CN112643548A - 一种干式磨床自适应除尘冷却砂轮装置的除尘冷却方法 - Google Patents

一种干式磨床自适应除尘冷却砂轮装置的除尘冷却方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种干式磨床自适应除尘冷却砂轮装置的除尘冷却方法，其特征在于：磨床磨削作业时，砂轮基体(2.2)通过砂轮基体轮轴(2.1)支撑于支座(1)上，并且在电机的带动下旋转，设置于砂轮基体(2.2)上的砂轮磨片系统(3)将由于离心力的作用，通过相连的第一液压支撑缸(3.2)和第二液压支撑缸(3.3)绕着转轴(3.1)相对于砂轮基体(2.2)向外转动，当离心力与弹簧(3.6)的拉力平衡时，砂轮磨片(3.4)达到平衡位置，砂轮磨片(3.4)将与待加工工件接触，从而实现对工件的磨削加工作用；自适应除尘冷却砂轮装置能够完全无间隙回收磨屑，能够大幅提高磨削除尘效果。

Description

一种干式磨床自适应除尘冷却砂轮装置的除尘冷却方法
技术领域
本发明涉及磨床技术领域，具体为一种干式磨床自适应除尘冷却砂轮装置的除尘冷却方法。
背景技术
磨床主要用于加工硬度较高的材料或脆性材料，如硬质合金、玻璃等；同时磨床通常作为高精度和表面粗糙度很小的磨削。磨床在磨削过程中，通常有磨削液进行润滑和冷却。某些特殊场景，如磨削特殊有毒有害物质等采用干式磨床，干式磨床当前采用气体外部冷却方式对干式磨床进行冷却作用，冷却空气作用于砂轮和工件接触点附近，利用高压空气对砂轮进行吹扫，起到冷却和润滑的作用，同时将有助于磨粒的脱落。由于磨削过程中无磨削液参与，一方面，磨削过程产生大量磨削热，无磨削液参与将造成磨削热聚集，对砂轮和工件造成烧蚀作用，将影响工件的磨削质量和砂轮寿命；另一方面，砂轮磨粒脱落效果不理想，砂轮磨粒由于冷却效果的问题存在脱落过早或过晚，过早则砂轮磨损过快，磨粒脱落过晚，则磨粒会被越磨越钝，磨削能力下降，磨粒圆滑，影响磨削效率，反复打滑，加重了磨削热聚集效果，造成砂轮和工件的进一步烧蚀。
发明内容
本发明目的在于针对干式磨床在加工时，存在的磨削热冷却效果不好、磨粒脱出效果不理想等问题，提供一种干式磨床自适应除尘冷却砂轮装置的除尘冷却方法。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案是提供了一种干式磨床自适应除尘冷却砂轮装置的除尘冷却方法，磨床磨削作业时，砂轮基体通过砂轮基体轮轴支撑于支座上，并且在电机的带动下旋转，设置于砂轮基体上的砂轮磨片系统将由于离心力的作用，通过相连的第一液压支撑缸和第二液压支撑缸绕着转轴相对于砂轮基体向外转动，当离心力与弹簧的拉力平衡时，砂轮磨片达到平衡位置，砂轮磨片将与待加工工件接触，从而实现对工件的磨削加工作用；
在离心力作用下，与风通道出口柔性连接的气流导向板将沿着风通道出口径向移动，移动距离与离心力的大小成正比；在风机的吸力作用下，将磨削产生的沿切向飞出的磨屑刚好吸入，并且砂轮磨片与砂轮基体之间的间隙与砂轮旋转速度呈正比，气流导向板所调节的风通道出口大小、以及磨屑数量也与砂轮旋转速度呈正比，从而实现自适应实现磨屑的回收。
进一步地，当砂轮基体进给时，砂轮磨片沿周向单侧与待加工工件接触进行磨削，磨削点处所受径向力逐渐增大，砂轮磨片单侧承受径向力，第二液压支撑缸或第一液压支撑缸内的压力不等，通过第二液压支撑缸或第一液压支撑缸将砂轮磨片进给时周向两侧所受的径向力之差转换为压力差，通过液压管道与第二液压支撑缸或第一液压支撑缸相连的压差传感器将第一液压支撑缸和第二液压支撑缸的压力差转换为信号。
进一步地，根据第一液压支撑缸和第二液压支撑缸的压力差来驱动电动调节阀，电动调节阀与通风门相连接，通风门在电动调节阀的带动下，调节风门开度。
进一步地，当砂轮装置的进给量增大时，砂轮磨片沿周向两侧所受的径向力之差增大大，因而第二液压支撑缸或第一液压支撑缸内的压力差愈大，压差传感器和信号放大器发出信号调节电动调节阀，使通风门5.1开度增大。
进一步地，根据加工需求、当前磨削情况、当前砂轮磨片温度，对弹簧刚度进行调节，控制砂轮磨片与砂轮基体之间的间隙大小，以及风通道出口大小。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
第一、自适应除尘冷却砂轮装置能够完全无间隙回收磨屑，能够大幅提高磨削除尘效果；
第二、能够根据磨屑数量自适应调整回收间隙的大小，保证除尘效果可靠；
第三、冷却空气作用于砂轮磨片内部，实现对砂轮磨片的整体冷却作用，避免砂轮表面烧蚀；
第四、冷却空气与除尘通向作用，并且冷却空气是吸力作用，经过气溶胶过滤装置避免产生气溶胶效果和有毒或放射性物质危害扩散。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明砂轮磨片系统截面图；
图3为本发明砂轮磨片系统局部放大图；
图4为本发明砂轮基体装置截面图；
图5为本发明砂轮风道控制系统原理图；
其中：1-支座；2-砂轮基体装置；3-砂轮磨片系统；4-砂轮风道系统；5-砂轮风道控制系统；1.1-轴承座；1.2-轴承；2.1-砂轮基体轮轴；2.2-砂轮基体；3.1-转轴；3.2-第一液压支撑缸；3.3-第二液压支撑缸；3.4-砂轮磨片；3.5-气流导向板；3.6-弹簧；4.1-风机；4.2-气溶胶过滤系统；4.3-柔性伸缩风道；4.4-砂轮主通风风道；4.5-风通道； 5.1-通风门；5.2-压差传感器；5.3-电动调节阀；5.4-液压管道；5.5- 信号放大器；5.6-温度传感器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
如图1所示，该实施例提供了一种干式磨床自适应除尘冷却砂轮装置，包括支座1、砂轮基体装置2、砂轮磨片系统3、砂轮风道系统4、砂轮风道控制系统5。
支座1由轴承座1.1和轴承1.2组成，轴承座1.2固定于磨床移动架上，随移动架移动从而实现砂轮装置的整体进刀磨削，轴承1.2 安置于轴承座1.1内，从而实现砂轮基体装置2的转动与移动架的动静分离。
砂轮基体装置2包括砂轮基体轮轴2.1、砂轮基体2.2，固定于支座1上，砂轮基体利用砂轮基体轮轴2.1安装于支座1上，砂轮基体2.2与砂轮基体轮轴2.1整体成形制作。
砂轮磨片系统3包括转轴3.1、第一液压支撑缸3.2、第二液压支撑缸3.3、砂轮磨片3.4、气流导向板3.5、弹簧3.6，第一液压支撑缸 3.2、第二液压支撑缸3.3一端分别通过转轴3.1与砂轮基体2相连接，另一端通过转轴3.3分别与砂轮磨片3.4的端部和中部相连接，形成平行连杆结构，砂轮磨片3.4能够随着第一液压支撑缸3.2和第二液压支撑缸3.3沿着转轴3.1自由转动，同时利用弹簧3.6将第一液压支撑缸3.2与砂轮磨片3.4连接的转轴3.1与砂轮磨片3.4相连接，实现砂轮磨片3.4与砂轮基体2.2的静态紧密贴合，其中砂轮磨片3.4 为树脂类磨片，磨粒脱落速度受温度影响大。气流导向板3.5布置在砂轮磨片3.4与砂轮基体2.2之间，与砂轮基体2.2的风通道出口柔性连接，能够随着砂轮基体2.2转速变化做径向移动，从而自适应的调节风通道出口开度，达到温度控制的目的。
砂轮风道系统4由风机4.1、气溶胶过滤系统4.2、柔性伸缩风道 4.3、砂轮主通风风道4.4、风通道4.5组成，风机4.1与气溶胶过滤系统4.2相连接，通过柔性伸缩风道4.3与砂轮的主通风风道4.4，主通风风道4.4设置于砂轮基体轮轴2.1内部，主通风风道4.4与风通道4.5相连接，风通道4.5是在砂轮内部，沿径向方向呈辐射状分布。
砂轮风道控制系统5由通风门5.1、压差传感器5.2、电动调节阀 5.3、液压管道5.4、信号放大器5.5、温度传感器5.6等组成，通风门 5.1设置于风通道4.5的入口，与主通风风道4.4相连接，压差传感器 5.2通过液压管道5.4与第一液压支撑缸3.2和第二液压支撑缸3.3相连接，信号放大器5.5将第一液压支撑缸3.2和第二液压支撑缸3.3 的压差信号放大并转换为电信号，根据第一液压支撑缸3.2和第二液压支撑缸3.3的压力差来驱动电动调节阀5.3，电动调节阀5.3与通风门5.1相连接，通风门5.1在电动调节阀5.3的带动下，调节通风门 5.1开度。
磨床磨削作业时，砂轮基体2.2通过砂轮基体轮轴2.1支撑于支座1上，并且在电机的带动下实现高速旋转，设置于砂轮基体2.2上的砂轮磨片系统3将由于离心力的作用，通过相连的第一液压支撑缸 3.2和第二液压支撑缸3.3绕着转轴3.1相对于砂轮基体2.2向外转动，当离心力与弹簧3.6的拉力平衡时，砂轮磨片3.4达到平衡位置，砂轮磨片3.4将与待加工工件接触，从而实现对工件的磨削加工作用；
同时在离心力作用下，与风通道4.5出口柔性连接的气流导向板 3.5，也将沿着风通道4.5出口径向移动，移动距离与离心力的大小即砂轮装置的转速大小成正比，气流导向板3.5沿径向移动距离愈大则风通道4.5出口的开度愈大。砂轮磨片3.4与砂轮基体2.2之间存在一定的间隙，此间隙通过风通道4.5出口与砂轮风道系统4相联通，在风机4.1的吸力作用下，将磨削产生的沿切向飞出的磨屑刚好吸入，并且砂轮磨片3.4与砂轮基体2.2之间的间隙与砂轮旋转速度呈正比，气流导向板3.5所调节的风通道4.5出口大小、以及磨屑数量也与砂轮旋转速度呈正比，并且飞行角度也与砂轮旋转速度呈正向关系，能够自适应实现磨屑的回收；并且空气产生对流作用于砂轮磨片3.4内部，对砂轮起到良好的冷却作用，避免砂轮磨片3.4的烧蚀，由于冷却空气被吸入气溶胶过滤装置4.2，避免了冷却空气产生气溶胶污染，磨削热与砂轮旋转速度呈正比关系，随着转速提高，气流导向板3.5 沿径向向外移动距离逐渐增大，风通道4.5出口也逐渐增大，风阻将减小，能够自适应控制砂轮磨片3.4的冷却作用。
本发明中，通过液压支撑缸3.2、3.3与压差传感器5.2、电动调节阀5.3、通风门5.1实现自适应除尘和冷却，能够根据进给量的大小自适应的调节砂轮温度。所采用的方法如下：当砂轮基体进给时，通常砂轮磨片3.4沿周向单侧与待加工工件接触进行磨削，磨削点处所受径向力逐渐增大，磨削也愈剧烈。
当砂轮装置随移动架移动从而实现砂轮装置的整体进刀磨削时，一般砂轮磨片3.4沿周向的两侧与待加工工件接触，进给量决定了砂轮磨片3.4与加工工件之间磨削的剧烈程度。由于砂轮磨片3.4单侧承受径向力，因此第一液压支撑缸3.2或第二液压支撑缸3.3内的压力会随之增大，第二液压支撑缸3.3或第一液压支撑缸3.2内的压力则增大不明显，第二液压支撑缸3.3或第一液压支撑缸内的压力不等。上述通过第二液压支撑缸3.3或第一液压支撑缸将砂轮磨片3.4进给时周向两侧所受的径向力之差转换为压力差，通过液压管道5.4与第二液压支撑缸3.3或第一液压支撑缸相连的压差传感器5.2检测到第一液压支撑缸3.2和第二液压支撑缸3.3的压力差，压差信号经过信号放大器5.5转换成电信号驱动电动调节阀5.3，电动调节阀5.3与通风门5.1相连接，通风门5.1在电动调节阀5.3的带动下，调节风门开度。
当砂轮装置的进给量大时，砂轮磨片3.4沿周向两侧所受的径向力之差更大，因而第二液压支撑缸3.3或第一液压支撑缸内的压力差愈大，压差传感器5.2和信号放大器5.5发出信号调节电动调节阀，使通风门5.1开度增大，降低因进给量大带来的磨削热聚集，避免砂轮和工件的烧蚀。
在磨削加工时，调节弹簧3.6刚度以适应当前加工、散热需求：
在实际加工过程中，根据加工需求、当前磨削情况、当前砂轮磨片3.4温度，对弹簧3.6刚度进行调节，控制砂轮磨片3.4与砂轮基体2.2之间的间隙大小，以及风通道4.5出口大小。若在当前弹簧3.6 刚度大时，自适应散热效果不佳，则降低弹簧3.6刚度，使气流导向板3.5在同等离心力作用下能够沿径向往外运动距离增大，反之亦然。
在磨削加工时，自适应除尘冷却：
在后续加工过程中，只需由气流导向板3.5在离心力作用下做径向移动，从而控制风通道4.5出口大小，即可简单便捷地实现温度自适应调控。在离心力增大时气流导向板3.5向外运动，风通道4.5出口增大，离心力减小时，气流导向板4.5在在弹簧3.6拉力作用下向内运动。
本装置在砂轮装置整体进刀磨削时，根据砂轮磨片3.4两侧的受力自适应温度控制：
砂轮装置整体进刀磨削时，砂轮磨片3.4单侧承受径向力，根据两侧液压支撑缸3.2、3.3内的压差信号控制通风门5.1的大小。由压差传感器5.2检测的压差信号经过信号放大器5.5的放大并且转换成电信号，驱动电动调节阀5.3控制通风门5.1的大小。进给量越大则单侧所受径向力越大，压差信号则增大，进而增大通风门5.1大小。
S4、本装置在砂轮装置整体进刀磨削时，调节信号放大器5.5倍率，以适应温度控制要求：
在砂轮磨片处设置有温度传感器5.6，连续监测砂轮表面温度，若在加工过程中温度传感器5.6监测温度过高，则在当前信号放大器 5.5倍率下，压差信号不能很好地调节温度。可将信号放大器5.5的倍率调高，从而增大对通风门5.1的调控力度，反之亦然。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种干式磨床自适应除尘冷却砂轮装置的除尘冷却方法，其特征在于：
磨床磨削作业时，砂轮基体(2.2)通过砂轮基体轮轴(2.1)支撑于支座(1)上，并且在电机的带动下旋转，设置于砂轮基体(2.2)上的砂轮磨片系统(3)将由于离心力的作用，通过相连的第一液压支撑缸(3.2)和第二液压支撑缸(3.3)绕着转轴(3.1)相对于砂轮基体(2.2)向外转动，当离心力与弹簧(3.6)的拉力平衡时，砂轮磨片(3.4)达到平衡位置，砂轮磨片(3.4)将与待加工工件接触，从而实现对工件的磨削加工作用；
在离心力作用下，与风通道(4.5)出口柔性连接的气流导向板(3.5)将沿着风通道(4.5)出口径向移动，移动距离与离心力的大小成正比；在风机(4.1)的吸力作用下，将磨削产生的沿切向飞出的磨屑刚好吸入，并且砂轮磨片(3.4)与砂轮基体(2.2)之间的间隙与砂轮旋转速度呈正比，气流导向板(3.5)所调节的风通道(4.5)出口大小、以及磨屑数量也与砂轮旋转速度呈正比，从而实现自适应实现磨屑的回收。
2.根据权利要求1所述的干式磨床自适应除尘冷却砂轮装置的除尘冷却方法，其特征在于：当砂轮基体进给时，砂轮磨片(3.4)沿周向单侧与待加工工件接触进行磨削，磨削点处所受径向力逐渐增大，砂轮磨片(3.4)单侧承受径向力，第二液压支撑缸(3.3)或第一液压支撑缸(3.2)内的压力不等，通过第二液压支撑缸(3.3)或第一液压支撑缸(3.2)将砂轮磨片(3.4)进给时周向两侧所受的径向力之差转换为压力差，通过液压管道(5.4)与第二液压支撑缸(3.3)或第一液压支撑缸相连的压差传感器(5.2)将第一液压支撑缸(3.2)和第二液压支撑缸(3.3)的压力差转换为信号。
3.根据权利要求2所述的干式磨床自适应除尘冷却砂轮装置的除尘冷却方法，其特征在于：根据第一液压支撑缸(3.2)和第二液压支撑缸(3.3)的压力差来驱动电动调节阀(5.3)，电动调节阀(5.3)与通风门(5.1)相连接，通风门(5.1)在电动调节阀(5.3)的带动下，调节风门开度。
4.根据权利要求2所述的干式磨床自适应除尘冷却砂轮装置的除尘冷却方法，其特征在于：当砂轮装置的进给量增大时，砂轮磨片(3.4)沿周向两侧所受的径向力之差增大大，因而第二液压支撑缸(3.3)或第一液压支撑缸内的压力差愈大，压差传感器(5.2)和信号放大器(5.5)发出信号调节电动调节阀，使通风门5.1开度增大。
5.根据权利要求2所述的干式磨床自适应除尘冷却砂轮装置的除尘冷却方法，其特征在于：根据加工需求、当前磨削情况、当前砂轮磨片(3.4)温度，对弹簧(3.6)刚度进行调节，控制砂轮磨片(3.4)与砂轮基体(2.2)之间的间隙大小，以及风通道(4.5)出口大小。
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