面加工质量都得到较大提高；同时柔性过渡层为金刚石砂带提供柔性，使磨削时金刚石砂带表面与工件柔性接触，减少磨削热损伤、保持了被磨工件表面形状、提高加工质量和生产效率。

上述方案中，所述金刚石砂带层采用无接头布基为基材、以人造金刚石为磨料制成。其厚度最好为0.600mm～1.000mm。

上述方案中，所述柔性过渡层由高回弹泡沫塑料制成，其厚度最好为8mm～15mm。高回弹泡沫塑料的回弹率和压缩永久形变根据磨轮的寿命选定，优选的是回弹率≥60％、压缩永久变形≤8％的高回弹泡沫塑料。采用高回弹泡沫塑料为柔性过渡层，实现金刚石磨轮与被磨削表面柔性接触，减少磨削热损伤、并保持被磨工件表面形状。

支撑轮用于支撑柔性环，支撑轮设计一定尺寸内孔，用于装配在机械设备上从而在机械设备的带动下实现对工件的磨削加工。支撑轮可以采用钢基体，但最好采用塑料一次加工成型。

作为上述方案的改进，所述柔性过渡层和支撑轮的结合面上设有垫环，该垫环贴附于支撑轮的圆周表面上，主要由1～5层厚度平整的橡胶叠加粘结而成。作为优选，所选用的橡胶的厚度在1mm～3mm之间，其所组成的垫环的厚度在1mm～10mm之间。

采用上述金刚石磨轮所制的磨削设备，包括本体、以及主要由支撑轮以及附着其上的磨削层构成的磨轮，磨轮通过其上的支撑轮与本体相连。所述磨削层主要由环状的金刚石砂带层和柔性过渡层嵌套而成，金刚石砂带层紧密的粘结于柔性过渡层的外环表面，柔性过渡层的内环表面紧密的粘结于支撑轮的外环表面。

上述方案中，金刚石砂带层最好采用无接头布基为基材、以人造金刚石为磨料制成。

上述方案中，所述柔性过渡层由高回弹泡沫塑料制成，其高回弹泡沫塑料的回弹率和压缩永久形变根据磨轮的寿命选定，优选的是，回弹率≥60％、压缩永久变形≤8％的高回弹泡沫塑料。

上述方案中，所述支撑轮采用塑料一次加工成型。