CN112975662A - 一种超硬砂轮的在线修整装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种超硬砂轮的在线修整装置，用于解决非导电结合剂超硬砂轮难以进行稳定的在线修整、或者修整过程会影响加工质量的问题。装置具体包括驱动模块、恒力磨削模块和冲击修整模块。驱动模块用于完成对刀；恒力磨削模块能够给磨削过程提供恒定的磨削力；冲击修整模块由曲柄、摇杆、滑块一、滑块二、活塞杆二、支座、压气活塞、冲击活塞、密封圈、气缸二和锤头组成，曲柄、摇杆、滑块一、工作台组成曲柄摇杆机构，曲柄摇杆机构往复运动使得冲击活塞周期性地撞击锤头，从而对砂轮/工件磨削界面产生冲击力，使得磨粒严重磨损的钝化面发生微破碎并产生新的锐利切刃。本发明具有提高修整效率、保证修整质量、操作简单、适用性广的优点。

Description

一种超硬砂轮的在线修整装置
技术领域
本发明涉及一种砂轮的修整装置，特别是一种超硬砂轮的在线修整装置。
背景技术
磨削加工是高硬难加工材料精密加工的重要方法，磨削过程中砂轮磨粒会出现磨损，从而造成磨削力增大、磨削温度升高，使得工件出现热损伤，因此需要对砂轮进行修整以维持砂轮良好的磨削性能。传统的修整方法是，当砂轮磨损严重时，采用金刚石笔、或修整轮对砂轮进行修整，但是该修整方法的主要问题是砂轮修整期间不能正常工作，从而导致磨削效率降低。在线电解修整(ELID)是提高砂轮磨削效率的有效方法，但是该技术主要应用于金属结合剂砂轮，而非导电结合剂却难以适用。通过对砂轮/工件磨削界面施加周期性的冲击载荷，从而对砂轮进行在线修整，是解决上述问题的有效方法。
公开号为CN110450043B的发明专利“一种研磨机构及其使用方法”，公开了一种能在磨削过程中对砂轮进行修整的装置及使用方法，其原理是通过电机驱动凸轮连杆机构，使得上配重块被提升至一定高度后自由坠落，通过上配重块撞击下配重块，对工件和砂轮产生冲击力，机构往复运动从而能够对砂轮/工件磨削界面施加周期性的冲击力，实现对砂轮的在线修整。但是该技术方案仍然存在以下问题：凸轮连杆机构提升上配重块、及上配重块脱钩时会对装置产生瞬时刚性冲击，这严重影响了凸轮连杆机构的使用寿命；特别是当凸轮转速增大时，这种刚性冲击表现得更加突出，因此该装置不能实现高频冲击，即难以对砂轮进行高频在线修整。
公开号为CN11549236A的发明专利“一种圆柱滚子端面磨削的轴向高频振荡装置及其磨削工艺”和公开号为CN210790516U的实用新型专利“一种圆柱滚子端面磨削的轴向高频振荡装置”，公开了一种能在磨削过程中对砂轮进行修整的装置，其原理是在端面磨削过程中，通过电机驱动偏心轴承，使得砂轮发生轴向振荡，从而砂轮/工件磨削界面形成交变压力，实现对砂轮的修整。但是，该技术方案存在的主要问题是，砂轮的轴向振荡幅值高达10μm、频率为3.3Hz，因此磨削时磨削深度会周期性地变化，也就是当砂轮与工件处于紧密贴合的状态时，磨削深度增大了10μm，从而使得加工表面粗糙度增大，周期性振荡致使加工表面产生表面波度，因此，该技术方案给加工表面质量带来了新的困扰。
发明内容
为了解决现有问题，本发明提出了一种超硬砂轮的在线修整装置，用于解决非导电结合剂超硬砂轮难以进行稳定的在线修整、或者修整过程会影响工件加工质量的问题。驱动模块用于完成对刀；通过恒力磨削模块给磨削过程提供恒定的磨削力；冲击修整模块中曲柄摇杆机构往复运动，使得冲击活塞周期性地撞击锤头及与之相连的压板，从而对砂轮/工件磨削界面产生周期性的冲击力，使得磨粒严重磨损的钝化面发生微破碎并产生新的锐利切刃，进而实现对砂轮的在线修整。
为了实现上述目的，一种砂轮的在线修整装置，其特征在于：该装置是由驱动模块、恒力磨削模块、冲击修整模块组成；所述驱动模块包括：伺服电机、丝杆螺母副、导轨和工作台；伺服电机驱动丝杆螺母副使得工作台在导轨上向右移动，从而使得工件待加工表面与砂轮接触，实现对刀。
所述恒力磨削模块包括：气缸一、活塞杆一和压板；气缸一通过活塞杆一推动压板，使得工件压紧砂轮，从而对工件进行恒力磨削。
所述冲击修整模块包括：曲柄、摇杆、滑块一、滑块二、活塞杆二、支座、压气活塞、冲击活塞、密封圈、气缸二和锤头；曲柄、摇杆、滑块一和工作台组成曲柄摇杆机构，曲柄转动时摇杆具有急进特性；所述摇杆与活塞杆二通过槽销副连接；压气活塞和冲击活塞上均装有密封圈，压气活塞和冲击活塞之间为密封气体，锤头一端连接压板的中心，另一端延伸至气缸二内；曲柄摇杆机构往复运动使得冲击活塞周期性地撞击锤头，从而对砂轮/工件磨削界面产生冲击力，使得磨粒严重磨损的钝化面发生微破碎并产生新的锐利切刃，从而对砂轮进行周期性在线修整。
通过改变曲柄的转速可以改变冲击力的频率，频率调节范围为1～10Hz。
支座、气缸一和气缸二均安装在工作台上；支座支承活塞杆二；压气活塞和冲击活塞之间的密封气体为空气；曲柄与摇杆通过槽销副连接。
上述一种超硬砂轮的在线修整装置，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果。
①提升砂轮修整效率。能够在磨削加工过程中对砂轮进行修整，简化了修整过程，从而提升了砂轮修整效率。
②修整过程稳定。对砂轮进行在线修整时，磨粒的切深不会发生大的突变，避免了工件加工表面粗糙度及波度增大的问题，从而保证了工件加工质量。
③装置结构简单、工作可靠。通过对砂轮/工件磨削界面施加周期性的冲击，实现对砂轮的修整，从而不需要额外的修整工具，避免了修整工具损耗的问题；压气活塞与冲击活塞之间的密封气体形成气垫，避免了装置受到刚性冲击，使得装置能够平稳运转。
④操作简单、适用性广。通过改变曲柄转速能够改变冲击力的频率；相比在线电解修整，本装置能够对非导电结合剂超硬砂轮进行有效的在线修整。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是摇杆位于极左位置时示意图。
图3是摇杆位于极右位置时示意图。
图4是磨粒切削工件材料示意图。
图5是磨粒严重磨损示意图。
图6是磨粒钝化面产生微破碎示意图。
以上图1至图6中的标示为：101、伺服电机，102、丝杆螺母副，103、导轨，104、工作台，201、气缸一，202、活塞杆一，203、压板，301、曲柄，302、摇杆，303、滑块一，304、滑块二，305、活塞杆二，306、支座，307、压气活塞，308、冲击活塞，309、密封圈，310、气缸二，311、锤头，312、密封气体，4、工件，5、砂轮，6、磨粒，7、钝化面，8、锐利切刃。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明一种超硬砂轮的在线修整装置，由驱动模块、恒力磨削模块和冲击修整模块组成。所述驱动模块包括：伺服电机101、丝杆螺母副102、导轨103和工作台104；所述恒力磨削模块包括：气缸一201、活塞杆一202和压板203；所述冲击修整模块包括：曲柄301、摇杆302、滑块一303、滑块二304、活塞杆二305、支座306、压气活塞307、冲击活塞308、密封圈309、气缸二310和锤头311。
伺服电机101驱动丝杆螺母副102使得工作台104在导轨103上向右移动，从而使得工件4待加工表面与砂轮5接触，实现对刀；恒力磨削模块和冲击修整模块均安装在驱动模块的工作台104上，能够在磨削加工过程中对砂轮进行修整，延长了磨削加工时间，提高了修整效率。
气缸一201通过活塞杆一202推动压板203，使得工件4压紧砂轮5，从而对工件4进行恒力磨削。
冲击修整模块中曲柄301、摇杆302、滑块一303和工作台104组成曲柄摇杆机构，曲柄301转动时摇杆302具有急进特性；所述摇杆302与活塞杆二305通过槽销副连接；压气活塞307和冲击活塞308上均装有密封圈309，压气活塞307和冲击活塞308之间为密封气体312，锤头311一端连接压板203的中心，另一端延伸至气缸二310内；冲击修整模块不需要额外的修整工具，从而避免了修整工具损耗的问题。
驱动曲柄301逆时针转动，当其带动摇杆302及活塞杆二305向右运动时，压气活塞307向右急速运动，压缩密封气体312并使得冲击活塞308向右急剧撞击锤头311，从而对砂轮/工件磨削界面产生冲击力，使得磨粒6严重磨损的钝化面7发生微破碎并产生新的锐利切刃8；同时磨粒的切深不会发生大的突变，避免了工件加工表面粗糙度及波度增大的问题，从而保证了工件4的加工质量。
当冲击活塞308撞击锤头311时，由于冲击活塞308与压气活塞307之间的密封气体312形成气垫，对锤头311的反作用力起到缓冲作用，避免了装置受到刚性冲击，从而使得装置能够平稳运转；曲柄301继续转动带动摇杆302及活塞杆二305、压气活塞307向左慢速返回，密封气体312的负压作用使得冲击活塞308也向左慢速返回。
继续驱动曲柄301带动摇杆302往复运动，使得冲击活塞308周期性地撞击锤头311并对工件/砂轮磨削界面产生冲击力；通过改变曲柄301转速，能够改变冲击力的频率，操作简单；装置通过对砂轮/工件磨削界面施加周期性冲击力，能够实现非导电结合剂砂轮的在线修整，适用性广。
上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡是在本发明的公开范围之内所做的任何等同替换、修改等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种超硬砂轮的在线修整装置，其特征在于：该装置是由驱动模块、恒力磨削模块和冲击修整模块组成；
所述驱动模块包括：伺服电机(101)、丝杆螺母副(102)、导轨(103)、和工作台(104)；伺服电机(101)驱动丝杆螺母副(102)使得工作台(104)在导轨(103)上向右移动，从而使得工件(4)待加工表面与砂轮(5)接触，实现对刀；
所述恒力磨削模块包括：气缸一(201)、活塞杆一(202)和压板(203)；气缸一(201)通过活塞杆一(202)推动压板(203)，使得工件(4)压紧砂轮(5)，从而对工件(4)进行恒力磨削；
所述冲击修整模块包括：曲柄(301)、摇杆(302)、滑块一(303)、滑块二(304)、活塞杆二(305)、支座(306)、压气活塞(307)、冲击活塞(308)、密封圈(309)、气缸二(310)和锤头(311)；曲柄(301)、摇杆(302)、滑块一(303)和工作台(104)组成曲柄摇杆机构，曲柄(301)转动时摇杆(302)具有急进特性；所述摇杆(302)与活塞杆二(305)通过槽销副连接；压气活塞(307)和冲击活塞(308)上均装有密封圈(309)，压气活塞(307)和冲击活塞(308)之间为密封气体(312)，锤头(311)一端连接压板(203)的中心，另一端延伸至气缸二(310)内；
曲柄摇杆机构往复运动使得冲击活塞(308)周期性地撞击锤头(311)，从而对砂轮/工件磨削界面产生冲击力，使得磨粒(6)严重磨损的钝化面(7)发生微破碎并产生新的锐利切刃(8)，从而对砂轮(5)进行周期性在线修整。
2.根据权利要求1所述的一种超硬砂轮的在线修整装置，其特征在于：通过改变曲柄(301)转速可以改变冲击力的频率，频率调节范围为1～10Hz。
3.根据权利要求1所述的一种超硬砂轮的在线修整装置，其特征在于：支座(306)、气缸一(201)和气缸二(310)均安装在工作台(104)上；支座(306)支承活塞杆二(305)；压气活塞(307)和冲击活塞(308)之间的密封气体(312)为空气；曲柄(301)与摇杆(302)通过槽销副连接。
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