[发明专利]难加工材料干磨削用热管砂轮及制作方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种难加工材料干磨削用热管砂轮的结构改进，属于难加工材料高效磨削磨具加工领域。

背景技术：

在磨削难加工材料时，产生的大部分热量积聚在磨削弧区，由于难加工材料本身的导热性差，造成磨削弧区温度急剧升高，如果不能及时有效地控制磨削弧区的温度，就有可能导致零件表面发生如氧化、烧伤、产生残余应力和微裂纹等热损伤。传统的冷却方法是向磨削弧区浇注大量冷却液，而冷却液的大量使用不但增加加工成本，而且会污染环境甚至危害操作者的健康，因此如何绿色、有效地疏导磨削弧区的热量成为难加工材料磨削加工中亟待解决的问题。

目前已有人提出将热管技术运用到砂轮中，利用热管的高导热性将弧区热量疏导出去，但这一构想并未运用到实际磨削中，热管砂轮仍然停留在概念阶段。

因此如何合理设计难加工材料干磨削用热管砂轮的结构及其制作方法，是实现热管砂轮由概念型转向实用型的关键问题。

发明内容：

发明目的：

针对上述问题，本发明提供了一种难加工材料干磨削用热管砂轮及其制作方法，这种砂轮结构简单、制作方便、密封效果好、能够有效疏导磨削弧区的热量、可以实现难加工材料的干磨削，特别适合于难加工材料的高效、精密、绿色加工。

技术方案：

本发明为实现上述目的采用如下技术方案：

一种难加工材料干磨削用热管砂轮，包括基体以及设置在基体上的磨粒，其特征在于：所述的基体包括底座和端盖，所述的磨粒设置在所述的端盖上，所述磨粒上涂敷有固体润滑剂，在所述端盖与底座的之间还形成有一热管管腔，在所述的底座上还设置有一抽气孔，该抽气孔内部与所述的热管管腔连通，在抽气孔的外部设置有一堵头孔，在该堵头孔内设置有同轴设置的内堵头和外堵头；在所述的热管管腔内设置有工质；在所述端盖位于热管管腔冷凝段的外表两面间隔设置有冷凝槽。

所述基体由端盖与底座焊接而成，端盖与底座均由金属材料制成，所述磨粒用金刚石或立方氮化硼制成，具有较高的导热能力，能够有效减小磨削弧区与管壁之间的热阻。

在砂轮的磨粒上涂敷有固体润滑剂，润滑剂为二硫化钼、石墨等固体润滑剂。

所述工质为水、酒精或丙酮等，根据基体材料和具体换热需要选择。

所述热管管腔的冷凝端和蒸发端的壁厚为1-2mm。

所述的冷凝槽通过设置在中间的加强筋间隔。考虑到热管的换热性能，将冷凝槽的壁厚设定为1-2mm，因而热阻小，在外界冷却装置的作用下能够迅速控制冷凝端温度，达到冷凝端所需条件。

所述热管砂轮的蒸发端为镀有金刚石或CBN的外圆面，其蒸发端端壁厚设定为1-2mm，因而热阻小，可以在极短的时间内通过热管迅速疏导磨削弧区的热量。

由于热管砂轮工作时内部蒸汽有较大的压力，有可能造成基体失稳，因此必须按照工质的饱和蒸汽压对管壁材料的强度进行校核，防止管壳由于强度不足而发生爆裂。以45钢—水热管为例校核其强度，45钢的许用应力值[σ]=113.80MPa，热管最大容许工作压力可按公式（1-1）进行计算：

[p]=2[σ]Sdi+S---(1-1)]]>

其中：[p]——最大容许工作压力，MPa；

[σ]——材料许用应力，MPa；

S——管壁厚度，mm；

d_i——热管内径，mm。

取热管管壁厚度为1mm，热管内径为35mm，将相关参数带入式（1-1），可得热管最大容许工作压力为：