CN1586817A - 基于气中放电辅助的多功能金刚石砂轮修整器 - Google Patents
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Abstract
一种基于气中放电辅助的多功能金刚石砂轮修整器，用于精密机械加工技术领域。本发明包括：修整笔回转运动传动机构，修整笔直线运动及进刀运动传动机构，底座，连续放电自适应控制机构。其中连续放电自适应控制机构通过螺钉安装在修整笔回转运动传动机构上。修整笔回转运动传动机构安装在修整笔直线运动及进刀运动传动机构上，而整个修整器通过修整笔直线运动及进刀运动传动机构安装在底座上，底座可直接安装在磨床的工作台上。本发明使得金刚石笔采用基于气中放电辅助机械修整法达到在线修整金刚石砂轮的目的，具有以下特点：功能多，结构简单，独立性强即各种修整所需的运动不依赖于所用的磨床，能高效、精确地在线修整各种形状的金刚石砂轮。
Description
技术领域
本发明涉及一种金刚石砂轮修整器，特别是一种基于气中放电辅助的多功能金刚石砂轮修整器，用于精密机械加工技术领域。
背景技术
金刚石砂轮具有优异的磨削性能，在难加工材料的磨削加工中得到了广泛应用。用于金刚石砂轮的结合剂有金属、树脂、陶瓷等，常用的金属(青铜)和树脂结合剂金刚石砂轮在应用中占有更重要的地位。但是金刚石砂轮的自锐性差、容易堵塞、在磨削加工中易产生由砂轮偏心引起的激振力，因而影响磨削过程的稳定性和磨削表面质量，从而限制了其在高性能硬脆材料的精密加工中的正常使用，为此必须进行经常修整。目前常用的机械修整方法如金刚石工具修整法、普通砂轮磨削法、游离磨料研磨法等普遍存在修整时间长、难度大、修整效率低、修整精度低和操作条件恶劣等特点。特别是对于各种成形金刚石砂轮，传统的金刚石笔修整法由于修整笔易被磨损形成磨损小平面，影响修整时的成形精度，并有可能损坏砂轮，因此不能用于金刚石砂轮的修整。
经文献检索发现，中国专利号为：02249989.x，名称为：磨床砂轮修整器，该专利技术自述为：“一种外圆磨床砂轮修整器，包括修整工具、底座及数控系统，底座安装于磨床工作台上，底座上面设有一转盘，数控系统控制伺服电机驱动转盘转动，修整工具安装在转盘上，修整工具直接修整砂轮，其刃口的圆弧圆心落在转盘的转动轴心线上，本实用新型修整工具借助于磨床自身的数控系统，能随着磨床工作台相对砂轮作前后左右移动，并且能绕修整工具刃口的圆弧圆心转动，因此能精确修整各种曲面的砂轮。”该专利技术虽然解决了复杂曲面砂轮的修整干涉问题，但本修整器x，y向的移动相对于磨床是非独立的，因此很难作为一个独立的机构使用，另外由于受纯机械修整方法的限制，该修整器只能用来修整各种成形非金刚石砂轮。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足和缺陷，提供一种基于气中放电辅助的多功能金刚石砂轮修整器，使其自带两个步进电机能不依赖于磨床用来修整各种复杂成形面砂轮，由柔性放大器和两个压电陶瓷微位移驱动器组成的两极放大机构能实现放电电极和导电砂轮之间的连续放电，它既能很好地满足各种光学曲线磨床由于受光学系统的限制不能使用任何冷却液的要求，同时又能避免电火花、电解修整方法因必须使用工作液带来的不利于观察和检测的缺点，从而能很好地完成各种光学曲线磨床上各种成形金刚石砂轮的在线检测和在线修整。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：修整笔回转运动传动机构，修整笔直线运动及进刀运动传动机构，底座，连续放电自适应控制机构。其中连续放电自适应控制机构通过螺钉安装在修整笔回转运动传动机构上。修整笔回转运动传动机构安装在修整笔直线运动及进刀运动传动机构上，而整个修整器通过修整笔直线运动及进刀运动传动机构安装在底座上，底座可直接安装在磨床的工作台上。
修整笔回转运动传动机构包括：第一步进电机、第一传动齿轮、第二传动齿轮、支架、定心轴、第三传动齿轮、扇形齿轮。第一步进电机通过固定在其轴上的第一传动齿轮与第二传动齿轮相连，第二传动齿轮和第三传动齿轮同轴安装在支架上，所以第二传动齿轮驱动第三传动齿轮转动，第三传动齿轮又带动扇形齿轮绕定心轴(安装时需保证该轴心和成形砂轮的曲率回转中心相重合)转动，扇形齿轮通过定心轴直接安装在支架的下部上表面上。
修整笔直线运动及进刀运动传动机构包括：第二步进电机、第四传动齿轮、齿条、上滑座、下滑座、第一及第二转轴。第二步进电机固定在上滑座上，第四传动齿轮安装在第二步进电机轴上，第四传动齿轮和直线齿条产生啮合运动，齿条安装固定在下滑座上，支架由第一转轴安装在上滑座上，而下滑座则由第二转轴安装在底座上，其中第一、第二转轴是同轴安装的。固定在上滑座上的第二步进电机驱动安装在其轴上的第四传动齿轮转动，第四传动齿轮通过和齿条的啮合传动，使得它在转动的同时还沿固定在下滑座上的齿条作直线运动。
连续放电自适应控制机构包括：金刚石修整笔、放电电极、第一压电陶瓷微位移驱动器、第二压电陶瓷微位移驱动器及柔性放大器。金刚石修整笔的尾部安装有调整螺钉，通过调整螺钉可以改变修整笔的径向位置，修整笔、放电电极和第一、第二压电陶瓷微位移驱动器都安装在柔性放大器上。两个压电陶瓷微位移驱动器及柔性放大器组成了一个两级放大机构，通过控制压电陶瓷微位移驱动器的控制电源电压即可获得所需的压电陶瓷微位移变化量，该微位移经过柔性放大器放大9倍后传递给放电电极，从而成功控制放电电极和金刚石砂轮之间的放电间隙。气中放电辅助修整金刚石砂轮时如果适时控制好电极和金刚石砂轮之间的间隙就能维持两者之间的持续稳定放电。
工作时，修整笔回转运动传动机构中的扇形齿轮绕其定心轴转动时，因该轴心和成形砂轮的曲率回转中心相重合，从而带动固定在扇形齿轮上的金刚石笔绕被修整砂轮的曲率回转中心转动，达到修整圆弧砂轮的目的。修整笔直线运动及进刀运动传动机构中的第四传动齿轮通过和齿条的啮合运动，带动上滑座作直线运动，这样安装在上滑座上的支架及金刚石笔作砂轮径向的进给运动，从而完成直线进刀运动。当把上滑座和下滑座同时由上述的直线进刀运动方向的位置分别绕第一转轴及第二转轴旋转90°时，第二步进电机通过第四传动齿轮及齿条带动上滑座及固定在其上的金刚石笔作直线修整运动，从而达到修整平形砂轮的目的。当把上滑座和下滑座同时由其直线进刀运动方向的位置分别绕第一转轴和第二转轴旋转0～90°之间的任意角度时，第二步进电机通过第四传动齿轮及齿条带动上滑座及固定在其上的金刚石笔作倾斜直线修整运动，从而达到修整斜边砂轮的目的。
本发明具有以下特点：功能多，结构简单，独立性强即各种修整所需的运动不依赖于所用的磨床，能高效、精确地在线修整各种形状的金刚石砂轮。本发明由两个步进电机能分别独立完成圆弧成形砂轮、平形砂轮和各种任意角度斜边砂轮的修整，另外电极连续放电自适应控制机构能保证电极和金刚石砂轮之间的连续稳定火花放电，从而使得金刚石笔采用基于气中放电辅助机械修整法达到在线修整金刚石砂轮的目的。
附图说明
图1本发明结构示意图
图中，修整笔回转运动传动机构1，修整笔直线运动及进刀运动传动机构2，底座3，连续放电自适应控制机构4，第一步进电机5，第一、第二传动齿轮6和7，支架8，定心轴9，第三传动齿轮10和扇形齿轮11，第二步进电机12、第四传动齿轮13，齿条14，上滑座15，下滑座16，第一转轴17，金刚石修整笔18，放电电极19，第一、第二压电陶瓷微位移驱动器20、21及柔性放大器22，第二转轴23。
具体实施方式
如图所示，本发明包括：修整笔回转运动传动机构1，修整笔直线运动及进刀运动传动机构2，底座3，连续放电自适应控制机构4。连续放电自适应控制机构4通过螺钉安装在修整笔回转运动传动机构1上，修整笔回转运动传动机构1安装在修整笔直线运动及进刀运动传动机构2上，整个修整器通过修整笔直线运动及进刀运动传动机构2安装在底座3上，底座3直接安装在磨床的工作台上。
修整笔回转运动传动机构1包括：步进电机5、传动齿轮6和7、支架8、定心轴9、传动齿轮10和扇形齿轮11。步进电机5通过固定在其轴上的传动齿轮6与传动齿轮7相连，传动齿轮7和10同轴安装在支架8上，扇形齿轮11通过定心轴9直接安装在支架8的下部上表面上。
修整笔直线运动及进刀运动传动机构2包括：步进电机12、传动齿轮13、齿条14、上滑座15、下滑座16及转轴17、23。步进电机12固定在上滑座15上，传动齿轮13安装在步进电机12轴上，传动齿轮13和直线齿条14啮合，齿条14安装固定在下滑座16上，转轴17位于上滑座15的回转中心，支架8通过转轴17安装在上滑座15上，而下滑座16则由转轴23安装在底座3上，其中转轴17、23是同轴安装的。
连续放电自适应控制机构4包括：金刚石修整笔18、放电电极19、一对压电陶瓷微位移驱动器20、21及柔性放大器22。金刚石修整笔18的尾部安装有调整螺钉，金刚石修整笔18、放电电极19和一对压电陶瓷微位移驱动器20、21都安装在柔性放大器22上，两个压电陶瓷微位移驱动器20、21及柔性放大器22组成了一个两级放大机构。
安装在扇形齿轮11上面的金刚石修整笔18刃口的圆弧圆心落在回转传动机构的转动轴心线(即定心轴9的中心线)上，当修整笔的刃口为理想尖锐状态时，即刃口圆弧的半径为零时，修整笔与砂轮接触的修整点直接落在定心轴9的中心线上。
Claims (5)
1、一种基于气中放电辅助的多功能金刚石砂轮修整器，包括：底座(3)，其特征在于，还包括：修整笔回转运动传动机构(1)、修整笔直线运动及进刀运动传动机构(2)、连续放电自适应控制机构(4)，连续放电自适应控制机构(4)通过螺钉安装在修整笔回转运动传动机构(1)上，修整笔回转运动传动机构(1)安装在修整笔直线运动及进刀运动传动机构(2)上，而整个修整器通过修整笔直线运动及进刀运动传动机构(2)安装在底座(3)上，底座(3)直接安装在磨床的工作台上。
2、根据权利要求1所述的基于气中放电辅助的多功能金刚石砂轮修整器，其特征是，修整笔回转运动传动机构(1)包括：步进电机(5)、传动齿轮(6)和(7)、支架(8)、定心轴(9)、传动齿轮(10)和扇形齿轮(11)，步进电机(5)通过固定在其轴上的传动齿轮(6、7)相连，传动齿轮(7、10)同轴设置在支架(8)上，扇形齿轮(11)通过定心轴(9)直接安装在支架(8)的下部上表面上。
3、根据权利要求1所述的基于气中放电辅助的多功能金刚石砂轮修整器，其特征是，修整笔直线运动及进刀运动传动机构(2)包括：步进电机(12)、传动齿轮(13)、齿条(14)、上滑座(15)、下滑座(16)及转轴(17、23)，步进电机(12)固定在上滑座(15)上，传动齿轮(13)安装在步进电机(12)轴上，传动齿轮(13)和直线齿条(14)啮合，齿条(14)固定在下滑座(16)上，转轴(17)位于上滑座(15)的回转中心，支架(8)通过转轴(17)设置在上滑座(15)上，而下滑座(16)则由转轴(23)设置在底座(3)上，其中转轴(17、23)是同轴设置的。
4、根据权利要求1所述的基于气中放电辅助的多功能金刚石砂轮修整器，其特征是，连续放电自适应控制机构(4)包括：金刚石修整笔(18)、放电电极(19)、一对压电陶瓷微位移驱动器(20、21)及柔性放大器(22)，金刚石修整笔(18)的尾部设有调整螺钉，金刚石修整笔(18)、放电电极(19)和一对压电陶瓷微位移驱动器(20、21)都设在柔性放大器(22)上，两个压电陶瓷微位移驱动器(20、21)及柔性放大器(22)组成了一个两级放大机构。
5、根据权利要求2或者4所述的基于气中放电辅助的多功能金刚石砂轮修整器，其特征是，设置在扇形齿轮(11)上面的金刚石修整笔(18)刃口的圆弧圆心落在回转传动机构的转动轴心线即定心轴(9)的中心线上，当修整笔的刃口为理想尖锐状态时，即刃口圆弧的半径为零时，修整笔与砂轮接触的修整点直接落在定心轴(9)的中心线上。
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