CN111015530A - 一种钛基复合材料铣削加工铣刀用打磨轮 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钛基复合材料铣削加工铣刀用打磨轮，包括磨轮壳体、底盘和打磨轴；磨轮壳体为中空结构，外表面均匀设置有磨粒，内表面设置有导热金属层；底盘密封设在磨轮壳体的底部，打磨轴与底盘中心连接；导热金属层与底盘之间形成气腔，气腔内设有进气导流板、压力传感器和温度传感器；进气导流板一端安装在底盘内表面上，进气导流板与磨轮壳体相平行，两者间形成进气通道；进气导流板上设置有若干个喷射孔；底盘上设有进气孔和出气孔；进气孔通过进气管与低温或常温气体相连接。本发明能快速降低打磨温度，提供打磨效率，提高铣刀表面打磨质量，减少打磨轮磨损量，延长使用寿命，进而降低打磨成本。

Description

一种钛基复合材料铣削加工铣刀用打磨轮
技术领域
本发明涉及机械加工领域，特别是一种钛基复合材料铣削加工铣刀用打磨轮。
背景技术
铣削加工所使用的铣刀，在铣削加工一段时间后，其工作的主切削刃和底刃都会产生不同程度的磨损，就会影响加工零件的表面光洁度、加工尺寸和铣削速度，如继续铣削加工，极易造成刀具折损乃至破坏加工零件的尺寸与形状，严重时还会对操作 者造成人身伤害。
目前，对磨损的铣刀进行修复刃磨一般是采用工具磨床刃磨和手工刃磨两种，前者不是刃磨铣刀的专用设备，需要专业的工具磨工操作， 操作过程复杂、繁琐，工作效率低；后者是在砂轮机上手工操作对铣刀进行刃磨，铣刀的几何角度、同轴度等技术问题难以控制，稍有失误，就会造成铣刀报废。
申请号为CN200610042596.7的中国发明专利申请，其发明名称为“铣刀刃磨机”，其包括工作平台、固定于其上的架板座和电机支座，电机支座上装有电机，架板座上固定有架板，特点是，电机的输出端固有砂轮，电机支座的下方有一穿过工作平台的纵向传动丝杠，电机支座的底部设有与丝杠相配合的丝母；架板的底部设有丝母，架板座上装有与丝母相配合的横向传动丝杆；刃具座架通过中心轴与架板连接，刃具座架内装有滑动锥套，锥套的一端装有铣刀，另一端装有手柄；刃具座架的顶部装有内设横向孔的横杆架，滑动横杆穿过横向孔固定连接，滑动横杆一端装有定位分度导向杆；其结构合理，操作简便，刃磨质量高，延长了铣刀的使用寿命，节支增效。
上述采用砂轮进行打磨加工，虽然能够获得较高的加工精度和表面质量，但打磨效率通常不高。打磨效率取决于打磨用量和修整工序，打磨工具( 即砂轮) 的磨损在很大程度上影响了打磨加工精度，砂轮磨料层材料的耐磨性决定着砂轮的磨损量。打磨过程中砂轮的修整工序又不可避免地增加了无效工作时间，因而导致打磨效率下降，如要提高打磨效率，则通常会导致加工精度降低、表面质量变差。
颗粒增强钛基复合材料兼具钛合金与非金属增强体的综合性能，与基体钛合金相比，具有更高的比强度、比刚度，优异的抗蠕变、耐高温等极佳的物理性能和力学性能，在航空航天、电子信息及半导体照明和交通运输等领域有着重大且迫切的战略需求。
用于颗粒增强钛基复合材料铣削加工的铣刀，其铣刀刀刃打磨时，打磨温度是打磨过程的一项重要的性能指标，它直接反映了打磨过程中打磨热的产生，直接影响到打磨力、已加工表面质量、磨具磨损、磨具寿命、加工成本和加工效率。因而，也严重制约了颗粒增强钛基复合材料零件铣削加工技术的发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种钛基复合材料铣削加工铣刀用打磨轮，该钛基复合材料铣削加工铣刀用打磨轮能快速降低打磨温度，提供打磨效率，提高铣刀表面打磨质量，减少打磨轮磨损量，延长使用寿命，进而降低加工成本。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种钛基复合材料铣削加工铣刀用打磨轮，包括磨轮壳体、底盘和打磨轴。
磨轮壳体为中空结构，磨轮壳体的外表面均匀设置有磨粒，磨轮壳体的内表面设置有导热金属层，导热金属层的内表面呈波浪形或锯齿形；底盘密封设置在磨轮壳体的底部，打磨轴与底盘中心连接。
导热金属层与底盘之间形成气腔，气腔内设置有进气导流板、压力传感器和温度传感器。进气导流板一端安装在底盘内表面上，进气导流板与磨轮壳体相平行，进气导流板与磨轮壳体之间形成进气通道；进气导流板上设置有若干个喷射孔。
底盘上设置有进气孔和出气孔；其中，进气孔位于进气通道内的底盘上，进气孔通过进气管与低温或常温气体相连接。
磨粒采用钎焊加热的方式布洒在磨轮壳体的外表面。
磨轮壳体和进气导流板均为圆弧形，进气导流板的弧长为磨轮壳体弧长的1/4~1/2。
进气导流板的弧长为磨轮壳体弧长的1/3~2/3。
进气孔外密封滑动连接有进气连接头，进气连接头位置固定，进气管从进气连接头中密封穿过，并通入进气通道中。
进气管上设置有进气阀和进气流量计，出气孔连接出气管，出气管上设置有出气阀和出气流量计。
本发明具有如下有益效果：
1、打磨轮中气腔的设置，能够有效减轻打磨轮的重量，降低打磨轮对打磨设备的影响。提高钎焊磨料打磨轮的适用性，且减震降噪效果明显，使刃磨后的铣刀质量可靠，大大提高了铣刀的使用寿命。
2、上述导热金属层的设置，一方面，能增加对磨轮壳体的强度支撑，另一方面，能快速将打磨产生的热量进行吸附，防止打磨产生的高温，对磨粒的快速损耗，延长打磨轮的使用寿命，降低了打磨轮的成本，节约开支，增加了经济效益，使铣刀在刃磨时，具有稳定的打磨力，刃磨后的铣刀加工表面质量高，从而有利于颗粒增强钛基复合材料零件铣削加工技术的发展。
3、气腔中温度传感器和压力传感器的设置，能实时对气腔内温度和压力进行检测。
附图说明
图1是本发明一种钛基复合材料铣削加工铣刀用打磨轮的结构示意图。
其中有：
10.磨轮壳体；11.磨粒；12.导热金属层；
20.底盘；21.进气孔；211.进气连接头；212.进气阀；213.进气流量计；
22.出气孔；221.出气阀；222.出气流量计；
30.打磨轴；
40.气腔；41.进气导流板；411.喷射孔；42.压力传感器；43.温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种钛基复合材料铣削加工铣刀用打磨轮，包括磨轮壳体10、底盘20和打磨轴30。
磨轮壳体为中空结构，磨轮壳体的材质优选为铬钢，如40Cr等，强度大，耐高温。
磨轮壳体的外表面均匀设置有磨粒11，磨粒采用钎焊加热的方式布洒在磨轮壳体的外表面，因而磨料的出露高度高，不易脱落，磨损率低。
磨轮壳体的内表面设置有导热金属层12，导热金属层的内表面有效呈波浪形或锯齿形，因而能够扩大散热面积；导热金属层优选为铜，导热率稿。
底盘密封设置在磨轮壳体的底部，打磨轴与底盘中心连接。
导热金属层与底盘之间形成气腔40，气腔内设置有进气导流板41、压力传感器42和温度传感器43。
进气导流板一端安装在底盘内表面上，进气导流板与磨轮壳体相平行，进气导流板与磨轮壳体之间形成进气通道；进气导流板上设置有若干个喷射孔411。
磨轮壳体和进气导流板均为圆弧形，进气导流板的弧长为磨轮壳体弧长的1/4~1/2，进一步优选为1/3~2/3。
底盘上设置有进气孔21和出气孔22；其中，进气孔位于进气通道内的底盘上，进气孔通过进气管与低温或常温气体相连接。低温或常温气体优选为空气或氮气等。
进气孔外密封滑动连接有进气连接头211，进气连接头位置固定，优选与打磨机相连接。进气管从进气连接头中密封穿过，并通入进气通道中。
进气管上设置有进气阀212、进气流量计213和进气泵，出气孔连接出气管，出气管上设置有出气阀221、出气流量计222和出气泵。其中，进气泵和出气泵的压力可调节。
一种钛基复合材料铣削加工用铣刀的打磨方法，包括如下步骤。
步骤1，打磨轮气腔充气：打磨轮具有中空的磨轮壳体，磨轮壳体内形成气腔；使用前，先在气腔中充满低温或常温气体，并使气腔内的气体压力达到设定压力值。设定压力的气体，在对打磨轮减重的同时，增强对磨轮壳体的支撑，且具有减缓振动作用。
步骤2，铣刀刀刃打磨：打磨轴在驱动装置的作用下，带动打磨轮按设定转速转动，对铣刀刀刃进行打磨。本发明适用于高速打磨加工。
步骤3，打磨热量吸附：步骤2中，在铣刀刀刃打磨的同时，打磨轮的外表面与铣刀刀刃之间产生摩擦热；通过在打磨轮的磨轮壳体内表面设置导热金属层，导热金属层将快速吸附摩擦热，防止打磨轮外表面超高温的形成。
步骤4，导热金属层热量散失：低温或常温气体一方面顺着导热金属层的内表面进行弧形喷射，将导热金属层吸附的热量快速散失在气腔中；另一方面，低温或常温气体从导热金属层的弧形内壁面向着气腔的中心进行喷射，对气腔中部的气体进行降温。
本步骤4中，在邻近导热金属层的气腔中设置弧形的进气导流板，进气导流板与导热金属层之间形成等距的进气通道； 进气导流板与导热金属层之间的距离不超过打磨轮底盘半径的二分之一。
当导热金属层内表面为波浪形或锯齿形时，进气导流板将与导热金属层的中心弧线之间形成等距。
步骤5，气腔内气体温度和压力控制：步骤4中，低温或常温气体在气腔内喷射时，压力传感器和温度传感器将实时对气腔内气体的温度和压力进行检测；通过对进气流量、进气压力、喷射时长和出气流量、出气压力及放气时长的控制，且进气流量大于放气流量，进气压力大于气腔设定压力，从而使气腔内的气体温度和压力保持在设定范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种钛基复合材料铣削加工铣刀用打磨轮，其特征在于：包括磨轮壳体、底盘和打磨轴；
磨轮壳体为中空结构，磨轮壳体的外表面均匀设置有磨粒，磨轮壳体的内表面设置有导热金属层，导热金属层的内表面呈波浪形或锯齿形；底盘密封设置在磨轮壳体的底部，打磨轴与底盘中心连接；
导热金属层与底盘之间形成气腔，气腔内设置有进气导流板、压力传感器和温度传感器；进气导流板一端安装在底盘内表面上，进气导流板与磨轮壳体相平行，进气导流板与磨轮壳体之间形成进气通道；进气导流板上设置有若干个喷射孔；
底盘上设置有进气孔和出气孔；其中，进气孔位于进气通道内的底盘上，进气孔通过进气管与低温或常温气体相连接。
2.根据权利要求1所述的钛基复合材料铣削加工铣刀用打磨轮，其特征在于：磨粒采用钎焊加热的方式布洒在磨轮壳体的外表面。
3.根据权利要求1所述的钛基复合材料铣削加工铣刀用打磨轮，其特征在于：磨轮壳体和进气导流板均为圆弧形，进气导流板的弧长为磨轮壳体弧长的1/4~1/2。
4.根据权利要求3所述的钛基复合材料铣削加工铣刀用打磨轮，其特征在于：进气导流板的弧长为磨轮壳体弧长的1/3~2/3。
5.根据权利要求1所述的钛基复合材料铣削加工铣刀用打磨轮，其特征在于：进气孔外密封滑动连接有进气连接头，进气连接头位置固定，进气管从进气连接头中密封穿过，并通入进气通道中。
6.根据权利要求1或5所述的钛基复合材料铣削加工铣刀用打磨轮，其特征在于：进气管上设置有进气阀和进气流量计，出气孔连接出气管，出气管上设置有出气阀和出气流量计。
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