砂轮磨料环成型模具的制作方法

1.本实用新型属于砂轮成型技术领域，尤其涉及砂轮磨料环成型模具的结构改进。


背景技术：

2.端面树脂金刚石砂轮是将含有金刚石磨料的磨料环粘接到砂轮基体端面上形成的砂轮。砂轮基体的材质一般为金属铝；磨料环一般是将含有金刚石磨料、树脂粉及其他添加剂的混合磨料粉通过模具压制成型，再通过加热固化形成的；使用有机粘结剂轮将磨料环粘接到砂轮基体端面上形成端面树脂砂轮。端面树脂金刚石砂轮广泛用于磨削太阳能、电子信息领域的各种器件制造。
3.端面金刚石砂轮磨削时和工件的接触面积大，发热高、磨削温度高，因此一般需要采用磨削液进行冷却。为了提高砂轮的锋利性及更好地实现排屑和冷却，在砂轮端面的磨料环上沿半径方向需要贯通开出一定数量的冷却液槽，但是这种径向贯通式冷却液槽的冷却效果有时并不理想。主要是由于当砂轮高速转动时，通过砂轮基体内部的冷却水道进入到磨料环的大部分冷却水会在离心力作用下经贯通的冷却液槽甩向磨料环的外侧，对磨料环工作面的冷却作用非常小。
4.为了解决径向贯通水槽冷却、排屑效果差的问题，目前采取的主要措施是在磨料环上增设沿半径方向非贯通的冷却液槽。比如申请号为202010796438.0，公布日期是2020年11月20日的中国发明专利申请公布了一种“一种高速杯形砂轮冷却结构”，在齿环（磨料环）上增设若干组内水槽，内水槽的一端与齿环内圆连通，另一端靠近齿环外圆，且封闭。但该专利并未公开专利中提到的沿半径非贯通的内水槽的实现方法。
5.通常情况下，径向非贯通式冷却液槽可以开在磨料环的内侧（内冷却液槽）和外侧（外冷却液槽），也可只开在磨料环的内侧或只开在外侧。由于这种冷却液槽沿磨料环的半径方向为非贯通结构，因此其制造方法不同于传统的沿半径方向的贯通结构的冷却液槽。目前这种径向非贯通结构的冷却液槽一般是在磨料环粘接到基体上以前，采用切割法先在磨料环上开出非贯通冷却液槽，再将磨料环粘接到基体端面上。所谓切割法是采用金刚石磨片沿磨料环的轴线方向进给切割，切出一定深度沿磨料环半径方向非贯通的冷却液槽。然而由于非贯通冷却槽需要逐个切割，导致生产效率低；需要增设专门的切割机床和切割工序，导致设备成本高，生产成本高。
6.因此，亟待对现有技术中砂轮磨料环成型模具做进一步改进。


技术实现要素：

7.为解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供一种砂轮磨料环成型模具，可直接压制出带有径向非贯通冷却液槽的磨料环，降低生产成本，提高生产效率。
8.为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种砂轮磨料环成型模具，包括：
9.内模框；
10.外模框，其位于所述内模框的外侧，所述外模框与所述内模框同轴设置并围成环形空腔；
11.垫板，其设在所述环形空腔内，且与所述内模框及所述外模框贴合；
12.磨料腔，其形成在所述垫板的上方并位于所述环形空腔内，用于容置磨料；
13.模环，其置于所述垫板上并位于所述磨料腔的内侧和/或外侧，所述模环的外周面和/或内周面上形成有成型部，用于成型磨料环上的冷却液槽；
14.压环，其设在所述磨料腔的上方，用于向所述磨料腔内压料；
15.限位环，其置于所述模环上并与所述模环一一对应，所述限位环位于所述压环的内侧和/或外侧并与所述压环贴合，所述限位环还与所述内模框和/或所述外模框贴合。
16.当所述模环设在所述磨料腔的内侧时，所述成型部为布设在所述模环的外周面上的多个外凸块，所述模环的内径等于所述内模框的外径，所述模环的外径等于所述磨料腔的内径，所述磨料腔的外径等于所述外模框的内径；所述限位环设在所述压环的内侧，所述限位环的内径等于所述内模框的外径，所述限位环的外径等于所述压环的内径，所述压环的外径等于所述外模框的内径，所述压环的内径等于所述磨料腔的内径；
17.当所述模环设在所述磨料腔的外侧时，所述成型部为布设在所述模环的内周面上的多个内凸块，所述模环的外径等于所述外模框的内径，所述模环的内径等于所述磨料腔的外径，所述磨料腔的内径等于所述内模框的外径；所述限位环设在所述压环的外侧，所述限位环的外径等于所述外模框的内径，所述限位环的内径等于所述压环的外径，所述压环的内径等于所述内模框的外径，所述压环的外径等于所述磨料腔的外径；
18.当所述模环设在所述磨料腔的内侧和外侧时，所述成型部包括布设在内侧所述模环的外周面上的多个外凸块和布设在外侧所述模环的内周面上的多个内凸块，所述限位环设在所述压环的内侧和外侧，所述磨料腔由所述模环、所述垫板、所述限位环及所述压环围成，所述压环的内径等于所述磨料腔的内径，所述压环的外径等于所述磨料腔的外径；
19.所述外凸块和所述内凸块均由所述模环的上端面延伸至下端面。
20.所述外凸块的上表面为向上倾斜的斜面，下表面为与所述模环的下端面平齐的水平面；
21.所述内凸块的上表面为向下倾斜的斜面，下表面为与所述模环的下端面平齐的水平面。
22.所述外凸块的上表面的倾斜角度为5-15
°
，所述内凸块的上表面的倾斜角度为5-15
°
。
23.所述外凸块的横截面为尖部朝外的三角形，所述内凸块的横截面为外宽内窄的梯形。
24.当所述模环设在所述磨料腔的内侧和外侧时，所述外凸块的个数多于所述内凸块的个数，且相邻两所述内凸块之间至少有一个外凸块。
25.多个所述外凸块在所述模环的外周面上均布，多个所述内凸块在所述模环的内周面上均布。
26.所述模环由沿周向排列的多个圆弧形模块依次拼接而成，且当所述模环位于所述磨料腔的内侧时，两相邻所述圆弧形模块的相对面均倾斜，以形成开口朝向所述模环中心的楔形缺口。
27.所述垫板的下表面、所述外模框的下表面、所述内模框的下表面位于同一水平面上，所述垫板的上表面为水平面，所述模环的下表面、所述磨料腔的下表面位于同一水平面上，所述模环的上表面、所述磨料腔的上表面位于同一水平面上，所述限位环的下表面、所述压环的下表面位于同一水平面上。
28.所述外模框的上表面、所述内模框的上表面、所述限位环的上表面、所述压环的上表面位于同一水平面上。
29.本实用新型的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：
30.1、可以直接压制出带有沿半径方向非贯通的内冷却液槽和/或外冷却液槽的磨料环，无需另外单独逐个切割加工冷却液槽，大大提高了生产效率，且降低了生产成本，相应地降低了砂轮的生产成本；
31.2、模具结构简单、制造容易、成本低，对模具的装配精度要求不高。
附图说明
32.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为本实用新型实施例一砂轮磨料环成型模具结构示意图；
34.图2为图1的a-a剖视图；
35.图3为本实用新型实施例一中位于磨料腔外侧的外模环的圆弧形外模块结构示意图；
36.图4为图3的d-d剖视图；
37.图5为本实用新型实施例一中位于磨料腔内侧的内模环的圆弧形内模块结构示意图；
38.图6为图5的e-e剖视图；
39.图7为带有内冷却液槽和外冷却液槽的磨料环结构示意图；
40.图8为本实用新型实施例二砂轮磨料环成型模具结构示意图；
41.图9为图8的b-b剖视图；
42.图10为带有内冷却液槽的磨料环结构示意图；
43.图11为本实用新型实施例三砂轮磨料环成型模具结构示意图；
44.图12为图11的c-c剖视图；
45.图13为带有外冷却液槽的磨料环结构示意图。
46.附图标记：1-砂轮磨料环成型模具，10-内模框，20-外模框，30-垫板；40-磨料腔，50-压环，60-内模环，61-外凸块，62-上表面，63-下表面，64-圆弧形内模块，65-楔形缺口，70-外模环，71-内凸块，72-上表面，73-下表面，74-圆弧形外模块，80-内限位环，90-外限位环；
47.2-磨料环，2.1-内冷却液槽，2.2-外冷却液槽。
具体实施方式
48.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
49.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
50.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
51.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
52.实施例一
53.参照图1至图7，本实施例一种砂轮磨料环成型模具1，用于压制如图7所示的同时带有内冷却液槽2.1和外冷却液槽2.2的磨料环2，包括内模框10、外模框20、垫板30、磨料腔40、模环、压环50和限位环。
54.其中，内模框10和外模框20均为圆环形结构，并且高度一致，内模框10的外径小于外模框20的内径，外模框20位于内模框10的外侧，外模框20与内模框10同轴设置并围成环形空腔，具体为圆环形空腔。
55.垫板30为圆环形结构，设在外模框20与内模框10围成的环形空腔内且位于环形空腔的下部，垫板30的外周面与外模框20的内壁贴合，内周面与内模框10的外壁贴合，即垫板30的内径等于内模框10的外径，垫板30的外径等于外模框20的内径。
56.磨料腔40为圆环形结构，形成在垫板30的上方并位于环形空腔内，用于容置磨料。
57.模环为圆环形结构，置于垫板30上并位于垫板30的上方，并位于磨料腔40的内侧和外侧，即磨料腔40的内侧和外侧均设置有模环，为便于区分，磨料腔40内侧的模环称为内模环60，磨料腔40外侧的模环称为外模环70，外模环70的内周面和内模环60的外周面上均形成有成型部，为便于区分，外模环70的内周面上的成型部称为内成型部，内模环60的外周面上的成型部称为外成型部，内成型部用于成型磨料环2上的外冷却液槽2.2，外成型部用于成型磨料环2上的内冷却液槽2.1。
58.压环50为圆环形结构，设在磨料腔40的上方，用于向磨料腔40内压料；
59.限位环为圆环形结构，其置于模环上并与模环一一对应，限位环位于压环50的内侧和外侧并与压环50贴合，即压环50的内侧和外侧均设置有限位环，为便于区分，压环50内
侧的限位环称为内限位环80，压环50外侧的限位环称为外限位环90，内限位环80置于内模环60上，外限位环90置于外模环70上，内限位环80与内模框10贴合，外限位环90与外模框20贴合。
60.组装时，先在平台上放置垫板30，然后放置内模框10和外模框20，然后将外模环70和内模环60放置在垫板30上，内模环60位于外模环70的内侧，再将内限位环80置于内模环60上，外限位环90置于外模环70上，这样由垫板30、外模环70、内模环60、外限位环90、内限位环80共同限定出一个开口向上的圆环形腔。
61.成型时，将含有金刚石的混合磨料加入到的圆环形腔中，摊平后，通过圆环形腔的开口处装入压环50，这样使原来开口的圆环形腔形成封闭的磨料腔40；在专用的压机作用下，混合磨料在封闭磨料腔40中通过加热、加压，形成同时带有内冷却液槽2.1和外冷却液槽2.2的磨料环2，取出后经进一步固化就可粘接到砂轮基体上。
62.进一步具体地，外成型部为布设内模环60外周面上的多个外凸块61，内成型部为布设在外模环70的内周面上的多个内凸块71，外凸块61的形状、尺寸和数量与内冷却液槽2.1相适配，内凸块71的形状、尺寸和数量与外冷却液槽2.2相适配，同时外凸块61由内模环60的上端面延伸至下端面，即高度与内模环60的高度相等，内凸块71由外模环70的上端面延伸至下端面，即高度与外模环70的高度相等，使得外凸块61、内凸块71的高度能与磨料腔40的高度相等，以分别成型出沿轴向贯穿磨料环2的内冷却液槽2.1和外冷却液槽2.2。同时，本实施例中磨料腔40由垫板30、外模环70、内模环60、外限位环90、内限位环80及压环50围成，压环50的内径等于磨料腔40的内径，压环50的外径等于磨料腔40的外径，即压环50的径向厚度与磨料腔40的径向厚度一致且二者上下对正，可以实现精确压料，防止磨料外溢，保证磨料环2对磨料量的精确要求。
63.优选地，如图5和图6所示，外凸块61的下表面63为与内模环60的下端面平齐的水平面，上表面62为向上倾斜的斜面，即对于每一个外凸块61来说，沿砂轮磨料环成型模具1的径向由内向外，其上表面62的高度逐渐升高，即上表面62内低外高，上表面62向上倾斜有利于压环50下压时，磨料腔40中的磨料向磨料腔40内部流动，避免外溢。同理，如图3和图4所示，内凸块71的下表面73为与外模环70的下端面平齐的水平面，上表面72为向下倾斜的斜面，即对于每一个内凸块71来说，沿砂轮磨料环成型模具1的径向由内向外，其上表面72的高度逐渐降低，即上表面72内高外低，上表面72向下倾斜有利于压环50下压时，磨料腔40中的磨料向磨料腔40内部流动，避免外溢。
64.进一步地，外凸块61的上表面62倾斜角度α以5-15
°
为宜，内凸块71的上表面72倾斜角度β以5-15
°
为宜，倾斜角度太小对磨料导向作用不明显，倾斜角度太大会影响磨料环2的成型质量。
65.具体地，本实施例中外凸块61的横截面为尖部朝外的三角形，内凸块71的横截面为外宽内窄的梯形，从而对应成型的内冷却液槽2.1为尖部朝外的三角形槽，外冷却液槽2.2为扩口式的梯形槽。三角形的内冷却液槽2.1有助于储存冷却水，对磨料环2的磨削面起主要的散热冷却作用，梯形的外冷却液槽2.2一方面起到存储冷却水实现冷却作用，另一方面还起到增加磨料环2锋利性的作用。当然，内冷却液槽2.1和外冷却液槽2.2的形状不限于此，还可以为其他形状，相应地，外凸块61和内凸块71可以为其他形状，在此不做具体限制。
66.另外，由于磨料环2的内冷却液槽2.1对磨削面起主要的冷却降温作用，则优选地
内冷却液槽2.1的个数多于外冷却液槽2.2的个数，相应地，外凸块61的个数多于内凸块71的个数，相邻两内凸块71之间至少有一个外凸块61，以使内凸块71和外凸块61间隔分散布置或者交错设置，有利于提高磨料环2冷却液槽的散热冷却效果。
67.优选地，多个外凸块61在内模环60的外周面上均布，多个内凸块71在外模环70的内周面上均布，以使所成型的冷却液槽散热冷却效果更为均匀，且便于凸块加工。当然，多个外凸块61在内模环60的外周面上也可不均布设置，多个内凸块71在外模环70的内周面上也可不均布设置，仅满足相邻两内凸块71之间至少有一个外凸块61，以使内凸块71和外凸块61间隔分散布置或交错设置即可。
68.为便于脱模，外模环70由沿周向排列的多个圆弧形外模块74依次拼接而成，内模环60由沿周向排列的多个圆弧形内模块64依次拼接而成。另外，由于成型后，外模环70位于磨料环2的外部，内模环60位于磨料环2的内部，内模环60的脱模难度大于外模环70，为进一步方便内模环60脱模，其两相邻圆弧形内模块64的相对面均倾斜，以形成开口朝向内模环60中心的楔形缺口65，楔形缺口65处两相邻圆弧形内模块64不接触，从而可方便脱模时内模环60沿其半径方向移动取下。
69.如图1所示，本实施例中垫板30的下表面、外模框20的下表面、内模框10的下表面位于同一水平面上，垫板30的上表面为水平面，内模环60的下表面和外模环70的下表面、磨料腔40的下表面位于同一水平面上，内模环60的上表面、磨料腔40的上表面、外模环70的上表面位于同一水平面上，即磨料腔4、内模环60和外模环70等高；外限位环90的下表面、内限位环80的下表面以及压环50的下表面位于同一水平面上。则本实施例砂轮磨料环成型模具在平台上组装时，垫板30在平台上放置到位，然后依次组装内模框10、外模框20，然后放置其他环形空腔内的其他部件即可，且磨料腔4、内模环60和外模环70等高，则使得成型后的磨料环2即为标准的圆环。
70.进一步地，外模框20的上表面、内模框10的上表面、外限位环90的上表面、内限位环80的上表面以及压环50的上表面位于同一水平面上。即本实施例砂轮磨料环成型模具当压环50在压机作用下下压至整个模具的上表面水平时，表明压环50下压到位，从而为压环50的下压行程起到限位和定位作用，避免压环50存在下压不到位影响磨料环2成型质量。
71.实施例二
72.参照图8至图10，本实施例砂轮磨料环成型模具，用于压制如图10所示的仅带有内冷却液槽2.1的磨料环2。
73.具体地，与实施例一不同的是，如图8和图9所示，本实施例砂轮磨料环成型模具，模环仅为设在磨料腔40内侧的内模环60，相应地，成型部仅为布设在内模环60的外周面上的多个外凸块61，限位环仅为设在压环50内侧的内限位环80。此时，内模环60的内径等于内模框10的外径，内模环60的外径等于磨料腔40的内径，磨料腔40的外径等于外模框20的内径，内限位环80的内径等于内模框10的外径，内限位环80的外径等于压环50的内径，压环50的外径等于外模框20的内径，压环50的内径等于磨料腔40的内径。
74.组装时，先在平台上放置垫板30，然后放置内模框10和外模框20，然后将内模环60放置在垫板30上，内模环60与内模框10贴合，再将内限位环80置于内模环60上，内限位环80与内模框10贴合，这样由垫板30、内模环60、内限位环80共同限定出一个开口向上的圆环形腔。
75.成型时，将含有金刚石的混合磨料加入到的圆环形腔中，摊平后，通过圆环形腔的开口处装入压环50，这样使原来开口的圆环形腔形成封闭的磨料腔40，即本实施例中磨料腔40由外模框20、垫板30、内模环60、内限位环80及压环50共同限定；在专用的压机作用下，混合磨料在封闭磨料腔40中通过加热、加压，形成仅带有内冷却液槽2.1的磨料环2，取出后经进一步固化就可粘接到砂轮基体上。
76.实施例三
77.参照图11至图13，本实施例砂轮磨料环成型模具，用于压制如图13所示的仅带有外冷却液槽2.2的磨料环2。
78.具体地，与实施例一、二不同的是，如图11和图12所示，本实施例砂轮磨料环成型模具，模环仅为设在磨料腔40外侧的外模环70，相应地，成型部仅为布设在外模环70的内周面上的多个内凸块71，限位环仅为设在压环50外侧的外限位环90。此时，外模环70的外径等于外模框10的内径，外模环70的内径等于磨料腔40的外径，磨料腔40的内径等于内模框10的外径，外限位环90的外径等于外模框20的内径，外限位环90的内径等于压环50的外径，压环50的内径等于内模框10的外径，也等于磨料腔40的内径，同时压环50的外径还等于磨料腔40的外径。
79.组装时，先在平台上放置垫板30，然后放置内模框10和外模框20，然后将外模环70放置在垫板30上，外模环70与外模框20贴合，再将外限位环90置于外模环70上，外限位环90与外模框20贴合，这样由垫板30、外模环70、外限位环90共同限定出一个开口向上的圆环形腔。
80.成型时，将含有金刚石的混合磨料加入到的圆环形腔中，摊平后，通过圆环形腔的开口处装入压环50，这样使原来开口的圆环形腔形成封闭的磨料腔40，即本实施例中磨料腔40由外模框20、垫板30、外模环70、外限位环90及压环50共同限定；在专用的压机作用下，混合磨料在封闭磨料腔40中通过加热、加压，形成仅带有内冷却液槽2.1的磨料环2，取出后经进一步固化就可粘接到砂轮基体上。
81.在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
82.以上仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。