CN112975662B - 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 (2)

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: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);曲柄(301)与摇杆(302)通过槽销副连接。
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