阅读说明：本技术 一种基于仿生思想的结构化砂轮 (Structured grinding wheel based on bionic thought ) 是由 于海跃 张维伦 马国元 于 2019-11-18 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种基于仿生思想的结构化砂轮,其特征在于：包括磨粒段和仿生结构槽,仿生结构槽在砂轮表面上通过激光加工工艺制造而成,仿生结构槽借鉴了草鱼体表鳞片具有抑制流场扰动、平均对流传热系数大、抗附着等特性的排布形态。在砂轮表面布置仿生结构槽能够使得砂轮在进行磨削加工时磨削液利用率高、散热性好、磨屑堵塞少。本发明中的仿生结构槽,破坏砂轮高速旋转时产生的气障,将更多冷却液输送至工作区域,降低砂轮与工件之间的磨削热与磨削力,提高砂轮的使用寿命和工件的加工质量。(The invention provides a structural grinding wheel based on a bionic idea, which is characterized in that: the bionic structural groove is manufactured on the surface of the grinding wheel through a laser processing technology, and the bionic structural groove refers to the arrangement form of grass carp body surface scales with the characteristics of flow field disturbance inhibition, large average convection heat transfer coefficient, adhesion resistance and the like. The bionic structure groove is arranged on the surface of the grinding wheel, so that the grinding wheel has high grinding fluid utilization rate, good heat dissipation and less abrasive dust blockage during grinding. The bionic structural groove in the invention destroys the air barrier generated when the grinding wheel rotates at high speed, and conveys more cooling liquid to the working area, thereby reducing the grinding heat and grinding force between the grinding wheel and the workpiece, and improving the service life of the grinding wheel and the processing quality of the workpiece.)

一种基于仿生思想的结构化砂轮

技术领域

本发明涉及一种砂轮，尤其涉及一种仿生结构化砂轮。

背景技术

磨削加工是应用最为广泛的精密加工工艺之一。但在磨削过程中，由于砂轮的高转速和其磨料的随机排布，使砂轮周围空气流场产生强烈的扰动。这种扰动会阻碍磨削液进入磨削区域，严重地降低了磨削液的利用效率。而磨削区域本身又是相对封闭的，从而增大了磨削过程中散热和排屑困难。磨削的以上弊端最终会降低工件的加工质量和刀具的使用寿命。传统的解决办法是通过增加磨削液供给量改善冷却、润滑、排屑条件，但该方法的磨削液利用效率低、浪费严重，致使磨削成为对自然环境和资源影响最大的加工工艺之一。所以，较差的冷却、润滑、排屑条件已成为制约磨削发展的关键问题。综上，提升磨削过程的绿色度和冷却、润滑、排屑等功效是亟待解决的难点问题。

本发明拟将仿生学理念引入到砂轮的设计中，最终达到强化磨削过程中冷却、润滑、排屑功效的目的，从而提升工件的磨削质量，延长刀具的使用寿命，减少磨削液的使用量，减小比磨削能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种绿色，高效的砂轮。

本发明技术方案如下：

所述结构化砂轮包括磨粒段和仿生结构槽，所述仿生结构槽在砂轮表面上通过激光加工工艺制造而成，所述仿生结构槽借鉴了草鱼体表鳞片具有抑制流场扰动、平均对流传热系数大、抗附着等特性的排布形态，每条所述仿生结构槽在所述砂轮表面沿轴向呈螺旋状。

所述仿生结构槽的设计思想来源于草鱼体表的鳞片形状，草鱼能够在水中自由穿梭，不易被捕食者发现，泥土细菌不易依附在表面，其体表的鳞片排布与形状起到决定性作用，鳞片相互重叠，与外界水相接触的部分近似于菱形，因所述菱形具有特殊的排布规律与角度，使得草鱼体表鳞片具有抑制流场扰动、平均对流传热系数大、抗附着等特性的排布特点。使得所述砂轮在进行磨削加工时磨削液利用率高、散热性好、磨屑堵塞少。

提取草鱼体表与水接触部分鱼鳞形状与排布规律，将所述仿生结构槽设计成相互交错，围成的所述磨料段为菱形形状。所述仿生结构槽截面形状为圆弧形，所述仿生结构槽的结构尺寸为：槽宽 1mm，槽深1mm。所述菱形排布在所述砂轮旋转方向顶角为130°，所述菱形排布在所述砂轮轴向方向顶角为50°。

本发明的有益效果为：将仿生学理念引入到砂轮的设计中，达到强化磨削过程中冷却、润滑、排屑功效的目的，提高被工件的加工精度，延长刀具的使用寿命，减少磨削液的使用量，减小比磨削能，提高磨削效率。

附图说明

图1为本发明仿生结构化砂轮立体图；

图2为本发明仿生结构化砂轮表面展开示意图；

图3仿生结构槽截面放大图。

具体实施方式

下面结合附图给出的实例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示仿生结构化砂轮立体图，所述仿生结构化砂轮①包括磨粒段②与仿生结构槽③，所述仿生结构槽在所述仿生结构化砂轮表面沿轴向呈螺旋形状。

如图2所示仿生结构化砂轮表面展开示意图，所述仿生结构槽相互交错，将所述磨料段围成的形状为菱形，所述菱形排布在所述砂轮旋转方向顶角为130°，所述菱形排布在所述砂轮轴向方向夹角为50°。

如图3所示仿生结构槽截面放大图，所述仿生结构槽截面形状为圆弧形，所述仿生结构槽的结构尺寸为：槽宽1mm，槽深1mm。

首先，使用烧结工艺制造砂轮，再通过激光工艺在砂轮表面加工出所述仿生结构槽，激光束与所述砂轮直径方向重合，以保证所述仿生结构槽形状统一、稳定。所述激光束沿所述砂轮轴向反复运动，同时所述砂轮轴向转动，完成对所述砂轮表面所述仿生结构槽的加工，所述仿生结构槽形状与尺寸可由所述激光束的功率、光斑尺寸、加工速度等参数确定。