CN1562565A - 双磨头高效镜面抛光装置及其镜面抛光的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种双磨头高效镜面抛光装置及其镜面抛光的工艺方法。本发明双磨头高效镜面抛光装置采用抛光砂带用作抛磨具的结构，且本发明用该装置在车床上即可进行镜面抛光，因此，本发明双磨头高效镜面抛光装置通用性好、布局合理、结构紧凑、操作方便、成本低廉、安全性好，其可安装于不同类型的车床上，使车床具有磨床功能，功能倍增，在磨头拆除后，丝毫不影响原有的车床功能。本发明的工艺方法为不需后续处理的干式抛光工艺，不使用任何的切削液或抛光液，也就不需要相应的循环过滤系统，且使工件在车床上一次装夹后能完成粗车、精车、半精车、半精磨、精磨和镜面抛光等，减少了设备投入，减少了操作人员，减少了工作场地、减少了工件转运和装夹次数。

Description

双磨头高效镜面抛光装置及其镜面抛光的工艺方法

1、技术领域：

本发明是一种双磨头高效镜面抛光装置及其镜面抛光的工艺方法，属于镜面抛光装置及其镜面抛光工艺方法的创新技术。

2、背景技术：

工业生产中存在大量的外圆镜面抛光工作，如：各型镜面轧辊，辅运套筒、各类轴件、容器管道等。一般的大中型外圆镜面加工都经如下3类7道工序：毛坯→粗车→半精车→精车→半精磨→精磨→镜面抛光等；涉及3种设备：车床、磨床、镜面抛光专用设备等；工件从毛坯到成品经3次的装夹和物流转运；三类设备本身(尤其是磨床和镜面抛光专机)固定投资大，需要用更多的操作者，占用较多的场地和空间。

目前外圆的精密镜面抛光技术方法主要有：油石光整加工，开式金刚石研磨带超声振动镜面抛光，电化学机械复合抛光等，但都存在这样那样的缺点或不足：

油石光整加工，需专用设备，对抛光前的原始粗糙度要求高，必须达Ra0.4μm以下，油石属固结磨具，质量较大，效率较低，有的施加振动，但频率不易达到较高；需冷却液及相应的循环过滤系统。

开式金刚石研磨带超声振动研抛，不仅要求原始粗糙度要低，需复杂庞大的专用设备，而且由于开式研磨带收放卷速度客观上不可能较高而同样效率不是太理想，而且金刚石研磨带成本较高，需冷却液和循环过滤系统。

电化学机械虽然效率较高，但原始Ra同样要求不高于0.8μm。专业设备需要大功率电源和复杂的电解液过滤循环系统，电解液污染工件和操作环境，危害健康，工件后处理比较麻烦，废旧电解液的处理是个问题。

上述镜面抛光方法不仅对原始粗糙度有较高的要求，工序多、设备多、转运次数多，需要操作者多，且都需较复杂昂贵的专用设备，效率较低，而且都为非干式加工，需复杂的后续处理。

3、发明内容：

本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种结构简单，加工效率高的双磨头高效镜面抛光装置。

本发明的另一目的在于提供一种为干式加工，不需复杂后续处理的镜面抛光的工艺方法。

本发明的结构示意图如附图所示，包括有接触轮(16、16A)、张紧轮(24、24A)、砂带(28、28A)、驱动轮(31、31A)、接触轮轴(32)、张紧轮轴(36)、驱动轴(39)、电动机(21)及其传动机构A，传动机构A的主动件与电动机(21)的输出轴连接，传动机构A的从动件与驱动轴(39)连接，驱动轮(31、31A)分别通过键(40、40A)装设在驱动轴(39)上，驱动轮(31、31A)分别通过砂带(28、28A)传动给空套在接触轮轴(32)上的接触轮(16、16A)及空套在张紧轮轴(36)上的张紧轮(24、24A)。

上述电动机(21)位于由接触轮(16、16A)、驱动轮(31、31A)、张紧轮(24、24A)和砂带(28、28A)所形成的三角形框内，并位于张紧调偏支承座(20)内，支承座(20)及电动机(21)的底板通过连接件固定在支承安装底板(19)上。

上述传动机构A可为带传动，也可为链传动，或为齿轮传动。

上述驱动轴(39)的两端通过轴承(33A)支承在驱动轮支承叉(30)上，支承叉(30)固定在支承安装底板(19)上，两个驱动轮之间有套筒(41)轴向定位，两端轴承(33A)的端面分别通过闷盖(42)和轴承盖(35A)轴向定位。

上述接触轮轴(32)的两端通过轴承(33)支承在支承平叉(18)上，且接触轮轴(32)的一端通过轴肩与支承平叉(18)定位，另一端通过螺母(17)与支承平叉(18)锁紧，支承平叉(18)固定在支承安装底板(19)上。

上述张紧轮轴(36)的两端通过轴承(33B)支承在张紧轮支承叉(22)上，张紧轮支承叉(22)通过可防止其上下移动时作周向转位的导向键(29)装设在支承座(20)上。

上述张紧轮(24、24A)做成可减少砂带跑偏的鼓形，张紧轮轴(36)两端都铣成扁状，其一端开孔通过转动销与开通槽的张紧轮支承叉(22)连接，其另一铣扁端位于张紧轮支承叉(22)的封闭槽内，张紧轮轴(36)的上、通过上下调整就可对张紧轮调偏的螺栓(25、26)压紧。

上述张紧轮支承叉(22)上还装有螺母(27)，螺母(27)与支承座(20)之间还装有紧弹簧(23)；张紧轮支承叉(22)的下端开有通孔，孔内插入可以防止砂带未套上时张紧机构脱离支承座(6)的带手把杆件。

本发明用双磨头高效镜面抛光装置在车床上进行镜面抛光的工艺方法，包括有如下步骤：

1)工件在车床上定位装夹；

2)用车刀粗车及精车工件；

3)将刀台换装为上述磨头，并将砂带(28、28A)分别装在磨头的接触轮(16、16A)、张紧轮(24、24A)及驱动轮(31、31A)上；

4)用磨头上的砂带(28、28A)分别半精磨及精磨工件；

5)将磨头上的砂带更换为抛光砂带；

6)用磨头上的抛光砂带对工件进行镜面抛光。

上述步骤2)在粗车与精车之间还可有半精车的工艺。

本发明双磨头高效镜面抛光装置采用抛光砂带用作抛磨具的结构，且本发明用该装置在车床上即可进行镜面抛光的工艺方法，因此，其与现有技术相比，具有如下目的优点：

1.固定投资少，制造一套双磨头装置约3000元，相比之下，磨床和镜面抛光专机少则数十万。

2.实施简便，准备时间少，通用性好，磨头如同车刀一样的安装，砂带的更换调整比安装一把车刀还容易，对工人技术要求不高。对C616以上的中大型车床全部通用，小车床得根据同样原理另行专门设计。

3.安全性高，砂带既便断裂也绝无伤人、伤设备之隐患，

4.改变原有砂轮、油石的湿磨、湿式抛光为砂带的干式磨削和干式精磨精密抛光，不使用金刚石和CBN等昂贵的超硬磨料磨具，降低工具成本，提高可实施性和实用性。且砂轮磨削需动平衡和及时修形以保持锋利，砂带只需更换，快速更换机构能保证高效快速进行；砂带的粗精磨削、抛光全在一套抛光头装置上更换不同的砂带进行，而砂轮需要不同精度等级的磨床和不同的砂轮类型；且干磨无磨削液的耗用，可避免磨削液和抛光液带来的诸多方便；常规砂带已大批量生产，供应充足，镜面抛光用的超精细砂带使用成本约为金刚石研磨带的1/20左右。

5.采用双磨头可做到磨抛的粗精加工并行工作，砂带属于涂覆磨具，且闭式砂带速度可以高达40m/s，涂覆磨具静电植砂制造工艺自身的特点保证其锋利而不阻塞，显著提高磨削和镜面抛光效率，降低加工成本，常规砂带磨削的效率为砂轮磨削的4倍以上，镜面抛光的效率与电化学机械相当，是油石研抛的20倍以上，是金刚石研磨带振动研抛的5倍以上。同时使用的砂带磨料粒度从36#～800#，为低粗糙度的镜面抛光提供客观基础；

6.磨削力小，发热少，干磨也不烧伤工件，磨削力小对筒体产生变形小，精度保持性好，可获得的最低Ra值为0.018μm的镜面效果，加工质量好。而且可磨削铜铝等有色金属也不阻塞容排屑空间，加工精度取决于前面车削工艺，

7.加工范围和应用前景极广，几乎所有的金属和大部分的非金属材料的外圆零件，有的材料不能加工到镜面是因为材料自身的组织结构受限。

8).采用双磨头做到磨抛的粗精加工并行工作，砂带属于涂覆磨具，且闭式砂带速度可以高达40m/s，解决其他方法的效率低下问题，显著提高磨削和镜面抛光效率，降低加工成本，同时使用的砂带磨料粒度从36#～800#，为低粗糙度的镜面抛光提供客观基础。

本发明双磨头高效镜面抛光装置通用性好、布局合理、结构紧凑、操作方便、成本低廉、安全性好。本发明双磨头高效镜面抛光装置可安装于不同类型的车床上，使车床具有磨床功能，功能倍增，在磨头拆除后，丝毫不影响原有的车床功能。本发明的工艺方法属于纯机械方式的、不需后续处理的干式抛光工艺，不使用任何的切削液或抛光液，也就不需要相应的循环过滤系统。本发明的工艺方法使工件在车床上一次装夹后能完成粗车、精车、半精车、半精磨、精磨和镜面抛光等，减少了设备投入，减少了操作人员，减少了工作场地、减少了工件转运和装夹次数，解决原有方法的工序多、设备多、人员多、场地占用多、工件转运多和工件装夹次数多等“6多”问题。

4、附图说明：

图1为本发明双磨头高效镜面抛光装置的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明双磨头高效镜面抛光装置安装在车床的结构示意图。

5、具体实施方式：

实施例：

本发明的结构示意图如图1、2所示，包括有接触轮(16、16A)、张紧轮(24、24A)、砂带(28、28A)、驱动轮(31、31A)、接触轮轴(32)、张紧轮轴(36)、驱动轴(39)、电动机(21)及其传动机构A，传动机构A的主动件与电动机(21)的输出轴连接，传动机构A的从动件与驱动轴(39)连接，驱动轮(31、31A)分别通过键(40、40A)装设在驱动轴(39)上，驱动轮(31、31A)分别通过砂带(28、28A)传动给空套在接触轮轴(32)上的接触轮(16、16A)及空套在张紧轮轴(36)上的张紧轮(24、24A)。

为使本发明结构紧凑，并获得更长的砂带周长，本发明采用三角形布局，上述电动机(21)位于由接触轮(16、16A)、驱动轮(31、31A)、张紧轮(24、24A)和砂带(28、28A)所形成的三角形框内，并位于张紧调偏支承座(20)内，支承座(20)及电动机(21)的底板通过连接件固定在支承安装底板(19)上。

上述传动机构A可为带传动，也可为链传动，或为齿轮传动。本实施例中，传动机构A为带传动，包括有主动轮(34)、从动轮(37)及传动带(38)，主动轮(34)与电动机(21)的输出轴连接，从动轮(37)安装在驱动轴(39)上，传动带(38)连接在主动轮(34)与从动轮(37)之间。

上述支承安装底板(19)上设有使得电动机(21)可以左右运动而使传动带(38)张紧的长型孔。

上述驱动轴(39)的两端通过轴承(33A)支承在驱动轮支承叉(30)上，支承叉(30)固定在支承安装底板(19)上，两个驱动轮之间有套筒(41)轴向定位，两端轴承(33A)的端面分别通过闷盖(42)和轴承盖(35A)轴向定位。

上述接触轮轴(32)的两端通过轴承(33)支承在支承平叉(18)上，且接触轮轴(32)的一端通过轴肩与支承平叉(18)定位，另一端通过螺母(17)与支承平叉(18)锁紧，支承平叉(18)固定在支承安装底板(19)上。

上述支承平叉(18)通过其后端设有的两个通孔及螺栓(15)与支承安装底板(19)螺纹连接。通孔与螺栓(15)之间的间隙可以作为两套接触轮前后位置的微调用。接触轮外圆部分采用硫化肖氏硬度40-60的橡胶，使加工接触更为有效。

上述轴承(33)的外侧设有轴承盖(35)。

上述张紧轮轴(36)的两端通过轴承(33B)支承在张紧轮支承叉(22)上，张紧轮支承叉(22)通过可防止其上下移动时作周向转位的导向键(29)装设在支承座(20)上。张紧轮支承叉的上下移动靠支承座内的导向键29导向，防止周向转位。上述轴承(33B)的外侧设有轴承盖(35B)。

上述张紧轮(24)做成可减少砂带跑偏的鼓形，张紧轮轴(36)两端都铣成扁状，其一端开孔通过转动销与开通槽的张紧轮支承叉(22)连接，其另一铣扁端位于张紧轮支承叉(22)的封闭槽内，张紧轮轴(36)的上、通过上下调整就可对张紧轮调偏的螺栓(25、26)压紧。

上述张紧轮支承叉(22)的下端开有通孔，孔内插入可以防止砂带未套上时张紧机构脱离支承座(6)的带手把杆件。在更换砂带时只需下压把手，张紧弹簧(23)下压后可以轻松取出和装入砂带，实现砂带快换。张紧弹簧位于自制螺母27和支承座20之间，砂带套上后弹簧被压缩的反力就为砂带的张紧力，其大小可以通过调整自制螺母27的上下位置而按需调节。

上述张紧轮支承叉(22)上还装有螺母(27)，螺母(27)与支承座(20)之间还装有紧弹簧(23)。

本发明用双磨头高效镜面抛光装置在车床上进行镜面抛光的工艺方法，包括有如下步骤：

1)工件在车床上定位装夹；

2)用车刀粗车及精车工件；

3)将刀台换装为上述磨头，并将砂带(28、28A)分别装在磨头的接触轮(16、16A)、张紧轮(24、24A)及驱动轮(31、31A)上；

4)用磨头上的砂带(28、28A)分别半精磨及精磨工件；

5)将磨头上的砂带更换为抛光砂带；

6)用磨头上的抛光砂带对工件进行镜面抛光。

上述步骤2)在粗车与精车之间还可有半精车。

本发明双磨头高效镜面抛光装置安装在车床的结构示意图如图3所示，其中8为包括有砂带28、接触轮16、张紧轮24及驱动轮31等的第一个磨头，9为包括有砂带28A、接触轮16A、张紧轮24A及驱动轮31A等的第二个磨头，第一个磨头的砂带粒度比第二个的要细，两个配合完成粗精同步加工。两个磨头都固定在支承底板10上并通过支承底板固定在车床小刀台12上。螺钉11将底板压紧。小刀台12在中拖板4上通过压紧手柄13锁紧。中拖板4的f移动可实现进刀，大拖板3沿导轨2的运动实现加工的进给运动Vf，床头箱1上的三爪卡盘7与顶针5共同完成工件的定位和夹紧，手柄6将顶针5锁紧，三爪卡盘带动工件回转实现周向进给运动n_w；磨头由独立的电动机21驱动砂带高速运行，砂带可以平稳地获得实现加工的主运动Vs，并以速度Vs运行进行磨抛。

本发明双磨头高效镜面抛光装置安装在大中型车床上可以轻易实现磨削和抛光外圆的工作，此外，还可装在铣床、刨床等设备也可实现平面磨抛，还可安装在运动机架上对大型内圆孔进行磨抛，另外，独立安装在台架上就是一台式手持工件磨抛机，其用途十分广泛。

Claims (10)

1、一种双磨头高效镜面抛光装置，其特征在于包括有接触轮(16、16A)、张紧轮(24、24A)、砂带(28、28A)、驱动轮(31、31A)、接触轮轴(32)、张紧轮轴(36)、驱动轴(39)、电动机(21)及其传动机构A，传动机构A的主动件与电动机(21)的输出轴连接，传动机构A的从动件与驱动轴(39)连接，驱动轮(31、31A)分别通过键(40、40A)装设在驱动轴(39)上，驱动轮(31、31A)分别通过砂带(28、28A)传动给空套在接触轮轴(32)上的接触轮(16、16A)及空套在张紧轮轴(36)上的张紧轮(24、24A)。

2、根据权利要求1所述的双磨头高效镜面抛光装置，其特征在于上述电动机(21)位于由接触轮(16、16A)、驱动轮(31、31A)、张紧轮(24、24A)和砂带(28、28A)所形成的三角形框内，并位于张紧调偏支承座(20)内，支承座(20)及电动机(21)的底板通过连接件固定在支承安装底板(19)上。

3、根据权利要求1所述的双磨头高效镜面抛光装置，其特征在于上述传动机构A可为带传动，也可为链传动，或为齿轮传动。

4、根据权利要求1所述的双磨头高效镜面抛光的装置，其特征在于上述驱动轴(39)的两端通过轴承(33A)支承在驱动轮支承叉(30)上，支承叉(30)固定在支承安装底板(19)上，两个驱动轮之间有套筒(41)轴向定位，两端轴承(33A)的端面分别通过闷盖(42)和轴承盖(35A)轴向定位。

5、根据权利要求1所述的双磨头高效镜面抛光的装置，其特征在于上述接触轮轴(32)的两端通过轴承(33)支承在支承平叉(18)上，且接触轮轴(32)的一端通过轴肩与支承平叉(18)定位，另一端通过螺母(17)与支承平叉(18)锁紧，支承平叉(18)固定在支承安装底板(19)上。

6、根据权利要求1所述的双磨头高效镜面抛光的装置，其特征在于上述张紧轮轴(36)的两端通过轴承(33B)支承在张紧轮支承叉(22)上，张紧轮支承叉(22)通过可防止其上下移动时作周向转位的导向键(29)装设在支承座(20)上。

7、根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的双磨头高效镜面抛光的装置，其特征在于上述张紧轮(24、24A)做成可减少砂带跑偏的鼓形，张紧轮轴(36)两端都铣成扁状，其一端开孔通过转动销与开通槽的张紧轮支承叉(22)连接，其另一铣扁端位于张紧轮支承叉(22)的封闭槽内，张紧轮轴(36)的上、下通过可对张紧轮调偏的螺栓(25、26)压紧。

8、根据权利要求7所述的双磨头高效镜面抛光的装置，其特征在于上述张紧轮支承叉(22)上还装有螺母(27)，螺母(27)与支承座(20)之间还装有紧弹簧(23)；张紧轮支承叉(22)的下端开有通孔，孔内插入可以防止砂带未套上时张紧机构脱离支承座(6)的带手把杆件。

9、一种用权利要求1所述双磨头高效镜面抛光装置在车床上进行镜面抛光的工艺方法，其特征在于包括有如下步骤：

1)工件在车床上定位装夹；

2)用车刀粗车及精车工件；

3)将刀台换装为上述磨头，并将砂带(28、28A)分别装在磨头的接触轮(16、16A)、张紧轮(24、24A)及驱动轮(31、31A)上；

4)用磨头上的砂带(28、28A)分别半精磨及精磨工件；

5)将磨头上的砂带更换为抛光砂带；

6)用磨头上的抛光砂带对工件进行镜面抛光。

10、根据权利要求9所述的镜面抛光工艺方法，其特征在于步骤2)在粗车与精车之间还可有半精车的工艺。

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