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　　申請(qǐng)?zhí)枺?01510866013.1
　　申請(qǐng)人：湖南大學(xué)
　　發(fā)明人：陳逢軍 張磊 胡天 龔勝 尹韶輝

　　摘要：本發(fā)明屬于磨削加工及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種適用于磨粒規(guī)則排布的金剛石砂輪制備方法。相關(guān)裝置主要由運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)、砂輪打印系統(tǒng)、3D打印砂輪構(gòu)成。所述運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)包括基座、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)臺(tái)、升降平臺(tái)、平移平臺(tái)、運(yùn)動(dòng)控制裝置、支撐架。所述砂輪打印系統(tǒng)包括金剛石磨粒噴嘴、傳送管Ⅰ、金剛石磨粒盒、噴嘴支撐板、氣管Ⅰ、氣閥Ⅰ、氣閥Ⅲ、氣源、氣閥Ⅱ、氣管Ⅱ、金屬結(jié)合劑粉末盒、傳送管Ⅱ、氣管Ⅲ、激光源、激光光路、激光束、結(jié)合劑噴嘴、氣流。所述3D打印砂輪包括砂輪基體、金屬結(jié)合劑、金剛石磨粒。使磨粒在砂輪中按規(guī)則排布，此類砂輪在磨削時(shí)，加工的表面質(zhì)量高、磨削效率高、磨削力均勻，砂輪的壽命得以延長(zhǎng)。且異型砂輪的制備工藝得到簡(jiǎn)化、平臺(tái)搭建方便、操作簡(jiǎn)便。 　　主權(quán)利要求：1.一種磨粒規(guī)則排布的3D打印金剛石砂輪的制備方法，其裝置主要由運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)、砂輪打印系統(tǒng)、3D打印砂輪構(gòu)成。所述運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)包括基座、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)臺(tái)、升降平臺(tái)、平移平臺(tái)、運(yùn)動(dòng)控制裝置、支撐架。所述砂輪打印系統(tǒng)包括金剛石磨粒噴嘴、傳送管Ⅰ、金剛石磨粒盒、噴嘴支撐板、氣管Ⅰ、氣閥Ⅰ、氣閥Ⅲ、氣源、氣閥Ⅱ、氣管Ⅱ、金屬結(jié)合劑粉末盒、傳送管Ⅱ、氣管Ⅲ、激光源、激光光路、激光束、結(jié)合劑噴嘴、氣流。所述3D打印砂輪包括砂輪基體、金屬結(jié)合劑、金剛石磨粒。
　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磨粒規(guī)則排布的3D打印金剛石砂輪的制 備方法，其特征在于：所述回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)臺(tái)、升降平臺(tái)、平移平臺(tái)由所述 運(yùn)動(dòng)控制裝置控制進(jìn)行相應(yīng)的回轉(zhuǎn)、上下升降、左右平移的運(yùn)動(dòng)。所 述基座與所述回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)臺(tái)和所述支撐架連接，所述回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)臺(tái)上安裝 有砂輪基體。所述支撐架與所述平移平臺(tái)連接，所述升降平臺(tái)連接在 所述平移平臺(tái)上，且所述升降平臺(tái)能在所述平移平臺(tái)上左右滑動(dòng)。所 述金剛石磨粒噴嘴上端和所述結(jié)合劑噴嘴的上端與所述噴嘴支撐板連 接。所述噴嘴支撐板與所述升降平臺(tái)下端連接，且能進(jìn)行上下的升降 運(yùn)動(dòng)。所述傳送管Ⅰ下端與所述噴嘴支撐板連接，上端與所述金剛石 磨粒盒連接。所述氣管Ⅰ一端與所述金剛石磨粒盒連接，另一端與所 述氣源連接。所述氣管Ⅱ一端與所述金屬結(jié)合劑粉末盒連接，另一端 與所述氣源連接。所述傳送管Ⅱ上端與所述金屬結(jié)合劑粉末盒連接， 下端與所述噴嘴支撐板連接。所述激光光路的一端與所述激光源連接， 另一端與所述噴嘴支撐板連接。所述氣管Ⅲ一端與所述氣源連接，另 一端與所述噴嘴支撐板連接。
　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磨粒規(guī)則排布的3D打印金剛石砂輪的制 備方法，其特征在于，制備時(shí)包括如下步驟： (1).將所述砂輪基體安裝于所述回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)臺(tái)上，啟動(dòng)所述運(yùn)動(dòng)控制裝置， 控制所述升降平臺(tái)的上下升降和所述平移平臺(tái)的左右水平運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)所述結(jié)合 劑噴嘴與所述砂輪基體的距離。控制所述回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而由所述回轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)臺(tái)帶動(dòng)所述砂輪基體轉(zhuǎn)動(dòng)； (2).啟動(dòng)所述氣源，打開(kāi)氣閥Ⅰ，關(guān)閉氣閥Ⅱ和氣閥Ⅲ，將一定壓力的氣 體通過(guò)所述氣管Ⅱ?qū)⑺鼋饘俳Y(jié)合劑粉末盒中的金屬結(jié)合劑粉末壓入傳送管 Ⅱ，進(jìn)入所述噴嘴支撐板，并通過(guò)所述結(jié)合劑噴嘴使所述金屬結(jié)合劑粉末均勻 噴到旋轉(zhuǎn)的砂輪基體上。同時(shí)啟動(dòng)所述激光源，所述激光束通過(guò)所述激光光路 進(jìn)入所述結(jié)合劑噴嘴，并對(duì)砂輪基體上的金屬結(jié)合劑粉末進(jìn)行燒結(jié)熔化，實(shí)現(xiàn) 金屬結(jié)合劑增材加工。砂輪基體轉(zhuǎn)動(dòng)一周后停止，所述砂輪基體表面形成一層 均勻的金屬結(jié)合劑層； (3).關(guān)閉所述激光源，關(guān)閉所述氣閥Ⅰ； (4).控制所述升降平臺(tái)沿所述水平平臺(tái)進(jìn)行水平移動(dòng)，帶動(dòng)所述噴嘴支撐 板及所述結(jié)合劑噴嘴進(jìn)行水平移動(dòng)，當(dāng)所述金剛石磨粒噴嘴移至所述砂輪基體 上方時(shí)，停止移動(dòng)； (5).關(guān)閉所述氣閥Ⅰ和所述氣閥Ⅱ，打開(kāi)所述閥門Ⅲ，將一定壓力的氣體 通過(guò)所述氣管Ⅰ將所述金剛石磨粒盒中的金剛石磨粒壓入所述傳送管Ⅰ，進(jìn)入 所述噴嘴支撐板，并通過(guò)所述金剛石磨粒噴嘴將金剛石磨粒均勻噴散在步驟(2) 的金屬結(jié)合劑表面，砂輪基體轉(zhuǎn)動(dòng)一周后停止，所述金屬結(jié)合劑表面形成一層 均勻的金剛石磨粒； (6).關(guān)閉所述氣閥Ⅲ； (7).控制所述升降平臺(tái)沿所述水平平臺(tái)進(jìn)行水平移動(dòng)，帶動(dòng)所述噴嘴支撐 板及所述結(jié)合劑噴嘴進(jìn)行水平移動(dòng)，當(dāng)所述結(jié)合劑噴嘴移至所述砂輪基體上方 時(shí)，停止移動(dòng)； (8).啟動(dòng)所述激光源，同時(shí)運(yùn)動(dòng)控制裝置控制所述回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)臺(tái)、所述升降 平臺(tái)和所述水平平臺(tái)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。所述激光束通過(guò)所述激光光路進(jìn)入所述結(jié)合劑 噴嘴，在所述運(yùn)動(dòng)控制裝置控制下對(duì)預(yù)先均勻布在砂輪表面結(jié)合劑層上的金剛 石磨粒按照規(guī)定的排布要求掃描燒結(jié)到砂輪結(jié)合劑，砂輪基體的轉(zhuǎn)動(dòng)一周后停 止； (9).關(guān)閉所述激光源，打開(kāi)所述氣閥Ⅱ，一定壓力的氣體通過(guò)所述氣管Ⅲ， 進(jìn)入所述噴嘴支撐板，并通過(guò)所述結(jié)合劑噴嘴吹出，吹掉未被激光掃描燒結(jié)到 的磨粒，砂輪基體轉(zhuǎn)動(dòng)一周后獲得單層磨粒規(guī)則排布的金剛石砂輪層； (10).關(guān)閉所述氣閥Ⅱ； (11).從步驟(2)開(kāi)始重復(fù)上面步驟； (12).通過(guò)這種方法逐層增材累加，可得到多層磨粒規(guī)則排布的3D打印金 剛石砂輪。