[发明专利]一种陶瓷切槽-推磨复合砂轮及其加工方法

说明书

本发明提出的一种陶瓷切槽‑推磨复合砂轮及其加工方法，复合砂轮包含两部分，第一部分为切槽砂轮，第二部分为推磨砂轮。本发明是针对工程陶瓷等硬脆材料进行切槽‑推磨复合式大余量平面高效去除加工，所使用的加工工具，其通过推磨砂轮在进给过程中对凸缘的推挤作用，利用陶瓷等硬脆材料裂纹极易扩展的特点，变坏事为好事，具有制造简单、成本低廉、加工效率高等特点。

技术领域

本发明提出一种陶瓷切槽-推磨复合砂轮及其加工方法，特别涉及到基于裂纹扩展效应的切槽-推磨复合式平面工程陶瓷(如SiC、AL₂O₃、Si₃N₄、ZrO₂、莫来石等)等硬脆材料大余量去除材料的方法。

背景技术

当前，市场上用于磨削或切槽工程陶瓷等硬脆材料的砂轮种类繁多，按结合剂大致可分为陶瓷砂轮、金属砂轮、树脂砂轮以及电镀砂轮等，整体来讲，这些砂轮功能比较单一，或为专用于切槽的砂轮片，或为专用于磨削的金刚石砂轮、立方氮化硼砂轮等；且使用范围较广，既可以用于圆柱面陶瓷石料等的加工，也可以用于平面陶瓷等的加工。目前，树脂结合剂砂轮的热点集中于开发出新型酚醛树脂以提高该类砂轮的耐热性，金属结合剂砂轮的研究热点则集中于通过改善工艺以提高金属结合剂对金刚石磨料的把持力和修整能力，相比于前述的两种砂轮，陶瓷结合剂砂轮性能最为优越，其研究热点为改进工艺以降低烧结过程中的氧化现象，以及进一步提高使用性能等方面。

基于裂纹扩展效应的陶瓷切槽-推磨复合式平面加工技术是近几年兴起的一种低成本高效率的陶瓷加工方式。装甲兵工程学院田欣利、王龙课题组对此展开了深入研究。该方法利用陶瓷材料在外载荷作用下裂纹极易扩展的特性实现材料的去除加工，具有低成本、高效率、设备简单、操作性强等特点，前期主要用该方法加工陶瓷外圆，后又发展成为一种陶瓷平面的粗加工技术。使用该技术加工陶瓷需要先切槽、后推磨，当前市场上尚无可同时实现这两种功能的砂轮。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提出一种陶瓷切槽-推磨复合砂轮及其加工方法，此种集切槽、推磨两种功能于一体的复合砂轮，实现了切槽-推磨两道工序的合二为一，具有降低砂轮磨损、降低加工成本、提高加工效率、易于实现的特点，可进一步推动工程陶瓷的工程实际应用。

一种陶瓷切槽-推磨复合砂轮，其包括推磨砂轮和切槽砂轮；

其中，所述推磨砂轮由圆锥部分和柱体部分一体成型，圆锥部分的顶部为圆面，且圆锥体的圆锥角为45°；圆锥部分和柱体部分的外表面均镀有金刚石颗粒，粒度为90-110目；所述切槽砂轮外表面均镀有金刚石颗粒；

所述推磨砂轮圆锥部分的圆面与切槽砂轮通过柄连接，柄的直径大于13mm，且推磨砂轮、柄和切槽砂轮三者通过六角螺栓固定。

进一步的，利用上述的陶瓷切槽-推磨复合砂轮进行加工，内容为：通过切槽砂轮切槽，使切槽形成的凸缘在推磨砂轮后续的推挤作用下裂纹扩展，最终驱动裂纹联网破碎使凸缘去除。

进一步的，上述基于裂纹扩展效应的陶瓷切槽-推磨复合砂轮加工方法，其包括以下步骤：

步骤1，固定好硬脆材料平板，在硬脆材料平板上按加工需要利用切槽砂轮沿X方向加工出沟槽后自然形成第一道凸缘，设定凸缘高度为h、凸缘壁厚为b；

步骤2，复合砂轮沿Y方向进给一个槽距l,再沿X方向加工出沟槽形成第二道凸缘；继续沿Y方向再行进给一个槽距l,并沿X向加工出沟槽形成第三道凸缘，按照此路径持续走刀，继续完成剩下的切槽和凸缘加工，直至完成最终的加工。

效果较好的，l＝s-(n+1)b-n*ω(n＝0,1,2)，式中，s为复合砂轮柱面与圆锥面交界处至切槽砂轮的距离，ω为槽宽，n为0,1或2。

效果较好的，b为2～5mm，h为1.5～6mm。