CN100544890C

CN100544890C - 多磨头研磨方法

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Publication number: CN100544890C
Application number: CNB2007101348214A
Authority: CN
Inventors: 姚兴; 姚文翰
Original assignee: HYPIC (SUZHOU) Ltd
Current assignee: HYPIC (SUZHOU) Ltd
Priority date: 2007-10-22
Filing date: 2007-10-22
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2027-10-22
Also published as: CN101157195A

Abstract

一种多磨头研磨方法，包括至少两个研磨工序，各研磨工序之间使用不同硬度的磨具或/和不同颗粒直径的磨料，磨具硬度按研磨工序次序从硬到软变化，磨料颗粒直径按研磨工序次序从大到小变化，每个研磨工序采用多个磨头，将这多个磨头按磨具的软硬分成至少两个磨头组，每个磨头组至少由一个磨头组成，各磨头组之间按软硬次序并列排列；同一研磨工序中使用相同颗粒直径的磨料；每个研磨工序中，所有磨头以同时工作的方式对被加工工件表面进行研磨，每个磨头相对工件表面作往复直线运动，所有磨头整体朝磨头硬度最高的一侧作轨迹为重叠螺旋前进式的进给运动，磨头自身的往复直线运动方向与所有磨头整体进给运动方向呈夹角。本发明解决了现有的单磨头研磨抛光效率低和效果差的问题。

Description

多磨头研磨方法

技术领域

本发明属于工件表面光整加工技术领域，具体涉及一种多磨头研磨方法。

背景技术

现代工业的飞速发展对工件的表面质量提出了更高的要求，表面质量不仅影响工件的外观，还直接影响工件的使用性能和寿命，表面质量的好坏对模具来说尤其重要。在现代制造行业中，模具制造举足轻重，成为一个国家工业水平的重要标志。模具是以复映方式进行零件制造的一种工具，近年来，模具制造业的发展日趋迅猛，在机械工业中的应用非常广泛。随着科学技术发展，国内外市场竞争的加剧，对模具的要求越来越高。目前，表面粗糙度已成为衡量模具产品质量的重要标志，只有模具表面的粗糙度低，才能使得用其加工的产品的粗糙度值也低。因此研磨抛光已逐渐成为模具、工程机械、医疗设备和航空航天工业中某些关键零件表面加工的重要手段。

现在，模具型腔表面的形状加工基本上实现了自动化。为了去除机械加工或电火花加工在模具型腔表面留下的刀痕或硬化层，在几何形状加工后必须对模具型腔表面进行研磨抛光加工，以期获得所要求的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度。研磨抛光作为模具型腔加工的一道重要工序，其加工时间占整个模具制造时间的30％-50％，其成本占全部制造成本的5％-30％。研磨抛光已成为模具制造过程中的瓶颈。

模具的研磨抛光直接影响模具质量的好坏，目前最常用的研磨抛光方法是手工研磨抛光，其次是超声波抛光、电子束抛光、电解抛光、化学抛光、磁性研抛、挤压晰磨和它们组成的一些复合研磨抛光新工艺新方法。在这些研磨抛光方法中，手工研磨抛光具有简单、成本低，可以对细小轮廓抛光等优点，使其成为主要抛光手段。但这种方法加工能力差、生产效率低、劳动强度大。其它一些方法虽然效果不错，从产品质量、加工效率和工人的强度等方面都有很大的改善，但由于模具型腔的复杂性、多样性及不规则性，使得这些加工工具很难完全沿着工件的轮廓线加工，有时还受这些型腔空间的限制，因此很多抛光技术很难在模具工业广泛地推广。针对模具研磨抛光的特点，设计研制了利用振动原理，实现对模具型腔异型曲面的高效、低成本抛光加工。

目前的研磨方法为配合现有的单磨头研磨抛光机都采用单磨头研磨方法，它的磨头有三种形式，第一种形式是磨头由磨具和磨料组成，磨料固定在磨具上，比如砂纸；第二种形式的磨头也是由磨具和磨料组成，但是磨料与磨具是分离的，在研磨时，向待研磨的工件表面添加磨料；第三种形式是磨具单独工作，如刚玉作为磨具时就可以不加磨料直接作用于工件表面。这种单磨头研磨方法要完成对一件待研磨工件的研磨抛光，至少要经过5～12道研磨工序，每道工序中采用一种单一材质的磨具配以单一颗粒直径大小的磨料，按照从粗到细的规律研磨，即磨具的材质依次从硬到软，磨料的颗粒直径依次从大到小，在完成前一道研磨工序后，换一种材质较前一次稍软的磨具配以颗粒直径稍小的磨料进行研磨，以此类推最终达到研磨效果。这种研磨方法虽然已经使用多年，但仍存在以下一些问题：一、由于单头运行，一个工序中只能使用一种材质的磨具和一种颗粒直径大小的磨料，在完成不同的工序时需要更换磨头，因此生产效率非常低；二、单头在研磨抛光操作过程中只能保证小面积内的压力稳定，当待研磨抛光的工件表面较大时，压力难以控制，最终会影响整个工件抛光型面的抛光效果；三、当将两个单头组合工作时，由于两个单头的操作控制压力不同，并且两个单头在工作时的工作面不能重叠，影响研磨抛光的效果。因此如何解决现有的单磨头研磨抛光效率低，研磨抛光后得到的工件表面研磨抛光效果差的问题，成为本发明着重研究的问题。

发明内容

本发明目的是提供一种多磨头研磨方法，以解决现有的单磨头研磨抛光效率低，研磨抛光后得到的工件表面研磨抛光效果差的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多磨头研磨方法，包括至少两个研磨工序，各研磨工序之间使用不同硬度的磨具或/和不同颗粒直径的磨料，所述各研磨工序之间使用不同硬度的磨具或/和不同颗粒直径的磨料包含三种情况：①各研磨工序之间使用不同硬度的磨具和相同颗粒直径的磨料，其中，磨具硬度按研磨工序次序从硬到软变化；②各研磨工序之间使用相同硬度的磨具和不同颗粒直径的磨料，其中，磨料颗粒直径按研磨工序次序从大到小变化；③各研磨工序之间使用不同硬度的磨具和不同颗粒直径的磨料，其中，磨具硬度按研磨工序次序从硬到软变化，磨料颗粒直径按研磨工序次序从大到小变化；这三种情况的应用可根据具体研磨要求选择或组合；其创新在于：

(1)、磨具

每个研磨工序采用二至五十个磨头，每个磨头由一个磨具构成，将这二至五十个磨头按磨具的软硬分成至少两个磨头组，每个磨头组至少由一个磨头组成，磨头组中的磨具硬度相同，且排列在一起，各磨头组之间按软硬次序并列排列；

(2)、磨料

磨料采用分离磨料，同一研磨工序中使用相同颗粒直径的磨料；

(3)、运动

每个研磨工序中，所有磨头以同时工作的方式对被加工工件表面进行研磨，其中，每个磨头相对工件表面作往复直线运动或/和旋转运动，所有磨头整体朝磨头硬度最高的一侧作轨迹为螺旋重叠前进式的进给运动，磨头自身的往复直线运动方向与所有磨头整体进给运动方向呈夹角。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述磨头组理论上可以有2～10个，实际应用时最佳为2～4个，每个磨头组中磨头的个数至少为1个至多为12个。

2、上述方案中，所述每个磨头相对工件表面作往复直线运动或/和旋转运动具体有三种情况，第一种是每个磨头相对工件表面仅作往复直线运动；第二种是每个磨头相对工件表面仅作旋转运动；第三种是每个磨头相对工件表面同时作往复直线运动和旋转运动。所述每个磨头的旋转运动为该磨头上的磨具绕自身中心旋转。当磨头组中的磨头个数大于等于2时，磨头组中各磨头之间的往复直线运动可以相互平行或两两交叉。所述两两交叉是指第一两个相邻磨头之间进行组合，第二这两个磨头的运动轨迹交叉，第三这两个磨头之间的运动相互形成让位，即一个磨头前进时另一个后退，而另一个磨头前进时前一个后退。

3、上述方案中，所有磨头整体朝磨头硬度最高的一侧作轨迹为螺旋重叠前进式的进给运动，具体见图6所示。

4、上述方案中，所述每个磨头组中磨头个数大于2时，其各磨头之间有多种排列方式，可以为矩阵式排列、圆环式排列，也可以为蜂巢式排列。

5、上述方案中，所述第一道研磨工序中，排在磨具硬度最高位置的磨头采用电火花研磨磨头；该电火花研磨磨头可以由铜质磨具和固定在铜质磨具研磨面上的固定磨料构成，使铜质磨具与被加工工件表面形成放电间隙；也可以直接由铜质磨具构成，该铜质磨具与被加工工件表面形成放电间隙。

6、上述方案中，所述“夹角”可为锐角、钝角或直角，夹角范围为45°～135°时效果较好，其中以直角时效果最佳。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

1、本发明采用2～50个磨头同时工作，且将这2～50个磨头按照磨具材质的不同硬度分成不少于两个的磨头组进行不同粗细程度的研磨，一道工序可以完成以往至少两道甚至更多道工序所完成的工作，期间减少了更换磨头的时间，提高了生产效率。

2、本发明采用在同一磨头组中使用多个磨头同时工作，可以在研磨抛光面积比较大的工件时保证其受力面积内的压力稳定，提高了整个工件研磨抛光面型的研磨抛光质量和效果。

3、本发明所有磨头整体朝磨头硬度最高的一侧作轨迹为螺旋重叠前进式的进给运动，磨头自身的往复直线运动方向与所有磨头整体进给运动方向呈夹角，使其各磨头在研磨过程中的研磨轨迹有重叠，提高了研磨抛光效果。

附图说明

附图1为本发明实施例一磨头组和磨头的平面示意图；

附图2为本发明实施例一多磨头研磨示意图；

附图3为本发明实施例一磨头组中磨头个数为1时的磨头往复直线运动示意图；

附图4为本发明实施例一磨头组中磨头个数大于等于2时的磨头之间平行运动示意图；

附图5为本发明实施例一磨头组中磨头个数大于等于2时的磨头两两交叉运动示意图；

附图6为本发明实施例一所有磨头整体进给运动轨迹及进给方向示意图；

附图7为本发明实施例一磨头个数为1时自身往复直线运动与所有磨头整体进给运动成直角示意图；

附图8为本发明实施例一磨头个数大于2时自身往复直线运动与所有磨头整体进给运动有夹角示意图。

以上附图中：1、磨头组；2、分离磨料；3、磨头；4、箭头；5箭头；6箭头。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：

如图1所示，一种多磨头研磨方法，包括至少两个研磨工序，每个研磨工序采用4～48个磨头3，每个磨头3由一个磨具构成，将这4～48个磨头3按磨具的软硬不同分成四个磨头组1，每个磨头组1由1～12个磨头3组成，同一个磨头组1中的磨具硬度相同，且按矩阵方式排列在一起。不同的磨头组1使用不同材质硬度的磨具，从硬到软依次为铜带有电火花、刚玉、合金、铜、铝、塑料、硬木、软木、羊毛、丝绵、合成树脂等多种耐磨材质。四个磨头组1之间按硬软次序并列排列。研磨过程中，在同一工序中使用相同颗粒直径的分离磨料2，不同工序之间使用不同硬度的磨具和不同颗粒直径的磨料，磨具硬度按研磨工序次序从硬到软变化，磨料颗粒直径按研磨工序次序从大到小变化。

每个研磨工序中，所有磨头3以同时工作的方式对被加工工件表面进行研磨，其中，当每个磨头组1里只有一个磨头3时，每个磨头3相对工件表面作往复直线运动，见图3所示，图中的箭头4和箭头5分别表示磨头3做往复运动的方向。当每个磨头组1里有两个或两个以上磨头3时，各磨头3之间的往复直线运动可以相互平行，见图4所示，也可以两两交叉，见图5所示。所述两两交叉是指第一两个相邻磨头之间进行组合，第二这两个磨头的运动轨迹交叉，第三这两个磨头之间的运动相互形成让位，即一个磨头前进时另一个后退，而另一个磨头前进时前一个后退。

为了提高研磨效果，每个磨头3在作往复直线运动的同时，其磨头3上的磨具绕自身中心旋转(图中未表示)。所有磨头3整体朝磨头硬度最高(该磨头采用电火花研磨磨头)的一侧作轨迹为螺旋重叠前进式的进给运动，见图6所示，进给方向由箭头6表示，磨头自身的往复直线运动方向(箭头4和箭头5)与所有磨头整体进给运动方向(箭头6)成夹角(见图7、图8所示)。

工作时，第一道工序中四种不同材质的磨头组1依次从硬到软按铜带有电火花、刚玉、合金和铜的顺序并列排列，配以相同颗粒直径的分离磨料2，对待加工工件表面进行研磨，待达到该工序的研磨效果后，换下该工序中的磨头3，再换上四组依次从硬到软材质(比如铝、塑料、硬木、软木)的磨头组1并配以相同的更小颗粒直径的分离磨料进行第二道工序的研磨，依次类推，最终达到研磨效果。

以上描述的是每个磨头相对工件表面同时作往复直线运动和旋转运动的情况，但在本实施例中，每个磨头相对工件表面仅作往复直线运动或者每个磨头相对工件表面仅作旋转运动也是适用的。

实施例二：

一种多磨头研磨方法，包括至少两个研磨工序，与实施例一不同之处在于：采用两个磨头组同时工作研磨，每个磨头组由1～12个磨头组成，两个磨头组使用相邻硬度的磨具并按软硬次序并列排列，并配以相同颗粒直径的分离磨料。在研磨过程中，按照从粗到细的研磨工序更换磨头和分离磨料，且所更换的磨头为从粗到细的研磨工序中所需材质硬度相近的两组磨头。其他与实施例一相同，这里不再详细描述。

实施例三

一种多磨头研磨方法，包括至少两个研磨工序，与实施例一不同之处在于：采用三个磨头组同时工作研磨，每个磨头组由1～12个磨头组成，三个磨头组使用相邻硬度的磨具并按软硬次序并列排列，并配以相同颗粒直径的分离磨料。在研磨过程中，按照从粗到细的研磨工序更换磨头和分离磨料，且所更换的磨头为从粗到细的研磨工序中所需材质硬度相近的三组磨具。其他与实施例一相同，这里不再详细描述。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1、一种多磨头研磨方法，包括至少两个研磨工序，各研磨工序之间使用不同硬度的磨具或/和不同颗粒直径的磨料，所述各研磨工序之间使用不同硬度的磨具或/和不同颗粒直径的磨料包含三种情况：①各研磨工序之间使用不同硬度的磨具和相同颗粒直径的磨料，其中，磨具硬度按研磨工序次序从硬到软变化；②各研磨工序之间使用相同硬度的磨具和不同颗粒直径的磨料，其中，磨料颗粒直径按研磨工序次序从大到小变化；③各研磨工序之间使用不同硬度的磨具和不同颗粒直径的磨料，其中，磨具硬度按研磨工序次序从硬到软变化，磨料颗粒直径按研磨工序次序从大到小变化；这三种情况的应用根据具体研磨要求选择或组合，其特征在于：

(1)、磨具

(2)、磨料

(3)、运动

2、根据权利要求1所述的多磨头研磨方法，其特征在于：所述磨头组中当磨头个数大于等于2时，各磨头之间所述的往复直线运动相互平行或两两交叉。

3、根据权利要求2所述的多磨头研磨方法，其特征在于：所述两两交叉是指在同一磨头组中两个相邻磨头之间进行组合，这两个磨头之间的运动相互形成让位，即一个磨头前进时另一个后退，而另一个磨头前进时前一个后退，而最后这两个磨头的运动轨迹形成交叉。

4、根据权利要求1所述的多磨头研磨方法，其特征在于：所述每个磨头的旋转运动为该磨头上的磨具绕自身中心旋转。

5、根据权利要求1所述的多磨头研磨方法，其特征在于：所述第一道研磨工序中，排在磨具硬度最高位置的磨头采用电火花研磨磨头。

6、根据权利要求5所述的多磨头研磨方法，其特征在于：所述电火花研磨磨头由铜质磨具和固定在铜质磨具研磨面上的固定磨料构成，使铜质磨具与被加工工件表面形成放电间隙。

7、根据权利要求5所述的多磨头研磨方法，其特征在于：所述电火花研磨磨头由铜质磨具构成，该铜质磨具与被加工工件表面形成放电间隙。