[发明专利]一种自适应供给瞬时冷却分块式薄片金刚石砂轮

说明书

本发明公开了一种自适应供给瞬时冷却分块式薄片金刚石砂轮，包括砂轮基体，磨削机构，阻尼机构，位移放大机构与瞬时冷却机构。工作时砂轮定向逆时针旋转，利用磨削机构对多个加工面的复杂工件批量磨削，当切向磨削力变大超过加工前设定的阈值时，在磨削机构的带动下，推动阻尼机构主轴移动，引导位移放大机构产生较大位移，挤压活塞恒量缩小压力室的空气体积从而产生高压，均匀喷出纳米流体，实现对磨削区的瞬时冷却。本发明结构简单，当砂轮磨削机构的薄片单元产生磨损时可以通过替换相应的薄片单元来延长砂轮的寿命，降低生产成本，并且每个具有独立特殊表面结构的薄片单元按照不同加工要求进行相适配的排列组合有助于进一步增强冷却效果，提高工件的表面质量，具有极高的实用性。

技术领域

本发明涉及砂轮磨削领域，具体涉及一种自适应供给瞬时冷却分块式薄片金刚石砂轮。

技术背景

随着航空航天、电子工业及光学研究的快速发展，对于异型复杂结构零件的面型精度和表面粗糙度的加工要求也越来越高，能够有效进入磨削区的有效磨削液数量更是极为有限，也直接导致了磨削区热量的大量累积甚至热损伤，为了提高金刚石砂轮加工时的加工精度，需要提高金刚石砂轮在工作过程中的容屑、排屑、冷却能力，其有效的方式是采用分块式砂轮，利用断续(冲击)磨削功能来提高磨削效率。

砂轮与工件之间由于气障层与磨削区本身的封闭性，且高速磨削时，气流屏障阻碍了磨削液有效地进入磨削区，还可能存在薄膜沸腾的影响，所以外部冷却并不能起到明显效果，而磨削表面质量、工件精度和砂轮的磨损在很大程度上受磨削热的影响，且在重载磨削过程只采用外部冷却液输入的单一冷却方式，冷却效率不高，无法对磨削加工过程中出现的复杂工况做出及时响应。如果不能恰当的控制磨削热，就可能导致烧伤、合金元素的再沉积、表层物理化学性能的变化、应力腐蚀、产生残余拉应力、表面次表面裂纹和疲劳寿命降低等缺陷。尽管人们开发了液氮冷却、喷气冷却或干切削，但磨削液仍然是不可能完全被取代的冷却润滑介质。因此，采用砂轮内冷却的注入方法，通过提高供液压力，将高压液体射流从内部喷射，可突破成膜沸腾的障碍，提高弧区换热效率，对于改善工件质量，减少砂轮磨损，极其重要。

许多零件也向高档化、异型化、艺术化的方向发展影响砂轮的性能与加工效果，目前普通砂轮在加工多个面的复杂工件时不能做到统一磨削，需要重复加工，所以在减小机械零件摩擦与表面拖曳阻力方面，针对特殊工件磨削的异形化砂轮的研制起到重要的作用。

针对分块式砂轮，专利名称为“一种自适应供给瞬时冷却分块式结构化金刚石砂轮”(公开号：CN112706084A)进行了公告，其原理是在砂轮基座上的薄片单元圆周阵列分布，通过切向力带动瞬时冷却装置从内部喷出冷却液，并且以在表面镀有金刚石磨料形成结构化图案，该砂轮在一定程度上解决了砂轮的散热与磨损问题。但该技术方案仍存在以下问题：机械化铰链传动的精准度较低，在高速磨削中会产生误差；阈值设定的主要元件为弹簧，弹簧超出阈值会产生形变，工作不稳定，且根据不同的材料需重新更换弹簧达到阈值设定的目的较为麻烦；冷却机构的受力方式为挤压，导致喷出冷却液的压力与量不稳定，影响加工表面质量；且该砂轮对多个面的复杂工件加工时不能做到统一磨削，会对工件表面加工精度造成影响。

综上所述，那么如何实现金刚石砂轮磨削过程中磨削液“有效精准”、“柔性”、“恒定高压”供给、砂轮结构“多面化”、“异形化”、“定制化”已经成为刻不容缓的问题。

为获得一种结构化摩擦减阻表面的高效磨削法，基于砂轮的磨削薄片有序化排布设计以及加压内冷却理论，提出一种自适应供给瞬时冷却分块式薄片金刚石砂轮。

发明内容

针对工件表面加工高度要求不同，砂轮薄片单元单一且维修成本较大，热量堆积，并且对于在加工过程中出现的复杂工况无法及时响应，冷却液喷出压力及量不稳定等技术问题，本发明的目的在于提供一种自适应供给瞬时冷却分块式薄片金刚石砂轮。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种自适应供给瞬时冷却分块式薄片金刚石砂轮，包括砂轮基体，磨削机构，阻尼机构，位移放大机构与瞬时冷却机构，其特征在于：