申请号：201510866013.1
申请人：湖南大学
发明人：陈逢军 张磊 胡天 龚胜 尹韶辉

摘要：本发明属于磨削加工及3D打印技术领域，涉及一种适用于磨粒规则排布的金刚石砂轮制备方法。相关装置主要由运动控制平台、砂轮打印系统、3D打印砂轮构成。所述运动控制平台包括基座、回转运动台、升降平台、平移平台、运动控制装置、支撑架。所述砂轮打印系统包括金刚石磨粒喷嘴、传送管Ⅰ、金刚石磨粒盒、喷嘴支撑板、气管Ⅰ、气阀Ⅰ、气阀Ⅲ、气源、气阀Ⅱ、气管Ⅱ、金属结合剂粉末盒、传送管Ⅱ、气管Ⅲ、激光源、激光光路、激光束、结合剂喷嘴、气流。所述3D打印砂轮包括砂轮基体、金属结合剂、金刚石磨粒。使磨粒在砂轮中按规则排布，此类砂轮在磨削时，加工的表面质量高、磨削效率高、磨削力均匀，砂轮的寿命得以延长。且异型砂轮的制备工艺得到简化、平台搭建方便、操作简便。

主权利要求：
1.一种磨粒规则排布的3D打印金刚石砂轮的制备方法，其装置主要由运动控制平台、砂轮打印系统、3D打印砂轮构成。所述运动控制平台包括基座、回转运动台、升降平台、平移平台、运动控制装置、支撑架。所述砂轮打印系统包括金刚石磨粒喷嘴、传送管Ⅰ、金刚石磨粒盒、喷嘴支撑板、气管Ⅰ、气阀Ⅰ、气阀Ⅲ、气源、气阀Ⅱ、气管Ⅱ、金属结合剂粉末盒、传送管Ⅱ、气管Ⅲ、激光源、激光光路、激光束、结合剂喷嘴、气流。所述3D打印砂轮包括砂轮基体、金属结合剂、金刚石磨粒。

2.根据权利要求1所述的一种磨粒规则排布的3D打印金刚石砂轮的制 备方法，其特征在于：所述回转运动台、升降平台、平移平台由所述 运动控制装置控制进行相应的回转、上下升降、左右平移的运动。所 述基座与所述回转运动台和所述支撑架连接，所述回转运动台上安装 有砂轮基体。所述支撑架与所述平移平台连接，所述升降平台连接在 所述平移平台上，且所述升降平台能在所述平移平台上左右滑动。所 述金刚石磨粒喷嘴上端和所述结合剂喷嘴的上端与所述喷嘴支撑板连 接。所述喷嘴支撑板与所述升降平台下端连接，且能进行上下的升降 运动。所述传送管Ⅰ下端与所述喷嘴支撑板连接，上端与所述金刚石 磨粒盒连接。所述气管Ⅰ一端与所述金刚石磨粒盒连接，另一端与所 述气源连接。所述气管Ⅱ一端与所述金属结合剂粉末盒连接，另一端 与所述气源连接。所述传送管Ⅱ上端与所述金属结合剂粉末盒连接， 下端与所述喷嘴支撑板连接。所述激光光路的一端与所述激光源连接， 另一端与所述喷嘴支撑板连接。所述气管Ⅲ一端与所述气源连接，另 一端与所述喷嘴支撑板连接。

3.根据权利要求1所述的一种磨粒规则排布的3D打印金刚石砂轮的制 备方法，其特征在于，制备时包括如下步骤：
(1).将所述砂轮基体安装于所述回转运动台上，启动所述运动控制装置， 控制所述升降平台的上下升降和所述平移平台的左右水平运动，调节所述结合 剂喷嘴与所述砂轮基体的距离。控制所述回转运动台转动，从而由所述回转运 动台带动所述砂轮基体转动；

(2).启动所述气源，打开气阀Ⅰ，关闭气阀Ⅱ和气阀Ⅲ，将一定压力的气 体通过所述气管Ⅱ将所述金属结合剂粉末盒中的金属结合剂粉末压入传送管 Ⅱ，进入所述喷嘴支撑板，并通过所述结合剂喷嘴使所述金属结合剂粉末均匀 喷到旋转的砂轮基体上。同时启动所述激光源，所述激光束通过所述激光光路 进入所述结合剂喷嘴，并对砂轮基体上的金属结合剂粉末进行烧结熔化，实现 金属结合剂增材加工。砂轮基体转动一周后停止，所述砂轮基体表面形成一层 均匀的金属结合剂层；

(3).关闭所述激光源，关闭所述气阀Ⅰ；

(4).控制所述升降平台沿所述水平平台进行水平移动，带动所述喷嘴支撑 板及所述结合剂喷嘴进行水平移动，当所述金刚石磨粒喷嘴移至所述砂轮基体 上方时，停止移动；

(5).关闭所述气阀Ⅰ和所述气阀Ⅱ，打开所述阀门Ⅲ，将一定压力的气体 通过所述气管Ⅰ将所述金刚石磨粒盒中的金刚石磨粒压入所述传送管Ⅰ，进入 所述喷嘴支撑板，并通过所述金刚石磨粒喷嘴将金刚石磨粒均匀喷散在步骤(2) 的金属结合剂表面，砂轮基体转动一周后停止，所述金属结合剂表面形成一层 均匀的金刚石磨粒；

(6).关闭所述气阀Ⅲ；

(7).控制所述升降平台沿所述水平平台进行水平移动，带动所述喷嘴支撑 板及所述结合剂喷嘴进行水平移动，当所述结合剂喷嘴移至所述砂轮基体上方 时，停止移动；

(8).启动所述激光源，同时运动控制装置控制所述回转运动台、所述升降 平台和所述水平平台进行运动。所述激光束通过所述激光光路进入所述结合剂 喷嘴，在所述运动控制装置控制下对预先均匀布在砂轮表面结合剂层上的金刚 石磨粒按照规定的排布要求扫描烧结到砂轮结合剂，砂轮基体的转动一周后停 止；

(9).关闭所述激光源，打开所述气阀Ⅱ，一定压力的气体通过所述气管Ⅲ， 进入所述喷嘴支撑板，并通过所述结合剂喷嘴吹出，吹掉未被激光扫描烧结到 的磨粒，砂轮基体转动一周后获得单层磨粒规则排布的金刚石砂轮层；

(10).关闭所述气阀Ⅱ；

(11).从步骤(2)开始重复上面步骤；

(12).通过这种方法逐层增材累加，可得到多层磨粒规则排布的3D打印金 刚石砂轮。   

申请号：201510866013.1
申请人：湖南大学
发明人：陈逢军 张磊 胡天 龚胜 尹韶辉

摘要：本发明属于磨削加工及3D打印技术领域，涉及一种适用于磨粒规则排布的金刚石砂轮制备方法。相关装置主要由运动控制平台、砂轮打印系统、3D打印砂轮构成。所述运动控制平台包括基座、回转运动台、升降平台、平移平台、运动控制装置、支撑架。所述砂轮打印系统包括金刚石磨粒喷嘴、传送管Ⅰ、金刚石磨粒盒、喷嘴支撑板、气管Ⅰ、气阀Ⅰ、气阀Ⅲ、气源、气阀Ⅱ、气管Ⅱ、金属结合剂粉末盒、传送管Ⅱ、气管Ⅲ、激光源、激光光路、激光束、结合剂喷嘴、气流。所述3D打印砂轮包括砂轮基体、金属结合剂、金刚石磨粒。使磨粒在砂轮中按规则排布，此类砂轮在磨削时，加工的表面质量高、磨削效率高、磨削力均匀，砂轮的寿命得以延长。且异型砂轮的制备工艺得到简化、平台搭建方便、操作简便。

主权利要求：
1.一种磨粒规则排布的3D打印金刚石砂轮的制备方法，其装置主要由运动控制平台、砂轮打印系统、3D打印砂轮构成。所述运动控制平台包括基座、回转运动台、升降平台、平移平台、运动控制装置、支撑架。所述砂轮打印系统包括金刚石磨粒喷嘴、传送管Ⅰ、金刚石磨粒盒、喷嘴支撑板、气管Ⅰ、气阀Ⅰ、气阀Ⅲ、气源、气阀Ⅱ、气管Ⅱ、金属结合剂粉末盒、传送管Ⅱ、气管Ⅲ、激光源、激光光路、激光束、结合剂喷嘴、气流。所述3D打印砂轮包括砂轮基体、金属结合剂、金刚石磨粒。

2.根据权利要求1所述的一种磨粒规则排布的3D打印金刚石砂轮的制 备方法，其特征在于：所述回转运动台、升降平台、平移平台由所述 运动控制装置控制进行相应的回转、上下升降、左右平移的运动。所 述基座与所述回转运动台和所述支撑架连接，所述回转运动台上安装 有砂轮基体。所述支撑架与所述平移平台连接，所述升降平台连接在 所述平移平台上，且所述升降平台能在所述平移平台上左右滑动。所 述金刚石磨粒喷嘴上端和所述结合剂喷嘴的上端与所述喷嘴支撑板连 接。所述喷嘴支撑板与所述升降平台下端连接，且能进行上下的升降 运动。所述传送管Ⅰ下端与所述喷嘴支撑板连接，上端与所述金刚石 磨粒盒连接。所述气管Ⅰ一端与所述金刚石磨粒盒连接，另一端与所 述气源连接。所述气管Ⅱ一端与所述金属结合剂粉末盒连接，另一端 与所述气源连接。所述传送管Ⅱ上端与所述金属结合剂粉末盒连接， 下端与所述喷嘴支撑板连接。所述激光光路的一端与所述激光源连接， 另一端与所述喷嘴支撑板连接。所述气管Ⅲ一端与所述气源连接，另 一端与所述喷嘴支撑板连接。

3.根据权利要求1所述的一种磨粒规则排布的3D打印金刚石砂轮的制 备方法，其特征在于，制备时包括如下步骤：
(1).将所述砂轮基体安装于所述回转运动台上，启动所述运动控制装置， 控制所述升降平台的上下升降和所述平移平台的左右水平运动，调节所述结合 剂喷嘴与所述砂轮基体的距离。控制所述回转运动台转动，从而由所述回转运 动台带动所述砂轮基体转动；

(2).启动所述气源，打开气阀Ⅰ，关闭气阀Ⅱ和气阀Ⅲ，将一定压力的气 体通过所述气管Ⅱ将所述金属结合剂粉末盒中的金属结合剂粉末压入传送管 Ⅱ，进入所述喷嘴支撑板，并通过所述结合剂喷嘴使所述金属结合剂粉末均匀 喷到旋转的砂轮基体上。同时启动所述激光源，所述激光束通过所述激光光路 进入所述结合剂喷嘴，并对砂轮基体上的金属结合剂粉末进行烧结熔化，实现 金属结合剂增材加工。砂轮基体转动一周后停止，所述砂轮基体表面形成一层 均匀的金属结合剂层；

(3).关闭所述激光源，关闭所述气阀Ⅰ；

(4).控制所述升降平台沿所述水平平台进行水平移动，带动所述喷嘴支撑 板及所述结合剂喷嘴进行水平移动，当所述金刚石磨粒喷嘴移至所述砂轮基体 上方时，停止移动；

(5).关闭所述气阀Ⅰ和所述气阀Ⅱ，打开所述阀门Ⅲ，将一定压力的气体 通过所述气管Ⅰ将所述金刚石磨粒盒中的金刚石磨粒压入所述传送管Ⅰ，进入 所述喷嘴支撑板，并通过所述金刚石磨粒喷嘴将金刚石磨粒均匀喷散在步骤(2) 的金属结合剂表面，砂轮基体转动一周后停止，所述金属结合剂表面形成一层 均匀的金刚石磨粒；

(6).关闭所述气阀Ⅲ；

(7).控制所述升降平台沿所述水平平台进行水平移动，带动所述喷嘴支撑 板及所述结合剂喷嘴进行水平移动，当所述结合剂喷嘴移至所述砂轮基体上方 时，停止移动；

(8).启动所述激光源，同时运动控制装置控制所述回转运动台、所述升降 平台和所述水平平台进行运动。所述激光束通过所述激光光路进入所述结合剂 喷嘴，在所述运动控制装置控制下对预先均匀布在砂轮表面结合剂层上的金刚 石磨粒按照规定的排布要求扫描烧结到砂轮结合剂，砂轮基体的转动一周后停 止；

(9).关闭所述激光源，打开所述气阀Ⅱ，一定压力的气体通过所述气管Ⅲ， 进入所述喷嘴支撑板，并通过所述结合剂喷嘴吹出，吹掉未被激光扫描烧结到 的磨粒，砂轮基体转动一周后获得单层磨粒规则排布的金刚石砂轮层；

(10).关闭所述气阀Ⅱ；

(11).从步骤(2)开始重复上面步骤；

(12).通过这种方法逐层增材累加，可得到多层磨粒规则排布的3D打印金 刚石砂轮。