CN102554722B - 具有弹性层的胶辊加工控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有弹性层的胶辊加工微小曲率和稳定性的控制方法和装置，其是设置一可沿胶辊轴向研磨的普通砂轮，并于所述普通砂轮相对的位置设置一可与胶辊周边相切且可调节其与所述胶辊顶触压力的曲率控制辊，在普通砂轮沿胶辊轴向研磨胶辊时，通过曲率控制辊对胶辊施加的压力，使胶辊表面的曲率沿轴向发生微小变化，在胶辊外周形成具有微小曲率的表面；同时在普通砂轮与曲率控制辊之间分别相对设置两个与胶辊周边相切的稳定性辊，用于控制砂轮对胶辊研磨过程中胶辊的稳定性。本发明利用普通磨床就能够加工出符合要求的具有微小凹面曲率的胶辊，大大降低了胶辊的生产成本，解决了现有技术中普通磨床在加工具有微小凹面曲率胶辊时存在的缺陷。
Description
【技术领域】
本发明属于电子成像设备配件加工制造领域，涉及一种胶辊加工方法，尤其涉及一种用于具有弹性层的胶辊加工时的微小曲率和稳定性的控制方法及装置。
【背景技术】
胶辊通常是以金属或其它材料为芯，通过挤出、硫化等工艺在芯的外面具有弹性的橡胶层的一种辊状制品。胶辊在陶瓷、冶金、建筑、煤矿、机械、造纸，印刷等许多行业广泛应用。在目前广泛使用的激光打印机和复印机等电子成像设备中，各种胶辊如：充电辊、显影辊、转印辊、定影辊在电子成像设备中的充电、显影、转印、定影等过程中也起着非常重要的作用。同时，作为电子成像设备用的胶辊必须要满足一定的精度要求，以满足对图像的精细成像。比如，许多打印机生产厂商对胶辊的曲率有特殊要求，要求胶辊具有极小的凹面曲率。在目前的胶辊加工中，使胶辊最后定型的工艺为研磨，以加工出符合要求的胶辊。但是对于高精度的加工要求，普通磨床往往很难满足要求。例如，在需要加工出有凹面曲率是-0.0025m-1的胶辊时，此时的曲率半径是400m，使用普通磨床很难达到这样的精度。
在普通磨床加工具有微小凹面曲率的胶辊时，通常采用抬高磨床尾架的加工方法。这种方法是在胶辊的研磨过程中，通过抬高尾架，使胶辊与砂轮间形成一定的倾斜角，使胶辊中心的加工量大于两端的加工量，形成具有微小凹面曲率的胶辊。其缺点是：形成的微小凹面曲率很难达到高精度；加工的胶辊的凹面的曲率的稳定性差；加工时存在安全隐患；操作人员的工作量大；不适合大批量规模化生产。因此使用普通磨床，通过抬高磨床尾架的加工方法，对于工业化大批量加工具有微小凹面曲率的胶辊是不可行的。
目前，对于需要加工出具有微小凹面曲率的胶辊时，通常采用宽砂轮的研磨成型的方法。但是对于加工具有微小凹面曲率的胶辊时，必须要对宽砂轮进行打磨，使其具有相应的微小凸面曲率。例如，在需要加工出有凹面曲率是-0.0025m-1的胶辊时，此时的曲率半径是400m，这时所要求的宽砂轮的具有相应的微小凸面曲率是0.0025m-1，用数控机床加工这样的砂轮，很容易超过数控机床本身可以调整的加工精度的最高限度，导致砂轮的凸面曲率达不到要求。而且用金刚石对宽砂轮进行打磨时，容易出现缺陷，导致成本上升。除此之外，还存在一些缺点，如：对宽砂轮的打磨，加快了宽砂轮的磨损，减少了砂轮的寿命；数控机床的成本高；生产时对工人的要求高，这些都增加了胶辊的生产成本。如果用普通磨床能够加工出符合要求的胶辊，则可以大大降低了胶辊的生产成本。
另一方面，对于高精度的胶辊，不仅要满足尺寸公差和表面粗糙度，还必须要满足形位公差。用磨床在研磨具有弹性层的胶辊时，砂轮对胶辊施加的压力和切削力会导致胶辊的变形，具有弹性层的胶辊的振动和应力释放，胶辊芯材的形位公差等，都会导致胶辊产生形位公差加大。如果在胶辊加工时，能适当控制压力和切削力造成的胶辊变形，减小和抑制胶辊的振动，提高胶辊的稳定性，则可以提高胶辊的加工精度，提高产品的合格率，降低生产成本。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷，提供一种具有弹性层的胶辊加工时的微小曲率和稳定性的控制方法和装置，可利用普通磨床就能够加工出符合要求的具有微小凹面曲率的胶辊，大大降低了胶辊的生产成本。
为达到上述目的，本发明提供了一种具有弹性层的胶辊加工微小曲率和稳定性的控制方法，其是设置一可沿胶辊轴向研磨的普通砂轮，并于所述普通砂轮相对的位置设置一可与胶辊周边相切且可调节其与所述胶辊顶触压力的曲率控制辊，在普通砂轮沿胶辊轴向研磨胶辊时，通过曲率控制辊对胶辊施加的压力，使胶辊表面的曲率沿轴向发生微小变化，在胶辊外周形成具有微小曲率的表面；同时在普通砂轮与曲率控制辊之间分别相对设置两个与胶辊周边相切的稳定性辊，用于控制砂轮对胶辊研磨过程中胶辊的稳定性。
本发明还提供了一种具有弹性层的胶辊加工微小曲率和稳定性的控制装置，其包括一顶触于胶辊周边且可沿胶辊轴向研磨的普通砂轮，于所述普通砂轮相对的位置，设置有一可与胶辊周边相切且可调节其与所述胶辊顶触压力的曲率控制辊，在普通砂轮与曲率控制辊之间，分别相对设置两个与胶辊周边相切的稳定性辊。
本发明提供的具有弹性层的胶辊加工时的微小曲率和稳定性的控制方法和装置，用普通磨床就能够加工出符合要求的具有微小凹面曲率的胶辊，大大降低了胶辊的生产成本，解决了现有技术中普通磨床在加工具有微小凹面曲率胶辊时存在的许多问题，如：很难达到高精度、加工的胶辊的凹面的曲率的稳定性差、加工时存在安全隐患、操作人员的工作量大、不适合大批量规模化生产等缺陷。当曲率控制辊的曲率为零时，本发明还可以作为一个稳定性装置，用于提高宽砂轮加工胶辊时的稳定性。
【附图说明】
图1为本发明各构件布置图；
图2为本发明各构件侧面形状图；
图3为本发明曲率控制辊装配示意图。
【具体实施方式】
为实现本发明目的，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例，仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明首先提供了一种具有弹性层的胶辊加工微小曲率和稳定性的控制方法，其是设置一可沿胶辊轴向研磨的普通砂轮，并于所述普通砂轮相对的位置设置一可与胶辊周边相切且可调节其与所述胶辊顶触时的压力的曲率控制辊，在普通砂轮沿胶辊轴向研磨胶辊时，通过曲率控制辊对胶辊施加的压力，使胶辊表面的曲率沿轴向发生微小变化，从而在胶辊外周形成具有微小曲率的表面；同时在普通砂轮与曲率控制辊之间分别相对设置两个与胶辊周边相切的稳定性辊，以控制砂轮对胶辊研磨过程中胶辊的稳定性。这种在具有弹性层的胶辊加工时应用的微小曲率和稳定性的控制方法，可以提高对胶辊的微小曲率表面的加工精度，减小胶辊加工中的振动，增强胶辊加工的稳定性，且操作简单，不仅可用于窄砂轮磨床，而且可以用于宽砂轮磨床，适于大规模工业化生产，有利于提高产品质量，降低胶辊的生产成本，同时具有结构简单，产品重现性好，容易控制等优点。
本发明方法具体实施例中，所述曲率控制辊相对于其轴心线的曲率范围是-0.1m-1到0.1m-1，优选曲率范围0.05m-1到0m-1。加工后得到的胶辊微小曲率范围是-0.02m-1到0.02m-1。在用宽砂轮研磨具有弹性层的胶辊加工时，可以采用曲率为零的曲率控制辊，此时曲率控制辊是一个圆柱体，与两根稳定性辊一起安装使用时，可以大大提高砂轮对胶辊研磨过程中胶辊的稳定性。
本发明方法具体实施例中，所述的曲率控制辊和胶辊的轴心线平行设置，以保持曲率控制辊和胶辊接触的稳定性，通过改变曲率控制辊的曲率，可调节胶辊在砂轮加工时最终形成的曲率，以适应具有不同曲率加工要求的胶辊，提高产品的通用性能。
同样地，所述稳定性辊和胶辊的轴心线平行，以保持稳定性辊和胶辊接触的稳定性，通过调节稳定性辊对胶辊从上下两个方向施加的压力，可适应不同胶辊的加工要求。
进一步地，所述曲率控制辊可优选安装轴上套设有滚动轴承的曲率控制辊，以提高曲率控制辊与所述胶辊之间的接触性能，且曲率控制辊与所述胶辊之间摩擦系数≤0.01，可避免加工中胶辊因与曲率控制辊摩擦所产生的磨损，提高胶辊加工精度。
同样地，所述稳定性辊优选安装轴上套设有滚动轴承的稳定性辊，以提高稳定性辊与所述胶辊之间的接触性能，且稳定性辊与所述胶辊之间摩擦系数≤0.01，可在加工中与胶辊保持较小的摩擦，避免加工中胶辊因与装置摩擦所产生的磨损，提高胶辊加工精度。所述具有弹性层的胶辊，其表面材料包括：以高分子弹性材料为组分的弹性体材料，如：橡胶、硅胶、聚氨酯以及包含这些材料的复合材料。
相对于上述胶辊，所述的曲率控制辊和稳定性辊的表面材料采用耐磨的低摩擦系数材料，以减小与胶辊之间的摩擦，曲率控制辊和稳定性辊的表面材料可选用含氟聚合物、聚氨酯、环氧树脂、聚酯、聚乙烯、聚甲醛、聚酰胺、聚酰亚胺或酚醛树脂，以及它们的复合材料。其中优选含有聚四氟乙烯的材料作为曲率控制辊和稳定性辊的外层。
依据上述控制方法，本发明还提供了一种具有弹性层的胶辊加工微小曲率和稳定性的控制装置。
参见图1-图3，本发明装置包括胶辊3、顶触于所述胶辊3周边与胶辊3周边相切且可沿胶辊3进行轴向研磨的普通砂轮1，于所述普通砂轮1相对的位置，还设置有一顶触于所述胶辊3周边、与胶辊3周边相切且可调节其与所述胶辊3顶触压力的曲率控制辊5，在普通砂轮1与曲率控制辊5之间，还分别相对设置有第一稳定性辊2和第二稳定性辊4，第一稳定性辊2和第二稳定性辊4周边亦与胶辊3周边相切。这样，在普通砂轮1沿胶辊3轴向研磨加工时，利用曲率控制辊5对胶辊3的顶触作用，可通过曲率控制辊5对胶辊3施加一定的压力，使胶辊3表面的曲率沿轴向发生微小变化，从而在胶辊3外周形成具有微小曲率的表面。同时在胶辊3与曲率控制辊5之间分别相对设置两个与胶辊3周边相切的第一稳定性辊2和第二稳定性辊4，进而可进一步控制普通砂轮1在对胶辊3的研磨过程中胶辊3的稳定性，因此可以利用普通磨床加工出符合产品质量要求的胶辊，大大降低了胶辊的生产成本，从而实现了本发明的目的。
参见图2，所述曲率控制辊5轴向断面为一棒槌形或腰鼓形，其外表面相对其轴心线的曲率范围为-0.1m-1到0.1m-1，优选曲率范围0.05m-1到0m-1。曲率控制辊5两端辊芯51分别通过一连接构件61固定于一具有磁性控制旋钮的高磁底座6上，所述高磁底座6能够通过磁性控制旋钮调整其磁性。当高磁底座6具有磁性时，能够吸附在磨床床身上，其产生的磁力能够满足曲率控制辊5对胶辊3产生压力的应力要求。
参见图3，本发明装置中，所述具有磁性控制旋钮的高磁底座6具有一曲率控制辊的位置调节轮63，该位置调节轮63套设于高磁底座6上，与高磁底座6套合连接的部分加工有与高磁底座6螺合的螺纹，顶端与连接构件61连接，与曲率控制辊5中心轴线垂直。旋动位置调节轮63，可调整整个曲率控制辊5中心与胶辊3中心之间的距离，从而可调节研磨时曲率控制辊5对胶辊3施加的设定压力，以适应不同胶辊的加工要求。调整完成后，通过一曲率控制辊的位置调节轮的紧固螺栓62固定。
在用普通磨床砂轮1研磨具有弹性层的胶辊3加工时，安装好胶辊3后，安装具有磁性控制旋钮的高磁底座6，再将曲率控制辊5两端的辊芯51通过连接构件61固定在高磁底座6上。通过调节曲率控制辊5的位置调节轮63来调节曲率控制辊5对胶辊3的施加压力，以调节胶辊3所需达到的微小曲率，再通过位置调节轮的紧固螺栓62固定好曲率控制辊5。同样地，通过具有磁性控制旋钮的高磁底座6将两根第一稳定性辊2、第二稳定性辊4安装在胶辊3的上下位置，第一稳定性辊2、第二稳定性辊4可以大大提高砂轮1对胶辊3的研磨过程中胶辊3的稳定性。调节胶辊3达到所需的微小曲率，一方面可以通过调节曲率控制辊5的和胶辊3的位置来调节，另一方面，曲率控制辊5的曲率变化也有助于调节胶辊3达到所需的微小曲率。
以上所述实施例仅表达了本发明优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种具有弹性层的胶辊加工控制方法，设置有一可沿胶辊轴向研磨的普通砂轮，并于所述普通砂轮相对的位置设置一可与胶辊周边相切且可调节其与所述胶辊顶触压力的曲率控制辊，在普通砂轮沿胶辊轴向研磨胶辊时，通过曲率控制辊对胶辊施加的压力，使胶辊表面的曲率沿轴向发生微小变化，在胶辊外周形成具有微小曲率的表面；其特征在于：在普通砂轮与曲率控制辊之间，还分别相对设置两个与胶辊周边相切的稳定性辊，用于控制砂轮对胶辊研磨过程中胶辊的稳定性。
2.根据权利要求1所述的具有弹性层的胶辊加工控制方法，其特征在于：所述胶辊的微小曲率范围是-0.02m-1到0.02m-1；所述曲率控制辊的曲率范围是-0.1m-1到0.1m-1。
3.根据权利要求1所述的具有弹性层的胶辊加工控制方法，其特征在于：所述的曲率控制辊和胶辊的轴心线平行，通过改变曲率控制辊的曲率，以适应具有不同曲率加工要求的胶辊。
4.根据权利要求1所述的具有弹性层的胶辊加工控制方法，其特征在于：所述曲率控制辊与所述胶辊之间摩擦系数≤0.10。
5.根据权利要求1所述的具有弹性层的胶辊加工控制方法，其特征在于：所述的曲率控制辊和稳定性辊的表面材料采用含氟聚合物、聚氨酯、环氧树脂、聚酯、聚乙烯、聚甲醛、聚酰胺、聚酰亚胺或酚醛树脂，以及它们的复合材料。
6.根据权利要求1所述的具有弹性层的胶辊加工控制方法，其特征在于：所述稳定性辊和所述胶辊的轴心线平行，通过调节所述稳定性辊对所述胶辊从上下两个方向施加的压力，以适应不同胶辊的加工要求。
7.根据权利要求1所述的具有弹性层的胶辊加工控制方法，其特征在于：所述稳定性辊与所述胶辊之间摩擦系数≤0.10。
8.一种具有弹性层的胶辊加工控制装置，包括一顶触于胶辊周边且可沿胶辊轴向研磨的普通砂轮，于所述普通砂轮相对的位置，设置有一可与所述胶辊周边相切且可调节其与所述胶辊顶触压力的曲率控制辊，其特征在于：在所述胶辊与曲率控制辊之间，分别相对设置有两个与所述胶辊周边相切的稳定性辊。
9.根据权利要求8所述的具有弹性层的胶辊加工控制装置，其特征在于：所述曲率控制辊轴向断面为一棒槌形或腰鼓形，其曲率范围是-0.1m-1到0.1m-1，两端辊芯分别固定于一具有磁性控制旋钮的高磁底座上。
10.根据权利要求9所述的具有弹性层的胶辊加工控制装置，其特征在于：所述高磁底座上具有一可对曲率控制辊的径向移动进行调节的调节轮，由一紧固螺栓固定。
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