一種氣固兩相內噴磨拋砂帶頁輪的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種干式磨拋用的氣固兩相內噴砂帶頁輪，主要面向高強高韌難加工材料的加工。它將扇片與砂帶頁輪底盤差速轉動的內腔結構引入到砂帶頁輪制造中。主要由砂帶頁輪安裝柄、底盤、蓋盤、差速扇片、砂帶頁片等零件組成。磨拋加工時，機床主軸帶動砂帶頁輪安裝柄、底座和蓋板等一同高速旋轉，底座內腔的差速扇片與扇片安裝套筒相聯(lián)接并與砂帶頁輪安裝柄轉速不一致，進而使填充在底座內腔的潤滑介質受到驅動力，并與離心力共同作用下，使?jié)櫥橘|持續(xù)定量地析出到砂帶頁片的表面。本發(fā)明結構簡單，利于普及，依據該結構可以可靠和低成本地將砂帶頁輪內部的潤滑介質輸送到磨拋加工弧區(qū)，因此可以實現(xiàn)高強高韌難加工材料的干式磨拋加工。
【專利說明】—種氣固兩相內噴磨拋砂帶頁輪
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于高強高韌難加工材料磨拋用的氣固兩相內噴磨拋砂帶頁輪，它將扇片差速轉動結構引入到磨拋砂帶頁輪制造中，通過內腔扇片的差速轉動產生的驅動力將砂帶頁輪底座內腔的固體潤滑劑直接驅到砂帶頁片表面，起到潤滑磨拋，抑制切屑粘附的目的。特別適用于高速磨削拋光難加工材料的砂帶頁輪設計與制造等領域。
【背景技術】
[0002]高強高韌類難加工材料主要包括超高強度鋼、鈦合金、高溫合金等，其特點主要包括:塑性高、韌性好、強度高、強化系數(shù)高、導熱系數(shù)低。在切削加工中，由于高強韌類難加工材料的強度高，切削時的切削力大，不僅刀具易磨損，而且切屑不易處理。同時，這類材料的導熱系數(shù)很低，造成磨削拋光過程中磨削溫度高，易產生磨料磨損、粘結磨損、擴散磨損和氧化磨損。此外，磨削加工時的磨削表面和已加工表面硬化現(xiàn)象嚴重。對鈦、鎳、鈷及其他合金，這類材料化學活性大、親和性強，切削加工時易粘結在砂輪上，與砂輪材料產生化學、物理反應，相互擴散。
[0003]自20世紀60年代以來，特別是靜電植砂及涂附磨具技術的出現(xiàn)及發(fā)展，歐、美、日等工業(yè)發(fā)達國家在砂帶制造技術和砂帶磨床技術上都取得了巨大的成就。靜電植砂技術可使有一定長徑比的磨料的鋒刃向外以合理的間距直立排布在砂帶的工作面上，以靜電植砂的砂帶磨削鋼材時，磨削比能可被降低到接近切削比能的水平。
[0004]在砂帶制造技術方面，隨著許多特殊的涂附磨料及涂附形式的出現(xiàn)，產生了如金剛石、CBN、鋯剛玉、陶瓷磨料、復合磨料、堆積磨料等新型砂帶，砂帶磨床的結構形式各異，有大至磨削寬度5m以上的巨型平面磨床，小至牙醫(yī)用的修齒機，隨著自動化技術的發(fā)展，像多軸聯(lián)動數(shù)控砂帶磨床、機器人砂帶磨削中心等已經得到應用。
[0005]磨拋加工往往作為零件的最后一道加工工序，通常采用手提風動、氣動和電動砂輪機為工具，手工或機器臂操作進行的一種磨削加工方式。作為保證零件表面完整性良好和加工精度的工藝方法之一，它在航空航天、艦船和核電等行業(yè)上有著廣泛應用等。如大型高強高韌材料結構件的平面和曲面在切削加工后均有接刀痕和毛刺等，而為了消除毛刺和切削接刀痕，保證各型面和圓弧轉角處自然過渡，達到設計要求的表面質量和加工精度，一般都以磨拋加工作為最后一道精加工工序。然而采用普通砂輪和砂帶頁輪進行高強高韌難加工材料干式磨拋加工時，加工表面粗糙度差，容易出現(xiàn)劃傷，并且砂輪或砂帶頁輪鈍化快，損耗大，余量去除比較困難，同時砂輪或砂帶頁輪粘附，導致磨拋溫度高，鈦屑粘附嚴重，又由于粘附嚴重，砂輪和砂帶頁輪迅速失去其切削能力，又導致磨削高溫，表面完整性指標難以達到設計要求。顯而易見，一方面，高強高韌材料的大型結構件往往需要在最后一道工序中應用干磨拋加工；另一方面，限于干式磨拋加工工藝及工具技術水平，目前尚無法把此工藝應用于高強高韌材料結構件的干式磨拋加工。所以開展高強高韌難加工材料的干式磨拋加工工具研究，尋求性能優(yōu)良的磨拋工具以保證大型高強高韌材料結構件的制造質量是生產中急待解決的課題。[0006]Shaji等人通過實驗研究發(fā)現(xiàn)，在工件和砂輪表面形成一層石墨潤滑層能夠有效減小磨粒與工件間的摩擦系數(shù)，進而避免和減少砂輪表面粘附磨損，進而降低磨削溫度，抑制了工件表面燒傷。Salmon和Matthew等人分析了微細二硫化鑰和石墨等固體潤滑劑用于改善砂輪磨削潤滑性能的研究，結果表明添加潤滑劑之后能夠減少磨削力、抑制砂輪粘附磨損，提高工件表面質量。
[0007]任敬心和康仁科等人開展了固體潤滑劑改善砂輪磨削性能的研究，將石墨等潤滑劑預先填充到砂輪內部的組織中，在磨削過程中，砂輪內部的固體潤滑劑受磨削熱作用后局部熔化，直接作用于磨削區(qū)，從而起到抑制磨屑的粘附磨損，減少磨削熱的目的。徐九華等人嘗試了采用石墨涂附單層CBN砂輪和自潤滑多層釬焊CBN砂輪改善鈦合金的干式磨拋加工性能的研究，結果表明在磨削加工區(qū)提供足夠的固體潤滑，減小砂輪和工件之間的摩擦，就能夠減少甚至避免工件表面燒傷。
[0008]鑒于以上原因，尋求有效增加干式磨拋加工區(qū)潤滑，抑制磨屑粘附，降低干式磨拋時磨削溫度，開發(fā)出新型的有利于減少磨削弧區(qū)熱量的氣固兩相內噴砂帶頁輪，對于防止砂帶頁輪失效以及減少高強高韌類難加工材料表面的熱損傷有著十分重要的意義。

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明的目的在于為高強高韌類難加工材料磨拋加工提供一種砂帶頁輪，該砂帶頁輪采用砂帶頁輪底盤和內腔扇片差速轉動方法，潤滑介質氣固兩相內噴原理，結構簡單、綠色環(huán)保，特別適用于基于難加工材料磨削拋光用的砂帶磨拋工具的設計與制造等領域。
[0010]一種氣固兩相內噴干式磨拋砂帶頁輪，其特征在于，砂帶頁輪底座內腔的扇片與砂帶頁輪底座的轉速大小不同，進而在對填充在底座內腔中的潤滑介質產生驅動力。本發(fā)明利用砂帶頁輪高速旋轉時，砂帶頁輪底座內腔的扇片與底座差速轉動產生驅動力，并和離心力一同驅動內部填充的潤滑介質通過潤滑流道析出到砂帶頁片表面，潤滑介質在工件和砂帶頁片表面形成一潤滑層，該潤滑介質層將有效減小砂帶頁片和工件之間的摩擦系數(shù)，減少砂帶頁片的粘附磨損，進而減少磨削熱，抑制了工件表面燒傷的產生。在磨削拋光加工中使用無毒固體潤滑介質，可以降低成本，保護環(huán)境，改善磨削拋光表面質量。因此，本發(fā)明確保了在高強高韌類難加工材料磨削拋光加工中砂帶頁輪內腔的固體潤滑劑持續(xù)定量析出砂帶頁片表面，抑制了磨拋加工中粘附磨損。
[0011]該砂帶頁輪結構為組合式，主要包括砂帶頁輪底盤、砂帶頁片、蓋盤、安裝柄和扇片等主要部件，所述砂帶頁輪底座，沿外圓工作面按一定間距、一定大小和形狀加工出潤滑流道。其特征在于所述砂帶頁輪內腔裝配有差速扇片，砂帶頁輪蓋板表面環(huán)形均布加工有進料進氣口，可以用來添加潤滑介質。
[0012]工作時，單向進氣塞安裝在進料進氣口上，即可防止?jié)櫥橘|的溢出，又不影響空氣的進入。機床主軸帶動砂帶頁輪柄、底座和蓋板等一同高速旋轉，底座內腔的驅動扇片作差速旋轉，使填充在底座內腔的潤滑介質受到驅動力，進而在離心力和氣流驅動力共同驅動作用下，持續(xù)定析出到砂帶頁片的表面。
[0013]本發(fā)明的其它構成來自從屬的權利要求。
[0014]作為砂帶頁輪的主要組成零件底座在其結構、幾何造型和尺寸方面根據相應的使用條件進行確定。[0015]作為砂輪底座內腔的差速扇片的尺寸、形狀、安裝位置根據使用條件要求進行確定。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1和圖2是本發(fā)明的難加工材料干式磨拋用的氣固兩相內噴頁輪，其中圖1為零件主剖視圖，圖2為零件結構俯視圖。
[0017]圖中:1頁輪安裝柄；2固定螺母；3上壓板；4蓋板；5進料進氣口；6扇片安裝套筒；7扇片安裝螺栓；8頁片磨粒；9差速扇片；10潤滑流道；11潤滑介質；12底座；13下托板；14砂帶頁片；15粘結層；16單向進氣塞。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1和圖2是本發(fā)明的難加工材料干式磨拋用的氣固兩相內噴頁輪，其中圖1為零件主剖視圖，圖2為零件結構俯視圖。
[0019]圖中:1頁輪安裝柄；2固定螺母；3上壓板；4蓋板；5進料進氣口；6扇片安裝套筒；7扇片安裝螺栓；8頁片磨粒；9差速扇片；10潤滑流道；11潤滑介質；12底座；13下托板；14砂帶頁片；15粘結層；16單向進氣塞。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖，詳細介紹本發(fā)明的內容。
[0021]如圖1和圖2所示，氣固兩相內噴砂帶頁輪主要由砂帶頁片14、砂帶頁輪心軸I和內噴潤滑型腔結構組成，內噴潤滑型腔主要差速扇片9、潤滑介質11、潤滑流道12、蓋板4和底座12等組成。底座12外緣均勻加工有潤滑流道10，在潤滑流道12間隔內，砂帶頁片14均勻的粘結在底座12的外緣表面。
[0022]安裝時，首先將下托板13安裝在頁輪安裝柄I上，然后將粘結好砂帶頁片14的底座12安裝在下托板13上面，再將扇片安裝套筒6裝在頁輪安裝柄I上，并通過安裝螺栓7將差速扇片9固定在扇片安裝套筒6上面，在底座12內腔中填滿潤滑介質11，然后在底座12上部安裝蓋板4，最后上壓板3通過旋緊螺母2將整個砂帶頁輪固定。
[0023]在工作時，首先把砂帶頁輪柄I安裝在機床的旋轉主軸上，根據工件材料和磨拋壓力選擇合適的潤滑介質11，考慮砂帶頁輪的旋轉速度和潤滑介質11的流動性，調節(jié)單向進氣塞16的閥門大小,砂帶頁輪柄I隨機床的旋轉主軸一同高速旋轉，進而帶動底座12內腔的扇片安裝套筒6差速轉動，差速扇片9通過扇片安裝螺栓7與安裝套筒6聯(lián)接，底座12、潤滑介質11與差速扇片9之間差速高速旋轉，進而對可流動的潤滑介質11產生驅動力，在和離心力的共同作用下，最后由驅動潤滑介質11通過潤滑流道10進入砂帶頁片14的頁片磨粒8表面。實現(xiàn)在磨拋加工過程中潤滑介質11由砂帶頁輪內部直接析出到砂帶頁片14表面，從而可本發(fā)明的目的在于為高強高韌類難加工材料磨拋加工提供一種砂帶頁輪，該砂帶頁輪采用砂帶頁輪底盤和內腔扇片差速轉動方法，潤滑介質氣固兩相內噴原理，結構簡單、綠色環(huán)保，特別適用于基于難加工材料磨削拋光用的砂帶磨拋工具的設計與制造等領域。
[0024]一種氣固兩相內噴干式磨拋砂帶頁輪，其特征在于，砂帶頁輪底座內腔的扇片與砂帶頁輪底座的轉速大小不同，進而在對填充在底座內腔中的潤滑介質產生驅動力。本發(fā)明利用砂帶頁輪高速旋轉時，砂帶頁輪底座內腔的扇片與底座差速轉動產生驅動力，并和離心力一同驅動內部填充的潤滑介質通過潤滑流道析出到砂帶頁片表面，潤滑介質在工件和砂帶頁片表面形成一潤滑層，該潤滑介質層將有效減小砂帶頁片和工件之間的摩擦系數(shù)，減少砂帶頁片的粘附磨損，進而減少磨削熱，抑制了工件表面燒傷的產生。在磨削拋光加工中使用無毒固體潤滑介質，可以降低成本，保護環(huán)境，改善磨削拋光表面質量。因此，本發(fā)明確保了在高強高韌類難加工材料磨削拋光加工中砂帶頁輪內腔的固體潤滑劑持續(xù)定量析出砂帶頁片表面，抑制了磨拋加工中粘附磨損。
[0025]該砂帶頁輪結構為組合式，主要包括砂帶頁輪底盤、砂帶頁片、蓋盤、安裝柄和扇片等主要部件，所述砂帶頁輪底座，沿外圓工作面按一定間距、一定大小和形狀加工出潤滑流道。其特征在于所述砂帶頁輪內腔裝配有差速扇片，砂帶頁輪蓋板表面環(huán)形均布加工有進料進氣口，可以用來添加潤滑介質。
[0026]工作時，單向進氣塞安裝在進料進氣口上，即可防止?jié)櫥橘|的溢出，又不影響空氣的進入。機床主軸帶動砂帶頁輪柄、底座和蓋板等一同高速旋轉，底座內腔的驅動扇片作差速旋轉，使填充在底座內腔的潤滑介質受到驅動力，進而在離心力和氣流驅動力共同驅動作用下，持續(xù)定析出到砂帶頁片的表面。
[0027]本發(fā)明的其它構成來自從屬的權利要求。
[0028]作為砂帶頁輪的主要組成零件底座在其結構、幾何造型和尺寸方面根據相應的使用條件進行確定。
[0029]作為砂輪底座內腔的差速扇片的尺寸、形狀、安裝位置根據使用條件要求進行確定。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖，詳細介紹本發(fā)明的內容。
[0031]如圖1和圖2所示，氣固兩相內噴砂帶頁輪主要由砂帶頁片14、砂帶頁輪心軸I和內噴潤滑型腔結構組成，內噴潤滑型腔主要差速扇片9、潤滑介質11、潤滑流道12、蓋板4和底座12等組成。底座12外緣均勻加工有潤滑流道10，在潤滑流道12間隔內，砂帶頁片14均勻的粘結在底座12的外緣表面。
[0032]安裝時，首先將下托板13安裝在頁輪安裝柄I上，然后將粘結好砂帶頁片14的底座12安裝在下托板13上面，再將扇片安裝套筒6裝在頁輪安裝柄I上，并通過安裝螺栓7將差速扇片9固定在扇片安裝套筒6上面，在底座12內腔中填滿潤滑介質11，然后在底座12上部安裝蓋板4，最后上壓板3通過旋緊螺母2將整個砂帶頁輪固定。
[0033]在工作時，首先把砂帶頁輪柄I安裝在機床的旋轉主軸上，根據工件材料和磨拋壓力選擇合適的潤滑介質11，考慮砂帶頁輪的旋轉速度和潤滑介質11的流動性，調節(jié)單向進氣塞16的閥門大小,砂帶頁輪柄I隨機床的旋轉主軸一同高速旋轉，進而帶動底座12內腔的扇片安裝套筒6差速轉動，差速扇片9通過扇片安裝螺栓7與安裝套筒6聯(lián)接，底座12、潤滑介質11與差速扇片9之間差速高速旋轉，進而對可流動的潤滑介質11產生驅動力，在和離心力的共同作用下，最后由驅動潤滑介質11通過潤滑流道10進入砂帶頁片14的頁片磨粒8表面。實現(xiàn)在磨拋加工過程中潤滑介質11由砂帶頁輪內部直接析出到砂帶頁片14表面，從而可以直接作用到磨削弧區(qū)，實現(xiàn)在磨削拋光中潤滑減摩的目的。
[0034]在實際使用時，操作人員將砂帶頁輪的單向進氣塞16卸下，可通過蓋板4上的進料進氣口 5進行填充和補充潤滑介質11。砂帶頁輪的安裝柄I裝夾在機床旋轉主軸上。區(qū)，實現(xiàn)在磨削拋光中潤滑減摩的目的。
[0035]在實際使用時，操作人員將砂帶頁輪的單向進氣塞16卸下，可通過蓋板4上的進料進氣口 5進行填充和補充潤滑介質11。砂帶頁輪的安裝柄I裝夾在機床旋轉主軸上。
【權利要求】
1.一種難加工材料干式磨拋用的氣固兩相內噴頁輪，其特征在于，所述砂帶頁輪底座(12)的內腔通過扇片安裝套筒(7)固定差速扇片(9)，砂帶頁輪蓋板(4)表面環(huán)形均布設計有進氣進料口(5)，其上安裝有單向進氣塞(16)，磨拋加工時，機床主軸帶動砂帶頁輪安裝柄(I)高速旋轉，進而帶動底座(12)內腔的驅動扇片安裝套筒(6)轉動，使內腔的潤滑介質產生驅動力，其與離心力共同驅動填充在底座內腔的潤滑介質(11)通過潤滑流道(10)持續(xù)適量析出到砂帶頁輪的頁片(14)表面。
2.根據權利要求1所述的一種難加工材料干式磨拋用的氣固兩相內噴頁輪，主要由砂帶頁片(14)、砂帶頁輪安裝柄(I)和內噴潤滑型腔結構組成，內噴潤滑型腔主要有差速扇片(9)、潤滑介質(11)、潤滑流道(12)、蓋板(4)和底座(12)等組成。
3.底座(12)外緣均勻加工有潤滑流道(10)，在潤滑流道(12)間隔內，砂帶頁片(14)均勻的粘結在底座(12)的外緣表面。
4.根據權利要求1所述的一種難加工材料干式磨拋用的氣固兩相內噴頁輪，其特征在于內噴潤滑型腔內砂帶頁輪安裝柄(I)與其上安裝的扇片安裝套筒(6)可以實現(xiàn)差速傳動，轉動速度的差值可以根據加工需求調節(jié)的。
5.根據權利要求1所述的一種難加工材料干式磨拋用的氣固兩相內噴頁輪，其特征在于:底座(12)外緣均勻加工有潤滑流道(10)，在潤滑流道(12)間隔內，砂帶頁片(14)均勻的粘結在底座(12)的外緣表面。
6.潤滑流道(10)的尺寸、形狀、位置和間距是可以根據需要變化的。
7.根據權利要求1所述的一種難加工材料干式磨拋用的氣固兩相內噴頁輪，其特征在于:差速轉動的驅動扇(7)上的扇葉的形狀和數(shù)量是可以根據需要變化的。
8.根據權利要求1所述的一種難加工材料干式磨拋用的氣固兩相內噴頁輪，其特征在于:蓋盤上的進氣塞(4)數(shù)量、位置和透氣性能是可以根據需要變化的。
【文檔編號】B24D13/04GK103894941SQ201410149884
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月15日 優(yōu)先權日:2014年4月15日
【發(fā)明者】霍文國, 邵娟, 張翔宇, 蔡蘭蓉, 董慶運 申請人:天津職業(yè)技術師范大學