CN1283406C - 磨削头和具有高频主轴的锯片磨床 - Google Patents

磨削头和具有高频主轴的锯片磨床 Download PDF

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Abstract

一刃磨锯片的磨床，床身支承一使锯片固定及逐齿转换的装置。机架还有一引导磨削头的定位装置。磨头有两个相互独立的最好相互直角定位的轴，其载有单独传动装置并相互直角定位。磨头可偏转地被支承并在三个空间方向上可调。在选择的一旋转位置，空间方向之一(Z方向)是相对锯片径向定位。在该位置上，一轴的转轴是切线方向定位，另一轴的转轴径向定位。磨头允许用较小直径的磨削杆凹面磨削该齿端面。为传动用一高转速电机。

Description

磨削头和具有高频主轴的锯片磨床
技术领域
本发明涉及一种磨削头和一台锯片磨床，特别是用于带有凹端面之锯齿的锯片磨床。
背景技术
用于在维修时刀磨已用过的锯片的或用于生产的锯片磨床，必须要适合锯片上预先发现的相应情况或要制造时的齿形。通常是在锯片的一个齿上，特别是用硬质合金镶嵌的锯片情况下，应对齿背和齿端面进行磨削。有时齿腹(侧)也研磨。这种磨削形式是有所区别的。在某些情况下，例如可以要求凹面磨削齿端面，另一些情况则要求平面磨削。
凹面磨削方法可以从专利文献DE4141990A1中公知，其用于在一种齿端面上产生一凹面磨削，其中，使用一圆柱形磨削体进行加工，其旋转轴基本平行于齿端面定位。磨削体是磨削杆的一部件，它可被带至锯片的中央平面或两个相对锯片中央平面错位(偏移)的接合位置中与齿端面相啮合，以便磨削该端面。它的旋转方向要根据错位(偏移)方向选择。
齿端面的凹面磨削只在某些锯片情况是必要的而不是所有型号的锯片有此要求。但是锯片磨床通常应是柔性的并在不作设备改装或改造情况下可以使用。
发明内容
为此，本发明的任务是，对一台锯片磨床作改进，使磨床能尽可能加工许多不同类型的锯片。
为此，本发明提供．用于一台磨床的磨削头，具有一个轴承座，第一根轴可转动地支承在该座上，此轴与一第一传动装置进行传动连接，轴的一端至少载有一个磨削砂轮，其中，磨削头上还设置一第二根轴，该轴与一第二传动装置进行传动连接，其一个端部载有一个磨削工具，而且，第二根轴被安置在第一根轴之两端部之间的一区域中，其特征在于：
该第二传动装置为一高速传动机构，其转速至少为第一根轴的传动装置的转速的十倍，以及
装在该第二根轴上的磨削工具为磨削杆，其直径与磨削砂轮的直径差别超出一个数量级以上。
本发明还进一步提供一种锯片磨床，特别是用于圆锯片(3)的具有上述磨削头的磨床。
根据本发明的磨削头有两根轴，它们与不同转数的传动装置相连接。第一根轴的两个端部各装备至少一个磨削砂轮，而在安装于第一根轴的两个端部之间的第二根轴上安装有一个磨削杆。两根轴的传动装置最好是这样的配置，即第一根轴的转数相对第二根轴之转数的比例，如同第二根轴的磨具圆周相对第一根轴(较大的)砂轮圆周之比例。磨削杆运转速度例如是10,000至60,000U/min(转/分)。
由于第二根轴安置在第一根轴之两端间的一区域内，最好是置于一个在砂轮之间包围的圆柱形或锥形区域之外，从而达到一个紧凑，稳定，少振动的并且是一种良好定位性能的结构，高速磨削工具(磨削杆)能够毫无问题地被带至与几乎每个锯片的齿端面相接合。磨削杆的磨削体与第一旋转轴的间距最好至少是如较大的砂轮半径一样大，以使旋转轴能够相切或交叉。这样如果磨削杆是处于工作状态时可防止砂轮与锯片相接合。当砂轮工作时，磨削杆即离开锯片。磨削头在这样结构上的定位路程是短的，故能够达到快速合理的工作。
如果磨削头上安置的轴相互被保持在一固定的空间配置，即能得到一特别紧凑，稳固的结构。而且，在磨削头上设置的轴被支承在轴承座上，并最好相互不能调节。
两根轴的传动装置最好是分开的，这样可彼此单独控制。第一传动机构和第二传动机构从属于用于第一根轴和第二根轴的传动装置1通过其这些轴分别独立地被传动。第二传动机构最好是一个高速传动机构，(其转数例如10,000～60,000U/min)，其至少为第一轴十倍大的转数(例如1000～6000U/min)。这样能将直径差别很大的，例如超出一个数量级的磨削工具应用到同一个磨削头上。
如果第一根轴和第二根轴相互成直角，相切或相互错位地定位时，这对于定位是有优点的。两根轴最好总是处于一个与锯片中央平面或与此平行的一个平面相一致的平面上。
根据本发明的进一步结构，锯片磨床有一个机架，它支承着锯片磨床的所有主要部件。机架有一个锯片支座，该支座在必要情况下还连接一个夹紧装置，以使锯片位置固定地支承在一个加工位置上用于加工。此外还设置了一个使锯片逐齿地继续转动的装置，依此使锯齿顺次地转换到加工位置。为此，可以安置一个专用的送料装置，一个所谓的局部指件。作为优选，送料装置也可是锯片的一部分。它既能作用到锯片的各个齿，也可以作用到锯片的其他部位或者锯片支座。
应用的这种送料装置最好是能作变化地调节，从而可根据需要对送料步进度予以调整。在一种特别首选的实施形式中，送料步进度是单独可控制的，以便能够在一个即同一个锯片上调节交变的送料步进度。
为了加工锯齿，至少使用一个按本发明的有轴承座的磨削头。视需要，磨削头又可分成为第一轴承座和第二轴承座。这些轴分别设置至少一个自己的磨削体。一根轴装有一个或多个磨削砂轮，另一根轴支承一根磨削杆。第一，二根轴都由一个传动装置驱动，其中，传动装置最好分为两个单独的传动机构，它们可单独进行控制。这个最好是一个上位概念配置的控制装置，其还承担对磨床的其他控制。
磨削头最好设计成，在一个时间点只有磨削体之一个进入与锯片接合。该传动机构相应地满足一根轴的要求。磨削杆被设置得用来加工齿端面。一个或多个磨削砂轮被设置得首先用来加工齿背以及视需要才加工齿端面。
磨削杆的高速传动机构可以设计得作为改装用设备，以装于现有的或已相应作了改装的磨削头上。
机架支承的一个定位装置至少允许有两个直线调节方向以及任选地允许围绕一个垂直于锯片的旋转轴B和必要时围绕另一个旋转轴作回转运动。通过这一转动，能够使砂轮和磨削杆与齿背和齿端面相适配地定位。附加的直线轴允许一进给(送料)运动。在理想情况下，设置三个相应成直角的直线轴。
新磨床的主要优点是，即使这些锯片齿有凹面端面，也可以夹紧在一台磨床上由一道工序进行完整地磨削。通常不需要参与手工操作且定位路程是短的。
机架支承该定位装置，以能够对锯片作精确配位和定位。锯片也可替代旋转轴B而运行到另一个位置，此时磨削头保持不动。这一点可以通过调节位于一弧形或直线轨道上的锯片相对锯片支座和磨削头之间的一连线为横向地移动来实现。此外锯片的旋转轴结合磨削头的横向调节就能够替代旋转轴B。
一个控制锯片磨床工作的控制装置，同时也控制定位装置，送料装置、夹紧装置以及传动装置。这样整个磨削程序能在控制下进行。最好是，该柔性的控制装置以及上述其他部件的配置可以允许全套的锯片加工被夹紧在一台并同类的锯片磨床上完成。依此，锯片磨床是柔性的和多方面可应用的。
为了适合不同的锯片直径，锯片支座最好可调节地支承在机架上，以便于调节相对磨削头的距离。两者择一，通过调节磨削头，就可使它的位置适合于不同的锯片直径。为此，总计有三个直径轴用于位置调节已足够。此外至少有一个用于磨削头的旋转轴。如果机架上支承的锯片支座不是固定的，而是可以调节，则它最好有一个调节传动机构，后者同其所有传动机构一样也是由控制装置控制。这样就能够灵活地加工由各种不同锯片组成的批量产品。
在磨削头前面，作为支承锯片的夹持装置最好设置一个固定支承在机架上的夹紧装置。该夹紧装置在需加工的这个齿的附近处夹住锯片，最好也能由控制装置控制。
在第一根轴上的磨削砂轮至少在其周面上装备有磨削材料。此外砂轮也可在其一个平面侧或两个平面侧都敷设有磨削颗粒，以能够加工锯齿的各个表面。
具有较高和最高转数运行的磨削杆，最好有一个圆柱形或锥形磨削体，它的半径在一符合目的要求的实施形式下是大于锯片之一齿在轴向所测量的厚度。在齿端面上为了产生一个特别深度倒圆的半圆槽(Hohlvehl)，直径可以小于齿厚度。
附图说明
本发明优选实施形式的其他细节是从属权利要求、附图或说明书的技术方案。本发明的一个实施例已在附图中表示。
图1是一台锯片磨床的简明透视图；
图2是根据图1的锯片磨床功能示意图；
图3是根据图1的锯片磨床的磨削头前视简图；
图4是根据图3的磨削头处于加工一齿背时的俯视简图；
图5是根据图3的磨削头处在用一平面磨砂轮(平面磨削)加工齿形端面的俯视简图；
图6是根据图3的磨削头处于使用一磨削杆(凹面磨削)加工一齿形端面的俯视简图；
图7是根据图3之磨削头的一个侧视简图。
具体实施方式
图1表示一台用作锯片磨床的磨床1。磨床1有一个机架2，机架2固定安置在图中未详细绘出的安装面上。磨床1用来磨削锯片，特别是用于如图2简单所示的这种圆锯片3。一锯片支座4用来支承锯片3，支座4是围绕一回转轴5可旋转支承的。锯片支座4具有一个容置和定位锯片3的心轴6，该心轴6从锯片支座4的一个平坦接触面7上突出并且确定锯片3的对中。
使用一卡圈8以将锯片3固定在锯片支座4上；必要情况下，卡圈8与其他图上未表示的夹紧装置共同起到紧固装置的作用。
一支承装置9支承着锯片支座4，其(9)支承着支座4使之可以围绕回转轴5旋转并且其(9)还能沿着箭头10所示方向移动。执行该移动运动的传动装置在图2中未予表示。它从属于一带显示装置12和输入元件14的控制装置11。
另外，控制装置11控制一个支承于机架2上的送料装置15。它以步进方式旋转锯片3，以将锯片的相应一个齿(图3)转送到加工位置。送料装置15有一个按至少一个方向，最好按两个方向16，17可移动的指件18，其能使锯片3按齿地围绕回转轴5旋转。此外指件18被支承得可绕回转轴S旋转，以能像一个止动爪那样地通过齿3a滑动。一个(受控制装置11)控制的传动装置或一个弹簧使指件18卡入到齿间隙中。
此外设置了一个仍由控制装置11控制的夹紧装置19，它支承在机架2上，其作用是使锯片3在加工其相应的锯齿时被静止地支承住。一个固定的下夹板21和一个按箭头22方向大致平行于旋转轴5可移动的上夹板23均属于夹紧装置19。夹板21，23视需要也可以用单一的夹板并带一块可控制的磁铁或类似的部件来替代。
磨削头24用来实施锯片3的磨削加工，其(24)由一定位装置25承载并由机架2支承。从图3看出，磨削头24具有两个磨削砂轮26a，26b和一个磨削杆27。
从图4看出，磨削砂轮26a，26b是用来磨削加工齿背28和锯片3的一齿29的一个平坦(平面)的齿端面，而图6中的磨削杆27用来加工一个齿端面31。磨削砂轮26a，26b是由一根轴33承载的，该轴支承在一个轴承座34上并可以围绕一旋转轴35旋转或被固定以及在其两端都予以固定。轴承座34是同一块基板36相连接的，其(36)支承在定位装置25上。基板的一种实施形式是，可绕一轴线D(图1)旋转，轴线D大致平行地朝锯片3的中心位置指向，依此大致平行于箭头10所示的方向。
一支座37(图3)固定在轴承座34上，它(37)有一根轴38。该轴被支承得可围绕一旋转轴39转动，在其一端部支承着该磨削杆27。旋转轴35，39最好是互相直角定位的，并在相互平行面A1，A2(图7)上与锯片3相平行地安置。根据需要，基板36可以如图3和图4至图6所表示的通过一个轴41被支承得可以旋转(见图2的箭头42)。这样旋转轴35可以向锯片平面倾斜，但这不是在任何情况下所要求的。平面A1，A2相互之间有一隔距，隔距大致相当于磨削砂轮半径，磨削杆半径和锯片厚度的总合。此外，磨削杆27如图7中虚线A3所示，安置在砂轮26b的平磨削面的下方(就y-方向而言)。
支座37与一个主轴电机43(高频主轴)和磨削杆27构成一个磨削组件44，其最好是被固定安装。在磨削组件44内设置有冷却通道，用于冷却作为高效能传动的主轴电机43。此外冷却通道根据需要将冷却一润滑液导入到磨削杆27处。
第一根轴33的传动是通过一传动装置实现的，属于此传动装置的，有一个被轴承座34保持的电机33a和一个传动机构33b(齿形皮带)。轴33以及轴38的传动最好都从属于控制装置11。这样两个轴33，38根据需要可单独传动。
定位装置25有一个支座51，在一种实施形式中，其(51)被支承得可围绕一平行于旋转轴5定位的旋转轴B转动。一个图上未绘示的，相应的用于固定所选择转动位置的旋转传动机构亦属于控制装置11的控制。支座51设置有一个直线导向装置，它引导一滑板52按Z-方向(图2)离开旋转轴B以及向着其或按X-方向线性可调节地导引。相应的一个Z-传动装置53(X-传动)也是由支座51支承的。
另一个支座54被支承于滑板52上，并可按X-方向(图1中的Z-方向)移动，这样它(54)就大致可按锯齿3(根据支座51的转动位置)的圆周(切线)方向调整。一个相应的调节传动机构没有在图上表示，它从属于控制装置11。
一块支承该基板36的滑板55被支承在支座54上，并可按Y-方向垂直地调节。滑板55是由可调节传动机构55a定位的，该传动机构受控制装置11控制。
上述的磨床1工作原理如下：
为了加工锯片3的齿端面31，锯片被安置在锯片支座4上并用紧固装置8夹紧。此时，送料装置15将锯片3定位到所要求的第一磨削位置，例如图6所示的位置。接着，夹紧装置19将锯片3夹紧在该位置上以及磨削头24(特别是Y-方向)定位到如图3所示，使磨削杆27位于齿29的前方。旋转轴39平行于齿端面定位。传动装置43被控制装置11控制，以使磨削杆27高转速运行。砂轮26这时可保持静止状态。
最好在旋转轴39基本平行于Z-轴定位之后，传动机构53被操纵，以使磨削头24执行沿Z-方向并依此沿着磨削杆27之旋转轴39的一种移动。这些可以在锯片中心进行。需要情况下，也可以通过调节Y-轴实现一种相对锯片中心平面的偏移。视需要，齿端面31的研磨过程可以按不同的Y-位置反复进行，以便产生一种切削端面形状，后者与磨削杆27的外周面形状有所不同。为了垂直地调节磨削杆27，也可以附加地操作Y-轴或作为替代(Y-轴控制)。此外，可以按X-方向实施一运动，该方向基本上与锯片的切线方向相一致。
由于磨削杆27和砂轮26a，26b之间高度偏差(Y-方向)最好至少为一个砂轮的半径，故砂轮26b是处在锯片的上方，这样磨削头24可以不受阻碍地移动和定位，同时使砂轮26a，26b与锯片3不产生强制地接合。
在磨削了齿(27)之齿端面以后，磨削头24即按Z-方向稍向外移动并夹紧装置19被开启。进料装置将锯片3转换一个齿，然后夹紧装置19又重新夹紧，即可加工下一个齿端面31。
当锯片3之所有齿的齿端面已被加工时，不必变换锯片3就可以加工齿背面28。为此，磨削头24被转换到图4所示的位置并按Y-方向下降。旋转轴35被基本上平行于相应要磨削的齿背28地定位。沿X-轴方向的控制，即平行于旋转轴35(最好它平行于X-轴定位)就可导入齿背28的磨削。如果该齿背应被制成平面时，可以附加执行沿Y-方向的一种移动。例如当整个齿背28与砂轮26a的圆周面啮合时，即能进行这一工作。
当齿背28经过研磨后，控制装置11就操纵夹紧装置19和送料装置15，使下一个锯齿置入到加工位置并在该位置予以夹紧。按此方式依此加工所有的齿背。
根据图6进行附加地或替换地凹面磨削该齿端面，齿端面也可以被平面磨削。平面磨削可以限制在齿端面的外部区域或整个齿端面。磨削过程如图5所示。如果这种平面磨削不需要的话，砂轮26b也可以取消。如果不需要齿背磨削时，也可以选择取消砂轮26a以替代砂轮26b。
磨削头有两个工作平面A1，A2(图7)，它们与锯片3(Y-方向)形成垂直地相互错位该错位最好是稍大于砂轮26a，26b的半径，工作平面A1对应于砂轮26a，26b配置，另一工作平面A2对应于磨削杆27配置。两个工作平面之间的距离或错位最好等于砂轮26a，26b(最大假定的)半径以及磨削杆(最大假设的)直径的总合。在任何情况下，确定间距的方式是，砂轮26a，26b处在锯片3的上方有一足够的安全距离，而磨削杆27与齿端面的接合是处于其最低位置。工作平面A1，A2之间的距离专门展示在图7中。
如果没有或只有较小的垂直定位移动就满足时，轴33，38也可以相互按较小的间距安置。但磨削杆27的磨削体在任何情况下应安置在位于砂轮之间被具有假定最大直径的锯片所界定的空间或一区域之外，此时，该锯片在磨削杆的工作平面中靠近于砂轮，而刚好没有接触砂轮。这样磨削杆27可以被带至与锯片接合，同时锯片与砂轮没达到接合，因而还实现一个允许短调节行程的紧凑坚固结构。
锯片3在夹紧状态时可在所有齿端面和齿背上被磨削。当磨削最终完成后取下锯片，再换上下一个要加工的锯片。如果这个锯片直径与先前加工的锯片3直径出现偏差时，用于锯片支座4的支承装置9要按箭头10的方向作调整，以使相应处在加工位置的锯齿又位于夹紧装置19和磨削头24的区域内。
一台最好是作磨锐锯片3的磨床1有一个机架2，其支承安置锯片的一个装置，该装置使锯片固定位置的夹紧和按齿进方式依序转换。此外，机架2支承一个控制磨削头24的定位装置。磨削头24有两个相互独立的，最好是按直角相互定位的(传动)轴，这些轴最好支承有单独的传动机构，并相互成直角定位。磨削头24被支承得可以转动并且可在三个空间方向被调节。在所选择的一个转动位置，这种空间方向中的一个方向(Z-方向)被相对锯片3为径向定位。在该位置上，一根轴的旋转轴35沿切线方向定位，另一根轴的旋转轴39则沿径向定位。这样的磨削头可以使用小直径的磨削杆进行齿端面的凹面磨削。一台专用高速电机用于传动。

Claims (21)

1.用于一台磨床的磨削头(24)，具有一个轴承座(34)，第一根轴(33)可转动地支承在该座(34)上，此轴与一第一传动装置进行传动连接，轴的一端至少载有一个磨削砂轮(26a)，其中，磨削头(24)上还设置一第二根轴(38)，该轴(38)与一第二传动装置进行传动连接，其一个端部载有一个磨削工具(27)，而且，第二根轴(38)被安置在第一根轴(33)之两端部之间的一区域中，其特征在于：该第二传动装置为一高速传动机构，其转速至少为第一根轴(33)的传动装置的转速的十倍，装在该第二根轴(38)上的磨削工具为磨削杆(27)，其直径与磨削砂轮(26a)的直径差别超出一个数量级以上。
2.根据权利要求1的磨削头，其特征在于，配置在磨削头(24)上的轴(33，38)被相互保持在固定的空间配置方位中。
3.根据权利要求1的磨削头，其特征在于，配置在磨削头(24)上的轴(33，38)被支承在轴承座(34)上并相互不能调整。
4.根据权利要求1的磨削头，其特征在于，第一根轴(33)的传动装置和所述的高速传动机构分别驱动第一根轴(33)和第二根轴(38)。
5.根据权利要求1的磨削头，其特征在于，第一根轴(33)和第二根轴(38)相互直角定位，或相互相切或错位。
6.根据权利要求1的磨削头，其特征在于，第一根轴(33)在其两端部上至少各载有一个磨削砂轮(26a，26b)，而第二根轴(38)及其传动机构(43)安置在两个磨削工具(26a，26b)之间所包围的区域之外。
7.根据权利要求6的磨削头，其特征在于，砂轮(26a，26b)中至少之一个，至少在其圆周面上设有磨削材料。
8.根据权利要求6的磨削头，其特征在于，砂轮(26a，26b)中至少之一个，至少在其平面侧之一上设有磨削材料。
9.根据权利要求6的磨削头，其特征在于，砂轮(26a，26b)中至少之一个被配置成用来加工齿背(28)。
10.根据权利要求1的磨削头，其特征在于，该磨削工具(27)被配置为用于加工齿端面(31)，以产生一凹面磨削。
11.根据权利要求1的磨削头，其特征在于，该磨削工具(27)设计成截锥形或圆柱形的磨削杆，它的半径大于沿轴向测得的锯片(3)之一个锯齿(29)的厚度。
12.锯片磨床，它具有一个根据权利要求1至11之一的磨削头。
13.根据权利要求12的锯片磨床，其特征在于，它还具有：
一个机架(2)，其被安装在一安装面上；
一个锯片支座(4)，其被支承在机架(2)上，支座(4)具有一个精确地容装锯片(3)的定位装置(6)和一个固定锯片(3)的紧固装置(8)；
一个进料装置(15)，其被支承在机架(2)上，并逐齿地将锯片转送到加工位置；
一个夹紧装置(19)，其被支承于机架(2)上，用于使锯片(3)稳定地安置在加工位置上；
一个由机架(2)支承的定位装置(25)，它具有至少两个线性调节方向(X，Z)并且支承着磨削头(24)；以及
一个控制装置(11)，其用来控制定位装置(25)，进料装置(15)，夹紧装置(19)以及传动装置。
14.根据权利要求13的锯片磨床，其特征在于，锯片支座(4)被支承在机架(2)上并可横向(10)于其旋转轴(5)地进行调节。
15.根据权利要求13的锯片磨床，其特征在于，为了调节锯片支座(4)预先确定一朝磨削头(24)或离开它的调节方向(10)。
16.根据权利要求13的锯片磨床，其特征在于，为了调节锯片支座(4)，设置一个由控制装置(11)控制的调节传动机构。
17.根据权利要求13的锯片磨床，其特征在于，夹紧装置(10)被控制装置(11)控制得可在一个工作状态和一个无源状态之间转换，其中锯片(3)在工作状态时不能转动地被稳定支承住，而在无源状态时是松开的，因而可以转动。
18.根据权利要求13的锯片磨床，其特征在于，夹紧装置(19)是一个具有一个可移动的夹板和一个固定安置在机架上的夹板(21)的夹紧装置。
19.根据权利要求13的锯片磨床，其特征在于，定位装置(25)有三个相互直角定位的直线调节方向(X，Y，Z)。
20.根据权利要求13的锯片磨床，其特征在于，定位装置(25)有一个旋转轴(B)，它平行于锯片支座(4)的一旋转轴(5)定位，磨削头(24)可围绕该轴(B)旋转。
21.根据权利要求13的锯片磨床，其特征在于，为实现磨削头(24)和锯齿之间的一个相对偏转，锯片支座(4)能横向于一位于磨削头和锯片支座(4)的旋转轴(5)之间的设想的连线移动。
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