CN110587486A - 一种修磨治具、含修磨治具的修磨装置及修磨方法 - Google Patents

一种修磨治具、含修磨治具的修磨装置及修磨方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种修磨装置,包括修磨治具、用于设置抛光磨具的旋转底座、用于实现修磨治具与抛光磨具紧贴的定位治具以及用于带动修磨治具在抛光磨具上做周期性圆周运动的摆动机构,所述修磨治具包括修磨面,在修磨面上设有金刚砂层、螺旋槽和避空槽,在修磨治具上设有多个连通螺旋槽的排液孔。本发明还提供一种修磨方法,通过定位治具将修磨治具紧压在待修的抛光磨具上,抛光磨具自旋,同时通过摆动机构带动修磨治具在抛光磨具上做周期性圆周运动;当产品的抛光装置与本发明中的修磨装置结构相同时,可将修磨治具设置在抛光装置的产品抛光位上,并仿照产品抛光过程对抛光磨具进行修磨作业。本发明操作方便、省时省力,有利于磨头修复均匀。

Description

一种修磨治具、含修磨治具的修磨装置及修磨方法
技术领域
本发明涉及陶瓷、宝石、玻璃材料抛光技术领域,特别地,涉及一种修磨治具,以及利用该修磨治具配合原抛光装置对抛光磨具进行修磨的方法。
背景技术.
随着科技发展的日新月异,陶瓷、宝石、玻璃等材料被越来越广泛地应用,为了适应不同行业对上述材质产品的需求,对应的加工工艺也不断得到革新。目前,铜磨头(包括但不限于普通铜磨头、树脂铜磨头以及合成铜磨头)因其具有较好的表面抛光效果而常被用作优选的抛光介质。
在经过长时间的抛光加工作业后,铜磨头作业面会出现平面度变差的问题、或者在作业面上出现严重磨损现象,因而导致加工出来的产品表面出现划伤、未透等不良。一般来说,可以通过高效率和高品质的磨头修复工艺节省大量成本并提升加工效率。
传统的磨头修复工艺是利用CNC将磨头瑕疵处铣平,此工艺操作繁锁,修复成本高且效率低下,铜磨头的修复品质也很一般。改进的磨头修复工艺是利用磨床的烧结砂轮对铜磨头的作业面进行修复,此工艺在修复品质上有所提升,但仍然无法规避操作繁琐的缺陷。此外,对于上述两个修复工艺:1)均需借助专门的设备工具对铜磨头进行拆装,拆卸下来的铜磨头被送至机床进行加工修复,不仅耗费时间长,而且引入了其他设备,严重制约了生产效率的提高;2)铜磨头在修复时与修磨治具间会发生相对旋转,由于旋转过程中存在边缘线速度大而中间线速度小的现象,因而会导致铜磨头出现边缘区域与中间区域修磨速度不统一的问题,铜磨头的作业面上各处修复程度不均匀,进而使得利用抛光磨具加工得到的产品差异性大,无法保证产品质量。
因此,本行业需要一种操作简便且能有效提高铜磨头修复品质及修复效率的修磨治具和修磨方法,同时为了实现该技术目的,抛光装置也需配合在结构上做出相应改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可在线修复铜磨头且铜磨头各处修磨均匀的修磨治具及修磨方法,以解决背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,一种修磨治具,包括修磨面,在所述修磨面上设置金刚砂层,在所述修磨面上还设有螺旋槽和避空槽,所述避空槽位于螺旋槽的中心位置。
优选地,在修磨治具上设有多个排液孔,所述排液孔贯穿整个修磨治具并连接修磨面以及修磨面的相对面上。
优选地,所述排液孔与螺旋槽连通。
优选地,所述螺旋槽的槽宽为0.2~3mm、槽深为0.2~5mm,且相邻槽间距为0.2~5mm;所述避空槽为圆形凹槽,且该圆形凹槽的直径为3~25mm、深度为0.2~5mm。
优选地,所述修磨治具的主体采用金属材质且经过CNC加工、在工作面上埋植致密的金刚砂层后制备得到,所用金刚砂的粒径为0.01~0.5mm。
本发明还提供一种修磨装置,包括如上所述的任意一种修磨治具、用于设置抛光磨具的旋转底座、用于实现修磨治具与抛光磨具紧贴的定位治具以及用于带动修磨治具在抛光磨具上做周期性圆周运动的摆动机构,所述摆动机构与定位治具联动设置。
优选地,所述摆动机构包括动力源和双曲柄机构,所述双曲柄机构的一端连接动力源而另一端连接所述定位治具,通过所述双曲柄机构带动修磨治具在抛光磨具的抛光面上做周期性圆周运动,实现对抛光面360°修磨作业且修磨面磨损均匀。
优选地,所述定位治具包括竖直设置的顶杆以及设置在顶杆下端的滚动轴承,在所述修磨治具上设有与滚动轴承匹配的圆形沉头孔,通过该沉头孔与滚动轴承间的配合实现修磨治具与顶杆间可转动连接。
优选地,所述双曲柄机构水平设置且包括连杆、传动件和导向件,所述传动件在动力源驱动下做周期性转动,所述连杆的一端与传动件可活动连接而另一端与顶杆固定连接,所述导向件位于传动件和顶杆之间并与所述连杆可活动连接。
进一步优选地,所述传动件具体为传动杆或传动轮;所述导向件具体为导向杆或导向轮或导向槽。
优选地,所述修磨装置还包括压力荷载机构,所述压力荷载机构直接或间接通过定位治具向产品施加竖直向下的作用力,确保在抛光过程中产品始终紧压在抛光磨具上。
本发明还提供一种配合上述修磨装置使用的修磨方法,具体包括如下步骤:
1)准备好修磨治具,在所述修磨治具的修磨面上设置金刚砂层;
2)通过定位治具将修磨治具紧压在待修的抛光磨具上,使得修磨治具的修磨面与抛光磨具的抛光面紧密贴合;
3)开始修磨作业,喷淋冷却液,所述抛光磨具在旋转底座的带动下相对于修磨治具做自旋运动,使得修磨面对抛光面进行旋转抛光,同时通过摆动机构带动定位治具做周期性圆周运动,进而带动修磨治具在抛光磨具上做周期性圆周运动,使得修磨面对抛光面各处抛光均匀。
优选地,当产品的抛光装置与本发明中的修磨装置结构相同时,所述修磨方法仿照产品抛光过程对抛光磨具进行修磨作业。
具体地,所谓抛光装置与修磨装置结构相同,是指所述抛光装置包括设置在旋转底座上的抛光磨具、用于实现产品与抛光磨具紧贴的定位治具以及用于带动产品在抛光磨具上做周期性圆周运动的摆动机构,且该定位治具和摆动结构在内部结构和连接关系上均与本发明中的修磨装置相同,区别在于定位治具连接的不是修磨治具而是产品放置台。在抛光作业时,抛光装置通过摆动机构和定位治具带动产品在抛光磨具上做周期性圆周运动。
在修磨作业时,首先在抛光装置的基础上将产品放置台取下并换上修磨治具,然后仿照产品抛光过程,通过摆动机构和定位治具带动修磨治具在抛光磨具上做周期性圆周运动,最后完成修磨工作,将修磨治具取下并重新换上产品放置台。
优选地,在所述步骤1)中,准备修磨治具的过程如下:通过电镀烧结或添加粘合剂的方式在修模治具的工作面上致密埋植粒径为0.01~0.5mm的金刚砂。
具体地,抛光磨具为树脂铜磨头,是将粒径为0.001~0.02mm的金刚石粉、铜粉和树脂粘合物均匀混合后经过高温高压处理、CNC加工等步骤制备得到,树脂铜磨头中的金刚石粉的质量分数为1~5%且在磨头各处均匀分布;相比之下,修磨治具的主体为金属材质,通过在金属表面电镀和烧结一层致密的大粒径金刚砂形成修磨面,通过该方法制备得到的修磨治具可实现对抛光磨具的修磨作业。
本发明提供的技术方案至少具有如下有益效果:
1、本发明提供的修磨治具结构简单且实用性好,通过在修磨面上设置螺旋槽和避空槽,在修磨过程中可以起到排屑和辅助抛光的作用,并在一定程度上减少内外区域的线速度差,使铜磨头各处修磨均匀。
2、本发明提供的修磨治具上设有多个排液孔,可将冷却液直接引导至修磨位置,进而实现对冷却液的利用最大化,确保冷却液能充分发挥出润滑及降温作用;由于排液孔直接连通螺旋槽,因此冷却液被储存在由螺旋槽和抛光面形成的空间内并随着抛光动作慢慢渗出,也有利于减少浪费,有效减少抛光液的喷淋量,大大降低生产成本。
3、本发明还提供包含上述修磨治具的修磨装置,利用定位治具和压力荷载机构确保修磨治具始终与抛光磨具紧贴,通过带有双曲柄机构的摆动机构带动修磨治具在待修磨具上做周期性圆周运动,同时通过待修磨具自旋相对修磨治具进行旋转抛光,可实现对磨具作业面各处位置的均匀修复,提高了抛光磨具的修复品质,有利于改善后续抛光作业的品控。
4、本发明提供的修磨方法具有工艺简单、易于操作的优点,配合修磨装置可实现对抛光磨具上各处位置的均匀修复,修磨效果好,延长了抛光磨具的使用寿命;此外,当产品的抛光装置与本发明中的修磨装置结构相同时,所述修磨方法还可以与原抛光装置结合起来,实现抛光作业和修磨作业采用同一套设备的效果,既无需对待修抛光磨具进行拆装,也无需引入其他的加工设备,仅需用修磨治具替换产品放置台并配合抛光装置本身所具有的结构,就可实现对抛光磨具的在线修磨,整个修磨过程完全仿照产品的抛光过程,不仅大大节约了成本,而且由于减少了大量的装卸、移动操作,也显著提升了修复效率,具有极大的推广和应用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,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它的附图,其中:
图1是配合本发明技术方案使用的产品抛光装置的结构示意图;
图2是本发明实施例1中修磨装置的结构示意图(即本发明修磨治具配合图1中抛光装置进行修磨作业);
图3是图2中定位治具、修磨治具和抛光磨具的爆炸图;
图4是图2中修磨治具的结构图(修磨面朝上);
图中:01产品,02产品放置台,1抛光磨具,11抛光面,2旋转底座,21底座电机,22第一传动皮带,3定位治具,31顶杆,32滚动轴承,33轴套,4摆动机构,41连杆,42传动轮,43立杆,44摆动电机,45第二传动皮带,46导向槽,5压力荷载机构,6修磨治具,61修磨面,62螺旋槽,63避空槽,64排液孔。
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,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,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它实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1:
参见图1~4,一种修磨治具6,其整体呈圆柱形且下端面设为修磨面61,在所述修磨面61上设置金刚砂层,在所述修磨面61上还设有螺旋槽62和避空槽63,所述避空槽63位于螺旋槽62的中心位置,在所述修磨治具6的上端面中心位置处设有用于容纳滚动轴承32的圆形沉头孔,在所述修磨治具6上还设有多个上下贯通的排液孔64。
在本实施例中,所述螺旋槽12的槽宽为2mm,槽深为3mm,相邻槽间距为2mm;所述避空槽13为圆形凹槽,且该圆形凹槽的直径为15mm、深度为3mm。
在本实施例中,所述排液孔64与螺旋槽62连通,所述沉头孔与避空槽63连通。
一种包含上述修磨治具6的修磨装置,包括旋转底座2、定位治具3、摆动机构4和压力荷载机构5。
所述旋转底座2用于放置待修的抛光磨具1,所述旋转底座2包括底座本体、底座电机21和第一传动皮带22,所述抛光磨具1设置在底座本体上并通过螺纹实现紧固连接,所述底座电机21的输出端通过第一传动皮带22与底座本体联动设置,通过所述底座电机21带动底座本体及其上的抛光磨具1在平面内一起转动。
所述定位治具3位于抛光磨具1上方并用于实现产品待加工面与抛光面11的贴合,所述定位治具3包括竖直设置的顶杆31以及位于顶杆31下端的滚动轴承32,在所述滚动轴承32的中心位置设有一个与该轴承匹配的轴套33,所述轴套33的上端设置有凹槽,所述顶杆31下端设置成与轴套上凹槽匹配的倒锥形结构或凸字形结构。
所述摆动机构4包括包括连杆41、传动轮42、立杆43、摆动电机44、第二传动皮带45和导向槽46。所述立杆43竖直设置且下端通过第二传动皮带45与摆动电机44的输出端联动设置,所述传动轮42设置于所述立杆43的上端且随立杆43做周期性转动,所述连杆41水平设置且其一端与传动轮42可活动连接而另一端与顶杆31固定连接,所述导向槽46为封闭的圆环形槽且固定设置在传动轮42和顶杆31之间,所述导向槽46内设有滑块且该滑块与连杆41固定连接,用于辅助传动轮42带动连杆41转动时的导向,确保连杆41上各点的运动轨迹相同。
事实上,所述连杆41、传动轮42和导向槽46配合形成水平的双曲柄机构。通过摆动机构4和定位治具3带动修磨治具6在抛光磨具的抛光面11上做周期性的水平圆周运动。
所述压力荷载机构5具体为气缸,所述气缸的输出轴与摆动机构的连杆41联动设置,并通过输出竖直向下的作用力使顶杆31的下端与轴套33的凹槽卡接并压紧,从而确保修磨治具的修磨面61始终紧贴在抛光面11上。
在本实施例中,所述修磨装置与产品的抛光装置结构相同,具有同样的旋转底座2、定位治具3、摆动机构4和压力荷载机构5。除此之外,所述抛光装置还包括抛光磨具1和产品放置台02。
所述抛光磨具1整体呈圆柱形且其直径大于修磨治具6的直径,所述抛光磨具1包括朝上设置的抛光面11,所述抛光面11为树脂铜磨头,由铜粉、金刚石粉末、树脂粘剂和水混合成的树脂铜胚料经过干压成型、高温烧制和CNC加工后制备得到。
所述产品放置台02设置在顶杆31的下端,且在产品放置台02的中心位置设有与滚动轴承32匹配的凹槽,通过该凹槽与滚动轴承32间的配合实现产品放置台02与顶杆31间可转动连接。
基于抛光装置与修磨装置具有相同的结构,仿照产品抛光过程对抛光磨具1进行修磨作业,过程如下:
1)准备修磨治具:所述修磨治具6的主体采用不锈钢材质,通过CNC设备加工出螺纹槽62、避空槽63、沉头孔以及排液孔64结构,根椐修磨粗糙度的需要在修磨面61上烧结或电镀对应砂号的金刚砂层;
2)安装修磨治具:取下原抛光装置上的产品放置台02,通过沉头孔与滚动轴承32间的配合在顶杆31下端可转动设置修磨治具6,所述修磨治具的修磨面61朝下并与抛光磨具的抛光面11上下相对;
3)固定修磨治具:启动压力荷载机构5,使得修磨面61与抛光面11紧贴,且二者间的相互作用力不会影响其相对运动;
4)开始修磨作业:在抛光作业位置喷洒抛光液,启动底座电机21和摆动电机44,所述抛光磨具1通过摩擦力带动修磨治具6自旋,使得修磨面61对抛光面11进行旋转抛光,同时所述修磨治具6通过摆动机构4和定位治具3的带动在抛光磨具的抛光面11上做周期性的水平圆周运动,使得修磨面61对抛光面11各处抛光均匀;
5)结束:修磨完成后停止作业,将所述修磨治具6取下并重新在顶杆31下端安装好产品放置台02。
为了体现本发明技术方案的优势,申请人相对于实施例1还设置了若干对比实施例,其中:
实施例1和对比实施例1均在相同的技术条件下进行修磨作业,即对磨损度相同的铜磨头进行作业,使用同型号批次的循环冷却液和同机型的四轴抛光机,转速均设定为1000rpm,气压均设定为0.2MPa,摆动速度均设定为40rpm。区别仅在于对比实施例1中的修磨治具完全不开槽。
对比实施例2采用CNC修复方式,将待修磨的铜磨头通过夹持治具固定在CNC工作台上,CNC主轴的转速设定为3000RPM,进给速度设定为200mm/min,单次切削量设定为0.05mm,使用钨钢铣刀和相同的循环冷却液,通过CNC设备将铜磨头的磨损面修复平整。
对比实施例3采用磨床修复方式,将待修磨的铜磨头通过夹持治具固定在磨床工作台上,磨床砂轮的转速设定为3000RPM,单次切削量设定为0.05mm,所使用的砂轮为烧结金刚砂轮,所使用的循环冷却液与上相同,通过磨床设备将铜磨头的磨损面修复平整。
上述各实施例和对比实施例的区别参数及对应试验结果详见表1。
表1
通过上述实施例可知,相比于现有技术,本发明提供的技术方案配合改进后的抛光装置,在修复效率、修复品质以及后续加工产品良率方面明显占据优势。
本发明在修磨面上设有螺旋形状的凹槽,且螺旋方向与底座的转动方向相同;在修磨作业过程中,主动转动的待修复铜磨头在摩擦力作用下带动修磨治具做同方向的逆/顺时针自旋转动,同时修磨治具在双曲柄机构和顶杆的作用下做反向的顺/逆时针圆周摆动,可确保待修复铜磨头的每个位置都被修复到;由于螺纹槽是一个整体统一且360°均匀分布的结构,可以保证螺纹槽所在修磨面的每个位置点的结构、平面度及受到的阻力不会急剧变化,因此待修复铜磨头受到的磨擦阻力均匀,确保整个修磨过程平稳流畅。
另外,抛光液通过排液孔流至螺旋槽内,不仅有利于抛光液均匀分布并与修磨作业面充分接触,进而对修磨加工起到降温,排屑和润滑作用,而且由于抛光液在由螺旋槽和铜磨头待修复面形成的空间内积聚,抛光液通过缝隙缓缓流出,可有效减少抛光液的喷淋量,节约成本。
本发明在修磨面的中间位置设置避空槽,排屑效果好,而且减少了修磨时修磨面上内外区域的线速度差,有利于平衡铜磨头各处位置的磨损程度,确保后续对产品的加工质量。
综上所述,本发明克服了当下铜磨头修复时存在的效率低、品质差等缺陷,所用修磨治具结构简单、使用方便,无需对磨头进行拆装作业就可直接在加工设备上完成修复工作,提升了后续产品的加工品质和生产效率,具有重大的实际应用价值。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利保护范围,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。在本发明的精神和原则之内,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的任何改进或等同替换,直接或间接运用在其它相关的技术领域,均应包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种修磨治具,其特征在于,包括修磨面(61),在所述修磨面(61)上设置金刚砂层,在所述修磨面(61)上还设有螺旋槽(62)和避空槽(63),所述避空槽(63)位于螺旋槽(62)的中心位置。
2.根据权利要求1所述的修磨治具,其特征在于,在修磨治具(6)上设有多个排液孔(64),所述排液孔(64)贯穿整个修磨治具并连接修磨面(61)以及修磨面的相对面上。
3.根据权利要求2所述的修磨治具,其特征在于,所述排液孔(64)与螺旋槽(62)连通。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的修磨治具,其特征在于,所述螺旋槽(62)的槽宽为0.2~3mm、槽深为0.2~5mm,且相邻槽间距为0.2~5mm;所述避空槽(63)为圆形凹槽,且该圆形凹槽的直径为3~25mm、深度为0.2~5mm。
5.根据权利要求4所述的修磨治具,其特征在于,所述修磨治具(6)的主体采用金属材质且经过CNC加工、在工作面上埋植致密的金刚砂层后制备得到,所用金刚砂的粒径为0.01~0.5mm。
6.一种修磨装置,其特征在于,包括如权利要求1~5中任意一项所述的修磨治具(6)、用于设置抛光磨具(1)的旋转底座(2)、用于实现修磨治具(6)与抛光磨具紧贴(1)的定位治具(3)以及用于带动修磨治具(6)在抛光磨具(1)上做周期性圆周运动的摆动机构(4),所述摆动机构(4)与定位治具(3)联动设置。
7.根据权利要求6所述的修磨装置,其特征在于,所述摆动机构(4)包括动力源和双曲柄机构,所述双曲柄机构的一端连接动力源而另一端连接所述定位治具(3),通过所述双曲柄机构带动修磨治具(6)在抛光磨具的抛光面(11)上做周期性圆周运动,实现对抛光面360°修磨作业且修磨面磨损均匀。
8.根据权利要求7所述的修磨装置,其特征在于,所述定位治具(3)包括竖直设置的顶杆(31)以及设置在顶杆(31)下端的滚动轴承(32),在所述修磨治具(6)上设有与滚动轴承(32)匹配的圆形沉头孔,通过该沉头孔与滚动轴承(32)间的配合实现修磨治具与顶杆(31)间可转动连接;
所述双曲柄机构水平设置且包括连杆(41)、传动件和导向件,所述传动件在动力源驱动下做周期性转动,所述连杆(41)的一端与传动件可活动连接而另一端与顶杆(31)固定连接,所述导向件位于传动件和顶杆(31)之间并与所述连杆(41)可活动连接。
9.一种配合如权利要求6~8中任意一项所述修磨装置使用的修磨方法,其特征在于,具体包括如下步骤:
1)准备好修磨治具(6),在所述修磨治具(6)的修磨面(61)上设置金刚砂层;
2)通过定位治具(3)将修磨治具(6)紧压在待修的抛光磨具(1)上,使得修磨治具的修磨面(61)与抛光磨具的抛光面(11)紧密贴合;
3)开始修磨作业,喷淋冷却液,所述抛光磨具(1)在旋转底座(2)的带动下相对于修磨治具(6)做自旋运动,使得修磨面(61)对抛光面(11)进行旋转抛光,同时通过摆动机构(4)带动定位治具(3)做周期性圆周运动,进而带动修磨治具(6)在抛光磨具(1)上做周期性圆周运动,使得修磨面(61)对抛光面(11)各处抛光均匀。
10.根据权利要求9所述的修磨方法,其特征在于,当产品的抛光装置与本发明中的修磨装置结构相同时,所述修磨方法仿照产品抛光过程对抛光磨具(1)进行修磨作业。
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