CN106041321A - 一种刀轮修复的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种刀轮修复方法，包括：测量刀轮的外径尺寸、刀轮盘面的崩口深度和齿槽尺寸；测量相邻齿槽中心线形成的圆心角；根据外径尺寸和刀轮盘面的崩口深度确定刀轮盘面切削量；根据刀轮盘面切削量和齿槽尺寸确定齿槽切削量；以刀轮的轴线为中心旋转刀轮的同时，控制激光光束相对刀轮移动并照射刀轮盘面、按照刀轮盘面切削量切削两个刀轮盘面；转动刀轮至设定位置，控制激光光束相对刀轮移动并照射齿槽、按照齿槽切削量切削齿槽；按照圆心角转动刀轮至下一设定位置，继续控制激光光束相对刀轮移动并照射齿槽、按照齿槽切削量切削齿槽。这种修复方法在原有齿槽基础上进行齿槽的再加工，相对于现有方法能够显著降低生产成本。

Description

一种刀轮修复的方法

技术领域

本发明涉及切削刀具技术领域，特别涉及一种刀轮修复的方法。

背景技术

刀轮是一种在待切割物品上转动而形成深狭缝的圆盘状工具，广泛应用于玻璃、显示面板等脆性材料的切割应用；为提高切割质量，在一些刀轮上外沿刃口处设在间隔的齿槽。随使用消耗，刀轮的刃口和齿槽被待切割部件磨钝，造成后续切割质量下降，在此情况下需更换刀轮。而更换下的旧刀轮只是刃口和齿槽处出现磨损，其他部位并没有故障，因此直接丢弃造成很大浪费。

目前，已经有厂家采用传统的砂轮磨削工艺进行刀轮的修复；但是为加工刃口的刀轮盘面和齿槽，修复用的砂轮前部需要制作成微细形状，而形成砂轮前端的微细形状需要很长的整形时间；另外砂轮在使用中发生变形，经过一段磨削后还需要重新整形，加工形成的刀轮形状也会随砂轮的磨损而改变，使得刀轮修复成本较高而修复精度质量并不高。因此，如何提供一种新的刀轮修复方法，是本领域技术人员需要考虑的问题。

发明内容

为解决采用砂轮修复刀轮加工复杂，修复成本较高的问题，本发明提供一种采用激光进行刀轮修复的方法。

本发明提供一种刀轮修复方法，包括：

测量刀轮的外径尺寸、刀轮盘面的崩口深度和齿槽尺寸；测量相邻齿槽中心线形成的圆心角；

根据外径尺寸和刀轮盘面的崩口深度确定刀轮盘面切削量；根据刀轮盘面切削量和齿槽尺寸确定齿槽切削量；

以刀轮的轴线为中心旋转刀轮的同时，控制激光光束相对刀轮移动并照射刀轮盘面、按照刀轮盘面切削量切削两个刀轮盘面；

转动刀轮至设定位置，控制激光光束相对刀轮移动并照射齿槽、按照齿槽切削量切削齿槽；按照圆心角转动刀轮至下一设定位置，继续控制激光光束相对刀轮移动并照射齿槽、按照齿槽切削量切削齿槽。

可选的，激光光束以相切方式照射刀轮盘面而切削刀轮盘面。

可选的，激光光束沿V型运动轨迹相对于待修复刀轮移动；所述V型运动轨迹的顶点夹角为刀轮的修复角度刃口角度；所述V型运动轨迹的顶点对应刀轮的刃口。

可选的，激光光束分别沿直线运动轨迹相对于两个刀轮盘面移动；两个所述直线运动轨迹之间的夹角为刀轮的修复角度刃口角度；两个所述直线运动轨迹的交点对应待修复刀轮的刃口。

可选的，切削修复齿槽时，激光光束方向平行于对应齿槽中心线和刀轮轴线所在的平面，且平行于刀轮的横切面。

可选的，控制激光光束相对于刀轮移动并照射齿槽、按照齿槽切削量切削齿槽具体为：控制激光光束沿刀轮的轴向往复移动、按照对应的齿槽切削量切削齿槽对应位置；待对应位置切削完成后平移激光光束至与对应位置相邻的另一位置，继续使激光光束沿刀轮的轴向往复移动直至加工完成对应的齿槽。

可选的，还包括：判断刀轮盘面的崩口深度和是否大于第一设定值；若刀轮盘面的崩口深度大于或等于第一设定值，判定刀轮无法修复；若刀轮盘面的崩口深度小于第一设定值，判定刀轮可修复。

可选的，所述第一设定值为3.0um-5.0um。

可选的，还包括：测量刀轮的外径尺寸；判断刀轮的外径尺寸和刀轮标称尺寸之差是否大于第二设定值；若刀轮的外径尺寸和标称尺寸之差大于或等于第二设定值，判定刀轮可修复；若刀轮的外径尺寸和标称尺寸之差小于第二设定值，判定刀轮无法修复。

可选的，还包括；测量刀轮的内孔直径；若内孔直径大于第三设定值，判定刀轮无法修复；若内孔直径小于或等于第三设定值，判定刀轮可修复。

本发明提供的刀轮修复方法，通过测量刀轮盘面的崩口深度和齿槽深度，分别确定刀轮盘面切削量和齿槽切削量，并采用激光切割方式修复刀轮盘面和齿槽，相对于现有的砂轮修复方法，能够显著提高刀轮成本精度和一致性；同时，这种修复方法不是将齿槽完全切削掉，而是在原有齿槽基础上进行齿槽的再加工，相对于现有完全去除齿槽后再加工新齿槽的方法能够显著降低生产成本。

附图说明

为更清楚地说明背景技术或本发明的技术方案，下面对现有技术或具体实施方式中结合使用的附图作简单地介绍；显而易见地，以下结合具体实施方式的附图仅是用于方便理解本发明实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1是本发明实施例刀轮修复方法流程图；

图2是本发明实施例修复刃口结构示意图；

图3是计算齿槽切削量示意图

图4是本发明实施例采用的修复设备修复刃口时示意图；

图5是本发明实施例采用的修复设备修复齿槽时示意图；

图6是本发明实施例修复齿槽的结构示意图；

其中：11-刀轮修复前刃口、12-刀轮修复前齿槽、13-刀轮修复后刃口、14-刀轮修复后齿槽；15-修复前刀轮盘面、16-修复后刀轮盘面、17-内孔；21-监视器、22-控制器、23-激光器、24-激光头、25-固定底座、26-刀轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细说明。

图1是本发明实施例刀轮修复方法流程图，如图1，本实施例中的刀轮修复方法包括以下步骤。

S101：测量刀轮盘面的崩口深度和齿槽尺寸；测量相邻齿槽中心线形成的圆心角。

S102：根据刀轮盘面的崩口深度确定刀轮盘面切削量；根据刀轮盘面切削量和齿槽尺寸确定齿槽切削量；

S103：刀轮的轴线为中心旋转刀轮的同时，控制激光光束相对刀轮移动并照射刀轮盘面、按照刀轮盘面切削量切削两个刀轮盘面；

S104：转动刀轮至设定位置，控制激光光束相对刀轮移动并照射齿槽、按照齿槽切削量切削齿槽；

S105：按照圆心角转动刀轮至下一设定位置，继续控制激光光束相对刀轮移动并照射齿槽、按照齿槽切削量切削齿槽。

在接收已经使用、需要修复的刀轮后，应当根据刀轮的具体磨损情况确定刀轮的最优修复尺寸，即通过刀轮尺寸的测量确定如何最小程度的切削已磨损的刀轮，获得符合规定要求的新刀轮。

根据实际使用情况，刀轮在使用中被磨损的部位包括刃口、形成刃口的两个刀轮盘面和刀轮刃口处的齿槽，具体的磨损包括刃口的磨钝、刀轮盘面或齿槽上出现崩口、齿槽的深度不能满足尺寸要求。因此，刀轮的修复主要是针对这些部位的修复，即重新形成锋利的刃口、平滑的刀轮盘面和深度形状符合要求的齿槽。相应的，对刀轮尺寸的测量包括刀轮的外径尺寸、刀轮盘面的崩口深度、刀轮齿槽的深度和形状。另外，为便于后续加工过程中通过转动刀轮切换对不同齿槽的加工，还可在测量以上参数的同时测量相邻齿槽之间的圆心角。

待测量完成后，就可根据前述的测量尺寸确定刀轮盘面的切削量和各个齿槽的切削量。因为刀轮的刃口是两个刀轮盘面相交形成的，所以对刃口的修复实际为切削两个刀轮盘面。而修复刀轮盘面需将崩口去除，因此刀轮盘面的切削量至少为崩口的深度，即崩口在垂直于刀轮盘面上的尺寸。而在切削刀轮盘面后，刀轮上的齿槽厚度也会相应减小，所以在需要确定刀轮盘面切削量后，再根据前述测量的刀轮齿槽深度确定齿槽的切削量。

图2是本发明实施例修复刃口结构示意图。本实施例修复的一个刀轮的刀轮盘面上的崩口深度为3um，所以需要将刀轮盘面向内切削3um。图2中外侧实线为修复前刀轮盘面15，虚线为修复后刀轮盘面16。从图2中可看出，经过切削后，刀轮盘面向内侧收缩，但是两个刀轮盘面之间的夹角(即刃口角度)并没有发生变化。

图3是计算齿槽切削量示意图。如图3，本实施例刀轮的齿槽形状为弧形。外侧实线是刀轮修复前刃口11，向内凹陷的实线是刀轮修复前齿槽12，内侧虚线是刀轮修复后刃口13，向内凹陷的虚线是刀轮修复后齿槽14。前期测量测得齿槽深度为x um，此时齿槽的深度变为x-3um。为形成新齿槽，需要在刀轮修复后刃口13基础上向内侧切削，即切削掉截面线示意的区域，而实际切削量需要根据需形成的齿槽切削圆弧形状和已经形成的齿槽圆弧形状计算。可知，图3只是用于示例性的展示如何根据刀轮盘面切削量和齿槽尺寸确定齿槽的切削量；实际加工中还需要根据齿槽的具体形状和齿槽尺寸，采用几何计算方法求得各个区域的实际切削量，而对本领域技术人员来说根据几何原理就可计算得出的，因此在此不再详述。

待确定刀轮盘面的切削量和齿槽切削量后，就可以根据这些尺寸进行实际加工工作。本实施例中，采用激光切割方法进行刀轮盘面和齿槽的切削加工，以利用激光加工精度高、一致性好且加工迅速的优点快速修复刀轮。

图4是本发明实施例采用的修复设备修复刃口时示意图。如图4，本实施例中的修复设备包括监视器21、控制器22、激光器23、激光头24和固定底座25。固定底座25上具有固定刀轮的可旋转主轴和伺服电机，控制器22可控制激光光源发光、激光头24的移动和伺服电机的转动状态，协同控制整个刀轮的修复加工过程。本实施例中采用的激光器23为YAG激光器，具体使用的是YAG激光器的高次谐波作为激光光束。当然，在其他实施例中也可采用其他类型的固体激光器或气体激光器。

为方便起见，下面对图4中设备建立空间坐标系以利于后续的解释说明。其中旋转主轴延伸方向为x轴、激光头24射出的激光光束方向为y轴，平行纸面方向且垂直于x轴和y轴方向为z轴。

因前期已经测量刀轮的外径尺寸，同时刀轮的厚度也是已知的，所以将刀轮安装在旋转主轴上后，刀轮26外缘相对于旋转主轴的距离也就确定。而修复设备中激光头24和旋转主轴之间位置关系确定，所以刀轮安装固定后激光头24和刀轮边缘的位置关系也就确定。在修复刀轮前，可根据激光头24加工刀轮盘面时相对于刀轮盘面的距离调整激光头24的焦距，使得激光光束聚焦在刀轮盘面上而实现切削加工的最优化。

如图4，本实施例中激光光束以相切方式照射刀轮盘面而实现刀轮盘面的切削，此处所说的相切并不是说在切削过程中激光光束与刀轮盘面相切，而是说激光光束在切削完刀轮盘面后其相对于刀轮盘面相切。可想到，采用这样的切削方法，激光光束切削刀具产生的碎屑可直接沿切线方向甩出而不会对已经加工面造成影响，提高加工表面的质量。

本实施例中，激光光束可沿着V型运动轨迹相对于待修复的刀轮移动，即激光光束可以在xy平面内按照V型运动轨迹相对于刀轮盘面移动，其中V型运动轨迹可如图2中刃口处的刀轮盘面截面尺寸。可想到，为得到设定角度的刃口，型运动轨迹的顶点夹角应当为刀轮的刃口角度，且V型运动轨迹的顶点对应刀轮的刃口

实际使用中，本申请发明人发现采用V型运动轨迹时，因为激光光束的转向而使刃口变为圆弧形，影响刀轮刃口的精度，因此在V型运动轨迹的基础上改进激光光束的运动轨迹为X型运动轨迹。

X型轨迹实际是激光光束分别沿直线运动相对于两个刀轮盘面移动而形成的运动轨迹。在切削刀轮盘面过程中，激光光束沿直线运动到刃口处并不是如V型轨迹转向，而是继续沿直线向远离刀轮盘面运动一段距离；如此，在两个刀轮盘面的接触处可形成十分锋利的刃口。当然，两个直线运动轨迹之间的夹角应当为刀轮的刃口角度，两个直线运动轨迹的焦点对应待修复刀轮的刃口，也就是对应刀轮的直径最大处。应当注意，在前述修复刀轮盘面过程中，刀轮随着旋转主轴的转动而转动，且激光光束是沿着V型运动轨迹或两个直线运动轨迹往复运动实现切削。

待刀轮盘面和刃口修复完成后，就可对刀轮的齿槽进行加工。如步骤S104和S105，加工单个齿槽时，刀轮旋转至设定位置后不再移动，激光光束相对刀轮移动加工齿槽。图5是本发明实施例采用的修复设备修复齿槽时示意图，图5采用和图4相同的坐标系。如图5，加工齿槽时，激光光束平行于对应齿槽中心线和刀轮轴线所在的平面，也就是激光光束平行有x轴和z轴形成的平面，激光头24沿着旋转主轴的轴向方向往复运动而加工齿槽的对应位置，待对应位置加工至设定深度时，沿着y轴方向移动激光头24至与前述对应位置相邻的另一位置，使得激光光束继续沿着x轴往复移动。经过设定程序的加工后，一个齿槽加工完成。随后伺服电机带动刀轮旋转圆心角角度使未加工齿槽就可正对激光头24，重复前述加工步骤就可完成整个刀轮上齿槽的修复。

前述仅是提及一种实现刀轮和激光光束配合实现刀轮盘面和齿槽加工的方法，在其他实施例中还可采用其他配合方式实现刀轮盘面和齿槽的加工。

实际生产中发现，如刀轮崩口深度过大，则切削刀轮盘面不具有经济性。因此，在步骤S101和S102之间还可具有一崩口深度判断步骤，以判断刀轮是否具有修复价值。这一判断过程比较刀轮盘面上的实际崩口深度和第一设定值的大小。若崩口深度大于或等于第一设定值，则判定刀轮没有修复价值；若崩口深度小于第一设定值，则判定刀轮有进一步的加工价值。本实施例中，根据刀轮实际尺寸的不同，可选择的第一设定值在3.0um-5.0um间。在其他实施例中，也可将第一设定值设为加工刀轮盘面时齿槽完全被切削掉时对应的崩口深度计算值，以通过齿槽是否被完全切削判断刀轮是否有修复价值。

根据实际应用刀轮的经验可知，刀轮切削脆性材料时的接触面积和刀轮直径有相关关系。若刀轮外径过小，则接触面积过小；而设备调试时施加在刀轮上的压力是恒定的，刀轮和脆性材料接触面积过小将使局部压强很大，很容易使被切削材料发生破碎。为防止加工形成的刀轮尺寸过小而造成被切割材料损坏，本实施例还可在S101和S102之间增加判断刀轮的外径尺寸和刀轮标称尺寸之差是否大于第二设定值的步骤：若刀轮的外径尺寸和标称尺寸大之差大于或等于第二设定值，则判定刀轮可被修复使用；若刀轮的外径尺寸和标称尺寸之差小于第二设定值，则判定刀轮不可修复使用。

回看图3，刀轮中间还具有用于安装在转动轴的内孔17。随着使用次数、使用时间多增加，内孔17直径逐渐变大。如内孔17直径过大，刀轮在使用过程中跟刀轴配合间隙变大，被切割物作用在刀轮上的阻力使刀轮晃动，降低被切割物的切割质量。因此，本实施例的刀轮修复方法在步骤S101和S102间还可增加测量刀轮内孔17直径的步骤：若内孔17直径大于第三设定值，则判定刀轮不具有修复价值；若内孔17直径小于或等于第三设定值，则判定刀轮有修复价值。

以上对本发明实施例中的刀轮修复方法进行了详细介绍。本部分采用具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想，在不脱离本发明原理的情况下，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种刀轮修复方法，其特征在于：

测量刀轮盘面的崩口深度和齿槽尺寸；测量相邻齿槽中心线形成的圆心角；

根据刀轮盘面的崩口深度确定刀轮盘面切削量；根据刀轮盘面切削量和齿槽尺寸确定齿槽切削量；

以刀轮的轴线为中心旋转刀轮的同时，控制激光光束相对刀轮移动并照射刀轮盘面、按照刀轮盘面切削量切削两个刀轮盘面；

转动刀轮至设定位置，控制激光光束相对刀轮移动并照射齿槽、按照齿槽切削量切削齿槽；按照圆心角转动刀轮至下一设定位置，继续控制激光光束相对刀轮移动并照射齿槽、按照齿槽切削量切削齿槽。

2.根据权利要求1所述的刀轮修复方法，其特征在于：激光光束以相切方式照射刀轮盘面而切削刀轮盘面。

3.根据权利要求2所述的刀轮修复方法，其特征在于：激光光束沿V型运动轨迹相对于待修复刀轮移动；所述V型运动轨迹的顶点夹角为刀轮的刃口角度；所述V型运动轨迹的顶点对应刀轮的刃口。

4.根据权利要求2所述的刀轮修复方法，其特征在于：激光光束分别沿直线运动轨迹相对于两个刀轮盘面移动；两个所述直线运动轨迹之间的夹角为刀轮的刃口角度；两个所述直线运动轨迹的交点对应刀轮的刃口。

5.根据权利要求1所述的刀轮修复方法，其特征在于：切削修复齿槽时，激光光束平行于对应齿槽的中心线和刀轮轴线所在的平面，并且平行于刀轮的横切面。

6.根据权利要求5所述的刀轮修复方法，其特征在于，控制激光光束相对于刀轮移动并照射齿槽、按照齿槽切削量切削齿槽具体为：控制激光光束沿刀轮的轴向往复移动、按照对应的齿槽切削量切削齿槽对应位置；待对应位置切削完成后平移激光光束至与对应位置相邻的另一位置，继续使激光光束沿刀轮的轴向往复移动直至加工完成对应的齿槽。

7.根据权利要求1所述的刀轮修复方法，其特征在于：判断刀轮盘面的崩口深度和是否大于第一设定值；若刀轮盘面的崩口深度大于或等于第一设定值，判定刀轮无法修复；若刀轮盘面的崩口深度小于第一设定值，判定刀轮可修复。

8.根据权利要求7所述的刀轮修复方法，其特征在于：所述第一设定值为3.0um-5.0um。

9.根据权利要求7所述的刀轮修复方法，其特征在于，还包括：判断刀轮的外径尺寸和刀轮标称尺寸之差是否大于第二设定值；若刀轮的外径尺寸和标称尺寸之差大于或等于第二设定值，判定刀轮可修复；若刀轮的外径尺寸和标称尺寸之差小于第二设定值，判定刀轮无法修复。

10.根据权利要求9所述的刀轮修复方法，其特征在于，还包括；测量刀轮的内孔直径；若内孔直径大于第三设定值，判定刀轮无法修复；若内孔直径小于或等于第三设定值，判定刀轮可修复。