1.可正前角加工的有序微槽结构PCD砂轮,其特征在于:砂轮是由轮毂(1)、PCD膜(2)、大量带正前角(11)的微型磨削单元(9)和高深宽比的微槽(10)组成;轮毂(1)外圆周面沉积有厚度为1 2 mm的PCD膜(2);PCD膜(2)外圆周面加工有大量轴向长度与砂轮厚度相等、周~向宽度仅为几十微米、深度为数百微米、深宽比达到几十的微槽(10),相邻两微槽(10)之间即为带正前角(11)的微型磨削单元(9),同时微槽(10)和微型磨削单元(9)均呈有序排布;
当砂轮磨削工件(12)时,微型磨削单元(9)与工件(12)呈正前角(11)接触,可以实现微型磨削单元(9)进行正前角(11)加工,微槽(10)主要起容屑、储液的作用。
2.可正前角加工的有序微槽结构PCD砂轮的制备方法,其特征在于,制备步骤如下:步骤一:采用HFCVD技术在轮毂(1)的外圆周面上沉积一层厚度为1 2 mm的PCD膜(2);
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步骤二:采用离子束研抛技术对PCD膜(2)外圆周面进行研抛处理,并使得PCD膜(2)的表面粗糙度为0.15 0.2 μm;
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步骤三:采用微水导激光加工技术对PCD膜(2)外圆周面进行加工,激光头(3)发射激光束(7)通过水腔(5)上方的玻璃窗口(4)聚焦于喷嘴(6)中,水腔(5)受压使得水射流(8)从喷嘴(6)射出并引导激光束(7)传播到PCD膜(2)的外圆周面上;将砂轮偏置一定的角度,根据水射流(8)与轮毂(1)的相对运动轨迹加工出轴向长度与砂轮厚度相等、周向宽度仅为几十微米、深度为数百微米、深宽比达到几十的单个微槽(10);将砂轮分度,并使得PCD膜(2)外圆周转过一个微型磨削单元(9)的周向宽度,开展下一个微槽(10)的加工,两个微槽(10)之间即形成了带正前角(11)的微型磨削单元(9);再对微型磨削单元(9)进行加工并形成后角(13);
步骤四:重复步骤三,直至整个PCD膜(2)外圆周面加工有大量高深宽比的微槽(10)并形成大量带正前角(11)且有序排布的微型磨削单元(9),并保证所有的微型磨削单元(9)都具有相同几何尺寸;
步骤五:将制得的砂轮进行酸洗处理,再置入去离子水中通过超声波清洗,形成可正前角加工的有序微槽结构PCD砂轮。
3.根据权利要求1所述的可正前角加工的有序微槽结构PCD砂轮或权利要求2所述的可正前角加工的有序微槽结构PCD砂轮的制备方法,所述的轮毂(1)材质为钛合金、直径为Φ
100 200 mm、厚度为6 20 mm。
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4.根据权利要求1所述的可正前角加工的有序微槽结构PCD砂轮或权利要求2所述的可正前角加工的有序微槽结构PCD砂轮的制备方法,所述的每个微槽(10)轴向长度与砂轮厚度相等、周向宽度仅为20 50微米、深度为500 800微米、深宽比为10 40。
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5.根据权利要求1所述的可正前角加工的有序微槽结构PCD砂轮或权利要求2所述的可正前角加工的有序微槽结构PCD砂轮的制备方法,所述的每个微型磨削单元(9)的轴向长度与砂轮厚度相等、周向宽度为80 150微米、径向高度为500 800微米、周向间距仅为100 200~ ~ ~微米。
6.根据权利要求2所述的可正前角加工的有序微槽结构PCD砂轮的制备方法,步骤三所述的将砂轮偏置一定的角度,指的是激光束(7)对PCD膜(2)进行加工后形成的微型磨削单元(9)所具有正前角(11)的角度为10°40°、后角(13)为20°50°。
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7.根据权利要求2所述的可正前角加工的有序微槽结构PCD砂轮的制备方法,步骤三中所述的微水导激光加工技术中激光装置为ND:YAG脉冲激光,激光波长为532 nm,焦斑直径为Φ10 30 μm。
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8.根据权利要求2所述的可正前角加工的有序微槽结构PCD砂轮的制备方法,步骤三中所述的微水导激光加工技术中水腔(5)的压力为2 4 MPa,水射流(8)的直径为Φ20 50 μm。
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