CN1060110C - 金刚石砂轮的软弹性修整法 - Google Patents

Abstract

一种金刚石砂轮的软弹性修整法，属磨具磨损表面的修理或调节领域。本方法采用砂带作为磨削工具来修整金刚石砂轮。具体做法是将砂带绕在卷带轮与放带轮上，并有一接触轮压迫砂带与被修整的砂轮接触。修整时砂轮以较高的速度旋转卷带轮则缓慢转动，带动砂带缓慢移动，同时接触轮沿其轴向振动，带动砂带振动，使与金刚石砂轮触处的砂带与金刚石砂轮有一相对运动。利用本修整法修整的金刚石砂轮其修整后的圆度误差＜1μm，整形速度可达每米长的砂带去掉砂轮10μm以上的圆度误差。修锐后的金刚石砂轮表面磨粒后面没有结合剂“彗星尾”(bondtail)，磨粒突出高度适中。

Description

金刚石砂轮的软弹性修整法

本发明涉及金刚石砂轮的修整，属磨具磨损表面的修理或调节领域。

金刚石砂轮的修整是精密加工领域的一个关键问题。从修整机理角度出发，现有常用修整金刚石砂轮的方法可分为三类：固体磨粒磨具修整法、游离磨料修整法及特种加工修整法。

固体磨粒磨具修整法又称之为砂轮磨削修整法，即用普通磨料砂轮以一定的相对运动速度及一定的磨削深度磨削修整金刚石砂轮。它有以下缺陷。

①由于普通磨料砂轮无论从结合剂还是磨粒本身的硬度都远低于金刚石砂轮，所以磨削修整效率极低。

②由于金刚石颗粒本身强的切削能力及硬度，与其相碰的普通磨料磨具的磨粒不是破碎、脱落，就是被削平，因此修锐后的金刚石砂轮的表面容屑空间减小，使切削能力减弱，并且容易堵塞，磨削力及磨削热大量增加，影响磨削质量，磨削精度下降，表面破损增加。

③由于砂轮磨削法修整是刚性接触，同时普通磨料的硬度及强度也很高，因此修锐后的金刚石砂轮表面磨粒的锋利度将受到影响，锋利的切削刃及刀尖将磨平，这使金刚石砂轮使用时磨削力增大，使用寿命降低。

游离磨料修整法，是使用普通磨料磨粒与冷却液和油的混合物作为修整工具对金刚石砂轮进行修整。这种方法只能用于金刚石砂轮的修锐而无法对其进行整形。此外，这种方法设备复杂，成本较高，且由于大量游离磨料混在冷却液中喷向砂轮表面，因此无法在磨削现场使用。

特种加工修整方法是采用特种加工方法对金刚石砂轮进行修整，目前有电解修整法和电火花修整法。电解修整法只能用于金属结合剂的金刚石砂轮，且无法进行砂轮的整形，对工作液要求高，而且这种工作液对机床有腐蚀作用，这种方法还会降低砂轮的使用寿命。电火花修整法只能用于金属结合剂砂轮，对金刚石微粉砂轮修锐效果不好。

本发明的目的是提供一种金刚石砂轮的修整方法，它适用于各种结合剂的金刚石砂轮，而且修整时总是有新的锋利磨粒同砂轮接触，并不发生堵塞，整形效率及整形精度高，修锐效果好。

本发明的内容是用砂带作为磨削工具来对金刚石砂轮进行修整(如图1)。砂带1绕在卷带轮2及放带轮3上，并有一接触轮4压迫砂带1与被修整砂轮5接触，修整时，金刚石砂轮5以较高的速度旋转，卷带轮2则缓慢转动，带动砂带1缓慢移动。同时，接触轮4沿其轴向振动，带动砂带1振动，使与金刚石砂轮5接触的砂带1与金刚石砂轮5有一相对运动，从而达到修整金刚石砂轮的目的。

用本方法修整金刚石砂轮的机理叙述如下：

图2a为软弹性修整金刚石砂轮的示意图。图2a中的砂带6

可以简化为图2b所示的质量m、弹簧k、阻尼系统b而图2a中的砂轮7可以假设为一偏心圆，这样在图2b中相当于加在质量一弹簧一阻尼系统上的一个激振力，其方程式：Q=Q₀cosωt    (1)

式中：

Q₀：砂轮的圆度误差；

ω：砂轮的角速度，ω=2πn(n为砂轮的转数)，即砂轮的激振频率。

根据振动理论，可以写出图2b所示的弹簧-质量-阻尼系统在简谐激振Q作用下的强迫振动运动方程式： $m\stackrel{\·\·}{x}=-\mathrm{kx}-b\stackrel{\·}{x}+Q_0\mathrm{cox\ωt}\·\·\·\·\left(2\right)$ 式中：m：砂带质量的1／3k：砂带的弹性系数b：砂带的阻尼系数式2的通解为：

式中： ${\mathrm{\ω}}_{b0}=\sqrt{k/m}$ ω_b0为砂带固有频率

c=b／2ωbom  c为砂带阻尼比

式3中前一项为暂态解，后一项为稳态解，可见在偏心的金刚石砂轮的作用下，砂带具有同砂轮同样的振动角频率ω，其振幅为： $A=\frac{Q_0}{K\sqrt{(1-\frac{{\mathrm{\ω}}^2}{{{\mathrm{\ω}}_{b0}}^2})+{\left(2c\frac{\mathrm{\ω}}{{\mathrm{\ω}}_{b0}}\right)}^2}}----\left(4\right)$ 令Q／k为xs，命名为激振力产生的最大静位变，于是振动放大系数表示为： $\mathrm{\φ}=\mathrm{\&Agr;}/x_s=\frac{1}{k\sqrt{{(1-\frac{{\mathrm{\ω}}_2}{{\mathrm{\ω}}_{b0}})}^2+{\left(2c\frac{\mathrm{\ω}}{{\mathrm{\ω}}_{b0}}\right)}^2}}.....\left(5\right)$

Φ的绝对值取决于ω／ωbo的值，同时还与阻尼比的数值有关。根据砂带的特点，其固有频率很低，所以当金刚石砂轮的转速较高时，即激振频率ω较大，如ω／ωbo值远大于2则可以使振幅放大系数接近于零，也就是偏心砂轮不会激起砂带沿砂轮径向振动，所以可以达到修整砂轮的目的。

砂轮的修整包括整形和修锐。用砂带对金刚石砂轮整形时，由于总是有新的锋利磨粒同砂轮接触，不存在磨粒磨钝、磨平的问题；同时新的磨粒间有足够的容屑空间，不会发生堵塞，所以整形效率和精度高。

由于砂带具有弹性，如果参数选择适当，可以形成类似于游离磨粒的修锐环境，砂轮中金刚石颗粒的高度易于控制，可获得最佳的修锐质量。

说明附图如下：

图1为本发明金刚石砂轮软弹性修整法原理图。

图2为软弹性修整砂轮工作原理分解图。

a为工作时砂带与砂轮工作示意图。

b为工作时砂带与砂轮的简化图。

图3为软弹性修整装置原理图。

图4软弹性修整装置结构示意图。

结合附图说明实施例如下：

本发明软弹性金刚石砂轮修整法可用软弹性修整装置来实现。本软弹性修整装置见图3、4由装置本体8、放带轮9、卷带轮10、接触轮11、振荡器12、电机及减速器13所组成。装置本体8为一П型框架，可安置在平面磨床的工作台上，在П型框架8的上部安装接触轮11，在∏型框架8的下部分别安装卷带轮9及放带轮10，砂带14绕在放带轮9上，通过接触轮11再绕到卷带轮10上，振荡器12的输出轴与接触轮11的轴相连，可使接触轮11产生轴向振动。减速器13的输出轴与卷带轮10的轴相连，产生砂带运动动作。振荡器可采用电磁激振器。

工作时将修整装置直接放在平面磨床工作台上，靠电磁工作台电磁力吸住。金刚石砂轮位于接触轮上方的平面磨床主轴上。砂带14绕在卷带轮10、接触轮11和放带轮9上，而卷带轮10、接触轮11和放带轮9通过各自的轴与修整装置本体连接在一起(如图4所示)。

减速器13的输出轴通过修整装置本体与卷带轮轴固定在一起(如图4所示)，减速器采用减速比为1∶40的蜗轮蜗杆减速器，电机采用宽调速直流力矩电机，这样可用简单的调压直流电源控制电机的转速从而控制减速器输出轴的转速，再通过卷带轮10控制砂带14的运动速度。

振荡器12的输出轴通过修整装置本体与接触轮轴固定在一起，带动接触轮11沿其轴向高频振动(如图4所示)。振荡器采用电磁激振器，通过调节信号发生器的输出频率，就可以控制接触轮11的振动频率，调节功率放大器的倍数可以控制接触轮11振动的幅值。通过控制接触轮11振动的频率和幅值，可实现对砂带14沿接触轮轴向振动的频率和幅值的控制。

采用本发明软弹性修整法修整金刚石砂轮时可用静电植砂的GXK51系列砂带。磨削时砂轮转速以15米／秒较合适。

用软弹性修整法修整金刚石砂轮时，磨床工作台往复运动，可获得高的整形效率，且随工作台往复运动速度的提高，整形效率也提高，但在这种工作方式下，其整形精度对砂轮的表面质量很敏感，当砂轮表面磨粒不均匀，或表面各处结合剂烧结强度不同时，不能获得高的整形精度。

利用软弹性修整法修整金刚石砂轮，整形后的砂轮圆度误差＜1μm，整形速度可达每米长的砂带去掉砂轮10μm以上的圆度误差。修锐后的金刚石砂轮表面磨粒后面没有结合剂“慧星尾”(bondtail)，磨粒突出高度适中。用该金刚石砂轮磨削工件时，可使工件获得低的表面粗糙度值Ra=0．0189μm，磨削力比FN／Ft=12。

Claims (1)

1、一种用砂带作为磨削工具来对金刚石砂轮进行修整的金刚石砂轮软弹性修整法，其特征是砂带绕在卷带砂轮及放带轮上，并有一接触轮压迫砂带与被修整的砂轮接触，修整时砂轮以较高的速度旋转，卷带轮则缓慢转动、带动砂带缓慢移动，同时接触轮沿其轴向振动，带动砂带振动，使与金刚石砂轮接触处的砂带与金刚石砂轮有一个相对运动。