CN103639900A - 一种高精异形砂轮的新型加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高精异形砂轮的新型加工方法，使用光学曲线磨床对异形砂轮进行精细修整，包括以下步骤：将异形砂轮夹持在磨床上；将异形砂轮的影像投影在屏幕上；将菲林胶片贴在屏幕上；调整异形砂轮的影像与屏幕上菲林胶片上的标准图样对齐；通过数控或手动操作控制修整轮对异形砂轮的被加工部位进行磨削修整。本发明采用光学曲线磨床进行精细修整异形砂轮，磨床的修整轮与异形砂轮的接触是点接触，而且采用逐步修整的方式，因而降低了修整轮的磨损；异形砂轮的回转面修整时，异形砂轮与修整轮同时转动，实现对异形砂轮的微量的面修整，降低金刚石表面的不平整度，使得异形砂轮的金刚石可以从稳定期开始工作，异形砂轮的精度能保持更久。

Description

一种高精异形砂轮的新型加工方法
技术领域
本发明涉及砂轮的加工方法，尤其涉及一种高精异形砂轮的新型加工方法。
背景技术
对金属或非金属材料的磨削加工采用砂轮来完成，对于平面加工使用磨削面为平面(或运行轨迹为平面)的砂轮，而对于异形磨边加工则常采用磨削面为异形的成形砂轮。砂轮的异形磨面形状对应于材料的边角形状要求，最终成型的常用边角形状为弧形，也有除弧形以外的其他形状，如为规矩的几何形状，或为由直线、弧线、曲线等线段构成的非规矩几何形状。
随着现在对机器零件精度要求越来越高，高精度的异形砂轮的应用越来越多。对高精度的异形砂轮的修整加工一直采用的是仿形法的加工方法。此种方法中修整轮的磨损量大而且被修整的异形砂轮精度不容易保持，异形砂轮的修整效果不理想。
发明内容
本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷，而提供一种高精异形砂轮的新型加工方法，以减少对修整轮的磨损以及使得修整后的异形砂轮精度能保持更久，改善异形砂轮的修整效果。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高精异形砂轮的新型加工方法，使用光学曲线磨床对异形砂轮进行精细修整，包括以下步骤：
S1，将待加工的异形砂轮夹持在光学曲线磨床上；
S2，光学曲线磨床的投影系统将待加工的异形砂轮的影像放大并投影在屏幕上；
S3，将菲林胶片贴在屏幕上，菲林胶片预先印有待加工的异形砂轮的标准图样；
S4，调整异形砂轮的影像在屏幕上的位置，使得异形砂轮的影像与屏幕上菲林胶片上的标准图样对齐；
S5，对于异形砂轮的被加工部位与菲林胶片标准图样的对应部位有偏差的位置，通过数控或者手动操作控制光学曲线磨床的修整轮对该位置进行磨削修整。
进一步地，在步骤S1中，若是针对回转面的修整，便将待加工的异形砂轮穿轴固定在工作台上，限制其中5个自由度，不限制异形砂轮绕自身转轴的回转自由度，并且在修整时驱动异形砂轮绕其自身转轴转动。
进一步地，在步骤S1中，若是针对单点式或单一面的修整，便将待加工的异形砂轮装夹在工作台上固定，并限制其6个自由度。
进一步地，在步骤S2中光学曲线磨床的投影系统可将待加工的异形砂轮的影像放大倍数为20倍或50倍，同时还需要进行调焦，以使得影像的边界在屏幕上清晰可见。
进一步地，在步骤S3中，用制图软件将待加工的异形砂轮的标准图样画出，再用精密打印机在菲林胶片上打印出标准图样的放大图。
进一步地，在步骤S3中，用制图软件画出待加工的异形砂轮的标准图样时，标准图样的线条宽度设置范围是0.05mm至0.15mm，避免标准图样打印在菲林胶片上因为线宽过大而造成比对误差。
进一步地，在步骤S4中，假如屏幕上异形砂轮的被加工部位与标准图样的对应部位完全重合，那么在步骤S5中还需要对异形砂轮的被加工部位进行整体修整磨削，即被加工部位上每一个点都被磨削掉相等的量，以磨平异形砂轮被加工部位表面上金刚石的不平整。
进一步地，当待加工的异形砂轮被放大后光学曲线磨床的屏幕不足以显示其完整的投影影像时，需要分段进行磨削修整，而标准图样也需要分段制作并绘制在同一张菲林胶片上。
通常情况下，光学曲线磨床是用于加工细小零件（如探头等）的，工件放大之后一般不会超出屏幕的范围，因此不需要分段磨削修整。而分段磨削修整的难点在于每一段之间的衔接，即找好基准。特别是对于轮体工件来说，加工的面是弧面。这对于找基准来说更加困难。
进一步地，若菲林胶片的标准图样做成分段的，需在制图软件上将完整的标准图样轮廓分割，还需制作出一框体，该框体内的轮廓线条可以在光学曲线磨床的屏幕上完整显示，第一段轮廓处于该框体内，随后将第一段轮廓以外的每一段轮廓平移至第一段轮廓所处的框体内，记录每一段轮廓的位移量。
进一步地，若菲林胶片的标准图样轮廓做成分段，在光学曲线磨床上磨削修整时，先修整第一段轮廓，对于后续的每一段轮廓，先按照制作标准图样轮廓时候对应轮廓的位移量来平移待加工的异形砂轮，然后控制修整轮对该段轮廓进行修整，以满足实际磨削要求。
通过分段制作标准图样轮廓，记录每一段轮廓的位移量，在加工相应轮廓时候该轮廓的位移量即为待加工工件的位移量。通过控制分段制作轮廓的精度（包括位移量等）、菲林胶片打印精度以及磨床上待加工工件偏移量的精度、加工精度，即可对需要分段加工的工件进行精确的分段磨削修整，这既扩大了光学曲线磨床的应用范围，也为异形砂轮的精加工开拓了一个新的方法，取得了较大的技术进步。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
本发明采用光学曲线磨床进行精细修整异形砂轮，磨床的修整轮与异形砂轮的接触是点接触，而且是采用逐步修整的方式，因而降低了修整轮的磨损；异形砂轮的回转面修整时，异形砂轮与修整轮同时转动，实现对异形砂轮的微量的面修整，降低金刚石表面的不平整度，使得异形砂轮的金刚石可以从稳定期开始工作，异形砂轮的精度能保持更久，改善了异形砂轮的修整效果。
附图说明
图1为本发明实施例中标准图样分段制作
图2为本发明实施例中标准图样分段轮廓位移至框体内
图3为本发明实施例的流程图
具体实施方式
为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步介绍和说明。
本发明实施例的高精异形砂轮的新型加工方法，使用光学曲线磨床对异形砂轮进行精细修整。
光学曲线磨床是一台修整型磨床，其加工原理是，利用数控编程用青铜、树脂、电镀或陶瓷修整轮按照工件（夹持在工作台）要求的尺寸进行修整，与此同时，通过投影系统（CCD影像检测机构）在线监控，进行手动校正修整。该磨床上有修整轮，修整轮是装在磨床的主轴上并且转动的，根据不同的加工要求修整轮可以有不同的转速。光学曲线磨床的投影系统在修整轮和待加工的异形砂轮的正下方，该投影系统可以将二者的加工位置关系投影到屏幕上。
采用光学曲线磨床修整异形砂轮的最大优点是采用点接触、线进给和面修整的加工方法。光学曲线磨床可以有效的对异形砂轮的需要加工的部位进行微米级余量的修整。光学曲线磨床上的投影系统可以对形状复杂的异形砂轮的表面精准放大，并通过数控或手动操作修整轮的修整量对异形砂轮各个部位进行修整。同时异形砂轮自转动可以实现异形砂轮的动态修整进而实现面修整。
修整异形砂轮的原因：异形砂轮上，由于金刚石本身形貌的差异（非规则形状），使得在电镀过程中会出现高低不平的现象，这样的异形砂轮磨具在加工零件的时候由于接触部位不同会造成零件表面的尺寸精度有差异，对于高精度的零件来说，这样的异形砂轮是不符合要求的；在保证加厚程度符合要求的条件下，可用光学曲线磨床将异形砂轮的表面进行精细修整；其目的是保证异形砂轮的尺寸精度进而保证砂轮磨出零件的精度要求。用光学曲线磨床修整异形砂轮的修整量是与金刚石的包镶程度是有关系的，修整量是非常微小的（＜0.02mm），且其加工的误差可以控制在0.005mm之内。
该精加工方法包括以下步骤，如图3所示：
步骤S1，将待加工的异形砂轮夹持在光学曲线磨床上；
步骤S2，光学曲线磨床的投影系统将待加工的异形砂轮的影像放大并投影在屏幕上；
步骤S3，将菲林胶片贴在屏幕上，菲林胶片预先印有待加工的异形砂轮的标准图样；
步骤S4，调整异形砂轮的影像在屏幕上的位置，使得异形砂轮的影像与屏幕上菲林胶片上的标准图样对齐；
步骤S5，对于异形砂轮的被加工部位与菲林胶片标准图样的对应部位有偏差的位置，通过数控或者手动操作控制光学曲线磨床的修整轮对该位置进行磨削修整。
在步骤S1中，若需要针对异形砂轮的回转面进行修整，便将待加工的异形砂轮穿轴固定在工作台上，限制其中5个自由度，不限制异形砂轮绕自身转轴的回转自由度，并且在修整时驱动异形砂轮绕其自身转轴转动。
在步骤S1中，若需要针对异形砂轮的单点式或单一面进行修整，便将待加工的异形砂轮装夹在工作台上固定，并限制其6个自由度。
在步骤S2中光学曲线磨床的投影系统可将待加工的异形砂轮的影像放大倍数为20倍或50倍，同时还需要进行调焦，以使得影像的边界在屏幕上清晰可见。影像的清晰度与投影系统的好坏也有关联，越好的投影系统显示的影像的边界越清晰。
在步骤S3中，用制图软件将待加工的异形砂轮的标准图样画出，再用精密打印机在菲林胶片上打印出标准图样的放大图。
在步骤S3中，用制图软件画出待加工的异形砂轮的标准图样时，标准图样的线条宽度设置范围是0.05mm至0.15mm，避免标准图样打印在菲林胶片上因为线宽过大而造成比对误差。若线宽过大，那么在将异形砂轮的影像与标准图样对齐时，影像难以找到准确的定位标准，而在加工时候，被加工部位的影像也会比较难找到标准线，因而会产生较大的误差。标准图样的线宽选择当然也要考虑打印机的精度，越精密的打印机才能打印越细的线条，其成本也越高。
在步骤S4中，由于加工误差或者表面光洁度等因素，异形砂轮的影像与标准图样很少出现完全对齐重合的情况，与标准图样不对齐的影像部分就是需要被加工去除的部位。在步骤S4中，假如屏幕上异形砂轮的被加工部位与标准图样的对应部位完全重合，那么在步骤S5中还需要对异形砂轮的被加工部位进行整体修整磨削，即被加工部位上每一个点都被磨削掉相等的量，以磨平异形砂轮被加工部位表面上金刚石的不平整。
当待加工的异形砂轮被放大后光学曲线磨床的屏幕不足以显示其完整的投影影像时，需要分段进行磨削修整，而标准图样也需要分段制作并绘制在同一张菲林胶片上。每段影像在投影屏幕上需要精准定位、精准衔接，以实现对每段影像的精准加工。
若菲林胶片的标准图样做成分段的，需在制图软件上将完整的标准图样轮廓分割，还需制作出一框体，该框体内的轮廓线条可以在光学曲线磨床的屏幕上完整显示，第一段轮廓处于该框体内，随后将第一段轮廓以外的每一段轮廓平移至第一段轮廓所处的框体内，记录每一段轮廓的位移量。位移量可以直接记录在菲林胶片上，方便加工时候直接对照。
若菲林胶片的标准图样轮廓做成分段，在光学曲线磨床上磨削修整时，先修整第一段轮廓，对于后续的每一段轮廓，先按照制作标准图样轮廓时候对应轮廓的位移量来平移待加工的异形砂轮，然后控制修整轮对该段轮廓进行修整，以满足实际磨削要求。
为更好地说明如何将标准图样分段，可以参考图1和图2所示。
将标准图样轮廓分成等分的四段：第一段10、第二段20、第三段30和第四段40。第一段10处于框体50内，框体50里面的轮廓线可以在磨床的屏幕上完整的显示。第二段20平移至框体50内，第二段20右下角的水平基准线与第一段10右下角的水平基准线对齐，第二段20右下角的垂直基准线与第一段10右下角的垂直基准线对齐。第二段20的垂直位移量是第二段20右下角的水平基准线与第一段10右下角的水平基准线的距离，第二段20的水平位移量是第二段20右下角的垂直基准线与第一段10右下角的垂直基准线的距离。
第三段30平移至框体50内，第三段30的左下角的垂直基准线与第一段10的左上角的垂直基准线对齐，第三段30的左下角的水平基准线与第一段10的右下角的水平基准线对齐。第三段30的垂直位移量是第三段30左下角的水平基准线与第一段10右下角的水平基准线的距离，第三段30的水平位移量是第三段30左下角的垂直基准线与第一段10左上角的垂直基准线的距离。
第四段40平移至框体50内，第四段40与第一段10的对齐方式相同于第三段30与第一段10的对齐方式。第四段40的垂直位移量是第四段40左下角的水平基准线与第一段10右下角的水平基准线的距离，第四段40的水平位移量是第四段40左下角的垂直基准线与第一段10左上角的垂直基准线的距离。
经过这样平移之后，第一段10、第二段20、第三段30和第四段40都处于框体50之内。打印出来的菲林胶片就印制有这四段轮廓，加工时候菲林胶片不需更换，按照每一段轮廓的位移量来移动待加工的工件，屏幕上看到的待加工的工件轮廓刚好对应菲林胶片上标准图样的相应段轮廓线。
对于异形砂轮来讲，由于轮体的形状差异很大、花样很多、工作部位要求又不尽相同，但是通用的定位与安装方法都是基于上述原理，通过异形砂轮投影的影像与菲林胶片的标准图样的对比来确定加工部位的，因此提高了对异形砂轮修整的通用性。
本发明的精加工方法除了可以对异形砂轮进行精细修整以外，还可以对金刚石修整轮和磨头等超硬材质的磨具进行精细修整。
以上陈述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。

Claims (10)

1.一种高精异形砂轮的新型加工方法，其特征在于，使用光学曲线磨床对异形砂轮进行精细修整，包括以下步骤：
S1，将待加工的异形砂轮夹持在光学曲线磨床上；
S2，光学曲线磨床的投影系统将待加工的异形砂轮的影像放大并投影在屏幕上；
S3，将菲林胶片贴在屏幕上，菲林胶片预先印有待加工的异形砂轮的标准图样；
S4，调整异形砂轮的影像在屏幕上的位置，使得异形砂轮的影像与屏幕上菲林胶片上的标准图样对齐；
S5，对于异形砂轮的被加工部位与菲林胶片标准图样的对应部位有偏差的位置，通过数控或者手动操作控制光学曲线磨床的修整轮对该位置进行磨削修整。
2.如权利要求1所述的高精异形砂轮的新型加工方法，其特征在于，在步骤S1中，若是针对回转面的修整，便将待加工的异形砂轮穿轴固定在工作台上，限制其中5个自由度，不限制异形砂轮绕自身转轴的回转自由度，并且在修整时驱动异形砂轮绕其自身转轴转动。
3.如权利要求1所述的高精异形砂轮的新型加工方法，其特征在于，在步骤S1中，若是针对单点式或单一面的修整，便将待加工的异形砂轮装夹在工作台上固定，并限制其6个自由度。
4.如权利要求1所述的高精异形砂轮的新型加工方法，其特征在于，在步骤S2中光学曲线磨床的投影系统可将待加工的异形砂轮的影像放大倍数为20倍或50倍，同时还需要进行调焦，以使得影像的边界在屏幕上清晰可见。
5.如权利要求1所述的高精异形砂轮的新型加工方法，其特征在于，在步骤S3中，用制图软件将待加工的异形砂轮的标准图样画出，再用精密打印机在菲林胶片上打印出标准图样的放大图。
6.如权利要求5所述的高精异形砂轮的新型加工方法，其特征在于，在步骤S3中，用制图软件画出待加工的异形砂轮的标准图样时，标准图样的线条宽度设置范围是0.05mm至0.15mm，避免标准图样打印在菲林胶片上因为线宽过大而造成比对误差。
7.如权利要求1所述的高精异形砂轮的新型加工方法，其特征在于，在步骤S4中，假如屏幕上异形砂轮的被加工部位与标准图样的对应部位完全重合，那么在步骤S5中还需要对异形砂轮的被加工部位进行整体修整磨削，即被加工部位上每一个点都被磨削掉相等的量，以磨平异形砂轮被加工部位表面上金刚石的不平整。
8.如权利要求1至7任一项所述的高精异形砂轮的新型加工方法，其特征在于，当待加工的异形砂轮被放大后光学曲线磨床的屏幕不足以显示其完整的投影影像时，需要分段进行磨削修整，而标准图样也需要分段制作并绘制在同一张菲林胶片上。
9.如权利要求8所述的高精异形砂轮的新型加工方法，其特征在于，若菲林胶片的标准图样做成分段的，需在制图软件上将完整的标准图样轮廓分割，还需制作出一框体，该框体内的轮廓线条可以在光学曲线磨床的屏幕上完整显示，第一段轮廓处于该框体内，随后将第一段轮廓以外的每一段轮廓平移至第一段轮廓所处的框体内，记录每一段轮廓的位移量。
10.如权利要求9所述的高精异形砂轮的新型加工方法，其特征在于，若菲林胶片的标准图样轮廓做成分段，在光学曲线磨床上磨削修整时，先修整第一段轮廓，对于后续的每一段轮廓，先按照制作标准图样轮廓时候对应轮廓的位移量来平移待加工的异形砂轮，然后控制修整轮对该段轮廓进行修整，以满足实际磨削要求。
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