CN103506934A - 利用普通外圆磨床研磨大直径薄圆片工件外圆的辅助装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用普通外圆磨床研磨大直径薄圆片工件外圆的辅助装置，包括设置在外圆磨床上的左机座、右机座和导轨基座；还包括工件装夹带动工件旋转机构和工件定位调节安全保护机构；所述工件装夹带动工件旋转机构装在左机座和右机座之间，所述工件定位调节安全保护机构安装在导轨基座上；通过在普通外圆磨床上增加装夹带动工件旋转机构和工件定位调节安全保护机构，使其能够研磨大直径薄圆片工件的外圆，解决了工件的牢固装夹、快速定位及安全问题，并具有结构简单、成本低廉、操作简单、研磨精度高、安全度高、磨削辅助时间短、加工效率高等特点。适合于研磨大直径薄圆片工件的外圆。
Description
技术领域
本发明涉及一种硬质合金与超硬材料（PCD和PCBN复合片）加工领域，特别是涉及一种利用普通外圆磨床研磨大直径薄圆片工件外圆的辅助装置。
背景技术
在超硬材料行业中，随着航天航空、重型机械、汽车、电力等重工业的发展，超硬刀具近几年发展非常迅速，因此制备超硬刀具用聚晶金刚石(PCD)复合片和聚晶立方氮化硼(PCBN)复合片也必然迅速发展。这两类复合片的直径越来越大(目前国外已达到100mm；国内较小但其直径也基本大于30mm，最大直径也达到60mm)，而其厚度则非常薄，最薄的达到1.2mm，最厚一般不超过5mm。复合片厚度方向主要由两部分组成：一层为硬质合金衬底，另一层为超硬聚晶层，通过超高压高温方法将两层烧结一起而形成复合片。
无论是硬质合金衬底还是最后的复合片都需要进行外圆研磨。但圆片直径较大，而厚度又非常薄，又无法也不允许打顶针孔，导致研磨外圆时装夹的困难。特别是最后的复合片带有超硬聚晶层，研磨更加困难，研磨时磨削力较大，要求装夹非常牢固，同时还需要快速准确定位(即磨床旋转中心轴线要与圆片中心轴线重合)。虽然可以利用高精度周边磨床或加工中心对其进行小进刀研磨，但一方面加工成本大大增加，磨削效率较低；另一方面这些磨床通常不能研磨直径大于40mm的工件；同时仍然存在装夹不牢固和研磨变形开裂的危险。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种利用普通外圆磨床研磨大直径薄圆片工件外圆的辅助装置，通过在普通外圆磨床上增设辅助机构，使其能够研磨大直径薄圆片工件的外圆，解决了工件的牢固装夹、快速定位及安全问题，并具有结构简单、成本低廉、操作简单、研磨精度高、安全度高、磨削辅助时间短、加工效率高等特点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用普通外圆磨床研磨大直径薄圆片工件外圆的辅助装置，包括设置在外圆磨床上的左机座、右机座和导轨基座；还包括工件装夹带动工件旋转机构和工件定位调节安全保护机构；所述工件装夹带动工件旋转机构包括左可旋转顶杆、左橡胶帽、右橡胶帽和右可旋转顶杆，所述左可旋转顶杆的左端安装在所述左机座上，所述右可旋转顶杆的右端安装在所述右机座上，并使左可旋转顶杆的轴线和右可旋转顶杆的轴线相重合；所述左橡胶帽安装在左可旋转顶杆的右端，所述右橡胶帽安装在右可旋转顶杆的左端，且左橡胶帽和右橡胶帽处在相对应的位置；所述工件定位调节安全保护机构安装在导轨基座上，并与左橡胶帽、右橡胶帽处在相对应的位置。
所述工件定位调节安全保护机构包括台座、滑块、升降杆、顶杆、弹簧和上、下旋转轴承；所述台座通过螺栓固定在外圆磨床的导轨基座上；所述滑块可上下滑动地装在台座中；所述升降杆装在滑块的下端，以调节滑块的高低位置；所述顶杆通过弹簧沿横向装在滑块中，使顶杆能够随滑块上下调节位置；上、下旋转轴承呈上下对称地装配在顶杆的一端的上下位置。
所述升降杆的上端与滑块的下端相固定，所述台座的中部具有一横梁，横梁的正中心具有螺纹孔，所述升降杆旋接在横梁的螺纹孔中，通过旋转升降杆以带动滑块上下移动。
所述台座设有沿横向的顶杆安装槽，所述顶杆的另一端插在所述顶杆安装槽中，顶杆的另一端的端头与所述弹簧的一端相接触，弹簧的另一端与顶杆安装槽的槽底相接触。
所述上旋转轴承的旋转轴线与左可旋转顶杆的轴线所组成的平面与水平面的夹角为45～60°，所述下旋转轴承的旋转轴线与左可旋转顶杆的轴线所组成的平面与水平面的夹角也为45～60°。
所述左橡胶帽和右橡胶帽分别由硅胶材料制作而成，左橡胶帽和右橡胶帽壁厚为1～2mm。
一种利用普通外圆磨床研磨大直径薄圆片工件外圆的方法，包括如下步骤：
A．根据所研磨工件的性质，选择砂轮的品种，砂轮的品种为碳化硅砂轮、氧化铝砂轮、树脂结合剂金刚石砂轮、陶瓷结合剂金刚石砂轮、金属结合剂金刚石砂轮或立方氮化硼砂轮；
B．根据所研磨工件的性质，选择合适的磨削进刀量，磨削钢质材料时一次进刀量不得超过0.030mm,磨削硬质合金材料时一次进刀量不得超过0.025mm,磨削高硬度陶瓷材料时一次进刀量不得超过0.020mm,磨削聚晶金刚石和聚晶立方氮化硼材料时一次进刀量不得超过0.015mm；
C．将工件装夹在左橡胶帽和右橡胶帽之间；
D．研磨首件工件时，通过打表的方法，调整工件的装夹位置，使工件中心轴线与左可旋转顶杆的旋转中心线相重合；
E．将上下旋转轴承顶靠至工件，调整升降杆，使两个旋转轴承上下对称平面与工件的旋转轴线在同一水平面内；
F．调整工件定位调节安全保护机构的前后位置，使两个旋转轴承完全能顶靠住工件，且根据工件需要磨削的最大量，随研磨进行工件的直径减小，始终保证弹簧受到压力作用；调整好后，将台座通过两个螺栓固定在外圆磨床的导轨机座上，并记录此时顶杆的刻度位置；
G．启动磨床，对工件进行研磨；
H．工件研磨完成后，从磨床上取下，装夹外径相同的下一件工件时，不需要再打表找旋转中心轴线，只需要将下一件工件顶靠上下旋转轴承，使顶杆的位置回退到步骤F所记录的刻度位置即可定位；
I．返回步骤G，直至所有外径相同的工件研磨完成为止。
本发明的有益效果是：由于采用了在普通外圆磨床上增加装夹带动工件旋转机构和工件定位调节安全保护机构，使其能够研磨大直径薄圆片工件的外圆，解决了工件的牢固装夹、快速定位及安全问题，并具有结构简单、成本低廉、操作简单、研磨精度高、安全度高、磨削辅助时间短、加工效率高等特点。适合于研磨大直径薄圆片工件的外圆。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种利用普通外圆磨床研磨大直径薄圆片工件外圆的辅助装置不局限于实施例。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的工件装夹带动工件旋转机构的结构示意图；
图3是本发明的工件定位调节安全保护机构的结构示意图；
图4是本发明的两个旋转轴承与工件的配合示意图。
具体实施方式
参见图1至图4所示，本发明的一种利用普通外圆磨床研磨大直径薄圆片工件外圆的辅助装置，包括设置在外圆磨床上的左机座11、右机座12和导轨基座13；还包括工件装夹带动工件旋转机构和工件定位调节安全保护机构；所述工件装夹带动工件旋转机构包括左可旋转顶杆21、左橡胶帽22、右橡胶帽23和右可旋转顶杆24，所述左可旋转顶杆21的左端安装在所述左机座11上，所述右可旋转顶杆24的右端安装在所述右机座12上，并使左可旋转顶杆21的轴线和右可旋转顶杆24的轴线相重合；所述左橡胶帽22安装在左可旋转顶杆21的右端，所述右橡胶帽23安装在右可旋转顶杆24的左端，且左橡胶帽22和右橡胶帽23处在相对应的位置；所述工件定位调节安全保护机构安装在导轨基座13上，并与左橡胶帽22、右橡胶帽23处在相对应的位置。
所述工件定位调节安全保护机构包括台座31、滑块32、升降杆33、顶杆34、弹簧35和上旋转轴承36、下旋转轴承37；所述台座31通过螺栓38固定在外圆磨床的导轨基座13上；所述滑块32可上下滑动地装在台座31中；所述升降杆33装在滑块32的下端，以调节滑块32的高低位置；所述顶杆34通过弹簧35沿横向装在滑块32中，使顶杆34能够随滑块32上下调节位置；上旋转轴承36、下旋转轴承37呈上下对称地装配在顶杆34的一端的上下位置。
所述升降杆33的上端与滑块32的下端相固定，所述台座31的中部具有一横梁311，横梁的正中心具有螺纹孔312，所述升降杆33旋接在横梁的螺纹孔312中，通过旋转升降杆以带动滑块32上下移动。
所述台座31设有沿横向的顶杆安装槽313，所述顶杆34的另一端插在所述顶杆安装槽313中，顶杆34的另一端的端头与所述弹簧35的一端相接触，弹簧35的另一端与顶杆安装槽313的槽底相接触。
所述上旋转轴承36的旋转轴线与左可旋转顶杆21的轴线所组成的平面与水平面的夹角为45～60°，所述下旋转轴承37的旋转轴线与左可旋转顶杆21的轴线所组成的平面与水平面的夹角也为45～60°。此设计的目的是可将工件10有效地卡在两旋转轴承（即上旋转轴承36、下旋转轴承37）之间，一方面起到对工件10的定位作用，另一方面防止工件10飞出。
所述左橡胶帽22和右橡胶帽23分别由硅胶材料制作而成，左橡胶帽22和右橡胶帽23壁厚为1～2mm。内径与可旋转顶杆外径相同(能紧紧地套在顶杆上)，高度为8～10mm。
本发明的一种利用普通外圆磨床研磨大直径薄圆片工件外圆的辅助装置，左可旋转顶杆21做主旋转运动，通过左右橡胶垫帽与工件10表面的摩擦力带动右可旋转顶杆24做从旋转运动。左右可旋转顶杆的直径可根据工件直径进行设计(为增大工件与橡胶垫帽的摩擦力，提高装夹力，工件与橡胶垫帽的接触面积要足够大，但不能影响外圆研磨，可旋转顶杆直径比工件直径小5～8mm)；可旋转顶杆长度可根据研磨工件厚度和砂轮厚度进行设计(可旋转顶杆的长度大于工件厚度与砂轮厚度之和即可)。橡胶垫帽采用一种软硬适中的硅胶材料，在垫帽受压力的作用下，工件与顶杆的硬点接触变为工件与垫帽的面接触，从而提高工件与垫帽的摩擦力，垫帽微量压缩变形调整也能保证工件装夹的精度；垫帽厚度越薄越好，也保证在纵向磨削力作用下降低垫帽剪切变形从而提高外圆的磨削精度；但垫帽太薄带来加工制作的困难，因此，橡胶垫帽的厚度控制在1～2mm。
本发明的一种利用普通外圆磨床研磨大直径薄圆片工件外圆的辅助装置，台座31用于与外圆磨床导轨机座13固定装配，并用于装配滑块32、升降杆33、顶杆34及弹簧35；顶杆34装配在滑块32中，滑块32带动顶杆34由升降杆33控制调节高低位置；两个旋转轴承36、37与顶杆34固定相连，直接与工件10外圆接触，并将工件10卡在两个旋转轴承（即上旋转轴承36、下旋转轴承37）之间，可调节升降杆33来调节两个旋转轴承上下对称水平面的高低位置，使对称水平面与可旋转顶杆的中心旋转轴线位于同一水平面内。同时工件10卡在两旋转轴承之间可防止砂轮磨削力过大导致工件飞出，工件旋转时可带动轴承旋转以降低摩擦力。顶杆34上标有刻度，顶杆34后面装有弹簧35控制调节顶杆34前后位置，随着研磨工件直径减小，保证工件始终与两个旋转轴承接触，保证工件10不飞出。如图4所示，工件10的一侧为砂轮20，另一侧上下两端夹靠在两旋转轴承（即上旋转轴承36、下旋转轴承37）之间，形成一个三角形将工件10稳稳地夹在中间，从而避免工件飞出。
一种利用普通外圆磨床研磨大直径薄圆片工件外圆的方法，包括如下步骤：
A．根据所研磨工件的性质，选择砂轮的品种，砂轮的品种为碳化硅砂轮、氧化铝砂轮、树脂结合剂金刚石砂轮、陶瓷结合剂金刚石砂轮、金属结合剂金刚石砂轮或立方氮化硼砂轮；
B．根据所研磨工件的性质，选择合适的磨削进刀量，磨削钢质材料时一次进刀量不得超过0.030mm,磨削硬质合金材料时一次进刀量不得超过0.025mm,磨削高硬度陶瓷材料时一次进刀量不得超过0.020mm,磨削聚晶金刚石和聚晶立方氮化硼材料时一次进刀量不得超过0.015mm；
C．将工件10装夹在左橡胶帽22和右橡胶帽23之间；将左橡胶帽22和右橡胶帽23分别扣套在左可旋转顶杆21和右可旋转顶杆24上，打开外圆磨床的顶紧开关，将工件10放置在左、右橡胶帽22、23之间，关闭外圆磨床的顶紧开关即可将工件10夹住；
D．研磨首件工件时，通过打表的方法，调整工件的装夹位置，使工件10中心轴线与左可旋转顶杆21的旋转中心线相重合；通过打表的方法使工件10的中轴线与左可旋转顶杆21和右可旋转顶杆24的中心轴线相重合，具体方法是将千分表固定在外圆磨床底座上，千分表的顶针与工件10的外圆相接触，然后旋转左、右可旋转顶杆21、24以带动工件10旋转，根据千分表指针摆动方向和大小，微调工件10在左、右橡胶帽22、23之间的位置，直到工件10旋转时千分表的指针基本不动为止，即表明工件10的中轴线与左、右旋转顶杆21、24的中心轴线重合；
E．将上旋转轴承36、下旋转轴承37顶靠至工件10，调整升降杆33，使两个旋转轴承上下对称平面与工件的旋转轴线在同一水平面内；
F．调整工件定位调节安全保护机构的前后位置，使两个旋转轴承（即上旋转轴承36、下旋转轴承37）完全能顶靠住工件10，且根据工件需要磨削的最大量，随研磨进行工件的直径减小，始终保证弹簧35受到压力作用；调整好后，将台座31通过两个螺栓38固定在外圆磨床的导轨机座13上，并记录此时顶杆34的刻度位置；
G．启动磨床，对工件进行研磨；
H．工件研磨完成后，从磨床上取下，装夹外径相同的下一件工件时，不需要再打表找旋转中心轴线，只需要将下一件工件顶靠上下旋转轴承（即上旋转轴承36、下旋转轴承37），使顶杆34的位置回退到步骤F所记录的刻度位置即可定位；
I．返回步骤G，直至所有外径相同的工件研磨完成为止。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种利用普通外圆磨床研磨大直径薄圆片工件外圆的辅助装置，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。
Claims (7)
1.一种利用普通外圆磨床研磨大直径薄圆片工件外圆的辅助装置，包括设置在外圆磨床上的左机座、右机座和导轨基座；其特征在于：还包括工件装夹带动工件旋转机构和工件定位调节安全保护机构；所述工件装夹带动工件旋转机构包括左可旋转顶杆、左橡胶帽、右橡胶帽和右可旋转顶杆，所述左可旋转顶杆的左端安装在所述左机座上，所述右可旋转顶杆的右端安装在所述右机座上，并使左可旋转顶杆的轴线和右可旋转顶杆的轴线相重合；所述左橡胶帽安装在左可旋转顶杆的右端，所述右橡胶帽安装在右可旋转顶杆的左端，且左橡胶帽和右橡胶帽处在相对应的位置；所述工件定位调节安全保护机构安装在导轨基座上，并与左橡胶帽、右橡胶帽处在相对应的位置。
2.根据权利要求1所述的利用普通外圆磨床研磨大直径薄圆片工件外圆的辅助装置，其特征在于：所述工件定位调节安全保护机构包括台座、滑块、升降杆、顶杆、弹簧和上、下旋转轴承；所述台座通过螺栓固定在外圆磨床的导轨基座上；所述滑块可上下滑动地装在台座中；所述升降杆装在滑块的下端，以调节滑块的高低位置；所述顶杆通过弹簧沿横向装在滑块中，使顶杆能够随滑块上下调节位置；上、下旋转轴承呈上下对称地装配在顶杆的一端的上下位置。
3.根据权利要求2所述的利用普通外圆磨床研磨大直径薄圆片工件外圆的辅助装置，其特征在于：所述升降杆的上端与滑块的下端相固定，所述台座的中部具有一横梁，横梁的正中心具有螺纹孔，所述升降杆旋接在横梁的螺纹孔中，通过旋转升降杆以带动滑块上下移动。
4.根据权利要求2所述的利用普通外圆磨床研磨大直径薄圆片工件外圆的辅助装置，其特征在于：所述台座设有沿横向的顶杆安装槽，所述顶杆的另一端插在所述顶杆安装槽中，顶杆的另一端的端头与所述弹簧的一端相接触，弹簧的另一端与顶杆安装槽的槽底相接触。
5.根据权利要求2所述的利用普通外圆磨床研磨大直径薄圆片工件外圆的辅助装置，其特征在于：所述上旋转轴承的旋转轴线与左可旋转顶杆的轴线所组成的平面与水平面的夹角为45～60°，所述下旋转轴承的旋转轴线与左可旋转顶杆的轴线所组成的平面与水平面的夹角也为45～60°。
6.根据权利要求1所述的利用普通外圆磨床研磨大直径薄圆片工件外圆的辅助装置，其特征在于：所述左橡胶帽和右橡胶帽分别由硅胶材料制作而成，左橡胶帽和右橡胶帽壁厚为1～2mm。
7.一种利用普通外圆磨床研磨大直径薄圆片工件外圆的方法，包括如下步骤：
A．根据所研磨工件的性质，选择砂轮的品种，砂轮的品种为碳化硅砂轮、氧化铝砂轮、树脂结合剂金刚石砂轮、陶瓷结合剂金刚石砂轮、金属结合剂金刚石砂轮或立方氮化硼砂轮；
B．根据所研磨工件的性质，选择合适的磨削进刀量，磨削钢质材料时一次进刀量不得超过0.030mm,磨削硬质合金材料时一次进刀量不得超过0.025mm,磨削高硬度陶瓷材料时一次进刀量不得超过0.020mm,磨削聚晶金刚石和聚晶立方氮化硼材料时一次进刀量不得超过0.015mm；
C．将工件装夹在左橡胶帽和右橡胶帽之间；
D．研磨首件工件时，通过打表的方法，调整工件的装夹位置，使工件中心轴线与左可旋转顶杆的旋转中心线相重合；
E．将上下旋转轴承顶靠至工件，调整升降杆，使两个旋转轴承上下对称平面与工件的旋转轴线在同一水平面内；
F．调整工件定位调节安全保护机构的前后位置，使两个旋转轴承完全能顶靠住工件，且根据工件需要磨削的最大量，随研磨进行工件的直径减小，始终保证弹簧受到压力作用；调整好后，将台座通过两个螺栓固定在外圆磨床的导轨机座上，并记录此时顶杆的刻度位置；
G．启动磨床，对工件进行研磨；
H．工件研磨完成后，从磨床上取下，装夹外径相同的下一件工件时，不需要再打表找旋转中心轴线，只需要将下一件工件顶靠上下旋转轴承，使顶杆的位置回退到步骤F所记录的刻度位置即可定位；
I．返回步骤G，直至所有外径相同的工件研磨完成为止。
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