CN104924164B - 带刀刃磨装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带刀刃磨装置及方法，它包括进给调节器、金刚石砂轮、磨刀压头、回转中心轴、定位安装座和砂轮驱动系统，所述金刚石砂轮安装在砂轮回转轴上，所述砂轮回转轴与所述磨刀压头转动连接，所述磨刀压头再通过所述回转中心轴与所述定位安装座连接，所述砂轮驱动系统驱动所述砂轮回转轴旋转；所述进给调节器与所述磨刀压头连接，进给调节器用于调节金刚石砂轮的进给量。通过本发明能容易地实现钢制带刀刃口的精密磨削成形，并具有较高的刃磨质量、效率和刃磨稳定性。

Description

带刀刃磨装置及方法
技术领域
本发明涉及刀刃口磨削技术领域，具体涉及一种钢制带刀高精度快速刃磨的方法和装置。
背景技术
在利用钢制带刀加工非金属材料的切片设备中，钢制带刀是设备核心零部件，是与被加工材料直接接触的切片执行零件，其刃口表面质量、形状、尺寸和形位精度会直接影响切片产品的厚度尺寸精度。为了加工出厚度尺寸精度较高的切片产品，以及提高生产效率，需要一种能够快速磨削钢制带刀刃口的方法和装置。
通过研究高精度快速磨削钢制带刀刃口的方法和装置，能够快速磨削出钢制带刀的小角度刃口，使带刀刃口具有高精度形状和表面质量，获得环形连续的锋利刃口。客制化开发数控伺服系统，实现切片设备的带刀驱动装置和磨刀装置能够按设定的运行程序协调动作，当带刀按设定的线速度高速运转时，金刚石砂轮高速转动并同时靠近带刀，即可实现钢制带刀刃口的磨削加工。目前，该方法适用于磨削钢制带刀刃口，磨削其它刀具刃口可以借鉴该方法。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种能快速磨削高精度刃口的带刀刃磨装置及方法。
考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：
一种带刀刃磨装置，它包括进给调节器、金刚石砂轮、磨刀压头、回转中心轴、定位安装座和砂轮驱动系统,所述金刚石砂轮安装在砂轮回转轴上，所述砂轮回转轴与所述磨刀压头转动连接，所述磨刀压头再通过所述回转中心轴与所述定位安装座连接，所述砂轮驱动系统驱动所述砂轮回转轴旋转；所述进给调节器与所述磨刀压头连接，进给调节器用于调节金刚石砂轮的进给量。
为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：
根据本发明的一个实施方案，所述磨刀压头与所述定位安装座之间设置拉力弹簧。
根据本发明的另一个实施方案，带刀下方设置硬支撑导向板，该硬支撑导向板位于安装架上，所述硬支撑导向板与所述带刀之间存在间隙。
根据本发明的另一个实施方案，所述安装架上设置用于向带刀提供推力的推力加载系统。
根据本发明的另一个实施方案，所述推力加载系统包括重锤推力加载系统、牵引绳、加载斜块和滑块，所述重锤推力加载系统与所述牵引绳连接，所述牵引绳与所述加载斜块连接，所述加载斜块推动所述滑块滑动。
根据本发明的另一个实施方案，所述滑块与所述带刀之间设置耐磨推板。
根据本发明的另一个实施方案，它还包括导向块、底座和位置调节器，所述导向块设置所述底座上，所述安装架与所述导向块滑动连接，所述位置调节器分别与底座和安装架连接。
本发明还可以是：
一种带刀刃磨方法，它包括可调角度砂轮浮动进给磨削方法：
在磨削带刀刃口的过程中，带刀刃口与磨刀装置的位置相对固定；使金刚石砂轮在拉力弹簧拉力的作用下，转动进给调节器的手柄以减小或增大磨刀压头与带刀的相对距离，从而增加或减少金刚石砂轮磨削带刀刃口的进给量。
根据本发明的另一个实施方案，它包括小间隙刚性支撑带刀导向方法：
带刀在运行过程中，带刀位于磨刀装置中硬支撑导向板的上面，带刀与硬支撑导向板之间有大小均匀一致的间隙，在利用金刚石砂轮刃磨带刀刃口时，在进给力的作用下，带刀刃口部位会发生弹性变形，由于硬支撑导向板的限制作用，该变形量不会超出带刀与硬支撑导向板间的间隙数值，使金刚石砂轮在磨削带刀刃口时，能够保持很好的刃口形状和获得较高的表面质量。
根据本发明的另一个实施方案，它包括重锤加载反向自锁进刀方法：
金刚石砂轮在磨削带刀刃口时，金刚石砂轮与带刀之间会产生相互作用力，使带刀有向后移动的趋势，由重锤推力加载系统、牵引绳、加载斜块和滑块组成的推力加载系统，为带刀提供了向前推力，避免带刀在砂轮磨削力的作用下向后移动，使带刀在刃磨过程中能够处于稳定的运行状态；带刀在经多次刃磨后，其带刀刀片宽度会不断减小，通过推力加载系统使带刀在宽度减小时自动向前移动，保持带刀刃口在刃磨装置上的前后位置相对固定。
与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：
本发明的一种带刀刃磨装置及方法，能容易地实现钢制带刀刃口的精密磨削成形，并具有较高的刃磨质量、效率和刃磨稳定性，已有切片设备的刃磨装置能够连续稳定运行一年以上，带刀在经一次刃磨后能够用于连续切片加工达20小时以上，一次刃磨时间最少能达1分钟，利用刃磨后的带刀加工非金属柔软材料能够获得厚度尺寸精度达到0.1±0.01㎜的薄片产品。
附图说明
为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。
图1示出了根据本发明一个实施例的带刀刃磨装置外观示意图。
图2示出了根据本发明一个实施例的带刀刃磨装置的正面剖切结构示意图。
图3示出了根据本发明一个实施例的带刀刃磨装置的重锤推力加载系统示意图。
图4示出了根据本发明一个实施例的砂轮轴安装定位组合件的前视剖切示意图。
其中，附图中的附图标记所对应的名称为：
1－进给调节器，2－金刚石砂轮，3－磨刀压头，4－拉力弹簧，5－硬支撑导向板，6－耐磨推板，7－回转中心轴，8－定位安装座，9－砂轮驱动系统，10－加载斜块，11－滑块，12－导向块，13－底座，14－位置调节器，15－重锤推力加载系统，16－牵引绳，17－带刀，18－砂轮轴安装组合件，19－安装架。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
如图1-图4所示，一种带刀刃磨装置，其主要组成包括进给调节器1、金刚石砂轮2、磨刀压头3、拉力弹簧4、硬支撑导向板5、耐磨推板6、回转中心轴7、定位安装座8、砂轮驱动系统9、加载斜块10、滑块11、导向块12、底座13、位置调节器14、重锤推力加载系统15、牵引绳16、带刀17、砂轮轴安装组合件18以及数控伺服系统和冷却系统等，所述金刚石砂轮2安装在砂轮回转轴上，所述砂轮回转轴与所述磨刀压头3转动连接，所述磨刀压头3再通过所述回转中心轴7与所述定位安装座8连接，所述砂轮驱动系统9驱动所述砂轮回转轴旋转；所述进给调节器1与所述磨刀压头3连接，进给调节器1用于调节金刚石砂轮2的进给量。所述磨刀压头3与所述定位安装座8之间设置拉力弹簧4。
带刀17下方设置硬支撑导向板5，该硬支撑导向板5位于安装架19上，所述硬支撑导向板5与所述带刀17之间存在间隙。所述安装架19上设置用于向带刀17提供推力的推力加载系统。所述推力加载系统包括重锤推力加载系统15、牵引绳16、加载斜块10和滑块11，所述重锤推力加载系统15与所述牵引绳16连接，所述牵引绳16与所述加载斜块10连接，所述加载斜块10推动所述滑块11滑动。所述滑块11与所述带刀17之间设置耐磨推板6。
它还包括导向块12、底座13和位置调节器14，所述导向块12设置所述底座13上，所述安装架19与所述导向块12滑动连接，所述位置调节器14分别与底座13和安装架19连接。
可以是，带刀17刃磨部位与硬支撑导向板5的上平面平行，并且二者之间有很小的间隙；金刚石砂轮2安装在砂轮轴安装组合件18的轴端部，砂轮安装组合件18和进给调节器1均安装在磨刀压头3前端，磨刀压头3与定位安装座8之间通过回转中心轴7连接固定，二者之间安装有拉力弹簧4，通过操作进给调节器1，以及在拉力弹簧4的共同作用下，磨刀压头3能绕回转中心轴7做旋转运动，从而实现金刚石砂轮2相对带刀17进给运动或在完成刃口磨削时退出运动。进给调节器1控制金刚石砂轮2进给量可以是由其与磨刀压头3之间的螺纹结构实现的，转动进给调节器1手柄一周，金刚石砂轮2进给量就是一个螺距的数值与一个几何结构常数的乘积(由金刚石砂轮2直径、磨刀压头3、进给调节器1安装位置等因素共同决定，同一个磨刀机构该常数是固定的)，通过控制进给调节器1手柄的转动角度就能实现金刚石砂轮2相应的进给，从而实现整个带刀17刃口磨削过程的稳定进行。
工作原理：
高速运动的钢制带刀与高速转动的金刚石砂轮接触时，钢制带刀刃口面会逐渐被磨削形成光滑曲面，该曲面与带刀17背面形成小角度锋利刃口，能够满足加工高精度非金属材料薄片的要求。带刀17刃口磨削质量是由刃口磨削面的形状、光洁度和刃口角度等共同决定的。
高精度快速磨削钢制带刀刃口的方法和装置主要包括以下几方面内容：
金刚石砂轮2与带刀17运动位置关系：
一方面，钢制环形带刀由驱动装置中主动轮和从动轮张紧，在张紧力的作用下，带刀17与主动轮和从动轮分别有一定的静摩擦力，随着主动轮转动，带刀17被主动轮驱动，同时带刀17拉动从动轮转动，共同形成带刀运动系统。因为在张紧力的作用下环形带刀处于主动轮和从动轮之间的部分近似处于水平面内；磨刀装置安装在带刀17处于水平面内的区域中，磨刀装置的小间隙刚性硬支撑导向板5使带刀17在磨削时不会产生大幅度的退让空间，从而实现带刀17在刃磨过程中同时具有小摩擦阻力和高精度刚性支撑。另一方面，带刀17相对于金刚石砂轮2做直线运动，而金刚石砂轮2安装平面与带刀17运行平面是相互垂直的，其转动方向是向着带刀17并且垂直带刀17运动方向的，通过调节可浮动式砂轮磨削机构的进给调节器1，砂轮在拉力弹簧4的拉力作用下自动连续柔性进给，实现砂轮在刃磨刃口的过程中随着磨削量的增加而不断向刃口连续柔性平稳靠近，直至完成带刀刃口的完整磨削。
金刚石砂轮2转速、带刀17运动速度与金刚石砂轮2进给量的关系：
金刚石砂轮2转速一般能达到3000转/分钟，根据砂轮直径变化范围，计算出砂轮线速度一般在(750～1100)m/min；钢制带刀在数控伺服系统控制下，由带刀驱动装置实现线速度在(600～1500)m/min内连续可调；砂轮的进给量是操作可浮动式砂轮磨削机构的进给调节器控制的，其进给量需根据带刀17运行速度和砂轮转速共同决定。根据砂轮磨削带刀17的不同状态，可将刃磨分为初始开刃、刃口成形、刃口面精密磨削三个阶段，在不同阶段采取不同的带刀线速度，使砂轮转速与带刀17线速度形成最优组合，在提高刃磨效率同时确保获得较高的刃磨质量。具体的，在初始开刃阶段，利用砂轮磨削快速去掉钢制带刀的直角边和初步形成带角度的刃口形状，该阶段对刃口质量没有严格要求，所以，为了降低带刀17在运行过程中产生的疲劳应力，带刀17可以采用较低的线速度，而砂轮因为是随带刀17一起更换，也是新的，刚开始直径较大，在保持砂轮转速不变的情况下，砂轮的磨削外圆轮廓面也能有较高的线速度，该阶段采用砂轮高速转动而带刀17低速运行的速度组合，为了提高磨削效率，可以采用较大的砂轮进给量(数值由切片工艺决定)；在刃口成形阶段，由于刃口已逐渐形成与砂轮外圆轮廓相匹配的曲面，砂轮与带刀17刃口接触面积增大，磨削去除材料的效率进一步增加，在保持砂轮转速不变情况下，通过减少砂轮进给量同时提高带刀17运行速度，即采取少量多次的轻度磨削方法，使砂轮与带刀刃口整个环形面在单位时间内有更多的磨削次数，从而快速获得高精度的刃口形状和表面质量；在刃口面精密磨削阶段，经过以上两个磨削阶段后，带刀17刃口形状、表面质量精度均已基本满足切片要求，为了更进一步获得稳定、可靠的高精度带刀刃口，需要进一步减少砂轮进给量，同时保持带刀有较高的运行速度和砂轮转速组合磨削一小段时间(由切片工艺决定)，最终获得高精度带刀刃口形状和表面质量。
可调角度砂轮浮动进给磨削方法：在磨削带刀17刃口的过程中，带刀17刃口处于磨刀装置上的前后位置是相对固定的。砂轮安装在砂轮回转轴的端部，而砂轮回转轴安装在可绕定位安装座8上回转中心点上下转动的磨刀压头3上，并在安装座与磨刀压头3间安装有拉力弹簧4，该弹簧能将安装在磨刀压臂上的砂轮向带刀刃口刃磨位置拉近，同时在磨刀压头3上设置有进给调节器1。磨刀压头3、进给调节器1、拉力弹簧4和安装座共同组成了调节砂轮进给量的系统结构。使砂轮在弹簧拉力的作用下，只需转动进给调节器1的手柄减小或增大磨刀压头3与带刀17的相对距离，就能够增加或减少砂轮磨削带刀17刃口的进给量。
小间隙刚性支撑带刀导向方法：
带刀17在运行过程中，处于磨刀装置中硬支撑导向板5的上面，二者间有大小均匀一致的小间隙，并且该硬支撑导向板5与带刀17发生接触的平面具有较高的表面质量和形位精度，减小带刀17在刃磨运行时的摩擦阻力，使带刀17运行更平稳和顺利。在利用砂轮刃磨带刀刃口时，在进给力的作用下，带刀17刃口部位会发生弹性变形，由于硬支撑导向板5的限制作用，该变形量不会超出带刀17与硬支撑导向板5间的间隙数值，使砂轮在磨削带刀刃口时，能够保持很好的刃口形状和获得较高的表面质量。
重锤加载反向自锁进刀方法：
砂轮在磨削带刀刃口时，砂轮与带刀17之间会产生相互作用力，使带刀17有向后移动的趋势，由重锤、牵引绳16、加载斜块10和滑块11组成的推力加载系统，为带刀提供了向前推力，避免带刀17在砂轮磨削力的作用下向后移动，使带刀17在刃磨过程中能够处于稳定的运行状态。另外，带刀17在使用之前其刀片宽度一般是38㎜，在用于切片加工生产一段时间后，带刀17刃口会被磨损变钝，需再次进行刃口成形和刃口面精密磨削，带刀17在经多次刃磨后，其刀片宽度会不断减小，通过推力加载系统也能使带刀17在宽度减小时自动向前移动，保持带刀刃口在刃磨装置上的前后位置相对固定，以适应砂轮磨削刃口的位置要求。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。
在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (4)

1.一种带刀刃磨装置，其特征在于它包括进给调节器(1)、金刚石砂轮(2)、磨刀压头(3)、回转中心轴(7)、定位安装座(8)和砂轮驱动系统(9),所述金刚石砂轮(2)安装在砂轮回转轴上，所述砂轮回转轴与所述磨刀压头(3)转动连接，所述磨刀压头(3)再通过所述回转中心轴(7)与所述定位安装座(8)连接，所述磨刀压头(3)与所述定位安装座(8)之间设置拉力弹簧(4),所述砂轮驱动系统(9)驱动所述砂轮回转轴旋转；所述进给调节器(1)与所述磨刀压头(3)连接，进给调节器(1)控制金刚石砂轮(2)进给量由其与磨刀压头(3)之间的螺纹结构实现，进给调节器(1)用于调节金刚石砂轮(2)的进给量；带刀(17)下方设置硬支撑导向板(5)，该硬支撑导向板(5)位于安装架(19)上，所述硬支撑导向板(5)与所述带刀(17)之间存在间隙；所述安装架(19)上设置用于向带刀(17)提供推力的推力加载系统；还包括导向块(12)、底座(13)和位置调节器(14)，所述导向块(12)设置所述底座(13)上，所述安装架(19)与所述导向块(12)滑动连接，所述位置调节器(14)分别与底座(13)和安装架(19)连接。
2.根据权利要求1所述的带刀刃磨装置，其特征在于所述推力加载系统包括重锤推力加载系统(15)、牵引绳(16)、加载斜块(10)和滑块(11)，所述重锤推力加载系统(15)与所述牵引绳(16)连接，所述牵引绳(16)与所述加载斜块(10)连接，所述加载斜块(10)推动所述滑块(11)滑动。
3.根据权利要求2所述的带刀刃磨装置，其特征在于所述滑块(11)与所述带刀(17)之间设置耐磨推板(6)。
4.一种应用如权利要求1所述带刀刃磨装置的带刀刃磨方法，其特征在于它包括可调角度砂轮浮动进给磨削方法：
在磨削带刀刃口的过程中，带刀(17)刃口与磨刀装置的位置相对固定；使金刚石砂轮(2)在拉力弹簧(4)拉力的作用下，转动进给调节器(1)的手柄以减小或增大磨刀压头(3)与带刀(17)的相对距离，从而增加或减少金刚石砂轮(2)磨削带刀(17)刃口的进给量；
带刀(17)在运行过程中，带刀(17)位于磨刀装置中硬支撑导向板(5)的上面，带刀(17)与硬支撑导向板(5)之间有大小均匀一致的间隙，在利用金刚石砂轮(2)刃磨带刀(17)刃口时，在进给力的作用下，带刀(17)刃口部位会发生弹性变形，由于硬支撑导向板(5)的限制作用，该变形量不会超出带刀(17)与硬支撑导向板(5)间的间隙数值，使金刚石砂轮(2)在磨削带刀(17)刃口时，能够保持很好的刃口形状和获得较高的表面质量；
金刚石砂轮(2)在磨削带刀(17)刃口时，金刚石砂轮(2)与带刀(17)之间会产生相互作用力，使带刀(17)有向后移动的趋势，由重锤推力加载系统(15)、牵引绳(16)、加载斜块(10)和滑块(11)组成的推力加载系统，为带刀提供了向前推力，避免带刀在砂轮磨削力的作用下向后移动，使带刀在刃磨过程中能够处于稳定的运行状态；带刀(17)在经多次刃磨后，其带刀(17)刀片宽度会不断减小，通过推力加载系统使带刀(17)在宽度减小时自动向前移动，保持带刀(17)刃口在刃磨装置上的前后位置相对固定。
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