CN105563332B - 一种复合修整装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合修整装置，包括机座、杯形砂轮和主轴，主轴绕竖向延伸的轴线转动装配在机座上；还包括用于带动杯形砂轮内磨粒高频振动的超声振动系统，超声振动系统与杯形砂轮连接，使杯形砂轮产生以径向为主的纵径耦合振动，此振动形式不仅增强磨粒的冲研作用，而且增大了杯形砂轮与被修砂轮的面积。由于超声振动的作用，加剧磨粒对被修砂轮的冲击和研磨力度、加快磨削进度，通过超声修整和杯形砂轮修整相结合的方式加快被修砂轮修整的效率，解决现有技术中超硬砂轮修整效率低、修整工具损耗大的问题。

Description

一种复合修整装置
技术领域
本发明涉及一种复合修整装置。
背景技术
超硬砂轮具有硬度高、强度好、磨粒切削力强、耐磨损等特点，所以在超硬砂轮出现磨钝后，其修整变得非常困难。采用传统的修整方法很难达到理想的砂轮表面形貌和几何精度，尤其是采用普通金刚石笔或金刚石滚轮横向进给修整超硬砂轮时，超硬砂轮的母线极易出现磨损而变成斜线或中凸曲线，同时因金刚石笔磨损较快，所以被修超硬砂轮的形状和尺寸精度较低；金刚石滚轮不能同时对超硬砂轮进行整形和修锐。而新兴的电加工修整、激光修整、ELED在线修整均存在一定的修整局限性，并且修整设备昂贵、使用维修不便。
针对上述问题，日本的庄司克雄教授提出了用GC或WA杯形砂轮修整法。杯形砂轮主要是靠从杯形砂轮上脱落下来的磨粒对砂轮结合剂桥的冲击和研磨作用，获得修整效果，其不仅具有整形和修锐效果，而且可以使砂轮获得良好的轴向直线度。但杯形砂轮修整的方法存在周期长、损耗较大、易污染环境等问题，阻碍其推广应用。
中国专利文献CN 104742020 A公开了“一种外圆磨超硬磨料砂轮杯形砂轮- 电火花复合修整装置”，包括机座及其上通过进给机构连接的修整器，修整器包括杯形砂轮、用于带动杯形砂轮绕竖向延伸的轴线旋转的中空主轴、固定在中空主轴内的导电滑环及用于驱动中空主轴旋转的驱动电机，当需要使用杯形砂轮修整时，将杯形砂轮安装在中空主轴的端部，使用杯形砂轮对目标物进行修型和修锐；当需要使用电火花修整时，将杯形砂轮用石墨电极替换，并将石墨电极与导电滑环连接，对目标物进行电火花修整。这种修整方式虽然在同一修整器上可以同时实现杯形砂轮修整和电火花修整，但在修整过程中，受杯形砂轮和石墨电极的作用原理限制，杯形砂轮和石墨电极不能同时安装在修整器上，这就使得修整过程中受杯形砂轮修整的速度慢的影响，整个修整过程依然存在周期长、损耗较大的问题。另外，这种修整方式只能修整金属结合剂或铸铁结合的砂轮，修整对象具有局限性。
超声振动修整是将电信号转化为机械振动，使磨粒产生高频小振幅机械振动，由于采用了主动颤振方式，修整磨粒带有一定能量，增强了瞬时局部冲击被修砂轮结合剂桥的作用，因此能获得较高的修整效率和较好的修整质量。但是，现有技术中还没有一种修整装置可以整合杯形砂轮修整法与超声振动修整法的优势，来解决单一修整法存在的不能同时整形和修锐、修整效率低、砂轮磨耗快、易污染环境等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合修整装置，旨在整合杯形砂轮修整法与超声振动修整法的优势。
为了实现以上目的，本发明中复合修整装置的技术方案如下：
复合修整装置，包括机座、用于绕竖向延伸的轴线旋转而修整被修砂轮的杯形砂轮和用于带动杯形砂轮旋转的主轴，主轴绕竖向延伸的轴线转动装配在机座上；还包括用于激励杯形砂轮内磨粒高频振动的超声振动系统，超声振动系统与杯形砂轮连接。
超声振动系统包括固定在中空主轴上的超声振子和处于主轴外的超声电源，主轴可相对于超声电源转动，超声电源和超声振子通过无线传输装置连接。
无线传输结构包括固定套装在主轴外周上的动磁槽和线圈与固定在机座上的定磁槽和线圈，动、定磁槽上下间隔的同轴布置，且动线圈连接在超声波振子上，定线圈连接在超声电源上。
动、定线圈之间的间隙宽度为0.5mm～1mm。
导电结构包括主轴和机座上分别固定的导电滑环和导电刷，导电滑环与主轴同轴布置，导电刷的稍部与导电滑环沿周向导电滑动接触，且导电刷和导电滑环分别导电连接在超声电源和超声波振子上。
超声波振子包括同轴固定在主轴上的变幅杆及同轴固定在变幅杆的底部的换能器，变幅杆的顶部同轴固定在杯形砂轮的底部，杯形砂轮通过变幅杆同轴固定在主轴上。
主轴为中空轴，所述换能器处于主轴内，变幅杆的底部处于主轴内、顶部从变幅杆的上方伸出。
变幅杆通过法兰固定在主轴上，变幅杆上的法兰盘处于其节点位置处。
主轴通过带传动机构连接有固定在机座上的电机。
本发明在杯形砂轮上施加超声振动系统，利用超声振动信号激励杯形砂轮内的磨粒颤振，这样在杯形砂轮对被修砂轮进行修整的过程中，杯形砂轮内的磨粒会通过高频的小振幅机械振动加剧磨削力度、加快磨削进度，以通过超声振动与杯形砂轮相结合，使杯形砂轮最外缘产生以径向振动为主的纵径耦合振动，此振动形式不仅增强磨粒的冲研作用，而且增大了杯形砂轮与被修砂轮的面积，由于超声振动的作用，降低了切削力，减少了杯形砂轮的磨损，提高修整效率和修整质量，解决现有技术中砂轮修正效率低、损耗大的问题。
附图说明
图1是本发明的实施例的结构示意图；
图2是图1中变幅杆和杯形砂轮的振动曲线示意图。
具体实施方式
本发明中复合修整装置的实施例：如图1和图2所示，包括机座2及其上装配的中空主轴4，中空主轴4的外周上套装有一对上下间隔的滚动轴承8，以使中空主轴4通过滚动轴承8绕竖向延伸的轴线转动装配在机座2上，并在两滚动轴承8之间隔设有套装在中空主轴4外周上的轴承隔套7，以通过轴承隔套7保持两滚动轴承8的相对位置。中空主轴4的底部通过传动皮带3连接在驱动电机1上，驱动电机1固定在机座2的右侧。
中空主轴4和机座2之间还装配有无线电能传输装置，该无线电能传输结构包括套装固定在中空主轴4的外周上的动磁槽6和通过螺栓固定在机座上的定磁槽5，动磁槽6和定磁槽5为同轴间隔布置的两环形磁槽，并在动磁槽6内同轴装配有动线圈，在定磁槽5内同轴装配有定线圈，定线圈处于动线圈的下方，并在动线圈和定线圈之间预留有0.5～1mm的间隙，以保证动线圈可相对于定线圈同轴转动。
该复合修复装置还包括一套超声振动系统，该系统包括超声电源13、换能器12和变幅杆9。超声电源13处于中空主轴4外、并相对于机座2固定布置，超声电源13通过引线导电连接在定线圈上。变幅杆9的外周上凸设有环形的法兰凸缘14，以使变幅杆9通过其外周上的法兰凸缘14同轴固定在中空主轴4的顶部，变幅杆9的大端处于中空主轴4内，且变幅杆9的大端通过双头螺柱与换能器12固定连接；变幅杆9的小端从中空主轴4的上方伸出，伸出部分的端部通过垫片15和连接螺栓16同轴固连在杯形砂轮10的底部，杯形砂轮10与变幅杆9同轴布置。换能器12通过引线导电连接在动线圈上，以使整个超声振动系统中由换能器12和变幅杆9组成的超声波振子通过动线圈和定线圈组成的感应传输结构连接在超声电源13上。
本实施例中复合修复装置在修整被修砂轮11时，首先把复合修整器固定到平面磨床的磁力工作台上，保持杯形砂轮10回转轴线与工作台垂直，然后启动驱动电机1，打开超声电源13，中空主轴4带动振动系统中的杯形砂轮10旋转，通过杯形砂轮10按照图2所示的振动曲线17振动，以通过控制平面磨床的导轨来控制杯形砂轮10与被修砂轮11接触，进而进行修整。在进行普通杯形砂轮修整时，关闭超声电源13，杯形砂轮10随即停止超声振动，即进行普通修整。此方法操作简单，修整效率高、修整质量好。当修整过程中，杯形砂轮10磨损时，可以根据被修砂轮的粒度大小、结合剂类型进行调整或更换杯形砂轮，可改善被修砂轮11的修整质量。
本实施例的复合修整器结合了杯形砂轮修整与超声振动修整，使得在同一个修整器上，可以同时实现杯形砂轮的修整和杯形砂轮-超声振动复合修整，克服了单一修整方式造成的修锐整形不能同时进行，以及修整效率低、磨粒磨损快等问题。该装置既能实现杯形修整还能实现杯形砂轮-超声振动复合修整，即当打开超声电源时，能实现复合修整；当关闭超声电源时，能进行杯形砂轮修整。因此，可以根据不同的工况要求选择不同的修整方式，操作简单方便。该复合修整器采用的无线传输技术，解决了传统电刷存在的电刷碳刷磨损快、导线裸露、易积碳打火等问题。
在上述实施例中，超声波发生器的电源处于内空主轴外，超声波振子处于中空主轴上，在其他实施例中，在不考虑导电滑环的缺陷的话，也可以在超声波振子和超声电源之间采用滑环式导电结构，该导电结构包括主轴和机座上分别固定的导电滑环和导电刷，导电滑环与主轴同轴布置，导电刷的稍部与导电滑环沿周向导电滑动接触，且导电刷和导电滑环分别导电连接在超声电源和超声波振子上。

Claims (6)

1.复合修整装置，包括机座、用于绕竖向延伸的轴线旋转而修整被修砂轮的杯形砂轮和用于带动杯形砂轮旋转的主轴，主轴绕竖向延伸的轴线转动装配在机座上，主轴通过带传动机构连接有固定在机座上的电机，其特征在于，还包括用于激励杯形砂轮内磨粒高频振动的超声振动系统，超声振动系统与杯形砂轮连接，超声振动系统包括固定在中空主轴上的超声振子和处于主轴外的超声电源，主轴可相对于超声电源转动，超声电源和超声振子通过无线传输装置连接，超声波振子包括同轴固定在主轴上的变幅杆及同轴固定在变幅杆的底部的换能器，变幅杆的顶部同轴固定在杯形砂轮的底部，杯形砂轮通过变幅杆同轴固定在主轴上，通过超声振动与杯形砂轮相结合，使杯形砂轮最外缘产生以径向振动为主的纵径耦合振动。
2.根据权利要求1所述的复合修整装置，其特征在于，无线传输结构包括固定套装在主轴外周上的动磁槽和线圈与固定在机座上的定磁槽和线圈，动、定磁槽上下间隔的同轴布置，且动线圈连接在超声波振子上，定线圈连接在超声电源上。
3.根据权利要求2所述的复合修整装置，其特征在于，动、定线圈之间的间隙宽度为0.5mm～1mm。
4.根据权利要求1所述的复合修整装置，其特征在于，导电结构包括主轴和机座上分别固定的导电滑环和导电刷，导电滑环与主轴同轴布置，导电刷的稍部与导电滑环沿周向导电滑动接触，且导电刷和导电滑环分别导电连接在超声电源和超声波振子上。
5.根据权利要求1所述的复合修整装置，其特征在于，主轴为中空轴，所述换能器处于主轴内，变幅杆的底部处于主轴内、顶部从变幅杆的上方伸出。
6.根据权利要求5所述的复合修整装置，其特征在于，变幅杆通过法兰固定在主轴上，变幅杆上的法兰盘处于其节点位置处。
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