一种基于鸵鸟足底微结构的温差电制冷砂轮

本发明涉及砂轮，尤其涉及一种基于鸵鸟足底微结构的温差电制冷砂轮。

背景技术：

1、磨削加工在零件机械加工中应用十分广泛，尤其是在精密加工的过程中至关重要。磨削加工适用于传统刀具难以切削的硬质材料以及表面质量、尺寸精度要求高的材料。在磨削加工的过程中，砂轮表面的磨粒与被加工材料不断做相对运动，在去除材料的同时也造成砂轮磨损，此外，磨削过程中热量的累积会进一步加剧砂轮磨损。因此，磨削过程常采用磨削液进行冷却，并促进磨屑排出，但砂轮高速旋转中产生的气流会形成“气障”，使得磨削液难以进入砂轮的磨削区，使得磨削液的利用效率低下。此外，砂轮工作时也会产生热量累计，这同样会影响零件的加工精度，并且磨削会使砂轮承受巨大的力，磨粒易发生脱落。这些问题都会缩短砂轮寿命，降低零件加工质量。

2、为提高砂轮的强度，延长砂轮寿命，公布号为cn107984401a的专利，提出一种具有莲蓬结构的金刚石砂轮。该砂轮在磨料层外周圆上设置多个通孔，将树脂结合的金刚石磨粒放置在其中，形成类似莲蓬的仿生结构。均匀分布的磨粒使该砂轮具有较好的导热性，且相对于一般的砂轮更加坚固耐用。此外，由于磨粒嵌入磨削层中，磨削时可有效阻止磨粒因为磨削力而脱落。但是，由于“莲蓬”的特殊结构，构成砂轮的磨粒普遍体积较大，有效的加工面积较小，不能进行十分精密的加工。同时，从外部喷射的冷却液仍旧不能充分进入磨削区，磨削温度不能得到很好控制，工件烧伤风险较大，砂轮寿命仍有较大提升空间。

技术实现思路

1、本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种基于鸵鸟足底微结构的温差电制冷砂轮，它结构设计合理，基于鸵鸟脚掌乳突结构对砂轮磨削表面进行仿生设计，通过仿生结构使得砂轮的抗磨性能得到提高，同时使得磨削液能够更加均匀的进入砂轮，并且促使磨屑更加顺利的排出。此外，通过温差电制冷机构，可以实现磨削热量向砂轮内部传导，加速磨削温度的降低，从而达到增加砂轮的使用寿命，降低磨削温度，加快排屑效率，改善砂轮的磨削性能，显著的提高了砂轮的自锐性，尤其适用于工件的精密加工，使得工件的加工质量得到提升，解决了现有技术中存在的技术问题。

2、本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

3、一种基于鸵鸟足底微结构的仿生砂轮，包括砂轮基体和设置在砂轮基体外侧的砂轮磨料层，所述砂轮基体包括圆盘外壳和设置在圆盘外壳内的支撑肋，在砂轮磨料层与砂轮基体之间设有温差电制冷机构，所述温差电制冷机构包括若干个依次首尾相连绕设在圆盘外壳侧壁上的温差电制冷片，在砂轮基体前侧设有与其相配合的散热机构，所述散热机构包括电液组合导电滑环，所述电液组合导电滑环包括设有第一通路、第二通路的定子端和设有第三通路、第四通路的转子端，所述电液组合导电滑环的转子端固连在圆盘外壳前侧壁上，在圆盘外壳前侧壁上分别连通设有与转子端第三通路相连通的进液接管和与转子端第四通路相连通的出液接管，在砂轮磨料层的轮面上分别沿其圆周方向间隔设有若干个仿生微结构单元，各所述仿生微结构单元首尾依次相连设置，所述仿生微结构单元包括依次相邻设置的进液区、磨削区与排屑区：

4、在进液区内左右两侧分别对称设有进液模块，各所述进液模块包括若干根相互平行设置的进液乳突磨条，两个进液模块的进液乳突磨条向上形成夹角；

5、在磨削区内设有若干个乳突磨粒，各个乳突磨粒均匀排布于磨削区内；

6、在排屑区内左右两侧分别对称设有排屑模块，各所述排屑模块包括若干根相互平行设置的排屑乳突磨条，两个排屑模块的排屑乳突磨条向下形成夹角。

7、可选地，各所述温差电制冷片的冷面均紧抵在砂轮磨料层上，其热面则紧抵在圆盘外壳侧壁上，且各个温差电制冷片分别对应各个仿生微结构单元设置。

8、可选地，各所述乳突磨粒均经激光雕刻而成，其外形均呈圆形。

9、可选地，各所述进液乳突磨条均经激光雕刻而成，其外形呈长条状，且四角设有倒圆角。

10、可选地，各所述排屑乳突磨条均经激光雕刻而成，其外形呈长条状，且四角设有倒圆角。

11、可选地，两个所述进液模块的进液乳突磨条向上形成夹角为锐角。

12、可选地，两个所述进液模块的进液乳突磨条向上形成夹角为60度。

13、可选地，两个所述排屑模块的排屑乳突磨条向下形成夹角为锐角。

14、可选地，两个所述排屑模块的排屑乳突磨条向下形成夹角为60度。

15、可选地，在电液组合导电滑环的定子端上设有罩设在砂轮基体上的防护罩。

16、本发明采用上述技术方案，具有的优点有：

17、1、基于鸵鸟脚掌乳突结构对砂轮磨削表面进行仿生设计，可以促使砂轮能均匀受到磨削液的冷却和润滑，排屑能力显著提高，有效提高砂轮的抗磨性能和磨削液的利用率，增强磨削液在磨削过程中冷却、润滑、排屑功效，提高被加工工件的加工精度，延长砂轮的使用寿命，提高磨削效率；

18、2、良好的容屑及排屑能力有效抑制了砂轮堵塞，磨粒锋锐性保持性良好，砂轮修整周期延长，显著提升磨削表面质量和磨削效率；

19、3.可以利用温差电制冷片实现磨削热量向砂轮内部的高效传递，并通过温差电制冷机构实现热量的显著降低，有效解决了砂轮及工件烧伤等技术瓶颈，从而改善了工件加工质量。

技术特征：

1.一种基于鸵鸟足底微结构的温差电制冷砂轮，包括砂轮基体和设置在砂轮基体外侧的砂轮磨料层，其特征在于，所述砂轮基体包括圆盘外壳和设置在圆盘外壳内的支撑肋，在砂轮磨料层与砂轮基体之间设有温差电制冷机构，所述温差电制冷机构包括若干个依次首尾相连绕设在圆盘外壳侧壁上的温差电制冷片，在砂轮基体前侧设有与其相配合的散热机构，所述散热机构包括电液组合导电滑环，所述电液组合导电滑环包括设有第一通路、第二通路的定子端和设有第三通路、第四通路的转子端，所述电液组合导电滑环的转子端固连在圆盘外壳前侧壁上，在圆盘外壳前侧壁上分别连通设有与转子端第三通路相连通的进液接管和与转子端第四通路相连通的出液接管，在砂轮磨料层的轮面上分别沿其圆周方向间隔设有若干个仿生微结构单元，各所述仿生微结构单元首尾依次相连设置，所述仿生微结构单元包括依次相邻设置的进液区、磨削区与排屑区：

2.根据权利要求1所述的一种基于鸵鸟足底微结构的温差电制冷砂轮，其特征在于，各所述温差电制冷片的冷面均紧抵在砂轮磨料层上，其热面则紧抵在圆盘外壳侧壁上，且各个温差电制冷片分别对应各个仿生微结构单元设置。

3.根据权利要求1所述的一种基于鸵鸟足底微结构的温差电制冷砂轮，其特征在于，各所述乳突磨粒均经激光雕刻而成，其外形均呈圆形。

4.根据权利要求1所述的一种基于鸵鸟足底微结构的温差电制冷砂轮，其特征在于，各所述进液乳突磨条均经激光雕刻而成，其外形呈长条状，且四角设有倒圆角。

5.根据权利要求1所述的一种基于鸵鸟足底微结构的温差电制冷砂轮，其特征在于，各所述排屑乳突磨条均经激光雕刻而成，其外形呈长条状，且四角设有倒圆角。

6.根据权利要求5所述的一种基于鸵鸟足底微结构的温差电制冷砂轮，其特征在于，两个所述进液模块的进液乳突磨条向上形成夹角为锐角。

7.根据权利要求1所述的一种基于鸵鸟足底微结构的温差电制冷砂轮，其特征在于，两个所述进液模块的进液乳突磨条向上形成夹角为60度。

8.根据权利要求7所述的一种基于鸵鸟足底微结构的温差电制冷砂轮，其特征在于，两个所述排屑模块的排屑乳突磨条向下形成夹角为锐角。

9.根据权利要求1所述的一种基于鸵鸟足底微结构的温差电制冷砂轮，其特征在于，两个所述排屑模块的排屑乳突磨条向下形成夹角为60度。

10.根据权利要求1所述的一种基于鸵鸟足底微结构的温差电制冷砂轮，其特征在于，在电液组合导电滑环的定子端上设有罩设在砂轮基体上的防护罩。

技术总结
本发明涉及砂轮技术领域，尤其涉及一种基于鸵鸟足底微结构的温差电制冷砂轮。它包括砂轮基体和设置在砂轮基体外侧的砂轮磨料层，所述砂轮基体包括圆盘外壳和设置在圆盘外壳内的支撑肋，在砂轮磨料层与砂轮基体之间设有温差电制冷机构，所述温差电制冷机构包括若干个依次首尾相连绕设在圆盘外壳侧壁上的温差电制冷片。它基于鸵鸟脚掌乳突结构对砂轮磨削表面进行仿生设计，通过仿生结构使得砂轮的抗磨性能得到提高，同时使得磨削液能够更加均匀的进入砂轮，并且促使磨屑更加顺利的排出。此外，通过温差电制冷机构，可以实现磨削热量向砂轮内部传导，加速磨削温度的降低，从而达到增加砂轮的使用寿命，解决了现有技术中存在的技术问题。

技术研发人员：屈硕硕,魏呈祥,杨玉莹,姚鹏,卢伟俊,赵东
受保护的技术使用者：山东大学深圳研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27