窄薄超硬材料砂轮环制备方法及实施该方法的夹具的制作方法 [0002] 超硬材料砂轮以其耐用度高、使用寿命长、形状精度高、磨削效率高等优势在机械 加工领域中得到了极为广泛的应用。陶瓷超硬材料砂轮属于超硬材料砂轮的一种，其在难 加工材料领域中有着广泛的应用。超硬材料砂轮通常是由砂轮基体和磨料层构成，其中磨 料层通过粘结剂与砂轮基体固结，对于小直径的超硬材料砂轮来说，磨料层通常是一个整 体式的磨料环(砂轮环)。砂轮基体作为磨料层的承载结构，其制造工艺相对成熟，制造效率 是比较高的。磨料层作为参与磨削加工的主体，其加工工艺目前已经成为了制约超硬磨料 砂轮生产效率的瓶颈。 [0003] 以陶瓷超硬材料砂轮环为例，传统的超硬材料砂轮环的制备过程如下：（1)根据 砂轮环成品尺寸，选择合适的模具，将型料投入模具模腔中，在压机作用下压制成砂轮环； (2 )将经步骤（1)压制出的砂轮环在烘箱中进行烘干或风干处理；（3 )将步骤（2 )烘干或风 干后的砂轮环放置在烧结炉中进行烧结固化。制造超硬材料砂轮时，将上述步骤（3)固化 后的砂轮环粘接到砂轮基体上即可。 [0004] 当砂轮环的厚度足够厚(轴向尺寸足够大)，宽度足够宽的情况下，传统的砂轮环 制造方法尚可满足生产需要，但是在砂轮环厚度较薄、宽度较小情况下(制备窄薄超硬材料 砂轮环的情况下)，传统的制备方法存在以下问题：（1)利用模具在压机压制过程中，由于 砂轮环的厚度薄、宽度窄，其强度较低，成品率低；（2)由于砂轮环直径与厚度之比较大，力口 之宽度较小，在烧结固化过程中，砂轮环变形较大，易出现裂纹、断裂现象，影响砂轮环的精 度；（3)在批量生产条件下，砂轮环均由手工一件一件利用压机压制成型，劳动强度大，生 产效率低。
[0005] 本发明的目的在于提供一种窄薄超硬材料砂轮环制备方法，以解决窄薄超硬材料 砂轮环的成品率低、精度差以及生产效率低的问题。
[0006] 同时，本发明的目的还在于提供用于实施窄薄超硬材料砂轮环制备方法的夹具。
[0007] 为了解决上述问题，本发明的窄薄超硬材料砂轮环制备方法采用以下技术方案： 窄薄超硬材料砂轮环制备方法，包括以下步骤：（1)制作砂轮环坯体，砂轮环坯体的宽度尺 寸略大于要制造的砂轮环的宽度尺寸、厚度尺寸整数倍于要制造砂轮环的厚度尺寸，其中 砂轮环坯体的宽度尺寸比要制造的砂轮环的宽度尺寸多出的量需能够满足后续砂轮环修 整；（2)将步骤（1)制得的砂轮环坯体烘干，然后进行烧结固化；（3)对经步骤（2)处理过得 砂轮环坯体进行分割以得到要制造的砂轮环。
[0008] 步骤（3)中对砂轮环坯体的分割是通过激光切割机进行的。
[0009] 步骤（3)中对砂轮环坯体进行分割时首先将其固定在相应的夹具上，所述夹具包 括用于夹在砂轮环坯体两侧处的夹板，夹板可转动的装配在相应的支架上。
[0010] 所述夹板的外缘内侧处设有用于与砂轮环坯体定位配合的止口结构。
[0011] 所述支架上在夹板的下方处设有支座，支座上装配有用于支承相应砂轮环坯体的 辊轴。
[0012] 用于实施窄薄超硬材料砂轮环制备方法的夹具采用以下技术方案：用于实施窄薄 超硬材料砂轮环制备方法的夹具，该夹具包括支架和可转动的装配在支架上的、用于夹持 相应的砂轮环述体的夹板，夹板有两个并且相对设置。
[0013] 所述夹板的外缘内侧处设有用于与砂轮环坯体定位配合的止口结构。
[0014] 两个夹板中的一个于背向另一个的一侧处顶装有弹性夹紧件。
[0015] 所述支架上在夹板的下方处设有支座，支座上装配有用于支承相应砂轮环坯体的 辊轴。
[0016] 所述支座为弹性支座，或者支座的下方设有弹性预紧件。
[0017] 由于本发明在制备砂轮环时是首先制造砂轮环坯体，并且砂轮环坯体的宽度尺寸 略大于要制造的砂轮环的宽度尺寸、厚度尺寸整数倍于要制造砂轮环的厚度尺寸，因此增 加了强度，可提高压制工序的成品率并减少后续烧结固化工序的烧结缺陷，较之于传统方 式中逐个制造砂轮环的方式来说，该方法一次便可成型多个砂轮环，也提高了生产效率。综 上所述，本发明解决了窄薄超硬材料砂轮环的成品率低、精度差以及生产效率低的问题。
[0018] 更进一步的，激光切割一方面具有切缝小、效率高的优势，另一方面激光切割过程 中产生的熔渣还可使砂轮环间具有一定的连接强度，保证切割的稳定进行；夹具的可旋转 的夹板方便了砂轮环坯体与相应切割设备之间的配合；止口结构用于砂轮环坯与夹具之间 的准确定位，保证切割的精确度；支座及辊轴可起到有效支撑砂轮环坯体的作用，其也是为 了保证切割的精度。




[0019] 图1是夹具的立体图； 图2是夹具的剖面图； 图3是夹具的分解图。


[0020] 窄薄超硬材料砂轮环制备方法的实施例，如图1-3所示，该方法包括以下步骤： (1)制作砂轮环坯体11 ;(2)将步骤（1)制得的砂轮环坯体11烘干，然后进行烧结固化；（3) 对经步骤（2)处理过得砂轮环坯体11进行分割以得到要制造的砂轮环。
[0021] 步骤（1)中所述的砂轮环坯体11实际上是一个尺寸较大的砂轮环，其宽度尺寸 略大于要制造的砂轮环的宽度尺寸、厚度尺寸（轴向尺寸）整数倍于要制造砂轮环的厚度尺 寸，其中砂轮环坯体的宽度尺寸比要制造的砂轮环的宽度尺寸多出的量需能够满足后续砂 轮环修整；砂轮环坯体11是通过模具压制而成，由于砂轮环坯体11的厚度较高，利用压机 压制出的砂轮环坯体11的强度可以得到有效保证。
[0022] 在步骤（2)中，由于步骤（1)制得的砂轮环坯体11的厚度较厚，强度较高，因此在 固化过程中变性较小，不容易造成缺陷。
[0023] 在本实施例中，步骤（3)中对砂轮环坯体11的分割是通过激光切割机进行的，当 然，在其它实施例中，对砂轮环坯体11的分割还可以通过锯切工具进行。在切割之前，首先 将砂轮环坯体11固定装配在一个夹具上，在本实施例中，夹具包括支架和可转动的装配在 支架上的、用于夹持相应的砂轮环坯体的夹板12,其中支架包括底板13和固定装配在底板 上的两个立架14,立架14呈三角形，两立架14在底板13的相对的两侧处相对设置。夹板 12有两个且呈圆形，两个夹板12相对设置并且分别可转动的装配在两个立架上，每个夹板 12的外缘内侧处均设有止口结构101，止口结构101用于与砂轮环坯体11定位配合。为了 能够为砂轮环坯体11提供柔性支撑，同时能够自动适应砂轮环坯体11在被切割过程中厚 度的变化，两个夹板中的一个于背向另一个的一侧处顶装有弹性夹紧件15，在本实施例中， 弹性夹紧件15是设在相应夹板的与支架配合的转轴上，即转轴为弹性伸缩轴，弹性夹紧件 15具体是这样装配的，其外部套有弹性套体25,弹性套体的一端与支架上的连接轴26连 接，另一端与相应夹板上的轴头连接。支架上在夹板12的下方处设有支座16,在本实施例 中，支座16固定装配在支架的底板13上并且装配有用于支承相应砂轮环坯体的辊轴17,在 本实施例中，支座16为弹性支座，其具体可采用海绵等，在其它实施例中，支座16还可以为 刚性座，然后在其下方设置弹性预紧件。
[0024] 切割时，可按照以下顺序进行：1、将经烧结固化处理过的砂轮环坯体夹紧在夹具 的两夹板之间，在安装的过程中，通过夹板上的止口结构实现对砂轮环坯体的对中定位，依 靠弹性夹紧件将砂轮环坯体夹紧，同时靠底部的支座及其上的辊轴为砂轮环坯体提供支 撑；2、对刀，将激光切割机的切割头18置于砂轮环的径向位置处，并置于切割路径处；3、 启动激光切割机进行定点切割；4、通过步进电机带动夹具的夹板以设定速度旋转，旋转 一周后便可切割出要制作的成品砂轮环；由于砂轮环由陶瓷和超硬磨料构成，切割过程中 产生的一些熔渣使砂轮环之间具有一定的连接强度，进而确保了切割过程的稳定进行。
[0025] 用于实施窄薄超硬材料砂轮环制备方法的夹具的实施例，如图1-3所示，该夹具 的结构与上述实施例中的夹具的结构相同，此处不予赘述。