一种沙漠甲虫-稻叶仿生砂轮、生产工艺及磨削系统技术方案

本发明专利技术提供一种沙漠甲虫

【技术实现步骤摘要】
一种沙漠甲虫
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稻叶仿生砂轮、生产工艺及磨削系统


[0001]本专利技术涉及磨削加工领域，具体涉及一种沙漠甲虫
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稻叶仿生砂轮、生产工艺及磨削系统。

技术介绍

[0002]在机械加工领域中磨削加工的应用非常广泛，能够提高零件的加工精度。磨削加工方式是由磨粒的负前角加工，其去除单位材料所产生出的热量远大于其他加工方式，产生大量的热量会对工件造成损伤，因为需要冷却液进行冷却。但在磨削加工时，砂轮的高速旋转会在砂轮周边产生空气扰动，这种空气扰动会阻碍冷却液进入磨削区域参与换热，会导致冷却液的冷却效果无法满足需求，同时会导致工件质量缺陷和砂轮磨损加快。另外，传统砂轮在高速运动时会弹离接触到砂轮的冷却液，导致冷却效果差，工件质量下降。
[0003]中国专利(申请号：201711265610.4)公开了一种表面有序微型结构化的CVD金刚石砂轮及其制备方法，在砂轮轮毂外圆周面沉积有一层金刚石膜，并在金刚石膜的整个外圆周面上加工有大量且交错有序排布微型磨削单元，所有磨削单元的顶面均为腰形。该专利技术的砂轮可以提高磨削时砂轮的有效磨刃数，提高成屑效率和表面材料的去除率，增强切削性能。
[0004]中国专利(申请号：201711265544.0)公开了一种有序微槽结构多层超硬磨料电镀砂轮及其制备方法，在砂轮轮毂外圆周上有序排布着大量且包含有多层磨料的电镀超硬磨料层，相邻磨料层间存在有宽度仅为几十微米、深度为数百微米、长度与砂轮厚度相等、间距为几百微米的微槽。该专利技术利于解决砂轮堵塞，磨削液难以进入磨削区，电镀多层磨料时相邻磨料层容易搭接和磨料层结构一致性差的问题，可以防止工件烧伤，提高砂轮磨削效率和使用寿命，保证磨削质量。
[0005]中国专利(申请号：202111532987.8)公开了一种基于组合仿生思想的结构化砂轮，包括磨粒簇的仿生形貌和仿生排布。磨粒簇的仿生形貌为草鱼体表鱼鳞结构磨粒簇的仿生排布为叶序排布，其排布具有优异的均匀特性，使砂轮在进行磨削加工时磨削液利用率更高、散热性好、磨屑堵塞少。
[0006]中国专利(申请号：202210781585.X)公开了一种掩膜法制备磨粒有序排布工具的制备方法，制备方法包括：(1)激光切割掩膜；(2)掩膜转移；(3)电镀磨料；(4)将电镀好的基体取出，冲掉多余磨粒后将掩膜板撕下；该方法在50
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400μm磨粒上均适用的方法，同时大大缩短工艺流程、显著降低生产成本。
[0007]中国专利(申请号：202110299919.5)公开了一种超细磨粒簇有序排布的电镀砂轮及其制备方法，包括对机械加工基体，对砂轮基体进行绝缘层涂覆，对砂轮基体激光盲孔加工，对加工完成的砂轮超声清洗电镀磨粒，再去除绝缘层。制备出不同排布方式的有序排布磨粒簇。该方法有利于增加容屑空间，减轻磨削过程中的震动，提高磨削质量。
[0008]中国专利(申请号：202210706253.5)公开了一种仿生沙漠甲虫自运输骨微磨头及其制备工艺，包括疏水基体或具有疏水镀层的基体，基体具有疏水表面，所述疏水表面均匀
分布有若干亲水磨粒；对微磨头设计，使得微磨头运用亲水和疏水的组合，达到能够快速冷却等作用。
[0009]目前针对磨削元件改进，提高磨削时的冷却效果，但对于仿生结构而言，多应用在直接接触工件的外表磨粒上，但对于基体位置并没有进行针对性的调整，导致基体表面参与冷却的效率偏低，并且，基体与外表磨粒之间协同冷却效能偏低，相对于球形磨头，砂轮工作区域的结构与球形磨头并不相同，工作环境更为复杂，其表面结构磨削过程中会释放更多的热量，而目前的砂轮结构形式难以满足其磨削时的冷却需求。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种沙漠甲虫
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稻叶仿生砂轮、生产工艺及磨削系统，在砂轮基体的外圆周面上采用超疏水层，超疏水层为仿生稻叶表面结构，再在砂轮表面上运用仿生沙漠甲虫背部亲水凸起的亲水磨粒簇，仿生结构的超疏水表面结合仿生结构的亲水磨粒簇共同实现冷却介质的高效运输，提高冷却介质参与冷却的效率，从而有效降低磨削区域的温度，满足磨削加工的冷却需求。
[0011]本专利技术的第一目的是提供一种沙漠甲虫
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稻叶仿生砂轮，采用以下方案：
[0012]包括：
[0013]基体，外圆周面上设有超疏水层；
[0014]亲水磨粒簇，排布在基体外圆周面的超疏水层上；
[0015]其中，超疏水层包括排布在基体外圆周面上的凸起结构，凸起结构之间形成凹陷结构，凸起结构和凹陷结构表面分布有仿稻叶表面的不同深度的阶梯沟槽。
[0016]进一步的，所述凸起结构和凹陷结构表面上还分布有乳突状微结构。
[0017]进一步的，所述亲水磨粒簇在基体外圆周面上采用叶序排布。
[0018]进一步的，所述亲水磨粒簇在基体外圆周面上采用错序排布。
[0019]进一步的，所述亲水磨粒簇采用氧化处理的金刚石磨粒，亲水磨粒簇电镀在基体外圆周面上。
[0020]本专利技术的第二目的是提供过一种沙漠甲虫
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稻叶仿生砂轮的生产工艺，包括：
[0021]加工基体表面减阻微结构图案，并对基体表面采用衍射激光扫描，基体表面形成类似稻叶表面的阶梯沟槽，得到超疏水层；
[0022]加工后的基体进行清理后，将磨粒以磨粒簇方式电镀在基体的外圆周面超疏水层上，在基体外圆周面上形成按序排布的亲水磨粒簇。
[0023]进一步的，在电镀磨粒前，将磨粒进行亲水化处理，磨粒为金刚石磨粒。
[0024]进一步的，采用带有按序排列孔的掩膜，将掩膜粘贴在基体上，将磨粒用结合剂固定在研磨的孔内，每个孔内的磨粒组成亲水磨粒簇，通过电镀方式对磨粒进行初步固定后，去除掩膜，最后进行电镀加厚。
[0025]进一步的，所述掩膜上的孔采用叶序排布或错序排布，以对应形成叶序排布的亲水磨粒簇或错序排列的亲水磨粒簇。
[0026]本专利技术的第三目的是提供一种利用沙漠甲虫
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稻叶仿生砂轮的磨削系统，包括：
[0027]雾化喷嘴，接入冷却液供应组件；
[0028]主轴，沙漠甲虫
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稻叶仿生砂轮的基体安装于主轴的输出末端；
[0029]夹具，朝向主轴安装，用于夹持待加工工件。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具有的优点和积极效果是：
[0031](1)针对目前磨削元件对基体未进行调整而导致基体表面参与冷却的效率偏低的问题，在砂轮基体的外圆周面上采用超疏水层，超疏水层为仿生稻叶表面结构，再在砂轮表面上运用仿生沙漠甲虫背部亲水凸起的亲水磨粒簇，仿生结构的超疏水表面结合仿生结构的亲水磨粒簇共同实现冷却介质的高效运输，提高基体表明参与冷却的效率，从而提高整个砂轮的磨削冷却效果。
[0032](2)砂轮基体的外圆周面上形成仿生稻叶的超疏水表面，从而使其表面增加了磨削液的运动路径，有利于磨削液沿基体表面运本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种沙漠甲虫
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稻叶仿生砂轮，其特征在于，包括：基体，外圆周面上设有超疏水层；亲水磨粒簇，排布在基体外圆周面的超疏水层上；其中，超疏水层包括排布在基体外圆周面上的凸起结构，凸起结构之间形成凹陷结构，凸起结构和凹陷结构表面分布有仿稻叶表面的不同深度的阶梯沟槽。2.如权利要求1所述的沙漠甲虫
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稻叶仿生砂轮，其特征在于，所述凸起结构和凹陷结构表面上还分布有乳突状微结构。3.如权利要求1所述的沙漠甲虫
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稻叶仿生砂轮，其特征在于，所述亲水磨粒簇在基体外圆周面上采用叶序排布。4.如权利要求1所述的沙漠甲虫
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稻叶仿生砂轮，其特征在于，所述亲水磨粒簇在基体外圆周面上采用错序排布。5.如权利要求1
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4任一项所述的沙漠甲虫
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稻叶仿生砂轮，其特征在于，所述亲水磨粒簇采用氧化处理的金刚石磨粒，亲水磨粒簇电镀在基体外圆周面上。6.一种沙漠甲虫
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稻叶仿生砂轮的生产工艺，其特征在于，包括：加工基体表面减阻微结构图案，并对基体表面采用衍射激光扫描，基体表面形成类似稻叶表面的阶梯...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝嘉超，杨敏，孔明，李钟豪，李长河，李润泽，张彦彬，丹巴塔，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：