CN108747823B - 一种自动复合砂轮修整机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自动复合砂轮修整机,修整机包括工件工作机构、修整机构、检测机构和运动控制机构;工件工作机构将砂轮调整至修整所需位置;修整机构包括修整进给装置、主轴S2、激光修整装置、电火花修整装置和机械修整装置,激光修整装置、电火花修整装置或机械修整装置移动至修整所需位置,对砂轮进行修整;检测机构包括投影监控装置和复映检测装置;投影监控装置实时监控砂轮的修整;复映检测装置对砂轮的修整进行在线复映法检测,并将检测结果传输至运动控制机构;运动控制机构依据判定结果控制工件工作机构、修整机构和检测机构动作。本发明成本低、效率高、精度高、适应性广、自动化程度高、操作简单。

Description

一种自动复合砂轮修整机
技术领域
本发明涉及一种砂轮修整机,尤其涉及一种自动复合砂轮修整机。
背景技术
砂轮又称固结磨具,是由结合剂将普通磨料固结成一定形状(如中央有通孔的圆形),并具有一定强度的固结磨具,其一般由磨料、结合剂和气孔构成,这三部分常称为固结磨具的三要素。砂轮按照结合剂的不同分类,常见的有陶瓷结合剂砂轮、树脂结合剂砂轮、金属结合剂砂轮。砂轮是磨具中用量最大、使用最广的一种,使用时高速旋转,可对金属或非金属工件的外圆、内圆、平面和各种型面等进行粗磨、半精磨和精磨以及开槽、切断等加工。
超硬磨料砂轮修整通常分为整形和修锐两个过程。整形是对砂轮表面进行微粒去除,使砂轮形成符合精度要求的几何形状;修锐是去除磨粒间的结合剂,使磨粒间有一定的容屑空间,并使磨粒凸出结合剂之外,形成切削刃。成形砂轮修整常用的整形方法有车削法、磨削法、挤压法、金刚石滚轮法和电加工方法;修锐的方法主要有固结式磨料、游离式磨粒及电加工三大类。其中电加工修整法只用于金属结合剂超硬磨料砂轮,包括电解修整法和电火花修整法。
目前的成形砂轮修整技术还存在一定的局限性。例如:车削法修整和杯形砂轮修整时修整工具损耗较快,精度不高;金刚石滚轮修整精度高,但效率不高,且滚轮型面复杂,难于制造;电火花修整法修整精度较高,但修整速度较慢;电解修整法速度快但难以整形,且由于阴极工具和砂轮之间的电场、流场、电极反应动力过程的影响,加工间隙不是处处相等,从而使被修整的表面粗糙度不理想;电解修整法需配备专用的电源、电极和电解液,装置较贵且有一定的特殊要求。由此可见,当前的金属基金刚石砂轮修整法或多或少地都存在着修整成本高、效率低、精度低、适应性窄、自动化程度低、操作复杂等缺点。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足,本发明提供一种自动复合砂轮修整机,该修整机是对超硬磨料砂轮的尺寸、形状、几何角度等进行修整的高效复合砂轮自动修整机,其通过电火花和激光粗修整及机械精修整达到对包括成型砂轮和平砂轮在内的各种类型砂轮精密修整的目的,为超硬材料砂轮修整提供一种低成本、高效率、高精度、适应性广、自动化程度高、操作简单的砂轮修整设备。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种自动复合砂轮修整机,其特征在于,所述修整机包括工件工作机构、修整机构、修整机构、检测机构和运动控制机构,所述工件工作机构、所述修整机构和所述检测机构分别与所述运动控制机构相连;
所述工件工作机构将待修整的砂轮调整至修整所需位置,并使所述砂轮以修整所需姿态动作;
所述修整机构包括修整进给装置、主轴S2、激光修整装置、电火花修整装置和机械修整装置,所述主轴S2和所述激光修整装置安装在所述修整进给装置上,所述电火花修整装置或所述机械修整装置安装在主轴S2端部,所述修整机构通过所述修整进给装置带动所述激光修整装置、所述电火花修整装置或所述机械修整装置移动至修整所需位置,对所述砂轮进行修整;
所述检测机构包括投影监控装置和复映检测装置;所述投影监控装置固定在所述工件工作机构上方,实时监控所述砂轮的修整;所述复映检测装置设置在所述工件工作机构上,对所述砂轮的修整进行在线复映法检测,并将检测结果传输至所述运动控制机构;
所述复映检测装置包括垫块、复映导轨、复映滑块、复映工作台、压紧板、复映立柱、相机安装支架、复映相机、平行背光源和石墨板或陶瓷板;
所述复映导轨通过所述垫块固装在所述工件工作机构上,所述复映工作台通过所述复映滑块设置在所述复映导轨上,所述复映滑块与所述复映导轨相配合,所述压紧板将所述石墨板或陶瓷板压装在所述复映工作台上;所述复映工作台通过所述复映滑块带动所述石墨板或陶瓷板在所述复映导轨上滑动,所述石墨板或陶瓷板复映所述砂轮的修整轮廓;
所述复映立柱固定在所述工件工作机构上,所述复映相机通过所述相机安装支架安装在所述复映立柱上,所述平行背光源安装在所述复映相机镜头正下方位置的所述工件工作机构上,照射所述石墨板或陶瓷板,所述复映相机拍摄复映轮廓图像。所述运动控制机构根据所述检测结果获得加工余量和精度,判定所述砂轮修整是否合格,根据判定结果所述运动控制机构控制所述工件工作机构、所述修整机构和所述检测机构动作。
进一步地,所述修整进给装置包括纵向Y轴丝杆导轨组件、修整台支撑板、竖向Z轴丝杆导轨组件和修整工作台,所述纵向Y轴丝杆导轨组件和所述竖向Z轴丝杆导轨组件垂直设置在所述修整台支撑板两侧,所述修整台支撑板通过所述纵向Y轴丝杆导轨组件沿纵向Y轴在所述工件工作机构一侧移动;所述修整工作台通过所述竖向Z轴丝杆导轨组件沿竖向Z轴在所述修整台支撑板上移动;所述主轴S2安装在所述修整工作台上。
进一步地,所述激光修整装置包括激光头、传导光纤、激光器,所述激光头固定在所述修整工作台上,所述激光器通过所述传导光纤与所述激光头连接,所述激光器通过所述激光头发射激光,对所述砂轮进行激光修整。
进一步地,所述电火花修整装置包括电火花电源和电火花正极,所述电火花正极安装在所述主轴S2端部,所述电火花电源为所述电火花正极供电,在所述主轴S2带动下对所述砂轮进行电火花修整。
进一步地,所述电火花正极为紫铜材料制成的圆盘状构件或符合放电要求的电镀金属砂轮。
进一步地,所述机械修整装置为机械滚轮,所述机械滚轮安装在所述主轴S2端部,在所述主轴S2带动下对所述砂轮进行机械修整。
进一步地,所述投影监控装置包括纵向S轴丝杆导轨组件、投影支撑板、横向R轴丝杆导轨组件、投影仪安装支架和投影仪;
所述纵向S轴丝杆导轨组件和所述横向R轴丝杆导轨组件垂直设置在所述投影支撑板两侧,所述投影支撑板通过所述纵向S轴丝杆导轨组件在所述工件工作机构上方沿纵向S轴移动;所述投影仪安装支架通过所述横向R轴丝杆导轨组件安装于所述投影支撑板上,所述投影仪在所述投影仪安装支架上通过所述横向R轴丝杆导轨组件在所述投影支撑板上沿横向R轴移动,使其位于所述砂轮上方。
进一步地,所述修整机还包括床身,所述床身包括底座、龙门支架和投影立柱,所述工件工作机构安装在所述底座上,所述龙门支架垂直安装在所述底座的右侧,所述修整机构通过所述修整进给装置安装在所述龙门支架上;所述投影立柱垂直安装在所述底座后侧,所述投影监控装置安装在所述投影立柱上;所述底座、所述龙门支架和所述投影立柱采用大理石材料制成。
进一步地,所述运动控制机构包括数控系统和伺服电机,所述数控系统与所述复映检测装置相连,接收所述复映检测装置拍摄的复映轮廓图像,判定所述砂轮修整是否合格,所述数控系统与所述伺服电机相连,所述伺服电机与所述工件工作机构、所述修整机构和所述检测机构分别相连,所述运动控制机构通过所述数控系统控制所述工件工作机构、所述修整机构和所述检测机构动作。
本发明的有益效果:
本发明利用激光修整装置和电火花修整装置对砂轮进行粗修整,再利用机械修整装置对砂轮进行精修整,实现对包括成型砂轮和平砂轮在内的各种类型砂轮精密修整的目的,为超硬材料砂轮修整提供一种低成本、高效率、高精度、适应性广、自动化程度高、操作简单的砂轮修整设备。
本发明在修整过程中砂轮不用取下,激光法、电火花法、机械法三种方法连续修整,实现高效率和高精度的修整,且修整适用性广、修整成本低。
激光粗修整利用初加工所得的实际有效的光斑去除半径规律近似补偿加工有效的光斑去除半径,将加工路径设计成类似的弯曲线,通过近似补偿,可对砂轮轮廓曲折、倾斜、错位三种整形误差进行自动修整。
本发明通过投影监控装置实现在线监控,以防止砂轮被过度修整,利用复映检测装置协助进行余量检测及在线检测修整是否合格。
本发明中床身使用大理石材质,精度高,达到了床身线膨胀系数,且不易变形,热膨胀系数小,受温度影响极微;并在精修整时提高了修整精度。另外本发明还通过数控系统提高了机床自动化程度,使修整操作简单。
附图说明
图1为本发明自动复合砂轮修整机整体结构示意图;
图2为本发明自动复合砂轮修整机主视图;
图3为本发明自动复合砂轮修整机中修整机构结构示意图;
图4为本发明自动复合砂轮修整机中投影监控装置结构示意图;
图5为本发明自动复合砂轮修整机中复映检测装置结构示意图;
图6为本发明自动复合砂轮修整机中复映检测原理示意图;
图7为本发明自动复合砂轮修整机中砂轮轮廓整形误差示意图;
图8为本发明自动复合砂轮修整机工作流程示意图;
图9为本发明自动复合砂轮修整机中激光自动补偿修整原理示意图;
图10为本发明自动复合砂轮修整机中激光自动补偿修整加工路径示意图。
其中:11-底座、12-龙门支架、13-投影立柱、21-工件进给装置、211-横向X轴丝杆导轨组件、212-支撑底板、213-纵向V轴丝杆导轨组件、214-工件支撑板、215-横向U轴丝杆导轨组件、216-工件工作台、22-主轴S1、23-砂轮、31-修整进给装置、311-纵向Y轴丝杆导轨组件、312-修整台支撑板、313-竖向Z轴丝杆导轨组件、314-修整工作台、32-主轴S2、33-激光修整装置、331-激光头、332-安装支架、333-传导光纤、334-激光器、34-电火花修整装置、341-电火花正极、35-机械修整装置、351-机械滚轮、41-投影监控装置、411-纵向S轴丝杆导轨组件、412-投影支撑板、413-横向R轴丝杆导轨组件、414-投影仪安装支架、415-投影仪、416-辅助光源、42-复映检测装置、421-垫块、422-复映导轨、423-复映滑块、424-复映工作台、425-压紧板、426-复映立柱、427-相机安装支架、428-复映相机、429-平行背光源、43-石墨板或陶瓷板、61-抽风口。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同,则相应的位置关系也有可能随之发生变化,故不能以此理解为对保护范围的限定。
本实施例记载了一种自动复合砂轮修整机,该修整机包括床身、工件工作机构、修整机构、检测机构、运动控制机构和抽风除尘系统,工件工作机构、修整机构、检测机构和抽风除尘系统设置在床身上,并分别与运动控制机构相连。
如图1所示,床身包括底座11、龙门支架12、投影立柱13,且底座11、龙门支架12和投影立柱13均采用大理石材料制成,大理石材料热膨胀系数小,使床身符合修整所需的线膨胀系数。龙门支架12通过螺栓垂直安装在底座11的右侧,用于安装修整机构;投影立柱13通过螺栓垂直安装在底座11后侧,用于安装检测机构。
如图1至图3所示,工件工作机构包括工件进给装置21和主轴S1 22,主轴S1 22设置在工件进给装置21上。工件进给装置21包括横向X轴丝杆导轨组件211、支撑底板212、纵向V轴丝杆导轨组件213、工件支撑板214、横向U轴丝杆导轨组件215和工件工作台216,支撑底板212通过横向X轴丝杆导轨组件211安装在底座11上,并可在横向X轴丝杆导轨组件211带动下沿横向X轴在底座11上移动。工件支撑板214通过纵向V轴丝杆导轨组件213安装在支撑底板212上,并可在纵向V轴丝杆导轨组件213带动下沿纵向V轴在支撑底板212上移动。工件工作台216通过横向U轴丝杆导轨组件215安装在工件支撑板214上,并可在横向U轴丝杆导轨组件215带动下沿横向U轴在工件支撑板214上移动。主轴S1 22通过螺栓安装在工件工作台216上,待修整的砂轮23安装在主轴S1 22端部,通过工件进给装置21将其调整至修整所需位置,主轴S1 22带动砂轮23以修整所需姿态动作,以便修整机构对砂轮23进行修整。
如图1至图3所示,修整机构包括修整进给装置31、主轴S2 32、激光修整装置33、电火花修整装置34和机械修整装置35。主轴S2 32和激光修整装置33安装在修整进给装置31上,电火花修整装置34和机械修整装置35可替换安装在主轴S2 32端部,修整机构通过修整进给装置31带动激光修整装置33、电火花修整装置34或机械修整装置35移动至修整所需位置,对砂轮23进行修整。
修整进给装置31包括纵向Y轴丝杆导轨组件311、修整台支撑板312、竖向Z轴丝杆导轨组件313和修整工作台314,纵向Y轴丝杆导轨组件311和竖向Z轴丝杆导轨组件313垂直设置在修整台支撑板312两侧,修整台支撑板312通过纵向Y轴丝杆导轨组件311与龙门支架12相连,位于工件工作机构一侧,并可通过纵向Y轴丝杆导轨组件311沿纵向Y轴在龙门支架12上移动。修整工作台314通过竖向Z轴丝杆导轨组件313与修整台支撑板312相连,并可通过竖向Z轴丝杆导轨组件313沿竖向Z轴在修整台支撑板312上移动。
主轴S2 32通过螺栓安装在修整工作台314上,电火花修整装置34或机械修整装置35安装在主轴S2 32端部,修整进给装置31带动主轴S2 32移动,进而带动电火花修整装置34或机械修整装置35移动到所需的修整位置,以对砂轮23进行电火花修整或机械修整。
激光修整装置33包括激光头331、安装支架332、传导光纤333、激光器334,安装支架332通过螺栓固定在修整工作台314上,激光头331通过螺栓锁紧在安装支架332上,激光器334通过传导光纤333与激光头331连接,激光器334可固定在修整工作台314上,激光器334通过激光头331发射激光,对砂轮23进行激光修整。
电火花修整装置34包括电火花电源和电火花正极341,电火花电源与电火花正极341相连,为电火花正极341供电,本实施例中电火花正极341可为紫铜材料制成的圆盘状构件或符合放电要求的电镀金属砂轮,电火花正极341通过法兰盘安装在主轴S2 32端部,随主轴S2 32移动到修整位置,在主轴S2 32带动下对砂轮23进行电火花修整。
本实施例中机械修整装置35为机械滚轮351,在电火花修整之后,机械滚轮351替换电火花正极341安装在主轴S2 32上,随主轴S2 32移动到修整位置,在主轴S2 32带动下机械滚轮351对砂轮23进行机械修整。
如图1所示,检测机构包括投影监控装置41和复映检测装置42。投影监控装置41设置在投影立柱13上,位于主轴S1 22上方,通过投影监控装置41对砂轮23进行投影法检测,以实时监控砂轮23的修整,可以有效的防止砂轮23由于过度修整而变成废料。复映检测装置42设置在工件工作台216上,通过复映检测装置42对砂轮23的修整进行在线复映法检测,并将检测结果传输至运动控制机构,复映法检测协助进行余量检测,及在线反馈砂轮23的修整是否合格,该检测大大提高了检测效率,同时也提高了砂轮23修整效率。
如图2和图4所示,投影监控装置41包括纵向S轴丝杆导轨组件411、投影支撑板412、横向R轴丝杆导轨组件413、投影仪安装支架414、投影仪415和辅助光源416,纵向S轴丝杆导轨组件411和横向R轴丝杆导轨组件413垂直设置在投影支撑板412两侧,投影支撑板412通过纵向S轴丝杆导轨组件411与投影立柱13相连,并可通过纵向S轴丝杆导轨组件411沿纵向S轴在投影立柱13上移动。投影仪安装支架414通过横向R轴丝杆导轨组件413安装于投影支撑板412上,投影仪安装支架414具有安装平板,投影仪415通过螺栓固定在投影仪安装支架414的安装平板上,投影仪415可以随投影仪安装支架414通过横向R轴丝杆导轨组件413在投影支撑板412上沿横向R轴移动,使其位于砂轮23上方。投影仪415对砂轮23进行投影,投影监控装置41利用投影仪415实时监控砂轮23的修整。辅助光源416安装在工件工作台216上,位于投影仪415镜头的正下方,可使砂轮23投影更加清晰,便于投影仪415投影。
如图5所示,复映检测装置42包括垫块421、复映导轨422、复映滑块423、复映工作台424、压紧板425、复映立柱426、相机安装支架427、复映相机428、平行背光源429和石墨板或陶瓷板43。复映导轨422通过垫块421固装在工件工作台216上,复映工作台424通过复映滑块423设置在复映导轨422上,复映滑块423与复映导轨422相配合,复映导轨422通过传动链运动带动复映滑块423移动,进而带动复映工作台424在复映导轨422上滑动。压紧板425通过螺钉将石墨板或陶瓷板43(见图6)压装在复映工作台424上。复映工作台424通过复映滑块423带动石墨板或陶瓷板43在复映导轨422上滑动,以便复映砂轮23的修整轮廓。复映立柱426通过螺纹连接于工件工作台216上,复映相机428通过相机安装支架427安装在复映立柱426上,且相机安装支架427在复映立柱426上的位置可调节,以拍摄复映图像,进行复映检测。平行背光源429通过螺钉安装在复映相机428远心镜头正下方位置的工件工作台216上,用以照射石墨板或陶瓷板43,以便复映相机428拍摄复映轮廓图像。
运动控制机构包括数控系统和伺服电机。数控系统与复映相机428相连,数控系统接收复映相机428拍摄的复映轮廓图像,数控系统内设有图像处理软件,通过图像处理软件对复映轮廓图像进行比对处理,判定砂轮23修整是否合格。数控系统还与伺服电机相连,各轴丝杠以及复映导轨422分别与伺服电机相连,伺服电机将动力传递给各轴丝杠或复映导轨422。本发明中,运动控制机构通过数控系统控制主轴S1 22、主轴S2 32、横向X轴丝杆导轨组件211、纵向Y轴丝杆导轨组件311、竖向Z轴丝杆导轨组件313、横向U轴丝杆导轨组件215、纵向V轴丝杆导轨组件213、横向R轴丝杆导轨组件413、纵向S轴丝杆导轨组件411以及复映导轨422的动作,通过横向、纵向、竖向的三轴联动,可实现砂轮23修整的自动化和检测的自动化。另外为了方便操作,数控系统还配备有相应的操作面板,操作者可通过操作面板操作数控系统,完成砂轮23的修整。
抽风除尘系统包括抽风机、管道和抽风口61,抽风口61通过支架悬挂在投影仪415下方,抽风机通过管道与抽风口61连接,通过抽风机控制抽风口61处的抽风量。该抽风除尘系统作为辅助系统主要是为了防止砂轮23修整时去除下来的废料粉尘对修整过程产生干扰和环境污染,为了更好的保证修整过程和良好的环境,抽风机还自带粉尘收集盒和降噪装置。
本实施例中,各轴丝杆导轨组件均为两个,且平行放置,两个轨道的平行放置保证了运动平稳性,为了防止丝杆导轨在运动时有灰尘进入,各轴的丝杆导轨组件处安装有防尘罩。
本实施例中,修整机构综合激光修整、电火花修整、机械修整三种修整方法。由于激光和电火花都具有高能量密度,有高效的去除率,但光斑直径路径和电火花放电路径都不易控制,因此利用激光修整或电火花修整对砂轮23进行粗修整,由于激光修整修整效率高,可优先使用激光修整进行粗修整。而机械滚轮351路径可控性远高于激光和电火花,利用机械滚轮351的机械修整对砂轮23进行精修整,可提高修整精度,同时砂轮23精修整时少的去除量也大大减少机械滚轮351的磨损,相对单一机械修整大大提高了机械滚轮351的使用寿命。
由于本实施例中待修整的砂轮23是一种复合的超硬材料,其加工属性不均匀分布,而激光修整装置所用的激光的功率密度是按高斯函数分布的,激光没有固定的加工半径,在激光整形砂轮23过程中,如图7所示,沿着设计的轮廓加工,实际上加工的结果并不能如刀具接触性加工一样,得到类似刀具路径精确的轮廓形状;而沿着设计槽的截面边沿加工,砂轮23不同位置材料的组成变化,导致有效加工半径不断变化,实际加工轮廓呈现出多个弯曲路径与设计的直线圆弧路径不同,致使难以实现高精确形状的程序加工。另外当去除量较小时,由于激光整形没有跨越整颗磨粒,有效激光加工的半径变化规律几乎不变。初次加工形成的轨迹与初次加工的程序走刀轨迹的差值反映了当次有效的加工半径规律,如初次加工后偏差值在几十微米,小于磨粒直径,补偿加工时有效加工半径的变化规律与粗加工近似。因此,利用初加工所得的实际有效的光斑去除半径规律近似补偿加工有效的光斑去除半径,将加工路径设计成类似的弯曲线,通过激光补偿,可对砂轮23轮廓曲折、倾斜、错位三种整形误差进行自动修整。
本实施例中自动复合砂轮修整机,如图8所示,其使用步骤如下:
Step1:将砂轮23安装在主轴S1 22上,启动机床,通过数控系统控制各直线轴的进给运动,将砂轮23送至工作位置,再将激光头331送至工作位置;开启激光器334发出指示光,修整进给装置31对激光光斑进行对焦;开启主轴S1 22带动砂轮23旋转,激光修整装置33中的激光头331对砂轮23进行激光粗修整,同时打开抽风除尘系统及投影监控装置41,投影仪415实时监控砂轮23,防止砂轮23被过度修整;当投影仪415观测到砂轮23修整到一定程度时,关闭主轴S1 22,通过数控系统控制复映导轨422传动链运动以控制复映滑块423移动,进而控制复映工作台424的进给运动,对砂轮23进行复映法检测,若检测合格则对砂轮23进行电火花修整,若检测不合格继续启动主轴S1 22和激光修整装置33对砂轮23进行激光修整,直至复映法检测合格,检测合格后关闭主轴S1 22。
Step2:通过数控系统控制电火花正极341移动至工作位置,并对准砂轮23要修整位置;启动主轴S1 22、主轴S2 32,在投影仪415实时监控下接通电火花电源对砂轮23进行电火花粗修整,当投影仪415观测到砂轮23修整到一定程度时,关闭电火花电源,对砂轮23进行复映法检测;若检测合格则进行机械修整,若检测不合格继续接通电火花电源对砂轮23进行粗修整,直至复映法检测合格,检测合格后关闭主轴S1 22、主轴S2 32。
Step3:将主轴S2 32上的电火花正极341更换为机械滚轮351,通过数控系统控制机械滚轮351对刀,在投影仪415实时监控下启动主轴S1 22、主轴S2 32对砂轮23进行机械精修整,当投影仪415观测到砂轮23修整到一定程度时,关闭主轴S2 32,对砂轮23进行复映法检测;若检测合格,关闭机床,取下修整合格的砂轮23;若检测不合格,机械滚轮351重新对刀,启动主轴S2 32对砂轮23进行精修整,直至复映法检测合格,检测合格后关闭机床,取下修整合格的砂轮23。
本实施例中所说的复映法检测步骤:通过数控系统控制复映导轨422传动链运动带领复映滑块423移动,进而带动复映工作台424完成进给运动,如图6所示,使安装在复映工作台424上的石墨板或陶瓷板43由B位置移动至A位置进行磨削复映,可将砂轮23的回转轮廓磨削复映在石墨板或陶瓷板43上,图6中C为砂轮23轮廓,D为石墨板或陶瓷板43复印轮廓;磨削后的石墨板或陶瓷板43通过复映工作台424由A位置移动至B位置,处于复映相机428远心镜头正下方,平行背光源429照射石墨板或陶瓷板43,复映相机428经过远心镜头拍摄复映轮廓图像,将拍摄的复映轮廓图像输送至数控系统,数控系统通过图像处理软件对图像轮廓进行数字化处理,且与标准轮廓图像比对,计算其偏差值,根据偏差值的大小确定砂轮23修整余量及精度是否合格。
本实施例中所说的激光自动补偿修整步骤:利用初加工所得的实际有效的光斑去除半径规律近似补偿加工有效的光斑去除半径,将加工路径设计成类似的弯曲线。如图9至图10所示,以V型槽砂轮23为例:首先对初次加工后的砂轮23轮廓线密集点组成的路径进行分割,修整过程中被加工的只有V形槽部分,其余部分被用作基准或基线作用。V型槽两条边的走向不同,V型槽的两条边分别处理,底部圆角也单独处理。V型槽的转折点特征作为理想的轮廓分割点,采用一次求导的局部极值点作为得到分割点,为了防止噪音干扰,通过平滑的处理和合适的步长进行极值的选取,以避免取伪极值。然后,计算粗整形后砂轮23实际轮廓①左右边到粗整形数控走刀路径②的对应边的差值为粗加工对应的有效加工半径,近似作为补偿加工的有效加工半径。为了得到直线轮廓,以对应点的粗加工的有效加工半径近似精加工的有效加工半径,得到直线部分的补偿走刀路径,底部圆弧段由粗加工走刀顶点加工所致,难以分析有效的加工半径并由该点展开为多个加工点,以两侧边的补偿加工路径端点连线作为加工路径。将三段路径组合得到的曲线作为完整的激光补偿整形走刀路径④,进一步修整出砂轮设计要求轮廓③。
该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220V电源电连接,并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。
虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述,本领域技术人员应该理解,上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释,并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制,在不背离本发明的精神和范围的情况下,任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变,均落在本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自动复合砂轮修整机,其特征在于,所述修整机包括工件工作机构、修整机构、检测机构和运动控制机构,所述工件工作机构、所述修整机构和所述检测机构分别与所述运动控制机构相连;
所述工件工作机构将待修整的砂轮(23)调整至修整所需位置,并使所述砂轮(23)以修整所需姿态动作;
所述修整机构包括修整进给装置(31)、主轴S2(32)、激光修整装置(33)、电火花修整装置(34)和机械修整装置(35),所述主轴S2(32)和所述激光修整装置(33)安装在所述修整进给装置(31)上,所述电火花修整装置(34)或所述机械修整装置(35)安装在主轴S2(32)端部,所述修整机构通过所述修整进给装置(31)带动所述激光修整装置(33)、所述电火花修整装置(34)或所述机械修整装置(35)移动至修整所需位置,对所述砂轮(23)进行修整;
所述检测机构包括投影监控装置(41)和复映检测装置(42);所述投影监控装置(41)固定在所述工件工作机构上方,实时监控所述砂轮(23)的修整;所述复映检测装置(42)设置在所述工件工作机构上,对所述砂轮(23)的修整进行在线复映法检测,并将检测结果传输至所述运动控制机构;
所述复映检测装置(42)包括垫块(421)、复映导轨(422)、复映滑块(423)、复映工作台(424)、压紧板(425)、复映立柱(426)、相机安装支架(427)、复映相机(428)、平行背光源(429)和石墨板或陶瓷板(43);
所述复映导轨(422)通过所述垫块(421)固装在所述工件工作机构上,所述复映工作台(424)通过所述复映滑块(423)设置在所述复映导轨(422)上,所述复映滑块(423)与所述复映导轨(422)相配合,所述压紧板(425)将所述石墨板或陶瓷板(43)压装在所述复映工作台(424)上;所述复映工作台(424)通过所述复映滑块(423)带动所述石墨板或陶瓷板(43)在所述复映导轨(422)上滑动,所述石墨板或陶瓷板(43)复映所述砂轮(23)的修整轮廓;
所述复映立柱(426)固定在所述工件工作机构上,所述复映相机(428)通过所述相机安装支架(427)安装在所述复映立柱(426)上,所述平行背光源(429)安装在所述复映相机(428)镜头正下方位置的所述工件工作机构上,照射所述石墨板或陶瓷板(43),所述复映相机(428)拍摄复映轮廓图像;
所述运动控制机构根据所述检测结果获得加工余量和精度,判定所述砂轮(23)修整是否合格,根据判定结果所述运动控制机构控制所述工件工作机构、所述修整机构和所述检测机构动作。
2.根据权利要求1所述的自动复合砂轮修整机,其特征在于,所述修整进给装置(31)包括纵向Y轴丝杆导轨组件(311)、修整台支撑板(312)、竖向Z轴丝杆导轨组件(313)和修整工作台(314),所述纵向Y轴丝杆导轨组件(311)和所述竖向Z轴丝杆导轨组件(313)垂直设置在所述修整台支撑板(312)两侧,所述修整台支撑板(312)通过所述纵向Y轴丝杆导轨组件(311)沿纵向Y轴在所述工件工作机构一侧移动;所述修整工作台(314)通过所述竖向Z轴丝杆导轨组件(313)沿竖向Z轴在所述修整台支撑板(312)上移动;所述主轴S2(32)安装在所述修整工作台(314)上。
3.根据权利要求2所述的自动复合砂轮修整机,其特征在于,所述激光修整装置(33)包括激光头(331)、传导光纤(333)、激光器(334),所述激光头(331)固定在所述修整工作台(314)上,所述激光器(334)通过所述传导光纤(333)与所述激光头(331)连接,所述激光器(334)通过所述激光头(331)发射激光,对所述砂轮(23)进行激光修整。
4.根据权利要求1所述的自动复合砂轮修整机,其特征在于,所述电火花修整装置(34)包括电火花电源和电火花正极(341),所述电火花正极(341)安装在所述主轴S2(32)端部,所述电火花电源为所述电火花正极(341)供电,在所述主轴S2(32)带动下对所述砂轮(23)进行电火花修整。
5.根据权利要求4所述的自动复合砂轮修整机,其特征在于,所述电火花正极(341)为紫铜材料制成的圆盘状构件或符合放电要求的电镀金属砂轮。
6.根据权利要求1所述的自动复合砂轮修整机,其特征在于,所述机械修整装置(35)为机械滚轮(351),所述机械滚轮(351)安装在所述主轴S2(32)端部,在所述主轴S2(32)带动下对所述砂轮(23)进行机械修整。
7.根据权利要求1所述的自动复合砂轮修整机,其特征在于,所述投影监控装置(41)包括纵向S轴丝杆导轨组件(411)、投影支撑板(412)、横向R轴丝杆导轨组件(413)、投影仪安装支架(414)和投影仪(415);
所述纵向S轴丝杆导轨组件(411)和所述横向R轴丝杆导轨组件(413)垂直设置在所述投影支撑板(412)两侧,所述投影支撑板(412)通过所述纵向S轴丝杆导轨组件(411)在所述工件工作机构上方沿纵向S轴移动;所述投影仪安装支架(414)通过所述横向R轴丝杆导轨组件(413)安装于所述投影支撑板(412)上,所述投影仪(415)在所述投影仪安装支架(414)上通过所述横向R轴丝杆导轨组件(413)在所述投影支撑板(412)上沿横向R轴移动,使其位于所述砂轮(23)上方。
8.根据权利要求1所述的自动复合砂轮修整机,其特征在于,所述修整机还包括床身,所述床身包括底座(11)、龙门支架(12)和投影立柱(13),所述工件工作机构安装在所述底座(11)上,所述龙门支架(12)垂直安装在所述底座(11)的右侧,所述修整机构通过所述修整进给装置(31)安装在所述龙门支架(12)上;所述投影立柱(13)垂直安装在所述底座(11)后侧,所述投影监控装置(41)安装在所述投影立柱(13)上;所述底座(11)、所述龙门支架(12)和所述投影立柱(13)采用大理石材料制成。
9.根据权利要求1所述的自动复合砂轮修整机,其特征在于,所述运动控制机构包括数控系统和伺服电机,所述数控系统与所述复映检测装置(42)相连,接收所述复映检测装置(42)拍摄的复映轮廓图像,判定所述砂轮(23)修整是否合格,所述数控系统与所述伺服电机相连,所述伺服电机与所述工件工作机构、所述修整机构和所述检测机构分别相连,所述运动控制机构通过所述数控系统控制所述工件工作机构、所述修整机构和所述检测机构动作。
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