[发明专利]一种带有微结构的金刚石砂轮及其制备方法

权利要求书

1.一种带有微结构的金刚石砂轮的制备方法，所述一种带有微结构的金刚石砂轮，包括砂轮基体(1)，砂轮基体(1)的外圆周面上沉积有20μm～50μm厚的多晶金刚石涂层(2)，多晶金刚石涂层(2)外表面开设有多条排屑槽，排屑槽深度小于多晶金刚石涂层(2)的厚度；

其特征在于，

利用化学气相沉积法在砂轮基体(1)外圆周面生成20μm～50μm厚的多晶金刚石涂层(2)；

根据下式确定排屑槽的宽度L：

其中，E、H和K_c分别为待加工硬脆材料的弹性模量、硬度和断裂强度，v_s、v_w和a分别为磨削加工时金刚石砂轮的转速、进给速度和磨削深度，d_s为金刚石砂轮的直径；

利用皮秒脉冲激光在多晶金刚石涂层(2)表面加工多条宽度为L的排屑槽。

2.根据权利要求1所述的一种带有微结构的金刚石砂轮的制备方法，其特征在于，化学气相沉积法为热丝化学气相沉积法，具体为：

在砂轮基体(1)的外圆周均匀布置6～8根钨丝(3)、且所有钨丝(3)均与砂轮基体(1)的中轴相平行，钨丝(3)与砂轮基体(1)之间留有空隙；

将砂轮基体(1)和所有钨丝(3)置于800℃的真空环境下，向该环境内充入碳源，实现多晶金刚石涂层(2)的制备。

3.根据权利要求2所述的一种带有微结构的金刚石砂轮的制备方法，其特征在于，碳源为甲烷和氢气。

4.根据权利要求1所述的一种带有微结构的金刚石砂轮的制备方法，其特征在于，加工排屑槽的具体方法为：

将砂轮基体(1)安装在四轴精密位移平台(11)上，利用激光位移传感器检测并调整砂轮基体(1)的偏心位置，使得多晶金刚石涂层(2)的圆跳动小于6μm；

利用四轴精密位移平台(11)将砂轮基体(1)调整至皮秒脉冲激光聚焦透镜的正下方、并进行对焦；

在扫描速度为0.15mm/s～0.5mm/s、聚焦光板偏移间距为7μm、扫描重复次数为5～7次的参数条件下，利用皮秒脉冲激光在多晶金刚石涂层(2)的表面加工排屑槽，加工过程中，在加工区喷洒0.2兆帕的压缩惰性气体和去离子水构成的混合水雾。

5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的一种带有微结构的金刚石砂轮的制备方法，其特征在于，皮秒脉冲激光的功率为0.5W～1W，脉宽为500ps～800ps，重复频率为5kHz～10kHz。

6.根据权利要求1所述的一种带有微结构的金刚石砂轮的制备方法，其特征在于，多晶金刚石涂层(2)的金刚石晶粒呈正多面体结构，该正多面体结构的边长为5μm～10μm。

7.根据权利要求6所述的一种带有微结构的金刚石砂轮的制备方法，其特征在于，正多面体结构为正八面体或正六面体。

8.根据权利要求1所述的一种带有微结构的金刚石砂轮的制备方法，其特征在于，排屑槽为相互平行设置的直线形槽、或锯齿波浪槽。

9.根据权利要求8所述的一种带有微结构的金刚石砂轮的制备方法，其特征在于，排屑槽宽度为10μm～50μm，相邻两条排屑槽的距离为排屑槽宽度的3～8倍。