CN108908124A - 一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置及其修整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置，包括：金刚石砂轮、修整砂轮、金刚石砂轮回转驱动装置、修整砂轮回转驱动装置、修整液供给装置、X轴向直线驱动装置、Y轴向直线驱动装置、Z轴向直线驱动装置和数控系统，通过数控系统实现对X轴向直线驱动装置、Y轴向直线驱动装置和Z轴向直线驱动装置的高精度圆弧插补进刀运动，和对金刚石砂轮回转驱动装置和修整砂轮回转驱动装置的稳定旋转运动控制，在修整过程中通过修整液供给装置输送过滤水修整液或含有碳化硅磨料的修整液，实现对金刚石砂轮的修形和修锐。本发明结构紧凑，利用三轴联动圆弧插补运动实现对金刚石砂轮的修形和修锐，不仅修整精度高，且加工效率高。

Description

一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置及其修整方法
技术领域
本发明涉及大口径复杂曲面光学元件超精密磨削加工技术领域，更具体的说是涉及复杂曲面光学元件平行磨削加工使用的圆弧金刚石砂轮离线式修整装置及其修整方法。
背景技术
在磨削加工脆、硬光学材料的过程中，金刚石砂轮极易磨损，砂轮的磨损会造成磨削力增大，进而导致元件亚表面缺陷深度增加的情况发生；此外，砂轮磨损造成砂轮轴截面轮廓的改变，也会使得元件的加工精度退化，因此，在元件的加工过程中，需要根据实际情况随时对圆弧金刚石砂轮进行修整。
目前对砂轮进行修整的方法较多，有利用单点刀具的车削法、利用挤压轮的滚轧法和利用修整砂轮的磨削/研磨法，多数采用在位修整，即利用磨床原有轴系的运动，在机床工作台上安装修整装置实现砂轮修整。但是现有技术中对砂轮的修整过程中普遍存在对机床的占用时间长、修整精度低和适用性低的缺点。
为了实现对大口径异形复杂曲面光学元件的平行磨削加工，同时达到加工速率快、加工精度高且缺陷率低的目的，如何提供一种自动化程度高、且利用三轴联动控制实现复杂曲面砂轮的精密修整的装置已成为本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置及其修整方法，能够实现对大口径复杂曲面光学元件进行超精密平行磨削加工，将固结磨具修形技术和散粒磨料修锐技术两种方法结合在一台修整装置上，实现对圆弧金刚石砂轮的快速精密修形和高质量修锐。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置，包括：
金刚石砂轮；
修整砂轮，所述修整砂轮的外周侧与所述金刚石砂轮的外周侧接触，且两者的旋转轴相垂直；
金刚石砂轮回转驱动装置，所述金刚石砂轮回转驱动装置的驱动轴与所述金刚石砂轮的中心固定连接；
修整砂轮回转驱动装置，所述修整砂轮回转驱动装置的驱动轴与所述修整砂轮的中心固定连接；
修整液供给装置，所述修整液供给装置用于将含有碳化硅磨料的修整液或过滤水修整液输送至金刚石砂轮和修整砂轮的表面；
X轴向直线驱动装置，所述X轴向直线驱动装置用于驱动所述修整砂轮沿X轴移动；
Y轴向直线驱动装置，所述Y轴向直线驱动装置用于驱动所述金刚石砂轮沿Y轴移动；
Z轴向直线驱动装置，所述Z轴向直线驱动装置驱动所述金刚石砂轮沿Z轴移动；X轴、Y轴和Z轴组成空间正交布局；
数控系统，所述数控系统分别与所述金刚石砂轮回转驱动装置、所述修整砂轮回转驱动装置、所述X轴向直线驱动装置、所述Y轴向直线驱动装置和所述Z轴向直线驱动装置电性连接；通过数控系统实现对X轴、Y轴、Z轴的三轴联动控制。
优选的，在上述一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置中，所述X轴向直线驱动装置包括：
底座；
工作台，所述工作台位于所述底座上方，且所述修整砂轮和所述修整砂轮回转驱动装置均安装在所述工作台上；
X轴向导轨副，所述X轴向导轨副安装在所述底座上；
X轴向滑块，所述X轴向滑块与所述工作台的下端面固定连接，且与所述X轴向导轨副滑动连接；
X轴向滚珠丝杠，所述X轴向滚珠丝杠中的螺母与所述工作台固定连接；
X轴向联轴器，所述X轴向联轴器的一端与所述X轴向滚珠丝杠的丝杆连接；
以及X轴向数控伺服电机，所述X轴向数控伺服电机的驱动端与所述X轴向联轴器的另一端连接。
优选的，在上述一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置中，所述Y轴向直线驱动装置包括：
立柱，所述立柱的侧端面安装有所述金刚石砂轮回转驱动装置；
Y轴向滑块，所述Y轴向滑块与所述立柱固定连接；
Y轴向导轨副，所述Y轴向导轨副与所述Y轴向滑块滑动连接；
Y轴向滚珠丝杠，所述Y轴向滚珠丝杠中的螺母与所述立柱固定连接；
Y轴向联轴器，所述Y轴向联轴器的一端与所述Y轴向滚珠丝杠的丝杆连接；
以及Y轴向数控伺服电机，所述Y轴向数控伺服电机的驱动端与所述Y轴向联轴器的另一端连接。
优选的，在上述一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置中，所述Z轴向直线驱动装置包括：
Z轴向导轨副，所述Z轴向导轨副安装在所述立柱的侧端面；
Z轴向滑块，所述Z轴向滑块与所述Z轴向导轨副滑动连接，与所述金刚石砂轮回转驱动装置固定连接；
Z轴向滚珠丝杠，所述Z轴向滚珠丝杠中的螺母与所述金刚石砂轮回转驱动装置固定连接；
Z轴向数控伺服电机；
以及Z轴向同步带，所述Z轴向同步带分别与所述Z轴向数控伺服电机的驱动端和所述Z轴向滚珠丝杠的螺母固定连接。
优选的，在上述一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置中，所述修整液供给装置包括：
修整液罐，所述修整液罐用于盛放修整液；
搅拌电机，所述搅拌电机的驱动端连接有螺旋桨，所述螺旋桨伸入所述修整液罐中，并位于修整液液面以下；
进气管道，所述进气管道进气口连接有减压阀，出气口伸入所述修整液罐并位于修整液液面以上；
供液管道，所述供液管道的入液口伸入所述修整液罐位于液面以下，出液口朝向所述金刚石砂轮和所述修整砂轮安装。
优选的，在上述一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置中，所述修整液供给装置还包括液位检测器，所述液位检测器用于检测修整液罐中的修整液的液位情况和气压情况，并将实际检测到的液位值和气压值与预设阈值进行比较，当超出预设阈值时发出报警信号。
本发明还提供一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置的修整方法，包括以下步骤：
S1：分别测量所述金刚石砂轮的宽度wd、所述修整砂轮的宽度wg、所述修整砂轮的半径Rg0，并预设所述金刚石砂轮的修整圆弧半径为Rd；将所述金刚石砂轮安装在所述金刚石砂轮回转驱动装置的驱动轴上，将所述修整砂轮安装在所述修整砂轮回转驱动装置的驱动轴上；
S2：启动所述数控系统、所述X轴向直线驱动装置、所述Y轴向直线驱动装置和/或所述Z轴向直线驱动装置，移动所述金刚石砂轮相对于所述修整砂轮的位置，分别完成X方向的对刀、Y方向的对刀和Z方向的对刀；
S3：确认所述修整液供给装置中的修整液液位是否正常；
S4：在所述数控系统中设置修整参数，输入预设的所述金刚石砂轮的修整圆弧半径Rd、所述金刚石砂轮的宽度wd、所述修整砂轮的宽度wg、所述修整砂轮的半径Rg0、以及修整过程的单次修整量和修锐次数；
S5：启动所述数控系统，控制所述修整液供给装置输送过滤水修整液至所述金刚石砂轮和所述修整砂轮处，并控制所述金刚石砂轮沿修整砂轮外圆表面按照预设程序做YZ平面内的圆弧插补进刀运动和沿X轴方向的来回进给运动，完成对所述金刚石砂轮的修形过程；
S6：启动所述数控系统，启动所述修整液供给装置输送含有碳化硅磨料的修整液至所述金刚石砂轮和所述修整砂轮处，并控制所述金刚石砂轮沿修整砂轮外圆表面按照预设程序做YZ平面内的圆弧插补运动和沿X轴方向的来回进给运动，完成对所述金刚石砂轮的修锐过程。
S5步骤为对金刚石砂轮的修形过程，金刚石砂轮沿修整砂轮外圆周面做圆弧插补进刀运动，即在圆弧插补运动的同时，金刚石砂轮还需要沿Z方向向下做进刀运动，此时修整砂轮对金刚石砂轮表面进行研磨并去除磨料层，获得理想的形状精度；S6步骤为金刚石砂轮的修锐过程，金刚石砂轮沿修整砂轮外圆周面做圆弧插补运动，无沿Z方向向下的进刀运动，此时修整液中游离的碳化硅磨料对金刚石砂轮表面的结合剂进行定向去除，并保留砂轮表面的金刚石颗粒，最终实现修锐，即金刚石颗粒裸露在砂轮表面，获得理想的切削刃。
圆弧插补进刀运动作为一种插补方式，在此方式中，根据两端点间的插补数字信息，计算出逼近实际圆弧的点群，控制刀具沿这些点运动，加工出圆弧曲线。
优选的，在上述一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置的修整方法中，S5中对所述金刚石砂轮进行修形的过程中，将所述修整砂轮的转动平面的轴线定义为YZ平面的坐标原点，圆弧插补进刀运动在YZ平面内的运动轨迹方程如公式1所示：
式中：Rd为预设的金刚石砂轮的修整圆弧半径，Rg0为修整前测量得到的修整砂轮半径，ap为每次修整进刀深度，t为修整过程中金刚石砂轮圆弧圆心与修整砂轮圆心之间的连线与Z轴之间的夹角，α为当金刚石砂轮边缘与修整砂轮接触时金刚石砂轮圆弧圆心与修整砂轮圆心之间的连线与Z轴之间的夹角，-α≤t≤α；α的表达式如公式2所示：
式中：wd为金刚石砂轮的宽度。
优选的，在上述一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置的修整方法中，S6中对金刚石砂轮进行修锐的过程中，金刚石砂轮在YZ平面内做圆弧插补运动的圆弧半径如公式(3)所示：
R＝Rd+Rg (3)；
式中：Rd为预设的金刚石砂轮的修整圆弧半径，Rg为修形结束后修整砂轮的半径。
优选的，在上述一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置的修整方法中，S5中对金刚石砂轮的修形过程中，搅拌电机不工作，且供液管道的入液口位于修整液过滤水液面以下，位于碳化硅磨料沉淀物以上；S6中对金刚石砂轮的修锐过程中，搅拌电机工作。
优选的，在上述一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置的修整方法中，S2中对刀的具体操作过程如下：
S21、沿Z轴正方向移动金刚石砂轮至修整砂轮的正上方，保证金刚石砂轮的最低点高于修整砂轮的最高点位置，并沿X轴负向移动修整砂轮，直至金刚石砂轮的最低点位于修整砂轮一侧1mm处，将此位置坐标设置为X0点，完成X方向的对刀；
S22：沿X轴正方向移动修整砂轮，直至金刚石砂轮位于修整砂轮正下方位置处，然后沿Y轴正方向移动金刚石砂轮并保证金刚石砂轮的最低点高于修整砂轮的最高点，沿Z轴负方向移动金刚石砂轮，直至金刚石砂轮圆弧面与修整砂轮外圆面接触，记录此时的坐标(y1,z1)；
S23：沿Z轴正方向移动金刚石砂轮，使其最低点高于修整砂轮的最高点，沿Y轴负向移动金刚石砂轮，直至其移动至修整砂轮外侧，然后沿Z轴负方向将金刚石砂轮移动至z1位置处，沿Y轴正方向移动金刚石砂轮，直至其圆弧面接触修整砂轮外圆面，记录此时的坐标y2；
S24：沿Z轴正方向移动金刚石砂轮，使其最低点高于修整砂轮的最高点后，沿Y轴正向移动至(y1+y2)/2的位置处，将此处设置为Y0，完成Y方向对刀；
S25：沿Z轴负方向移动金刚石砂轮直至其圆弧面接触修整砂轮外圆面，将此处设置为Z0，完成Z方向对刀。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明结构简单紧凑，只需三直线轴联动控制即可实现圆弧砂轮的精密离线修整，制造成本低；同时，本发明将固结磨具修整技术和散粒磨料修整技术两种方法结合在一台修整装置上，并利用各自的优点，实现圆弧金刚石砂轮的快速精密修形与修锐，修整后砂轮的圆周跳动误差可达到2μm以内，圆弧度误差可达到5μm以内，砂轮表面金刚石颗粒裸露性与等高性优良；由于砂轮的圆弧轮廓是利用三轴联动圆弧插补运动实现，因此本发明可实现不同外径和不同圆弧半径的金刚石砂轮的修整加工，修整圆弧半径不受硬件尺寸限制，适用范围广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的结构示意图；
图2附图为本发明中X轴向直线驱动装置的结构示意图，图中的双箭头表示X轴方向；
图3附图为本发明中Y轴向直线驱动装置的结构示意图，图中的双箭头表示Y轴方向；
图4附图为本发明中Z轴向直线驱动装置的结构示意图，图中的双箭头表示Z轴方向；
图5附图为本发明中金刚石砂轮回转驱动装置的结构示意图；
图6附图为本发明中修整砂轮回转驱动装置的结构示意图；
图7附图为本发明中金刚石砂轮修整过程的原理图；
图8附图为本发明中S2步骤中对刀过程的原理示意图。
图中：
1为金刚石砂轮，11为金刚石砂轮回转驱动装置，111为第一箱体，112为金刚石砂轮驱动轴，113为第一轴承，114为第一伺服电机，115为第一联轴器，2为修整砂轮，21为修整砂轮回转驱动装置，211为第二箱体，212为修整砂轮驱动轴，213为第一同步带，214为第二轴承，215为第二伺服电机，3为修整液供给装置，31为修整液罐，32为搅拌电机，33为螺旋桨，34为进气管道，35为减压阀，36为供液管道，37为液位检测器，4为X轴向直线驱动装置，41为工作台，42为底座，43为X轴向导轨副，44为X轴向滑块，45为X轴向滚珠丝杠，46为X轴向数控伺服电机，47为X轴向联轴器，5为Y轴向直线驱动装置，51为立柱，52为Y轴向滑块，53为Y轴向导轨副，54为Y轴向滚珠丝杠，55为Y轴向数控伺服电机，56为Y轴向联轴器，6为Z轴向直线驱动装置，61为Z轴向导轨副，62为Z轴向滑块，63为Z轴向滚珠丝杠，64为Z轴向数控伺服电机，65为Z轴向同步带。
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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。
如图1-图7所示，本发明实施例公开了一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置，包括：
金刚石砂轮1；
修整砂轮2，修整砂轮2的外周侧与金刚石砂轮1的外周侧接触，且两者的旋转轴相垂直；
金刚石砂轮回转驱动装置11，金刚石砂轮回转驱动装置11包括第一箱体111、金刚石砂轮驱动轴112、第一联轴器115、第一伺服电机114和第一轴承113；金刚石砂轮驱动轴112的一端与金刚石砂轮1的中心固定连接，另一端伸入第一箱体111内部，第一伺服电机114位于第一箱体111外部，且其输出端通过第一联轴器115与金刚石砂轮驱动轴112的另一端连接，第一轴承113位于第一箱体111内部且安装于金刚石砂轮驱动轴112靠近其端部的两侧。
修整砂轮回转驱动装置21，修整砂轮回转驱动装置21包括第二箱体211、修整砂轮驱动轴212、第一同步带213、第二轴承214和第二伺服电机215；修整砂轮驱动轴212的一端与修整砂轮2的中心固定连接，另一端伸入第二箱体211内部，第一同步带213和第二伺服电机215均位于第二箱体211外部，且第一同步带213分别与第二伺服电机215和修整砂轮驱动轴212的另一端连接，第二轴承214贯穿修整砂轮驱动轴212，且靠近修整砂轮驱动轴212的端部位置安装。
修整液供给装置3，修整液供给装置3用于将含有碳化硅磨料的修整液或过滤水修整液输送至金刚石砂轮1和修整砂轮2的表面；
X轴向直线驱动装置4，X轴向直线驱动装置4用于驱动修整砂轮2沿X轴移动；
Y轴向直线驱动装置5，Y轴向直线驱动装置5用于驱动金刚石砂轮1沿Y轴移动；
Z轴向直线驱动装置6，Z轴向直线驱动装置6用于驱动金刚石砂轮1沿Z轴移动；X轴、Y轴和Z轴组成空间正交布局；
数控系统，数控系统分别与金刚石砂轮回转驱动装置11、修整砂轮回转驱动装置21、X轴向直线驱动装置4、Y轴向直线驱动装置5和Z轴向直线驱动装置6电性连接。
其中，X轴向直线驱动装置4包括：
底座42；
工作台41，工作台41位于底座42上方，且修整砂轮2和修整砂轮回转驱动装置21均安装在工作台41上；
X轴向导轨副43，X轴向导轨副43安装在底座42上；
X轴向滑块44，X轴向滑块44与工作台41的下端面固定连接，且与X轴向导轨副43滑动连接；
X轴向滚珠丝杠45，X轴向滚珠丝杠45的滚珠螺母与工作台41固定连接；
X轴向联轴器47，X轴向联轴器47的一端与X轴向滚珠丝杠45的丝杆连接；
以及X轴向数控伺服电机46，X轴向数控伺服电机46的驱动端与X轴向联轴器47的另一端连接。
Y轴向直线驱动装置5包括：
立柱51，立柱51的侧端面安装有金刚石砂轮回转驱动装置11；
Y轴向滑块52，Y轴向滑块52与立柱51固定连接；
Y轴向导轨副53，Y轴向导轨副53与Y轴向滑块52滑动连接；
Y轴向滚珠丝杠54，Y轴向滚珠丝杠54的螺母与立柱51固定连接；
Y轴向联轴器56，Y轴向联轴器56的一端与Y轴向滚珠丝杠54的丝杆连接；
以及Y轴向数控伺服电机55，Y轴向数控伺服电机55的驱动端与Y轴向联轴器56的另一端连接。
Z轴向直线驱动装置6包括：
Z轴向导轨副61，Z轴向导轨副61安装在立柱51的侧端面；
Z轴向滑块62，Z轴向滑块62与Z轴向导轨副61滑动连接，与金刚石砂轮回转驱动装置11固定连接；
Z轴向滚珠丝杠63，Z轴向滚珠丝杠63的螺母与金刚石砂轮回转驱动装置11固定连接；
Z轴向数控伺服电机64；
以及Z轴向同步带65，Z轴向同步带65分别与Z轴向数控伺服电机64的驱动端和Z轴向滚珠丝杠63的螺母固定连接。
修整液供给装置3包括：
修整液罐31，修整液罐31用于盛放修整液；修整液为由微细碳化硅磨料和过滤水组成的混合物。
搅拌电机32，搅拌电机32的驱动端连接有螺旋桨33，螺旋桨33伸入修整液罐31中，并位于修整液液面以下；
进气管道34，进气管道34进气口连接有减压阀35，出气口伸入修整液罐31并位于修整液液面以上；
供液管道36，供液管道36的入液口伸入修整液罐31位于液面以下，出液口朝向金刚石砂轮1和修整砂轮2安装；
液位检测器37，液位检测器37用于检测修整液罐31中的修整液的液位情况和气压情况。液位检测器37实时检测修整液罐31内的压力和修整液的液位，当压力或液位超出设定的阈值时，发出相应的声光报警信号，提醒操作人员疏通或更换供液管道36，或注入修整液。
修整液罐31为一密封压力容器，修整液由微细碳化硅磨料和过滤水组成，搅拌电机32和螺旋桨33将修整液搅拌均匀，使碳化硅磨料悬浮于过滤水中，进气管道34入口通入压缩空气，进气管道34上串联减压阀35以实现对压缩空气压力和流量的控制。在压缩空气的压力作用下，修整液被挤入供液管道并输送至金刚石砂轮1表面和修正砂轮2表面，实现对金刚石砂轮1的修整。
一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置的修整方法，包括以下步骤：
S1：分别测量金刚石砂轮1的宽度wd、修整砂轮2的宽度wg、修整砂轮2的半径Rg0，并预设金刚石砂轮1的修整圆弧半径为Rd；将金刚石砂轮1安装在金刚石砂轮回转驱动装置11的金刚石砂轮驱动轴112上，将修整砂轮2安装在修整砂轮回转驱动装置21的修整砂轮驱动轴212上；
S2：启动数控系统、X轴向直线驱动装置4、Y轴向直线驱动装置5和/或Z轴向直线驱动装置6，移动金刚石砂轮1相对于修整砂轮2的位置，分别完成X方向的对刀、Y方向的对刀和Z方向的对刀；
S3：确认修整液供给装置3中的修整液液位是否正常；
S4：在数控系统中设置修整参数，输入预设的金刚石砂轮1的修整圆弧半径Rd、金刚石砂轮1的宽度wd、修整砂轮2的宽度wg、修整砂轮2的半径Rg0、以及修整过程的单次修整量和修锐次数；
S5：启动数控系统，搅拌电机32不工作，碳化硅磨料和过滤水分离，修整液供给装置3输送修整液过滤水至金刚石砂轮1和修整砂轮1处，控制金刚石砂轮1沿修整砂轮2外圆表面按照预设程序做YZ平面内的圆弧插补进刀运动和沿X轴方向的来回进给运动，完成对金刚石砂轮1的修形过程；
S6：启动数控系统，同时开启搅拌电机32，在螺旋桨33的搅拌下使碳化硅磨料和过滤水混合均匀，修整液供给装置3输送含有碳化硅磨料的修整液至金刚石砂轮和修整砂轮处，并控制金刚石砂轮1沿修整砂轮2外圆表面按照预设程序做YZ平面内的圆弧插补运动和沿X轴方向的来回进给运动，完成对金刚石砂轮1的修锐过程。
更有利的，S5中对金刚石砂轮1进行修形的过程中，将修整砂轮2的转动轴线定义为YZ平面的坐标原点，圆弧插补进刀运动在YZ平面内的运动轨迹方程如公式(1)所示：
式中：Rd为预设的金刚石砂轮的修整圆弧半径，Rg0为修整前测量得到的修整砂轮半径，ap为每次修整进刀深度，t为修整过程中金刚石砂轮圆弧圆心与修整砂轮圆心之间的连线与Z轴之间的夹角，α为当金刚石砂轮边缘与修整砂轮接触时金刚石砂轮圆弧圆心与修整砂轮圆心之间的连线与Z轴之间的夹角，-α≤t≤α；α的表达式如公式(2)所示：
式中：wd为金刚石砂轮的宽度。
更有利的，S6中对金刚石砂轮进行修锐的过程中，金刚石砂轮在YZ平面内做圆弧插补运动的圆弧半径如公式(3)所示：
R＝Rd+Rg (3)；
式中：Rd为预设的金刚石砂轮修整圆弧半径，Rg为修形结束后修整砂轮的半径。
更有利的，S5中对金刚石砂轮1的修形过程中，搅拌电机32不工作，且供液管道36的入液口位于修整液过滤水液面以下，位于碳化硅磨料沉淀物以上；S6中对金刚石砂轮1的修锐过程中，搅拌电机32工作。
更有利的，S2中对刀的具体操作过程如下：
S21、沿Z轴正方向移动金刚石砂轮至修整砂轮的正上方，保证金刚石砂轮的最低点高于修整砂轮的最高点位置，并沿X轴负向移动修整砂轮，直至金刚石砂轮的最低点位于修整砂轮一侧1mm处，将此位置坐标设置为X0点，完成X方向的对刀；
S22：沿X轴正方向移动修整砂轮，直至金刚石砂轮位于修整砂轮正下方位置处，然后沿Y轴正方向移动金刚石砂轮并保证金刚石砂轮的最低点高于修整砂轮的最高点，沿Z轴负方向移动金刚石砂轮，直至金刚石砂轮圆弧面与修整砂轮外圆面接触，记录此时的坐标(y1,z1)；
S23：沿Z轴正方向移动金刚石砂轮，使其最低点高于修整砂轮的最高点，沿Y轴负向移动金刚石砂轮，直至其移动至修整砂轮外侧，然后沿Z轴负方向将金刚石砂轮移动至z1位置处，沿Y轴正方向移动金刚石砂轮，直至其圆弧面接触修整砂轮外圆面，记录此时的坐标y2；
S24：沿Z轴正方向移动金刚石砂轮，使其最低点高于修整砂轮的最高点后，沿Y轴正向移动至(y1+y2)/2的位置处，将此处设置为Y0，完成Y方向对刀；
S25：沿Z轴负方向移动金刚石砂轮直至其圆弧面接触修整砂轮外圆面，将此处设置为Z0，完成Z方向对刀。
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他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置，其特征在于，包括：
金刚石砂轮(1)；
修整砂轮(2)，所述修整砂轮(2)的外周侧与所述金刚石砂轮(1)的外周侧接触，且两者的旋转轴线相垂直；
金刚石砂轮回转驱动装置(11)，所述金刚石砂轮回转驱动装置(11)的驱动轴与所述金刚石砂轮(1)的中心固定连接；
修整砂轮回转驱动装置(21)，所述修整砂轮回转驱动装置(21)的驱动轴与所述修整砂轮(2)的中心固定连接；
修整液供给装置(3)，所述修整液供给装置(3)用于将含有碳化硅磨料的修整液或过滤水修整液输送至所述金刚石砂轮(1)和所述修整砂轮(2)的表面；
X轴向直线驱动装置(4)，所述X轴向直线驱动装置(4)用于驱动所述修整砂轮(2)沿X轴移动；
Y轴向直线驱动装置(5)，所述Y轴向直线驱动装置(5)用于驱动所述金刚石砂轮(1)沿Y轴移动；
Z轴向直线驱动装置(6)，所述Z轴向直线驱动装置(6)用于驱动所述金刚石砂轮(1)沿Z轴移动；X轴、Y轴和Z轴组成空间正交布局；
数控系统，所述数控系统分别与所述金刚石砂轮回转驱动装置(11)、所述修整砂轮回转驱动装置(21)、所述修整液供给装置(3)、所述X轴向直线驱动装置(4)、所述Y轴向直线驱动装置(5)和所述Z轴向直线驱动装置(6)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置，其特征在于，所述X轴向直线驱动装置(4)包括：
底座(42)；
工作台(41)，所述工作台(41)位于所述底座(42)上方，且所述修整砂轮(2)和所述修整砂轮回转驱动装置(21)均安装在所述工作台(41)上；
X轴向导轨副(43)，所述X轴向导轨副(43)安装在所述底座(42)上；
X轴向滑块(44)，所述X轴向滑块(44)与所述工作台(41)的下端面固定连接，且与所述X轴向导轨副(43)滑动连接；
X轴向滚珠丝杠(45)，所述X轴向滚珠丝杠(45)的螺母与所述工作台(41)固定连接；
X轴向联轴器(47)，所述X轴向联轴器(47)的一端与所述X轴向滚珠丝杠(45)的丝杆连接；
以及X轴向数控伺服电机(46)，所述X轴向数控伺服电机(46)的驱动端与所述X轴向联轴器(47)的另一端连接。
3.根据权利要求1所述的一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置，其特征在于，所述Y轴向直线驱动装置(5)包括：
立柱(51)，所述立柱(51)的侧端面安装有所述金刚石砂轮回转驱动装置(11)；
Y轴向滑块(52)，所述Y轴向滑块(52)与所述立柱(51)固定连接；
Y轴向导轨副(53)，所述Y轴向导轨副(53)与所述Y轴向滑块(52)滑动连接；
Y轴向滚珠丝杠(54)，所述Y轴向滚珠丝杠(54)的螺母与所述立柱(51)固定连接；
Y轴向联轴器(56)，所述Y轴向联轴器(56)的一端与所述Y轴向滚珠丝杠(54)的丝杆连接；
以及Y轴向数控伺服电机(55)，所述Y轴向数控伺服电机(55)的驱动端与所述Y轴向联轴器(56)的另一端连接。
4.根据权利要求1所述的一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置，其特征在于，所述Z轴向直线驱动装置(6)包括：
Z轴向导轨副(61)，所述Z轴向导轨副(61)安装在所述立柱(51)的侧端面；
Z轴向滑块(62)，所述Z轴向滑块(62)与所述Z轴向导轨副(61)滑动连接，与所述金刚石砂轮回转驱动装置(11)固定连接；
Z轴向滚珠丝杠(63)，所述Z轴向滚珠丝杠(63)的丝杆与所述金刚石砂轮回转驱动装置(11)固定连接；
Z轴向数控伺服电机(64)；
以及Z轴向同步带(65)，所述Z轴向同步带(65)分别与所述Z轴向数控伺服电机(64)的驱动端和所述Z轴向滚珠丝杠(63)的螺母固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置，其特征在于，所述修整液供给装置(3)包括：
修整液罐(31)，所述修整液罐(31)用于盛放修整液；
搅拌电机(32)，所述搅拌电机(32)的驱动端连接有螺旋桨(33)，所述螺旋桨(33)伸入所述修整液罐(31)中，并位于修整液液面以下；
进气管道(34)，所述进气管道(34)进气口连接有减压阀(35)，出气口伸入所述修整液罐(31)并位于修整液液面以上；
供液管道(36)，所述供液管道(36)的入液口伸入所述修整液罐(31)位于修整液液面以下，出液口朝向所述金刚石砂轮(1)和所述修整砂轮(2)安装。
6.根据权利要求5所述的一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置，其特征在于，所述修整液供给装置(3)还包括液位检测器(37)，所述液位检测器(37)用于检测修整液罐(31)中的修整液的液位情况和气压情况。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的金刚石砂轮修整装置的修整方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：分别测量所述金刚石砂轮(1)的宽度wd、所述修整砂轮(2)的宽度wg、所述修整砂轮(2)的半径Rg0，并预设所述金刚石砂轮(1)的修整圆弧半径为Rd；将所述金刚石砂轮(1)安装在所述金刚石砂轮回转驱动装置(11)的驱动轴上，将所述修整砂轮(2)安装在所述修整砂轮回转驱动装置(21)的驱动轴上；
S2：启动所述数控系统、所述X轴向直线驱动装置(4)、所述Y轴向直线驱动装置(5)和/或所述Z轴向直线驱动装置(6)，移动所述金刚石砂轮(1)相对于所述修整砂轮(2)的位置，分别完成X方向的对刀、Y方向的对刀和Z方向的对刀；
S3：确认所述修整液供给装置(3)中的修整液液位是否正常；
S4：在所述数控系统中设置修整参数，输入预设的所述金刚石砂轮(1)的修整圆弧半径Rd、所述金刚石砂轮(1)的宽度wd、所述修整砂轮(2)的宽度wg、所述修整砂轮(2)的半径Rg0、以及修整过程的单次修整量和修锐次数；
S5：启动所述数控系统，控制所述修整液供给装置(3)输送过滤水修整液至所述金刚石砂轮(1)和所述修整砂轮(2)的表面，并控制所述金刚石砂轮(1)沿所述修整砂轮(2)外圆表面按照预设程序做YZ平面内的圆弧插补进刀运动和沿X轴方向的来回进给运动，完成对所述金刚石砂轮(1)的修形过程；
S6：启动所述数控系统，控制所述修整液供给装置(3)输送含有碳化硅磨料的修整液至所述金刚石砂轮(1)和所述修整砂轮(2)的表面，并控制所述金刚石砂轮(1)沿修整砂轮(2)外圆表面按照预设程序做YZ平面内的圆弧插补运动和沿X轴方向的来回进给运动，完成对所述金刚石砂轮(1)的修锐过程。
8.根据权利要求7所述的一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置的修整方法，其特征在于，S5中对所述金刚石砂轮(1)进行修形的过程中，将所述修整砂轮(2)的转动轴线定义为YZ平面的坐标原点，圆弧插补进刀运动在YZ平面内的运动轨迹方程如下式所示：
式中：Rd为预设的金刚石砂轮的修整圆弧半径，Rg0为修整前测量得到的修整砂轮半径，ap为每次修整进刀深度，t为修整过程中金刚石砂轮圆弧圆心与修整砂轮圆心之间的连线与Z轴之间的夹角，α为当金刚石砂轮边缘与修整砂轮接触时金刚石砂轮圆弧圆心与修整砂轮圆心之间的连线与Z轴之间的夹角，-α≤t≤α；α的表达式如下式所示：
式中：wd为金刚石砂轮的宽度。
9.根据权利要求7所述的一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置的修整方法，其特征在于，S6中对金刚石砂轮(1)进行修锐的过程中，金刚石砂轮(1)在YZ平面内做圆弧插补运动的圆弧半径如下式所示：
R＝Rd+Rg
式中：Rd为预设的金刚石砂轮的修整圆弧半径，Rg为修形结束后修整砂轮的半径。
10.根据权利要求7所述的一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置的修整方法，其特征在于，S5中对金刚石砂轮(1)的修形过程中，搅拌电机(32)不工作，且供液管道(36)的入液口位于修整液过滤水液面以下，位于碳化硅磨料沉淀物以上；S6中对金刚石砂轮(1)的修锐过程中，搅拌电机(32)工作。
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