CN109290913A - 一种高精度光面圆柱形石墨样品的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石墨试样加工领域，尤其涉及一种高精度光面圆柱形石墨样品的加工方法，包括粗加工部分、上料部分、抛光部分及下料部分；板状石墨块加工呈圆柱形结构的试样，将其抬升组件上，通过推送组件将抬升组件转移至抛光工位后，经驱动组件带动试样与磨削组件以反向摩擦方式进行抛光处理，依次经粗磨部Ⅰ、粗磨部Ⅱ及精磨部进行多级抛光处理；通过推送组件推动抬升组件将抛光后的试样以抬升方式与磨削组件分离后，通过人工抓取方式进行抛光后的试样下料；通过试样线性多工位转移过程中对其与磨削组件的摩擦力控制及单工序磨削后的整形处理，实现圆柱形石墨的高质量加工，解决现有技术中存在圆柱形石墨加工效率低下的技术问题。

Description

一种高精度光面圆柱形石墨样品的加工方法

技术领域

本发明涉及石墨试样加工领域，尤其涉及一种高精度光面圆柱形石墨样品的加工方法。

背景技术

目前在人造石墨生产领域，为了测试石墨材料的各项性能指标，需要制作石墨试样，并对其表面进行抛光处理；尤其对于石墨圆柱形试样加工精度在0.005mm、光洁度Ra≤0.8μm的圆柱形试样的抛光处理成为最关键的一步；传统的加工方式是通过加工设备加工处石墨试样的外形后，再通过外圆磨对其进行磨削处理；由于石墨质地疏松，其加工难度较大特别对于表面精度要求较高，其加工效率低下。

中国专利申请号为：2015206272442所公开的碳石墨棒开孔加工抛光装置。包括机座、开孔机、抛光除尘装置和集料箱，所述抛光除尘装置固定于所述机座上，所述开孔机安装于所述抛光除尘装置上端，所述开孔机上端固定有一电机，所述电机下端连接转轴刀杆，所述抛光除尘装置上设有除尘管道，所述除尘管道前端管壁上设有抛光切削盘刀具，所述除尘管道两侧管壁上开设有多个通气孔，所述除尘管道一侧的通气孔上设有吸尘机嘴，所述除尘管道另一侧的通气孔上设有吹风机嘴，所述除尘管道底部安装设有一电磁控制网架封板，所述集料箱安装于所述除尘管道下端。

述方案通过抛光切削盘刀具旋转对石墨棒进行直接磨削；然而，由于人造石墨材质疏松不易夹持，传统夹持方式对其夹持后，在磨削过程中容易发生抖动，难以实现人造石墨表面的高精度加工，需要进行粗磨、细磨及精磨等多个工序的多次磨削才能达到较高的表面质量；而传统技术中是通过不同的磨削设备进行多工序磨削，由于试样需要多次装夹及转移；因此，现有技术中存在圆柱形石墨加工过程中工序单一及生产效率低下的技术问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种高精度光面圆柱形石墨样品的加工方法，通过驱动组件以接触摩擦方式带动定向移动中的试样旋转的同时与磨削组件以同向摩擦方式进行多级研磨处理，结合导向组件对推送组件的曲面导向方式，使试样在磨削过程中自动进行工位转换，实现圆柱石墨试样的一次性多级研磨生产，解决现有技术中存在圆柱形石墨加工过程中工序单一及生产效率低下的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高精度光面圆柱形石墨样品的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)粗加工部分，分别通过切割机及加工中心将板状石墨块加工呈圆柱形结构的试样；

(b)上料部分；将经步骤(a)形成的石墨柱沿水平方向放置于转移机构上的抬升组件上；

(c)抛光部分，经步骤(b)后，通过推送组件以定向推送方式将抬升组件转移至抛光工位后，通过驱动组件以转动摩擦方式带动试样旋转与磨削组件以同向摩擦方式对进行抛光处理，依次经粗磨部Ⅰ、粗磨部Ⅱ及精磨部进行多级抛光处理；

(d)下料部分，经步骤(c)后，通过推送组件推动抬升组件将抛光后的试样以抬升方式与磨削组件分离后，通过人工抓取方式进行抛光后的试样下料。

其中，所述粗磨部Ⅰ、粗磨部Ⅱ及精磨部以线性排布方式分别与试样间断接触进行试样的一次性抛光处理。

另外，所述抬升组件经推送组件推送移动过程中，经转移机构上的导向组件以斜面导向方式使抬升组件水平移动过程中带动试样下降分别与驱动组件和磨削组件接触；试样下料过程中通过斜面导线方式使抬升组件带动抛光后的试样与磨削组件分离。

作为改进，还包括工位转移部分，试样分别经粗磨部Ⅰ、粗磨部Ⅱ及精磨部抛光过程中，通过推送组件推动抬升组件移动过程中经导向组件以斜面导向方式使试样与前一工位分离后移动至下一工位。

作为改进，所述步骤(c)还包括控制部分，试样经抬升组件上的第一支撑辊和第二支撑辊对其进行支撑，通过第二支撑辊以上下移动方式使试样与磨削组件接触，实现试样与磨削组件的摩擦力控制。

其中，所述粗磨部Ⅰ、粗磨部Ⅱ及精磨部分别与试样接触进行粗磨过程中：

粗磨部Ⅰ采用目数为400-1500的SiC砂纸磨盘以转速为200-300转/分钟，第一支撑辊和第二支撑辊的连线与水平夹角为30-45°的角度进行粗磨处理；

粗磨部Ⅱ采用目数为1500-3000的SiC砂纸磨盘以转速为200-300转/分钟，第一支撑辊和第二支撑辊的连线与水平夹角为30-25°的角度进行细磨处理；

精磨部采用目数为3000-4000的SiC砂纸磨盘以转速为100-150转/分钟，第一支撑辊和第二支撑辊的连线与水平夹角为10-20°的角度进行精磨处理。

作为改进，所述步骤(c)还包括整形部分，推送组件带动试样进行工位转移过程中，通过转移机构上的缓冲台以顶升方式推动第二支撑辊上移，使试样重心偏移，从而逐渐降低试样与切削组件的摩擦力，分别实现试样经粗磨、细磨及精磨后的表面整形处理。

本发明的有益效果：

(1)在本发明中通过推送组件以定向推送方式驱动试样移动过程中以同向转动方式与磨削组件进行磨削处理，结合粗磨部Ⅰ、粗磨部Ⅱ及精磨部的线性排布设置以及抬升组件的上下运动方式，使试样分别粗磨部Ⅰ、粗磨部Ⅱ及精磨部磨削过程中，通过导向组件以曲型支撑方式与抬升组件配合，使试样在相邻两个磨削工位之间移动时经导向组件以曲面限位方式驱动抬升组件上下移动，使试样在相邻两个磨削工位之间的自动转换，实现试样一次性多级磨削加工；解决现有技术中存在圆柱形石墨加工过程中工序单一及生产效率低下的技术问题。

(2)在本发明中通过推送组件以定向推送方式对抬升组件进行推送过程中经导向组件以斜面导向方式，使抬升组件对试样进行工位转移过程中，由缓冲台对第二支撑辊进行导向抬升，使处于第一支撑辊与第二支撑辊上的试样的重心发生偏转，实现试样与磨削组件之间的摩擦力逐渐减小，进而使试样在工位转换过程中磨削组件对试样的磨痕修整，进一步提高本发明的表面研磨质量。

综上所述，本发明具有生产稳定、磨削效率高等优点；尤其涉及一种高精度光面圆柱形石墨样品的加工方法。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本发明方法流程图；

图2为实施例五的整体结构示意图；

图3为实施例五的正视图；

图4为实施例五的俯视图；

图5为图2中A处放大示意图；

图6为图3中B处放大示意图；

图7为转移机构局部放大结构示意图；

图8为图7中C处放大示意图；

图9为抬升组件状态示意图之一；

图10为抬升组件局部放大结构示意图；

图11为抬升组件状态示意图之二。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明。

实施例一

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

根据说明书附图1描述本实施例中的一种高精度光面圆柱形石墨样品的加工方法。

一种高精度光面圆柱形石墨样品的加工方法，包括以下步骤：

(a)粗加工部分，分别通过切割机及加工中心将板状石墨块加工呈圆柱形结构的试样10；

(b)上料部分；将经步骤(a)形成的石墨柱沿水平方向放置于转移机构3 上的抬升组件32上；

(c)抛光部分，经步骤(b)后，通过推送组件33以定向推送方式将抬升组件32转移至抛光工位后，通过驱动组件22以转动摩擦方式带动试样10旋转与磨削组件21以同向摩擦方式对进行抛光处理，依次经粗磨部Ⅰ211、粗磨部Ⅱ 212及精磨部213进行多级抛光处理；

(d)下料部分，经步骤(c)后，通过推送组件33推动抬升组件32将抛光后的试样10以抬升方式与磨削组件21分离后，通过人工抓取方式进行抛光后的试样10下料。

其中，所述粗磨部Ⅰ211、粗磨部Ⅱ212及精磨部213以线性排布方式分别与试样10间断接触进行试样10的一次性抛光处理。

另外，所述抬升组件32经推送组件33推送移动过程中，经转移机构3上的导向组件31以斜面导向方式使抬升组件32水平移动过程中带动试样10下降分别与驱动组件22和磨削组件21接触；试样10下料过程中通过斜面导线方式使抬升组件32带动抛光后的试样10与磨削组件21分离。

实施例二

其中与实施例一中相同或相应的部件采用与实施例一相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例二的区别点；该实施例二与实施例一的不同之处在于：还包括工位转移部分，试样10分别经粗磨部Ⅰ、粗磨部Ⅱ212及精磨部213 抛光过程中，通过推送组件33推动抬升组件32移动过程中经导向组件31以斜面导向方式使试样10与前一工位分离后移动至下一工位。

实施例三

其中与实施例二中相同或相应的部件采用与实施例二相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例二的区别点；该实施例三与实施例二的不同之处在于：所述步骤(c)还包括控制部分，试样10经抬升组件32上的第一支撑辊323 和第二支撑辊324对其进行支撑，通过第二支撑辊324以上下移动方式使试样 10与磨削组件21接触，实现试样10与磨削组件21的摩擦力控制。

进一步的，所述粗磨部Ⅰ211、粗磨部Ⅱ212及精磨部213分别与试样10接触进行粗磨过程中：

粗磨部Ⅰ211采用目数为400-1500的SiC砂纸磨盘以转速为200-300转/分钟，第一支撑辊323和第二支撑辊324的连线与水平夹角为30-45°的角度进行粗磨处理；

粗磨部Ⅱ212采用目数为1500-3000的SiC砂纸磨盘以转速为200-300转/ 分钟，第一支撑辊323和第二支撑辊324的连线与水平夹角为30-25°的角度进行细磨处理；

精磨部213采用目数为3000-4000的SiC砂纸磨盘以转速为100-150转/分钟，第一支撑辊323和第二支撑辊324的连线与水平夹角为10-20°的角度进行精磨处理。

为进一步清楚的同向本发明多级抛光效果，总结实施例三抛光过程的参数：

实施例四

其中与实施例三中相同或相应的部件采用与实施例三相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例三的区别点；该实施例四与实施例三的不同之处在于：所述步骤(c)还包括整形部分，推送组件33带动试样10进行工位转移过程中，通过转移机构3上的缓冲台3122以顶升方式推动第二支撑辊324上移，使试样10重心偏移，从而逐渐降低试样10与切削组件21的摩擦力，分别实现试样10经粗磨、细磨及精磨后的表面整形处理。

实施例五

根据说明书附图2-11描述本实施例中的一种用于高精度光面圆柱形石墨样品加工设备。

如图2、3、4、5和6所示，一种用于高精度光面圆柱形石墨样品加工设备，包括机架1，还包括：

研磨机构2，所述研磨机构2设置于所述机架1上，其包括用于对试样10 的外圆周面进行研磨加工的磨削组件21及带动试样10转动的驱动组件22，该磨削组件21与驱动组件22相对平行设置，且两者之间之间形成试样10的磨削空间23，试样10置于该磨削空间23内且其外圆面均与驱动组件22和所述磨削组件21相接触；所述磨削组件21包括呈线性依次设置且设置方向与试样10研磨移动方向一致的粗磨部Ⅰ211、粗磨部Ⅱ212及精磨部213，该粗磨部Ⅰ211、粗磨部Ⅱ212及精磨部213同轴设置；在本实施例中，通过驱动组件22带动处于磨削空间23内的试样10旋转与磨削组件21以同向转动摩擦方式进行研磨处理，通过推送组件33以定向推送方式将试样10依次经粗磨部Ⅰ211、粗磨部Ⅱ 212及精磨部213进行多级磨削处理，实现试样10的外圆面的一次性研磨处理；

转移机构3，所述转移机构3设于所述磨削空间23内，其包括固定设置于所述机架1上的导向组件31、设置于该导向组件31上用于对试样10在所述粗磨部Ⅰ211、粗磨部Ⅱ212及精磨部213之间进行工位转换的抬升组件32以及用于推动试样10在研磨过程中水平定向移动的推送组件33；所述抬升组件32经所述导向组件31导向，以间断抬升方式对试样10进行工位之间的转移；在本实施例中，通过推送组件33将放置于抬升组件32上的试样经导向组件31导向依次转移至粗磨部Ⅰ211、粗磨部Ⅱ212及精磨部213进行研磨处理。

其中，如图2和4所示，所述粗磨部Ⅰ211、粗磨部Ⅱ212及精磨部213均为转动设置的砂轮结构且三者外圆直径相同；在本实施例中，分别通过粗磨部Ⅰ 211、粗磨部Ⅱ212及精磨部213在旋转过程中与分别试样10接触对其圆周面进行多级一次性研磨，通过粗磨部Ⅰ211、粗磨部Ⅱ212及精磨部213三者外圆直径相同的设置，实现石墨试样10工位转换后位置的稳定性，进而提高对试样10 外圆面的高精度处理。

需要说明的使，如图4和6所示，通过研磨机构2与转移机构3的特殊结构设置，通过推送组件33以定向推送方式将放置于抬升组件32上的试样10定向推送，使其依次经粗磨部Ⅰ211、粗磨部Ⅱ212及精磨部213进行多级磨削处理，结合抬升组件32的特殊结构，使试样10在工位转移过程中通过改变试样10的重心，使其与磨削组件21之间的摩擦力改变，实现试样10在抬升时对上一工位的磨痕修正以及试样10进入下一工位使的摩擦力渐增，实现试样10与磨削组件 21的平稳接触，从而提高试样10外圆面的研磨质量。

进一步的，如图3和4所示，所述驱动组件22包括支架221、转动设置于该支架221上且呈圆柱体结构设置的驱动辊222以及驱动该驱动辊222定向转动的第一驱动装置223，该第一驱动装置223位于所述驱动辊222的外侧，该驱动辊222与所述粗磨部Ⅰ211、粗磨部Ⅱ212及精磨部213相对设置且尺寸相同。

进一步的，如图3、4和6所示，所述磨削组件21还包括驱动所述粗磨部Ⅰ 211、粗磨部Ⅱ212及精磨部213转动的第二驱动装置214，该第二驱动装置214 固定设置于所述磨削组件21的外侧，所述磨削组件21与所述驱动辊222的转动方向相反且试样10的转动方向与磨削组件21的转动方向相同；在本实施例中，第二驱动装置214优选为电机设置，通过第二驱动装置214驱动磨削组件21以与试样10旋转方向相反的运转方式与其接触，对其表面进行研磨处理，结合粗磨部Ⅰ211、粗磨部Ⅱ212及精磨部213的线性排布，实现试样10的快速磨削处理。

进一步的，如图2和4所示，所述粗磨部Ⅰ211、粗磨部Ⅱ212及精磨部213 为间隔设置，所述粗磨部Ⅰ211的目数为a，粗磨部Ⅱ212的目数为b，精磨部 213的目数为c，其三者之间满足关系：a＜b＜c。

进一步的，如图5和7所示，所述导向组件31包括固定设置于所述机架1 上且与所述抬升组件32接触设置的导向部311及固定设置于该导向部311上且位于其上方用于所述抬升组件32移动方向定位的限位部312。

其中，如图7所示，所所述导向部311为凸台结构设置且其上表面为曲面结构，其包括沿试样10的移动方向依次设置的上料段3111、粗磨段A3112、抬升 a段3113、粗磨段B3114、抬升b段3115、精磨段3116及输出段3117且其相邻两者之间斜面过渡连接；所述上料段3111、抬升a段3113、抬升b段3115及输出段3117处于同一水平且其高度为H，所述粗磨段A3112、粗磨段B3114及精磨段3116处于同一水平且其高度为h，其中H＞h，所述抬升组件32沿所述导向部 311的上表面移动；在本实施例中，抬升组件32经推送组件33推动沿导向部311 的上表面移动分别通过上料段3111、抬升a段3113、抬升b段3115及输出段 3117作用使试样10与磨削组件21分离；通过粗磨段A3112、粗磨段B3114及精磨段3116使试样10分别与粗磨部Ⅰ211、粗磨部Ⅱ212及精磨部213接触对试样10进行磨削处理。

另外，如图8、9、10和11所示，所述限位部312为水平设置的平板结构，其包括开设于其上呈腰槽结构设置的导向槽3121以及设置于该导向槽3121上且位于所述磨削组件21一侧用于试样10工位转换后缓冲的缓冲台3122，该缓冲台3122呈凸起的斜面结构设置；在本实施例中，抬升组件32经导向部311作用使10进行磨削过程中的工位转换时，通过缓冲台3122对第二支撑辊324进行导向抬升，使处于第一支撑辊323与第二支撑辊324上的试样10的重心发生偏转且偏向驱动辊222一侧，使试样10与磨削组件21之间的摩擦力逐渐减小，实现试样10在工位转换过程中磨削组件21对试样10的磨痕修整。

进一步的，如图7、8、9和11所示，所述抬升组件32包括沿竖直方向滑动设置于所述导向槽3121内的支撑杆321、转动设置于该支撑杆321的下端部且与所述导向部311接触的移动轮322、转动设置于所述支撑杆321顶部且呈水平设置的第一支撑辊323以及滑动套设于所述支撑杆321上且位于该第一支撑辊 323一侧的第二支撑辊324，该第二支撑辊324经所述缓冲台3122导向间断上下移动；在本实施例中，第二支撑辊324通过沿竖直方向设置于其下方的顶杆与缓冲台3122接触，经缓冲台3122将第二支撑辊324顶升，实现试样10的重心偏转。

进一步的，如图7和8所示，所述推送组件33包括滑动套设于所述支撑杆 321上且与所述导向槽3121的上表面接触的滑套331、固定设置于该滑套331 上且呈水平方向延伸至所述磨削空间23外侧的移动杆332以及与所述滑套331 固定连接推动试样10定向移动的顶块333；在本实施例中，通过推动移动杆332 移动，经顶块333推动试样10水平移动。

在本发明中，需要理解的是：术语“重心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有的特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对的重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。本发明的描述中，“多个”的含义是两个或者两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明的技术提示下可轻易想到的变化或替换，如通过驱动组件以接触摩擦方式带动定向移动中的试样旋转的同时与磨削组件以同向摩擦方式进行多级研磨处理，结合导向组件对推送组件的曲面导向方式，使试样在磨削过程中自动进行工位转换，实现圆柱石墨试样的一次性多级研磨生产的设计构思，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种高精度光面圆柱形石墨样品的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)粗加工部分，分别通过切割机及加工中心将板状石墨块加工呈圆柱形结构的试样；

(b)上料部分；将经步骤(a)形成的石墨柱沿水平方向放置于转移机构上的抬升组件上；

(c)抛光部分，经步骤(b)后，通过推送组件以定向推送方式将抬升组件转移至抛光工位后，通过驱动组件以转动摩擦方式带动试样旋转与磨削组件以同向摩擦方式对进行抛光处理，依次经粗磨部Ⅰ、粗磨部Ⅱ及精磨部进行多级抛光处理；

(d)下料部分，经步骤(c)后，通过推送组件推动抬升组件将抛光后的试样以抬升方式与磨削组件分离后，通过人工抓取方式进行抛光后的试样下料。

2.根据权利要求1所述的一种高精度光面圆柱形石墨样品的加工方法，其特征在于，所述粗磨部Ⅰ、粗磨部Ⅱ及精磨部以线性排布方式分别与试样间断接触进行试样的一次性抛光处理。

3.根据权利要求1所述的一种高精度光面圆柱形石墨样品的加工方法，其特征在于，所述抬升组件经推送组件推送移动过程中，经转移机构上的导向组件以斜面导向方式使抬升组件水平移动过程中带动试样下降分别与驱动组件和磨削组件接触；试样下料过程中通过斜面导线方式使抬升组件带动抛光后的试样与磨削组件分离。

4.根据权利要求3所述的一种高精度光面圆柱形石墨样品的加工方法，其特征在于，还包括工位转移部分，试样分别经粗磨部Ⅰ、粗磨部Ⅱ及精磨部抛光过程中，通过推送组件推动抬升组件移动过程中经导向组件以斜面导向方式使试样与前一工位分离后移动至下一工位。

5.根据权利要求1所述的一种高精度光面圆柱形石墨样品的加工方法，其特征在于，所述步骤(c)还包括控制部分，试样经抬升组件上的第一支撑辊和第二支撑辊对其进行支撑，通过第二支撑辊以上下移动方式使试样与磨削组件接触，实现试样与磨削组件的摩擦力控制。

6.根据权利要求5所述的一种高精度光面圆柱形石墨样品的加工方法，其特征在于，所述粗磨部Ⅰ、粗磨部Ⅱ及精磨部分别与试样接触进行粗磨过程中：

粗磨部Ⅰ采用目数为400-1500的SiC砂纸磨盘以转速为200-300转/分钟，第一支撑辊和第二支撑辊的连线与水平夹角为30-45°的角度进行粗磨处理；

粗磨部Ⅱ采用目数为1500-3000的SiC砂纸磨盘以转速为200-300转/分钟，第一支撑辊和第二支撑辊的连线与水平夹角为30-25°的角度进行细磨处理；

精磨部采用目数为3000-4000的SiC砂纸磨盘以转速为100-150转/分钟，第一支撑辊和第二支撑辊的连线与水平夹角为10-20°的角度进行精磨处理。

7.根据权利要求5所述的一种高精度光面圆柱形石墨样品的加工方法，其特征在于，所述步骤(c)还包括整形部分，推送组件带动试样进行工位转移过程中，通过转移机构上的缓冲台以顶升方式推动第二支撑辊上移，使试样重心偏移，从而逐渐降低试样与切削组件的摩擦力，分别实现试样10经粗磨、细磨及精磨后的表面整形处理。