本公開涉及一種使用包含多晶金剛石(pcd)節(jié)塊的修整滾輪來修整砂輪的方法，該方法特別地但不排他地用于在鎳合金渦輪葉片的基部形成樅樹輪廓。

背景技術：

1、修整通常被理解為是指旋轉砂輪的機械成形，修整滾輪抵靠或施加到砂輪的工作表面并在砂輪上以這樣的方式產生受控磨損：使得砂輪的工作表面在旋轉時將完全正常地運行。此外，還可以以對應的方式在砂輪的工作表面上產生限定的輪廓。修整的另一目的是產生限定的表面粗糙度。在磨削工件時，砂輪通常旨在在其表面上產生限定的粗糙度。這種粗糙程度取決于在砂輪上執(zhí)行修整步驟的方式。

2、緩進給磨削技術的特征在于較低的工件速度(工作臺速度)和較高的切削深度。通常，為了將熱量保持在最低水平，會使用極其軟和超高孔隙率的氧化鋁砂輪。圖1示出了示例。這些砂輪的一個缺點是需要不斷進行修整，以將其形式保持在公差范圍內。電鍍金剛石修整器通常也用于緩進給磨削應用。圖2示出了示例。

3、修整對于緩進給磨削至關重要，因為修整使砂輪保持開放和自由切削狀態(tài)。金剛石滾輪修整器的使用方式對緩進給磨削處理的質量和效率具有重大影響。

4、金剛石滾輪轉速和旋轉方向對緩進給磨削應用具有至關重要的影響。正速比(qd＝v修整器/v砂輪)意味著修整滾輪和砂輪在接觸點處沿相同方向行進。例如，qd為+0.8表示修整器的周緣速度是同一方向砂輪周緣速度的80％。另一方面，負qd意味著修整滾輪和砂輪在接觸點處沿不同方向行進。當qd介于0和1之間時，稱為“破碎”修整模式或“同步修整”，而當qd為負數(shù)或大于1時，稱為“切削”修整模式或“異步修整”。如圖3，相對線速度(rlv)是兩個線速度之差。如圖4，rlv是兩個線速度之和。

5、如圖3所示，在使用金剛石滾輪修整器緩進給磨削時所使用的關鍵修整操作參數(shù)是qd(v砂輪、v修整器)、rlv(v砂輪、v修整器)和ar，其中ar是進給速率(infeed?rate)。

6、金剛石磨粒通過韌性機制和脆性機制磨損。在正qd值低(rlv高)時，磨粒會發(fā)生韌性破壞，并且磨粒尖端處會形成磨平部，見圖5a。磨平部是由機械磨損與高閃蒸溫度相結合而產生。在正qd值較高(rlv低)時，磨粒會以脆性破壞模式斷裂而失效。破壞程度隨著qd的增大而增加，從“微斷裂”到較大破壞規(guī)模下的“大斷裂”，分別見圖5b和圖5c。

7、隨著qd接近+1，力變得越來越具有壓縮性并且導致大規(guī)模金剛石破碎“大斷裂”，見圖5c。負qd以及因此非常高的rlv值會導致嚴重的磨粒鈍化(韌性破壞)，從而使砂輪變平。這種情況會對工件造成熱損傷。

8、因此，當砂輪磨粒因“微斷裂”而失效時，最佳條件通常在+0.85和+0.5范圍內。圖6示出了qd對電鍍磨粒的修整功率和磨削功率以及有效的砂輪表面粗糙度的典型影響。

9、本領域先前的研究引入了干涉角(δ)用于指示修整的嚴重程度-參見等式1。該參數(shù)描述了進給速度、修整器周緣速度和砂輪周緣速度之間的關系。研究表明，干涉角越大，所需要的修整能量就越少，但磨粒斷裂的概率也越高。另一方面，較小的干涉角會導致磨粒變平整，同時需要較高的修整能量。還發(fā)現(xiàn)干涉角影響磨削性能。據(jù)觀察，干涉角越大，磨削力越低，工件表面的粗糙度越高。而當干涉角較小時，趨勢則相反。因此，需要在修整參數(shù)之間取得平衡，以實現(xiàn)優(yōu)化的磨削性能(前面提到的qd在+0.5至+0.85的范圍內)。

10、

11、

12、其中ar是進給速率，d是砂輪直徑。

13、假定ar為常數(shù)，δ、qd和rls之間的關系如圖7所示。

14、多晶金剛石(pcd)刀片代表了對現(xiàn)有電鍍金剛石滾輪修整器技術的改進。pcd刀片也稱為“磨料節(jié)塊”。gb?2574492中提供了基于pcd的金剛石滾輪修整器的示例。pcd是超硬材料(也稱為超級磨料或超硬材料)的示例，其包括大量基本上交錯生長的金剛石顆粒，該基本上交錯生長的金剛石顆粒形成限定金剛石顆粒之間的間隙的骨架體。pcd材料通常包含至少約80％體積百分比的金剛石并且通常通過使金剛石顆粒的聚集體經(jīng)受例如大于約5gpa的超高壓和至少約1,200℃的溫度來制造。

15、對于尺寸為20目到100目的磨粒(電鍍輪的典型值)，每單位長度的輪表面上的磨粒數(shù)量nl的數(shù)量級為o(100-101)。在pcd刀片的情況下，假設刀片的最大數(shù)量和最小數(shù)量在24和117之間(基于申請人之前的工作)，nl對應于每單位長度的刀片數(shù)量并且數(shù)量級為o(10-2-101)。

16、qd的最佳值受諸多參數(shù)影響，其中之一是nl。

17、因此，砂輪和修整器的磨損機制以及因此工具壽命與δ和nl有關。

18、使用pcd刀片需要采用與電鍍磨粒(現(xiàn)有技術)不同的策略。雖然可以將值δ調整為與電鍍金剛石滾輪使用相同的值，但作為切削強度指標的每個刀片的切削深度(dr＝ar/nl)可以大一個數(shù)量級。在這種情況下，需要以不同的方式操作pcd修整器，以為了提高工具壽命。

19、本發(fā)明的目的是為由包括多個pcd磨料節(jié)塊的旋轉磨料加工工具提供優(yōu)化的修整條件。

技術實現(xiàn)思路

1、根據(jù)本發(fā)明，提供了修整砂輪的方法，該方法包括提供修整滾輪和砂輪，其中修整滾輪包括輪轂和圍繞輪轂周邊安裝的多個多晶金剛石(pcd)節(jié)塊，每個pcd節(jié)塊均具有一對大體徑向延伸的側表面和在側表面之間大體沿圓周延伸的端表面，該方法包括以下步驟：

2、a.旋轉修整滾輪和/或砂輪，以及

3、b.使修整滾輪的周邊與砂輪的周邊接合，其中修整滾輪與砂輪之間的速度比qd低于0或高于+1，并且其中前刀面位于每個pcd節(jié)塊的所述側表面中的一個上，并且對應的后刀面位于端表面上。

4、在從屬權利要求中提供本發(fā)明的優(yōu)選和/或可選特征。

技術特征：

1.修整砂輪的方法，所述方法包括提供修整滾輪和砂輪，其中，所述修整滾輪包括輪轂和圍繞所述輪轂周邊安裝的多個多晶金剛石(pcd)節(jié)塊，每個pcd節(jié)塊均具有一對大致徑向延伸的側表面和在所述側表面之間大致沿圓周延伸的端表面，所述方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述修整滾輪具有以μm/rev測量的進給速率(ar)，并且其中，每個pcd節(jié)塊的所述進給速率介于四十分之一與五分之一之間。

3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，每個pcd節(jié)塊的所述進給速率介于四十分之一到十分之一之間。

4.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的方法，其特征在于，所述修整滾輪的進給速率(ar)介于0.001mm/rev至0.010mm/rev的范圍內。

5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述修整滾輪的所述進給速率介于0.001mm/rev至0.006mm/rev的范圍內。

6.根據(jù)權利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述進給速率介于0.002mm/rev至0.005mm/rev的范圍內。

7.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，當qd<0時，所述修整滾輪的相對線速度(rlv)介于10m/s至30m/s的范圍內。

8.根據(jù)權利要求1至7中任一項所述的方法，其特征在于，當qd>0時，所述修整滾輪的相對線速度(rlv)介于2m/s至10m/s的范圍內。

技術總結
本文公開了修整砂輪的方法，該方法包括提供修整滾輪和砂輪，其中修整滾輪包括輪轂和圍繞輪轂周邊安裝的多個多晶金剛石(PCD)節(jié)塊，每個PCD節(jié)塊均具有一對大致徑向延伸的側表面和在所述側表面之間大致沿圓周延伸的端表面，該方法包括以下步驟：a.旋轉修整滾輪和/或砂輪，以及b.使修整滾輪的周邊與砂輪的周邊接合，其中修整滾輪與砂輪之間的速度比q<subgt;d</subgt;低于0或高于+1，并且其中，前刀面位于所述每個PCD節(jié)塊的所述側表面中的一個上，并且對應的后刀面位于端表面上。

技術研發(fā)人員：L·F·彭納弗蘭卡,C·格雷厄姆
受保護的技術使用者：六號元素(英國)有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/21