CN1836841B - 研磨方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种研磨方法，用于加工优选由脆性材料如玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷制成的、质量至少为100kg的工件(12)，其中工件(12)夹持在工件夹具(14)中并绕旋转轴线(16)被旋转驱动。借助研磨工具(18)加工该工件(12)，该研磨工具绕砂轮轴轴线(20)被旋转驱动，其中砂轮轴轴线(20)垂直于工件(12)的旋转轴线(16)定向；其中研磨工具(18)垂直于砂轮轴轴线(20)进给；其中单位时间的最小去除量为20cm3/分钟。可替换的是，采用杯形研磨工具进行内圆研磨或外圆研磨。

Description

研磨方法
技术领域
本发明涉及一种研磨方法，用于加工优选由脆性材料特别是玻璃，玻璃陶瓷或陶瓷制成的工件。 
背景技术
在金属加工中，研磨方法在数十年来作为标准来使用且以众多不同的实施方式被采用。虽然对于金属领域公知的研磨方法基本上可以直接转用到脆性材料如玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷，但也可以是耐火材料和SiC，但这些研磨方法基本没有考虑待加工工件的特殊性。特别是如果当加工质量至少为100kg的较大型工件时或尽可能快地从而节省时间地以较高的精度加工时，就需要特殊的研磨方法以及在某些情况下特殊的研磨工具以达到最佳的结果。另外，对于金属研磨只能获得较小的约1至5mm3/分钟的单位时间去除量。 
与其相关的是工件的外圆研磨、内圆研磨以及平面研磨等。 
在进行外圆研磨时，如公知的那样，工件在一端或两端活动地夹持并借助圆柱形研磨盘在其外表面研磨，其中研磨盘绕砂轮轴轴线旋转，砂轮轴轴线与工件的旋转轴线平行定向，其中沿砂轮轴轴线方向进行进给。 
在进行内圆研磨时，同样借助圆柱形研磨盘研磨，其中研磨盘绕与工件的旋转轴线平行定向的砂轮轴轴线旋转，其中同样在砂轮轴轴线方向进行进给。 
在借助圆柱形研磨盘进行平面研磨时，在圆台上进行圆周研磨是公知的，其中工件旋转地设置在圆台上且借助旋转的圆柱形研磨盘研磨，该研磨盘绕砂轮轴轴线旋转，砂轮轴轴线相对于圆台的旋转轴线径向定 向，其中研磨盘的进给在砂轮轴轴线方向进行。 
例如，与此相关，DE 2 222 373 A1描述了一种研磨齿轮体平面侧的方法，其中当工件台上的相应齿轮体相对于平研磨盘转动时，齿轮体借助旋转驱动的平研磨盘被平面研磨。 
但这种平面研磨方法只适合于较小面积的平面研磨，因为除了相对转动在工件和平研磨盘之间绝对没有进给。 
此外，DE 25 09 989 A1公开了一种制造旋转对称宝石体的方法，其中宝石毛坯绕其旋转轴线自转地设置且借助旋转的研磨盘加工。为了至少形成一个横向于宝石体外周分布的圆角，宝石体借助其夹紧装置根据相对于研磨工具随着圆周条带进行的研磨过程绕横向于宝石旋转轴线的轴摆动。 
但这种研磨方法特定用于加工具有圆端面的曲面宝石。 
发明内容
根据技术背景，本发明的目的在于提供一种改进的用于加工特别是由玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷制成的脆硬性工件的研磨方法，通过该研磨方法能够实现在较高精度下尽可能高的磨削效率。另外还提供一种适合于实施这种研磨方法的磨床。 
本发明的目的通过包括以下步骤的用于加工优选由脆硬性材料如玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷制成的工件的研磨方法实现： 
——将工件夹持在工件夹具中； 
——绕旋转轴线旋转驱动该工件； 
——借助研磨工具加工该工件，研磨工具绕砂轮轴轴线被旋转驱动； 
——其中砂轮轴轴线垂直于工件的旋转轴线定向；并且 
——其中研磨工具垂直于砂轮轴轴线进给。 
本发明与背景技术不同在于研磨工具垂直于砂轮轴轴线进给，由此，以特别高的研磨效率和良好的精度不仅实现平面研磨而且实现外圆研磨。 
在本发明的第一实施方式中，进行外圆研磨的研磨工具与工件的旋转轴线平行地进给。 
这样可以实现高研磨效率和良好精度的外圆研磨，这比通常砂轮轴轴线与工件旋转轴线平行定向的、通过圆柱形平研磨盘进行的外圆研磨具有明显的改进。 
根据本发明的另一变型，进行平面研磨的研磨工具相对于工件的旋转轴线垂直地进给。 
这样，通过旋转驱动工件的平面研磨过程能够以特别有利的方式进行。在这种设计中，可以实现特别高的磨削效率，因为工件通过其转动实际上抵靠着研磨工具的端面运动，因此主研磨特别在研磨工具的端面上进行。这种设置要避免用于金属工件中，该研磨方法特别有利于由例如玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷、SiC、耐火材料构成的基本脆性和/或脆硬材料。作为耐火材料的是例如主要由氧化硅构成的硅石或烧结石英制品、含有重量百分比在10％到44％氧化铝(Al2O3)和重量百分比在50％到80％二氧化硅的硅土石以及含Al2O3重量百分比在44％以上的富矾土石。 
本发明的目的还通过特别用于加工脆性材料如玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷的磨床实现，包括一夹紧并绕旋转轴线驱动工件的工件夹具、  一绕砂轮轴轴线驱动研磨工具的砂轮轴以及一在工件与砂轮轴之间产生进给的进给驱动装置，其中砂轮轴轴线垂直于工件的旋转轴线定向且进给驱动装置使得砂轮轴垂直于砂轮轴轴线进给。 
在此，进给驱动装置这样定向，使得砂轮轴平行于工件的旋转轴线沿工件外侧进给。在这种情况下，构成外圆研磨的磨床。 
进给驱动装置还可以这样定向，使得砂轮轴垂直于工件的旋转轴线沿工件端面进给。 
在这种情况下，构成用于在圆台上平面研磨工件的磨床。 
当然，也可以将两实施方式彼此组合，即，使得本发明的磨床既可以外圆研磨也可以平面研磨。 
根据本发明的另一变型，本发明的目的通过用于加工优选由脆性材料如玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷制成的工件的研磨方法实现，它包括以下步 骤： 
——将工件夹持在工件夹具中； 
——绕旋转轴线旋转驱动该工件； 
——借助杯形研磨工具加工该工件，该杯形研磨工具绕砂轮轴轴线被旋转驱动； 
——其中砂轮轴轴线平行于工件的旋转轴线设置并且进给在砂轮轴轴线的方向进行。 
这种研磨方法出自于公知的外圆研磨或内圆研磨，但与采用圆柱形研磨工具不同，本发明通过杯形研磨工具加工。 
这样，对于加工基本是脆性的和/或脆硬性的材料如玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷也可以实现较高的磨削效率。特别采用本发明的方法实现最小的切削功率或实现优选1cm3/分钟至500cm3/分钟的单位时间去除量。根据确定的实施方式，如果希望快速去除，单位时间去除量优选为至少20cm3/分钟。在另一实施方式中，如果需要高精度的去除，优选选择例如2cm3/分钟的较小去除量。 
惊奇的是根据本发明的方法特别有利的是不需要进行研磨工具的校准，因此，省去了校准方法。 
根据本发明的方法，在研磨过程中采用粘合粒作为研磨剂，通常不采用松散粒。 
根据该变型的第一方案，工件的内表面通过杯形研磨工具研磨，由此实现内圆研磨。 
根据该方法的另一变型，工件的外表面通过杯形研磨工具研磨。这样可以实现外圆研磨。 
本发明的研磨方法特别适合于研磨质量至少100kg或更重的大型工件，它们由基本脆性和/或脆硬材料构成，如由玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷构成。 
此处优选是由玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷构成的铸件。 
根据另一实施方式，也可以这样加工以其它方式如通过烧结方法制成的陶瓷工件。 
可以理解到，上述的和下述的特征不仅可以进行如各实例所述的组合，而且可以进行其它的组合或单独使用，这不超出本发明的范围。 
附图说明
本发明的其它特征和优点由下面参照附图描述优选实施例给出。其中： 
图1是本发明旋转对称工件外圆研磨第一实施方式的原理图； 
图2示出了本发明另一实施方式的原理图，其中示出了在可驱动圆台上平面研磨工件的侧视图； 
图3是图2结构的俯视图； 
图4是实施本发明方法磨床的原理示意图； 
图5是本发明另一实施方式的原理图，用于通过杯形研磨工具进行旋转对称工件的外圆研磨； 
图6是本发明另一原理图，用于通过杯形研磨工具进行工件的内圆研磨。 
具体实施方式
图1示意性地示出了用于工件12外圆研磨的装置，它总体上由附图标记10表示。 
装置10包括只示意性示出的工件夹具14。在工件夹具14上从内或从外在一端夹持工件12。为了加工工件12，具有一砂轮轴，仅可见它固定在外端上的圆柱形研磨工具18。研磨工具18能够借助未示出的驱动装置绕砂轮轴的砂轮轴轴线20以高转速被驱动。研磨工具18优选也可以由杯形研磨工具构成。 
另外，砂轮轴借助进给驱动装置在与工件或工件夹具14的旋转轴线16平行的箭头24方向移动，该进给驱动装置设置在适合的导向装置上并沿着导向装置以可调节的进给速度移动(未示出)。对此，砂轮轴轴线20这样设置，它垂直于工件12或工件夹具14的旋转轴线定向。 
与金属加工中公知的外圆研磨不同的是，砂轮轴轴线20不平行于工 件12或工件夹具14的旋转轴线16设置，而是与其垂直设置并通过进给驱动装置与砂轮轴轴线20垂直地运动。这样，工件12的外表面主要通过研磨工具18的端面加工，因为工件12沿箭头26指示的方向绕其旋转轴线16被驱动且与其垂直设置的研磨工具18沿箭头22指示的方向绕其砂轮轴轴线20被驱动。 
通过这种类型的装置，特别对于脆性材料和/或脆硬性材料如玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷，可以获得特别良好的研磨效果。 
本发明的另一实施方式在图2和3中示出且总体上由附图标记10a表示。装置10a具有圆台形式的工件夹具14，它绕旋转轴线16被驱动，如由箭头26表示。在工件夹具14上以未进一步示出的方式夹持工件12。 
通过该装置10a可以平面研磨工件12的端面。对此，砂轮轴轴线20水平定向，即与工件12垂直定向的旋转轴线垂直。圆柱形研磨工具18固定在砂轮轴上并如由箭头22表示的那样绕砂轮轴轴线20以高转速被旋转驱动。砂轮轴的进给运动如由箭头24表示的那样垂直于砂轮轴轴线即在水平方向进行。 
这种实施方式对于加工特别是脆性材料如玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷也特别有利于提高研磨效果，因为主研磨效能在圆柱形研磨工具18的端面上产生。该研磨工具优选也可以由杯形研磨工具构成。 
图4纯示意性地示出了一磨床，它总体上由附图标记100表示，该磨床既适合于进行如上所述的外圆研磨又适合于进行平面研磨。该磨床100包括一工件夹具114，它借助驱动装置124被旋转驱动。水平定向的砂轮轴120借助未详尽示出的驱动装置以例如高达每分钟20000转的高转速或更高的转速被驱动。砂轮轴120沿着第一导向装置122以未示出的方式借助驱动装置沿水平方向移动。第一导向装置122容纳在第二导向装置118上并能够沿该第二导向装置借助未详尽示出的驱动装置沿垂直方向移动。由此，水平定向的砂轮轴120通过容纳在其上的研磨工具能够水平或垂直地以确定的进给速度直线移动到所希望的位置。该磨床100与公知磨床不同在于砂轮轴120水平定向，在通常的磨床中砂轮轴垂直定向。 
图5和6示出了外圆研磨和内圆研磨的情况，其与公知技术外圆研磨和内圆研磨的不同在于它们都采用一个杯形研磨盘18作为研磨工具。 
在图5的装置10b中，砂轮轴轴线20与图1实施方式的不同在于，它平行于工件12或工件夹具14的旋转轴线16定向。如箭头22的绕砂轮轴轴线20旋转的研磨工具18沿箭头24指示的方向与工件12或工件夹具14的旋转轴线16平行地进给。 
在进行内圆研磨的图6装置10c中，工件12的内表面通过形成为杯形研磨盘的研磨工具18研磨。其进给也按照箭头24的方向与工件12或工件夹具14的旋转轴线16平行地进行。 

Claims (5)

1.一种研磨方法，用于加工由脆性材料，即玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷制成的、质量至少为100kg的工件(12)，包括以下步骤：
——将工件(12)夹持在工件夹具(14)中；
——绕旋转轴线(16)旋转驱动工件(12)；
——借助研磨工具(18)加工该工件(12)，该研磨工具绕砂轮轴轴线(20)被旋转驱动；
——其中砂轮轴轴线(20)垂直于工件(12)的旋转轴线(16)定向；
——其中研磨工具(18)垂直于砂轮轴轴线(20)进给；并且
——其中单位时间的最小去除量为20cm3/分钟。
2.如权利要求1所述的研磨方法，其特征在于：进行外圆研磨的研磨工具(18)与工件(12)的旋转轴线(16)平行地进给。
3.如权利要求1所述的研磨方法，其特征在于：进行平面研磨的研磨工具(18)相对于工件(12)的旋转轴线(16)垂直地进给。
4.一种研磨方法，用于加工由脆性材料，即玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷制成的、质量至少为100kg的工件(12)，包括以下步骤：
——将工件(12)夹持在工件夹具(14)中；
——绕旋转轴线(16)旋转驱动工件(12)；
——借助杯形研磨工具(18)加工该工件(12)，该杯形研磨工具绕砂轮轴轴线(20)被旋转驱动；
——砂轮轴轴线(20)平行于工件(12)的旋转轴线(16)设置并且进给沿砂轮轴轴线(20)的方向进行，
——其中，工件(12)的内表面或外表面通过杯形研磨工具(18)研磨；并且
——其中单位时间的最小去除量为20cm3/分钟。
5.上述权利要求中任一项所述的研磨方法的用途，用于研磨由玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷铸成的工件(12)。
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