CN102123827A

CN102123827A - 砂轮修整机

Info

Publication number: CN102123827A
Application number: CN2009801318907A
Authority: CN
Inventors: 基思·L·奥马利
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2008-08-15
Filing date: 2009-08-13
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2029-08-13
Also published as: WO2010019774A3; JP5308526B2; CN102123827B; US20110067683A1; EP2337654A2; EP2337654A4; JP2012500126A; WO2010019774A2; US8590523B2

Abstract

本发明提供了一种用于对砂轮进行轮廓修整的修整机。所述修整机包括整形轮组件，所述整形轮组件用于将所述整形轮相对于安装在砂轮主轴上的砂轮定位。所述整形轮组件包括位于整形轮主轴壳体和附接到横进给滑座的往复式滑座之间的整形轮转座。横进给滑座转座位于所述横进给滑座和底部支承转盘之间，所述底部支承转盘可旋转地连接到底板。利用横进给滑座转座和整形轮转座，可以对所述砂轮的所述表面和两侧进行修锐，而不必将所述砂轮移除、翻转和重新插入到所述修整机。

Description

砂轮修整机

背景技术

修整机用于对机床所用砂轮进行整形和铣出轮廓，以制备各种机加工部件，例如齿轮、端铣刀和钻头。修整机具有用于根据修锐需要驱动砂轮的旋转主轴，并且具有用于驱动整形轮的旋转主轴。整形轮通常受到支撑，以围绕主枢轴或转座枢转，其中主枢轴或转座使整形轮根据修锐需要围绕砂轮表面旋转，以形成砂轮轮廓。

除了表面之外，常常需要对砂轮的一个或两个侧面进行修锐，以在砂轮上获得所需的轮廓。对于具有两个或更多个沿轴轴向间隔的砂轮的砂轮组，对砂轮两侧进行侧面修锐可能特别困难。很多情况下，需要从砂轮主轴上移除砂轮组，然后将砂轮组旋转180度后再次插入修整机，以便对首次修锐过程中无法触及的砂轮另一侧进行轮廓修整。因此，需要这样一种修整机，该修整机能够便利地对砂轮的两侧进行轮廓修整，尤其是在该砂轮为砂轮组的一部分时。

发明内容

目前已经发现，通过将修整机设计成具有位于整形轮和修整机底板之间的三个枢轴或转座，可以改善整形轮的间隙。所述三个枢轴一起工作，可以很方便地用整形轮对砂轮两侧和表面进行修锐，而不必将砂轮移除并重新插入修整机。

因此，在一个方面，本发明包括修整机，该修整机包括：具有穿过主枢轴的X轴和Y轴的底板；受到支撑以在砂轮主轴壳体内旋转的砂轮主轴，该砂轮主轴壳体附接到底板，并且砂轮主轴可操作地连接到砂轮驱动器以进行旋转；整形轮组件，该组件可旋转地连接到底板，以围绕底板内的主枢轴旋转；整形轮组件包括底部支承转盘、附接到底部支承转盘的横进给滑座转座、附接到横进给滑座转座的横进给滑座、附接到横进给滑座转座的往复式滑座、附接到横进给滑座的整形轮转座、附接到整形轮转座的整形轮主轴壳体、受到支撑以在整形轮主轴壳体内旋转的整形轮主轴，所述整形轮主轴可操作地连接到整形轮驱动器以进行旋转。

附图说明

本领域的普通技术人员应当了解，本发明的讨论仅是针对示例性实施例的描述，其并不旨在限制本发明的更广泛的方面，其中更广泛的方面体现在示例性构造中。

图1为修整机的一个实施例的透视图。

图2为图1的修整机的整形轮组件的前视图。

图3A-3C为修锐砂轮组时采用的多个角度取向所示的整形轮组件的俯视图。

图4为可旋转连接装置的透视图。

在说明书和附图中重复使用的附图标记旨在表示本发明相同或类似的部件或元件。

定义

如本文所用，词语形式“包含”、“具有”和“包括”在法律上等同且具开放式含义。因此，除了列举的元件、功能、步骤或限制之外，还可以有其他未列举的元件、功能、步骤或限制。

如本文所用，“附接”是指两个构件可以彼此直接相连，使其表面相邻或接触；或指两个构件利用所附接的构件之间存在的一个或多个中间构件彼此间接相连。例如，当壳体附接到底板时，可以通过合适的紧固件将壳体直接连接到底板，或者可以通过合适的紧固件将壳体连接到间隔块，然后通过合适的紧固件将间隔块连接到底板。

具体实施方式

参见图1，示出了修整机20。修整机20包括底板22。底板22附接有X-Y复式滑座24，该复式滑座用来相对于主枢轴28或转座定位砂轮26(图3A-3C)。X-Y复式滑座24包括用于沿机床轴或X轴31移动砂轮26的第一滑座30和用于在横向或沿Y轴33移动砂轮26的第二滑座32。X轴31和Y轴33彼此正交。X-Y复式滑座24可使用手轮手动操作，或者可使用电动线性滑座操作X-Y复式滑座24，该线性滑座具有数字读数，以相对于主枢轴28准确定位砂轮26，从而进行修锐。

在一个实施例中，使用了由SKF Motion Technologies(Bethlehem，Pennsylvania)制造的部件号D88224的复式X-Y滑座。X-Y复式滑座24在X和Y方向均提供了9英寸(229mm)的行程。在修整机20的其他实施例中，修整机可包括不使用第二滑座32的第一滑座30、不使用第一滑座30的第二滑座32，或者可以在固定位置将砂轮26附接到底板22。相比使用间隔块或手动方法调节砂轮26的位置，使用X-Y复式滑座24更加方便，可以获得相对于主枢轴28的正确位置。

第二滑座32附接有支撑砂轮主轴36的砂轮主轴壳体34。砂轮主轴36受到砂轮主轴壳体34内的轴承或轴颈的支撑，以进行旋转。砂轮主轴36受砂轮驱动器38(例如，附接到第二滑座32的电机)的驱动，该电机通过正时皮带和附接到电机轴的第一同步皮带轮和附接到砂轮主轴36的第二同步皮带轮传输动力。

砂轮主轴36可具有各种末端，以安装砂轮26或如图3A-3C所示的具有两个砂轮的砂轮组。例如，可以提供HSK50或CAT40型主轴末端。如果需要，可利用本领域的技术人员已知的各种适配器将砂轮26安装到HSK50或CAT40型主轴末端。

为了对砂轮26进行修锐，提供了整形轮40和整形轮组件42。整形轮组件42围绕底板22内的主枢轴28枢转或旋转。这样使整形轮组件42修锐砂轮26表面的半径，并定位整形轮40，以对砂轮26的任一侧进行修锐。主枢轴28提供了充分的旋转运动，以在砂轮26上打磨出所需的轮廓或表面。通常，整形轮组件42可围绕主枢轴28枢转大于约150度或大于约200度。在一个实施例中，主枢轴28允许整形轮组件42相对于Y轴33旋转大约±105度或围绕主枢轴28旋转大约210度。

参见图2和图3A-3C，整形轮组件42包括整形轮主轴44、整形轮主轴壳体46、整形轮驱动器48(图1)、整形轮转座50、整形轮调整垫板52、往复式滑座54、往复式滑座调整垫板56(可选)、横进给滑座58、横进给滑座转座60和底部支承转盘61。

在一个实施例中，底部支承转盘61包括围绕主枢轴28的圆形部分62和从圆形部分62伸出的拐臂64。当底部支承转盘61相对于Y轴33锁定到0度角向位置(图3A)时，拐臂64平行于Y轴33延伸。在该位置，拐臂64的纵向轴线66平行于Y轴33延伸。

参见图4，底部支承转盘61可旋转地连接到底板22，使得底部支承转盘61的圆形部分62围绕主枢轴28枢转。在一个实施例中，旋转连接装置包括带凸缘毂108、带凸缘壳体110和在带凸缘壳体110内受到支撑以旋转的中空轴112。带凸缘毂108的凸缘螺栓连接到圆形部分62，带凸缘壳体110的凸缘螺栓连接到底板22。带凸缘毂108的中心孔附接到中空轴112，中空轴受一对相对的锥形滚柱轴承114的支撑，以在带凸缘壳体110内旋转。底板22下方中空轴112的相对端附接有制动盘116。利用紧贴制动盘116致动的制动块可以将底部支承转盘61锁定到所需角向位置。根据需要，可以将中空轴112连接到真空源，以在砂轮26修锐过程中除去磨屑。根据需要，也可以采用将底部支承转盘61可旋转地连接到底板22的替代方法。

横进给滑座58通过横进给滑座转座60附接到拐臂64。横进给滑座转座60被设计为允许横进给滑座58相对于纵向轴线66旋转±22.5度。合适的转座可包括在支承结构内的圆柱形杆、在支承结构内旋转的球体、支撑在中空杆内的圆柱形杆、或相对于彼此旋转的两个板。

在一个实施例中，横进给滑座转座60包括彼此相对旋转的第一板76和第二板78。第一板76包括拐臂64的远端，并且第一板76包括销孔80和在销孔80的相对两侧间隔180度的两个止动螺孔82。第二板78包括中心销孔84和在中心销孔84的相对两侧间隔180度的两个圆槽86。第二板78螺栓连接到横进给滑座58的底部。两端带螺纹的两个分度销87被拧入第一板76内的两个止动螺孔82。利用一端带螺纹的枢轴销85(例如肩部螺栓)将第一板76附接到第二板78。将第一板76的两个分度销87穿过第二板78内的两个圆槽86，并将枢轴销85插入第一板76内的销孔80和第二板78内的中心销孔84，从而对底部支承转盘61和横进给滑座58进行组装。将螺母拧到枢轴销85上，以将两块板固定在一起，肩部螺栓的肩部确保拧紧螺母之后两板之间略微保持间隙。将螺母和垫圈拧到延伸穿过两个圆槽86的两个分度销87的末端上。在该实施例中，两个止动螺孔82的位置、两个分度销87的直径和两个圆槽86的弧长都设计成合适的尺寸，以在每个圆槽的末端提供硬障碍物，使得当在每个方向充分旋转时，第二板78停留在相对于纵向轴线66+22.5度或-22.5度的位置处。

锁定机构68用来将横进给滑座58锁定在相对于纵向轴线66+22.5度、0度或-22.5度处。合适的锁定机构可包括销、凸轮或制动器。在一个实施例中，锁定机构68包括拧到两个分度销87上的两个锁紧螺母和垫圈。当拧紧螺母时，垫圈靠在第二板78的表面上，以防止松开锁紧螺母之前第一板76和第二板78之间相对运动。

在一个实施例中，提供了中心分度位置，使得横进给滑座转座60可以快速返回相对于纵向轴线66的0度位置。通过在其中一个板上设置定位槽，并在相对的板上设置弹簧支承的球组件，可以提供中心分度位置。当两个板的相对位置接近0度时，弹簧将球按扣到指示0度位置的定位槽内。可任选地，可以用紧固件将锁紧块附接到其中一个板上，以通过防止球被按扣到定位槽内之后继续旋转，而以摩擦方式将转座锁紧到0位置。作为另外一种选择，可以用精度杆代替弹簧支承的球，并可以用精度孔代替定位槽，以通过将精度杆滑入精度孔内而将转座正向锁定在0位置。

横进给滑座58附接到横进给滑座转座60，使得当横进给转座相对于纵向轴线66设置为0度(图3A)时，横进给滑座58在箭头90所示方向平行于纵向轴线66操作。横进给滑座58用来将整形轮40推入砂轮26，并确定砂轮26的切割深度。横进给滑座58使用手轮操作，但也可以采用电动滑座。在一个实施例中，采用得自SetCo(Cincinnati，OH)的部件号DS4的横进给滑座58。横进给滑座58提供1.75英寸(44mm)的行程。

横进给滑座58的上滑块70附接到往复式滑座54，使得往复式滑座54以相对于横进给滑座58的运动呈90度角往复运动。往复式滑座调整垫板56位于横进给滑座58和往复式滑座54之间，以提供充分的间隙，从而确保每个滑座无阻碍地自由操作，并且更容易将这两个滑座彼此附接到一起。根据所采用的具体滑座，可以省去往复式滑座调整垫板56，并且可以将往复式滑座54直接螺栓连接到横进给滑座58。

往复式滑座54使整形轮40在箭头92方向相对于砂轮26往复运动预定的距离。当推进横进给滑座58，以从砂轮26上移除更多材料时，往复式滑座54使整形轮40在被打磨的砂轮26的整个表面上充分移动。在一个实施例中，往复式滑座54通过气动方式驱动，并且提供了可调挡块，以确定在往复式滑座54作用下往复运动的行程或距离。在一个实施例中，采用Cleveland Slide(Germany)制造的部件号RZP-12的往复式滑座54。往复式滑座54提供4英寸(102mm)的行程。

整形轮主轴壳体46通过整形轮转座50附接到往复式滑座54，使得当横进给滑座转座60相对于纵向轴线66设置为0度时，整形轮40相对于纵向轴线66枢转±22.5度。利用整形轮主轴壳体46内的轴承或轴颈支撑整形轮主轴44，以进行旋转。整形轮主轴44受整形轮驱动器48(例如附接到第四板96的电机)驱动，该电机通过正时皮带和附接到电机轴的第一同步皮带轮和附接到整形轮主轴44的第二同步皮带轮传输动力。

整形轮转座50被设计为当横进给滑座转座60相对于纵向轴线66设置为0度时，允许整形轮主轴44相对于纵向轴线66旋转±67.5度。合适的转座可包括在支承结构内的圆柱形杆、在支承结构内旋转的球体、支撑在中空杆内的圆柱形杆、或相对于彼此旋转的两个板。

在一个实施例中，整形轮转座50包括彼此相对旋转的第三板94和第四板96。第三板94构成整形轮调整垫板52的上表面。整形轮调整垫板52在整形轮40和往复式滑座54之间提供间隙。第三板94包括螺纹销孔81和用于定位两个分度螺栓102的两个止动孔100。第四板96包括销孔80和两个圆槽86，该圆槽具有用于限制螺栓头的位置从而防止螺栓旋转的螺栓头的缝隙槽。

将两个分度螺栓102穿过第四板96内的两个圆槽86，并将枢轴销85(例如肩部螺栓)穿过第四板96内的销孔80，插入第三板94内的螺纹销孔81，从而将整形轮调整垫板52和第四板96组装起来。肩部螺栓的肩部确保在螺纹销孔81内拧紧肩部螺栓之后两板之间略微保持间隙。将螺母和垫圈拧到延伸穿过两个止动孔100的两个分度螺栓102的末端上。在该实施例中，两个止动孔100的位置、两个分度螺栓102的直径和两个圆槽86的弧长都设计成合适的尺寸，以在每个圆槽的末端提供硬障碍物，使得当在每个方向充分旋转时，第四板96停留在相对于纵向轴线66+22.5度或-22.5度的位置处。

锁定机构68用来将整形轮转座50锁定在相对于纵向轴线66+22.5度、0度或-22.5度处。合适的锁定机构可包括销、凸轮或制动器。在一个实施例中，锁定机构68包括拧到两个分度螺栓102上的两个锁紧螺母和垫圈。当拧紧螺母时，垫圈靠在第三板94的表面上，以防止松开锁紧螺母之前第三板94和第四板96之间相对运动。

在一个实施例中，提供了中心分度位置，使得整形轮转座50可以快速返回相对于纵向轴线66的0度位置。通过在其中一个板上设置定位槽，并在相对的板上设置弹簧支承的球组件，可以提供中心分度位置。当两个板的相对位置接近0度时，弹簧将球按扣到指示0度位置的定位槽内。可任选地，可以用紧固件将锁紧块附接到其中一个板上，以通过防止球被按扣到定位槽内之后继续旋转，而以摩擦方式将转座锁紧到0位置。作为另外一种选择，可以用精度杆代替弹簧支承的球，并可以用精度孔代替定位槽，以通过将精度杆滑入精度孔内而将转座正向锁定在0位置。

现在参见图3A，整形轮组件42被定位成对砂轮26的表面进行修锐。在该位置处，横进给滑座转座60和整形轮转座50被设置为相对于纵向轴线66呈0度。这样，当把底部支承转盘61设置为相对于Y轴呈0度时，整形轮主轴44相对于纵向轴线66呈90度，并且平行于砂轮主轴36。往复式滑座54使整形轮40相对于纵向轴线66呈90度角往复运动。在该位置处，整形轮主轴44平行于砂轮主轴36，以在砂轮26上加工出平坦的表面轮廓。作为另外一种选择，可以解锁并旋转底部支承转盘61，以在砂轮26表面上加工半径。

现在参见图3B，整形轮组件42被定位成对砂轮组内的砂轮26的第一侧面72进行修锐。在该位置处，相对于纵向轴线66，横进给滑座转座60已被设置为-22.5度(逆时针旋转)，整形轮转座50已被设置为+22.5度(顺时针旋转)。这使得整形轮主轴44被设置为相对于纵向轴线66呈90度。往复式滑座54使整形轮40以相对于纵向轴线66呈-67.5度角(逆时针旋转往复式滑座)的角度往复运动。底部转盘已被旋转到相对于Y轴33呈-67.5度角(逆时针旋转)处。将三个转座旋转指定的角度导致往复式滑座54平行于Y轴33往复运动。通过使用两个转座(横进给滑座转座60和整形轮转座50)并各旋转22.5度，可以进一步接近砂轮26的第一侧面72，并且底部支承转盘61被旋转-67.5度时，使整形轮40的往复运动平行于Y轴33，从而对第一侧面72进行侧修锐。此外，横进给滑座58的旋转量较少，从而使横进给滑座58与修整机20的其他部分(例如X-Y复式滑座24)之间的干涉作用最小化。

现在参见图3C，整形轮组件42被定位成对砂轮组内的砂轮26的第二侧面74进行修锐。在该位置处，相对于纵向轴线66，横进给滑座转座60已被设置为+22.5度(顺时针旋转)，整形轮转座50已被设置为-22.5度(逆时针旋转)。这使得整形轮主轴44被设置为相对于纵向轴线66呈90度。往复式滑座54使整形轮40以相对于纵向轴线66呈+67.5度(顺时针旋转往复式滑座)的角度往复运动。底部转盘已被旋转到相对于Y轴33呈+67.5度(顺时针旋转)处。将三个转座旋转指定的角度导致往复式滑座54平行于Y轴33往复运动。通过使用两个转座(横进给滑座转座60和整形轮转座50)并各旋转22.5度，可以进一步接近砂轮26的第二侧面74，并且底部支承转盘61被旋转+67.5度时，使整形轮40的往复运动平行于Y轴33，从而对第二侧面74进行侧修锐。此外，横进给滑座58的旋转量较少，从而使横进给滑座58与修整机20的其他部分(例如X-Y复式滑座24)之间的干涉作用最小化。

重新参考图1，在一个实施例中，修整机20包括摄像机104和视频监视器106，该监视器具有不同的放大倍率，以查看砂轮26上形成的轮廓。视频监视器106也可显示砂轮26的X-Y位置，并且在中空轴112上附接角度传感器时，显示底部支承转盘61的角位移。在另一个实施例中，砂轮驱动器38为变速可逆式。在另一个实施例中，整形轮驱动器48为变速式。在另一个实施例中，安装有集尘系统，以通过移除穿过整形轮组件42在其中枢转的中空轴112的磨屑而减少修锐过程中形成的气载尘埃。

用于修整机20的合适的整形轮包括可得自3M的含有碳化硅或氧化铝的砂轮。在一个实施例中，整形轮40包括可得自3M Abrasive Systems Division(Whippany，New Jersey)的部件号GENF 2679的碳化硅轮。被修锐的砂轮26通常具有金刚石或立方晶型硝酸硼磨料。用修整机20修锐的用于打磨机加工部件的砂轮可得自3M。被修锐的砂轮26的典型直径为0.0625英寸至14英寸(1.59mm至355mm)。

在不脱离本发明的精神和范围的情况下，更具体地讲，在不脱离所附权利要求书中所示出的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员可以采用本发明的其他修改形式和变型形式。应当理解，多个实施例的各方面可以整体地或部分地与多个实施例的其他方面互换，或与多个实施例的其他方面相结合。上述的专利证书申请中所援引的参考文献、专利或专利申请均以一致引用的方式并入本文。如果包含的参考文献与本专利申请存在不一致或矛盾的地方，以前面具体实施方式中的信息为准。为了使本领域的普通技术人员能够实践受权利要求书保护的本发明而之前描述的具体实施方式不应理解为是对本发明的范围的限制，本发明的范围由权利要求书及其所有等同形式所限定。

Claims

1.一种修整机，包括：

底板，所述底板具有穿过主枢轴的X轴和Y轴；

砂轮主轴，所述砂轮主轴受到支撑以在砂轮主轴壳体内旋转，所述砂轮主轴壳体附接到所述底板，并且所述砂轮主轴可操作地连接到砂轮驱动器以进行旋转；

整形轮组件，所述整形轮组件可旋转地连接到所述底板，以围绕所述底板内的所述主枢轴旋转；

所述整形轮组件包括底部支承转盘、附接到所述底部支承转盘的横进给滑座转座、附接到所述横进给滑座转座的横进给滑座、附接到所述横进给滑座的往复式滑座、附接到所述横进给滑座的整形轮转座、附接到所述整形轮转座的整形轮主轴壳体、受到支撑以在所述整形轮主轴壳体内旋转的整形轮主轴，所述整形轮主轴可操作地连接到整形轮驱动器以进行旋转。

2.根据权利要求1所述的修整机，其中所述横进给滑座转座旋转±22.5度。

3.根据权利要求2所述的修整机，其中所述整形轮转座旋转±22.5度。

4.根据权利要求1所述的修整机，其中所述整形轮转座旋转±22.5度。

5.根据权利要求1所述的修整机，其中所述底部支承转盘包括围绕所述主枢轴的圆形部分和从所述圆形部分伸出的拐臂，所述拐臂具有纵向轴线，并且所述横进给滑座转座附接到所述拐臂。

6.根据权利要求5所述的修整机，其中所述横进给滑座转座相对于所述纵向轴线旋转±22.5度。

7.根据权利要求5所述的修整机，其中所述整形轮转座相对于所述纵向轴线旋转±22.5度。

8.根据权利要求6所述的修整机，其中所述整形轮转座相对于所述纵向轴线旋转±22.5度。

9.根据权利要求8所述的修整机，其中所述砂轮主轴壳体附接到X-Y复式滑座，并且所述X-Y复式滑座附接到所述底板，以使所述砂轮主轴平行于所述X轴并平行于所述Y轴移动。

10.根据权利要求9所述的修整机，其中所述横进给滑座和所述往复式滑座呈90度角彼此附接到一起。

11.根据权利要求10所述的修整机，其中当所述横进给滑座转座被设置为相对于所述纵向轴线呈-22.5度时，所述往复式滑座使所述整形轮主轴相对于所述纵向轴线呈-67.5度角往复运动；并且当所述整形轮转座被设置为相对于所述纵向轴线呈+22.5度，所述底部支承转盘被设置为相对于所述Y轴呈-67.5度时，所述往复式滑座使所述整形轮主轴平行于所述Y轴往复运动。

12.根据权利要求10所述的修整机，其中当所述横进给滑座转座被设置为相对于所述纵向轴线呈+22.5度时，所述往复式滑座使所述整形轮主轴相对于所述纵向轴线呈+67.5度角往复运动；并且当所述整形轮转座被设置为相对于所述纵向轴线呈-22.5度，所述底部支承转盘被设置为相对于所述Y轴呈+67.5度时，所述往复式滑座使所述整形轮主轴平行于所述Y轴往复运动。

13.根据权利要求10所述的修整机，其中当所述横进给滑座转座被设置为相对于所述纵向轴线呈0度，并且所述整形轮转座被设置为相对于所述纵向轴线呈0度时，所述往复式滑座使所述整形轮主轴相对于所述纵向轴线呈90度角往复运动。

14.根据权利要求1所述的修整机，其中所述横进给滑座转座包括相对于彼此旋转的第一板和第二板。

15.根据权利要求14所述的修整机，其中所述整形轮转座包括相对于彼此旋转的第三板和第四板。

16.根据权利要求1所述的修整机，其中所述整形轮转座包括相对于彼此旋转的第三板和第四板。

17.根据权利要求5所述的修整机，其中所述横进给滑座转座包括相对于彼此旋转的第一板和第二板，并且所述第一板包括所述拐臂的远端。

18.根据权利要求17所述的修整机，其中所述整形轮转座包括相对于彼此旋转的第三板和第四板。

19.根据权利要求5所述的修整机，其中所述整形轮转座包括相对于彼此旋转的第三板和第四板。