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摘要：随着先进陶瓷、光学玻璃、半导体及人工晶体等高性能硬脆材料在航空航天、汽车以及仪器仪表的广泛应用，其高效、精密的研磨技术已成为当今的研究热点。砂轮由于具有磨削效率高、加工质量好、精度高等特点，已成为加工硬脆材料工具的首选。而在磨削过程中，砂轮磨粒被磨损或脱落，大部分磨粒逐渐钝化，使砂轮的磨削力增大，磨削温度升高，砂轮与工件表面摩擦严重，从而影响加工工件的表面质量。因此为了使砂轮保持精确的几何外形以及磨粒的锋利性，并降低成本，需要对砂轮进行修整。
对砂轮的修整通常分为两个工序：整形和修锐。整形式微量去除砂轮材料，使砂轮外圆工作面达到要求的几何精度，并使磨粒顶端破碎，形成锋利的磨削刃；修锐是去除砂轮工作面上的部分结合剂，使磨粒出露，形成切削刃，同时使砂轮的磨粒间形成足够的容屑空间。为了解砂轮修整技术的发展现状和趋势，促进我国砂轮修整技术的进步，本文主要针对现有的国内专利申请情况进行了分析，以期为我国相关企业的知识产权战略保护提供专利信息。
关键词：研磨；砂轮；磨粒；修整；专利
1、国内砂轮修整技术的专利申请时间分布
外国第一篇关于砂轮修整技术的专利在1918年由英国人提出，采用金刚笔对砂轮表面进行修整，其中金刚笔可转动的设置在支架中，支架围绕竖直轴旋转，基底可以沿着滑轨调整金刚笔与砂轮的位置。之后，经过将近一百年的发展，国内外先后涌现出许多其他关于砂轮的修整技术。而国内记载的第一篇砂轮修整装置为重庆大学在1986年提出，比外国滞后将近70年，且在2010年之前，中国有关砂轮修整的专利申请数量增长缓慢，直到2010年之后，專利数量才开始急剧攀升（参见表1）。
2、国内砂轮修整技术的专利发展脉络
上海第二钢铁厂于1987年提出一件关于砂轮修整技术的专利，其对导电性磨轮作精确地成型修整，通过设置工具电极和工件电极（即砂轮），并将它们分别与脉冲电源箱的负极、正极相连接，在放电加工过程中，工具电极先作旋转运动，再将旋转工具电极向磨轮工件方向进给到一定的深度，然后启动磨轮工件的驱动机构，使磨轮相对工具电极作相对的回转运动，即可实施对导电磨轮的成形修整加工。
之后一直到2004年，我国才出现第一件关于在线电解修整砂轮的专利申请，其针对的是一种金属结合剂砂轮特别是超微细粒度金属结合剂砂轮，修整过程与磨削过程同步在线进行，通过阴极块与直流电源负极相接做负极，砂轮与直流电源正极相接做正极，在阳极和阴极之间通入具有电解作用的磨削液，砂轮、磨削液、阴极块和电源构成电解回路发生电解反应，利用电解过程中的阳极溶解效应，对砂轮表层的金属结合剂基体进行电解去除，从而逐渐露出崭新锋利的磨粒，形成对砂轮的修锐作用；同时形成一层钝化膜附着于砂轮表面，抑制砂轮的过度电解，当砂轮表面的磨粒磨损后，钝化膜被工件材料刮擦去除，电解过程继续进行，对砂轮表面重新进行修锐，整个过程重复进行。
上海交通大学于2005年提出一件关于激光修整砂轮的专利申请，其针对的是一种树脂结合剂砂轮，采用连续激光对砂轮进行修锐，使结合剂熔蚀和汽化而磨粒基本不受影响，从而达到修锐的目的；之后河南理工大学于2010年申请了我国第一件关于超声振动修整方法的专利申请，其在复合型椭圆振动变幅杆的前端一侧设置金刚石笔，复合型椭圆振动变幅杆的后端设有换能器，换能器与超声波发生器连接；复合型椭圆振动变幅杆由圆柱端、矩形连接部分、振动变换端三段依次连接而成。该装置使用的复合型椭圆振动变幅杆可以将换能器的单一方向的纵向超声振动转换为纵向振动和横向振动，在复合型椭圆振动变幅杆末端合成为椭圆振动，带动金刚石笔进行椭圆修整。通过控制复合型椭圆振动变幅杆的一个结构参数α，控制横向超声振动的参数，从而控制末端合成的椭圆轨迹形状，达到控制金刚石笔运动轨迹的目的。
另外在各种新型砂轮修整方法出现的同时，也出现了多种多样的复合修整方法，例如湖南大学于2005年提出了一种金属结合剂超硬磨料砂轮的电火花-机械复合整形方法，包括工具电极，高频直流脉冲电源，金属结合剂砂轮，电刷，喷嘴，通过电火花去除砂轮的金属结合剂，从而降低砂轮磨粒的把持强度，再通过机械方式磨除偏心部分突出的磨粒以使电火花整形得以继续进行，并最终达到整形目的。上海水产大学于2007年提出了一种将激光修整与机械修整相结合的金刚石砂轮修整方法，具体做法为将光纤激光器安装夹持在被修整金刚石砂轮的上方，激光束经聚焦后照射到被修整金刚石砂轮表面形成温度场软化金刚石砂轮的结合剂材料，当将被修整的金刚石砂轮安装在磨床上作旋转运动时，单点金刚石修整笔沿金刚砂轮表面轴向作往复移动，对砂轮表面进行修整，解决了数控光学曲线磨床和工具磨床上金刚石砂轮无法在线修整的难题，装置结构简单，可方便地放置在各种磨床上，适合数字化磨床上金刚石砂轮的高效、高精度和不使用任何冷却液的在线修整。河南理工大学于2014年提出了一种超声激光复合修整砂轮方法，激光发射器通过光纤将能量传给带有聚焦头固定装置的聚焦头，聚焦激光束以适当的加热时间和能量密度在修整点前方对旋转的砂轮进行加热，超声波发声器将超声频信号传递给超声换能器，经换能器转换为机械振动后传给变幅杆，变幅杆产生纵向振动的波会在小端开斜槽处分解，分为纵向振动和弯曲振动，在金刚石修整笔笔尖处形成复合椭圆超声振动进行修整。这种超声振动修整同时复合以激光的辅助加热作用，使砂轮局部材料去除由脆性去除转变为塑性去除，降低切削力，减少修整笔的磨损，提高修整效率与修整精度。
3、结语
本文梳理了国内有关砂轮修整技术专利的申请情况，通过专利分析可以明显看出，相较于外国，我国在砂轮修整技术方面起步晚，直到2010年之后专利申请数量才开始突飞猛进，且缺乏开拓性科研成果。希望本文能对相关企业申请砂轮修整方面的专利提供一些参考。此外，也希望相关领域的企业、科研机构继续加大研发力度，提高专利数量，提升专利质量，促进科技进步和经济社会发展。
对砂轮的修整通常分为两个工序：整形和修锐。整形式微量去除砂轮材料，使砂轮外圆工作面达到要求的几何精度，并使磨粒顶端破碎，形成锋利的磨削刃；修锐是去除砂轮工作面上的部分结合剂，使磨粒出露，形成切削刃，同时使砂轮的磨粒间形成足够的容屑空间。为了解砂轮修整技术的发展现状和趋势，促进我国砂轮修整技术的进步，本文主要针对现有的国内专利申请情况进行了分析，以期为我国相关企业的知识产权战略保护提供专利信息。
关键词：研磨；砂轮；磨粒；修整；专利
1、国内砂轮修整技术的专利申请时间分布
外国第一篇关于砂轮修整技术的专利在1918年由英国人提出，采用金刚笔对砂轮表面进行修整，其中金刚笔可转动的设置在支架中，支架围绕竖直轴旋转，基底可以沿着滑轨调整金刚笔与砂轮的位置。之后，经过将近一百年的发展，国内外先后涌现出许多其他关于砂轮的修整技术。而国内记载的第一篇砂轮修整装置为重庆大学在1986年提出，比外国滞后将近70年，且在2010年之前，中国有关砂轮修整的专利申请数量增长缓慢，直到2010年之后，專利数量才开始急剧攀升（参见表1）。
2、国内砂轮修整技术的专利发展脉络
上海第二钢铁厂于1987年提出一件关于砂轮修整技术的专利，其对导电性磨轮作精确地成型修整，通过设置工具电极和工件电极（即砂轮），并将它们分别与脉冲电源箱的负极、正极相连接，在放电加工过程中，工具电极先作旋转运动，再将旋转工具电极向磨轮工件方向进给到一定的深度，然后启动磨轮工件的驱动机构，使磨轮相对工具电极作相对的回转运动，即可实施对导电磨轮的成形修整加工。
之后一直到2004年，我国才出现第一件关于在线电解修整砂轮的专利申请，其针对的是一种金属结合剂砂轮特别是超微细粒度金属结合剂砂轮，修整过程与磨削过程同步在线进行，通过阴极块与直流电源负极相接做负极，砂轮与直流电源正极相接做正极，在阳极和阴极之间通入具有电解作用的磨削液，砂轮、磨削液、阴极块和电源构成电解回路发生电解反应，利用电解过程中的阳极溶解效应，对砂轮表层的金属结合剂基体进行电解去除，从而逐渐露出崭新锋利的磨粒，形成对砂轮的修锐作用；同时形成一层钝化膜附着于砂轮表面，抑制砂轮的过度电解，当砂轮表面的磨粒磨损后，钝化膜被工件材料刮擦去除，电解过程继续进行，对砂轮表面重新进行修锐，整个过程重复进行。
上海交通大学于2005年提出一件关于激光修整砂轮的专利申请，其针对的是一种树脂结合剂砂轮，采用连续激光对砂轮进行修锐，使结合剂熔蚀和汽化而磨粒基本不受影响，从而达到修锐的目的；之后河南理工大学于2010年申请了我国第一件关于超声振动修整方法的专利申请，其在复合型椭圆振动变幅杆的前端一侧设置金刚石笔，复合型椭圆振动变幅杆的后端设有换能器，换能器与超声波发生器连接；复合型椭圆振动变幅杆由圆柱端、矩形连接部分、振动变换端三段依次连接而成。该装置使用的复合型椭圆振动变幅杆可以将换能器的单一方向的纵向超声振动转换为纵向振动和横向振动，在复合型椭圆振动变幅杆末端合成为椭圆振动，带动金刚石笔进行椭圆修整。通过控制复合型椭圆振动变幅杆的一个结构参数α，控制横向超声振动的参数，从而控制末端合成的椭圆轨迹形状，达到控制金刚石笔运动轨迹的目的。
另外在各种新型砂轮修整方法出现的同时，也出现了多种多样的复合修整方法，例如湖南大学于2005年提出了一种金属结合剂超硬磨料砂轮的电火花-机械复合整形方法，包括工具电极，高频直流脉冲电源，金属结合剂砂轮，电刷，喷嘴，通过电火花去除砂轮的金属结合剂，从而降低砂轮磨粒的把持强度，再通过机械方式磨除偏心部分突出的磨粒以使电火花整形得以继续进行，并最终达到整形目的。上海水产大学于2007年提出了一种将激光修整与机械修整相结合的金刚石砂轮修整方法，具体做法为将光纤激光器安装夹持在被修整金刚石砂轮的上方，激光束经聚焦后照射到被修整金刚石砂轮表面形成温度场软化金刚石砂轮的结合剂材料，当将被修整的金刚石砂轮安装在磨床上作旋转运动时，单点金刚石修整笔沿金刚砂轮表面轴向作往复移动，对砂轮表面进行修整，解决了数控光学曲线磨床和工具磨床上金刚石砂轮无法在线修整的难题，装置结构简单，可方便地放置在各种磨床上，适合数字化磨床上金刚石砂轮的高效、高精度和不使用任何冷却液的在线修整。河南理工大学于2014年提出了一种超声激光复合修整砂轮方法，激光发射器通过光纤将能量传给带有聚焦头固定装置的聚焦头，聚焦激光束以适当的加热时间和能量密度在修整点前方对旋转的砂轮进行加热，超声波发声器将超声频信号传递给超声换能器，经换能器转换为机械振动后传给变幅杆，变幅杆产生纵向振动的波会在小端开斜槽处分解，分为纵向振动和弯曲振动，在金刚石修整笔笔尖处形成复合椭圆超声振动进行修整。这种超声振动修整同时复合以激光的辅助加热作用，使砂轮局部材料去除由脆性去除转变为塑性去除，降低切削力，减少修整笔的磨损，提高修整效率与修整精度。
3、结语
本文梳理了国内有关砂轮修整技术专利的申请情况，通过专利分析可以明显看出，相较于外国，我国在砂轮修整技术方面起步晚，直到2010年之后专利申请数量才开始突飞猛进，且缺乏开拓性科研成果。希望本文能对相关企业申请砂轮修整方面的专利提供一些参考。此外，也希望相关领域的企业、科研机构继续加大研发力度，提高专利数量，提升专利质量，促进科技进步和经济社会发展。