CN201109078Y - 砂轮分层数字化制造装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种机械设备，即一种砂轮分层数字化制造装置。其特点是：这种装置是由机械部分和计算机控制部分构成，其机械部分是由承载工件的平台7、操作部件、供平台7或操作部件进行运动的滑道等构成。操作部件包括可向平台7施放原料的原料箱和对原料进行烧结定型的激光发生器13。工作时，事先将各种技术参数输入计算机控制系统，然后，在计算机程序的控制下，把砂轮原料分层施放在设定位置上，依次用激光烧结成型。所制造的砂轮磨料颗粒位置准确，凸出高度可控，容屑空间合理，固化强度足够，不需修整，形状任意，生产成本低，使用寿命长，可大幅度降低磨削热损伤，满足高加工精度和高生产率的要求，为实现砂轮生产数字化提供了适用的设备。

Description

砂轮分层数字化制造装置

所属技术领域

本实用新型涉及一种机械设备，即一种砂轮分层数字化制造装置。

背景技术

砂轮是磨削加工的主要工作部件，是由磨料、黏合剂、填料以及各种辅料构成。砂轮的内部结构对砂轮的性能影响很大，内部结构合理才能保证砂轮的工作性能。砂轮内部结构的技术要求内容很多，但最主要的是磨料分布要均匀，砂轮整体要具有足够的强度。磨料分布要求磨料之间要有一定的空隙，即砂轮表面形成凸凹面，突出的磨料颗粒才能对被磨削件产生较大的压强，磨料之间的空间能够容纳磨下的颗粒，并允许磨削液顺利通过而到达磨削点，降低磨削热损伤。可是，目前的砂轮主要采用原料混合压型烧结的方法制成，内部结构只能通过控制原料比例和尽量搅拌来实现，具有很大的偶然性，难以适应高精度加工的需求。为了提高砂轮的质量，近年又推出电镀、高温钎焊等方法。可是，用电镀方法制造砂轮，把持力不强，磨粒出露高度不高，而且容易造成环境污染。高温钎焊等方法制造的砂轮节省磨料，磨粒排布和凸出高度可控，但生产工艺复杂，成本高，目前只能生产单层金属结合剂金刚石砂轮。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种砂轮的制造设备，这种设备制造的砂轮磨料颗粒分布位置准确，凸出高度合理，有足够的强度，磨削热损伤小，生产成本低，使用寿命长，能满足高加工精度和高生产率的要求。

上述目的是由以下技术方案实现的：研制一种砂轮分层数字化制造装置，其特点是：这种装置是由机械部分和计算机控制部分构成，其机械部分是由机架以及承载工件的平台、与平台相对的操作部件、供平台或操作部件进行运动的滑道以及拖动部件构成。这里的操作部件包括可向平台施放原料的料箱和对原料进行烧结的激光发生器。采用这种设备，先将各种技术参数输入计算机控制系统，建立砂轮三维CAD模型，再把三维模型离散分层，然后，在计算机程序的控制下，把砂轮原料分层施放在平台上，按照截面轮廓对实心部分所在的原料进行激光烧结成型。

所说的机架包括平置的机台和竖置的立背。

所说的计算机控制部分是计算机数字控制装置，该装置具有砂轮三维模型、三维模型离散运算模型、激光头轨迹规划与运动学模型、原料优化匹配定位施放控制模型的构建系统。

所说的滑道有供平台与操作部件调节上下距离的竖滑道、供平台或操作部件调节平面位置的横滑道和纵滑道。

所说的机台上设有纵滑道，上面装有可沿纵滑道滑动的纵向滑板，纵滑板上面设有横滑道，横滑道上面装有可沿横滑道滑动的平台；机台一侧上方固连着竖立的立背，立背上通过竖滑道和滑块装配有装配架，装配架上装有激光发生器、磨料箱、黏合剂箱，磨料箱和黏合剂箱均有送料口，激光发生器设有激光烧结头。

所说的机台上装有纵滑道，上面装有可沿纵滑道滑动的纵向滑板，纵向滑板上面设有横滑道，上面装有可沿横滑道横向滑动的平台；所说的竖滑道即为立背，机台通过滑块与立背相连，可沿立背上下滑动。

所说的纵滑道即装配架，激光发生器以及磨料箱、黏合剂箱和激光烧结头可在上边纵向滑动；装配架一端通过滑块与立背上的竖滑道相配合；所说的横滑道在机台一端，且与立背下端相配合，立背连同装配架及其部件可沿横滑道横向运动。

所说的纵滑道即装配架，激光发生器以及磨料箱、黏合剂箱和激光烧结头可在上边滑动；装配架一端通过滑块与立背上的竖滑道相配合而上下滑动；所说的机台上装有横滑道，平台与横滑道相配合。

所说的机台上装有纵滑道，上面装有可沿纵滑道滑动的平台；装配架一端通过滑块与机架上的竖滑道相配合；横滑道在机台一端，且与立背下端相配合，立背连同装配架及其部件可沿横滑道横向运动。

采用上述技术方案的砂轮分层数字化制造装置，在数控系统的控制下，工作部件把磨料颗粒和黏合剂分层施放在准确的位置上，并依次由激光烧结固定。该装置技术含量高，适用范围广，适于制造金属结合剂、陶瓷结合剂、和树脂结合剂等多种砂轮。制造的砂轮磨料颗粒位置准确，凸出高度可控，容屑空间合理，固化强度足够，不需修整，形状任意，生产成本低，使用寿命长，可大幅度降低磨削热损伤，满足高加工精度和高生产率的要求，为实现砂轮生产数字化提供了适用的设备。

附图说明

图1第一种实施例的主视图；

图2第一种实施例的左视图；

图3第一种实施例计算机程序框图；

图4第一种实施例的部件磨料箱的放大主视图；

图5第一种实施例的部件黏合剂箱的放大主视图；

图6第一种实施例的产品砂轮的示意图；

图7第二种实施例的主视图；

图8第三种实施例的主视图；

图9第四种实施例的主视图；

图10第五种实施例的主视图。

图中可见：立背1，滑块2，竖滑道3，机台4，纵滑道5，纵滑板6，平台7，横滑道8，送料口9，激光烧结头10，磨料箱11，黏合剂箱12，激光发生器13，装配架14，电机15，磨料16，磨料排送轮17，凹窝18，黏合剂19，排液泵20，基板21。

具体实施方式

本发明总的构思是采用计算机数控技术和激光烧结技术，解决砂轮磨粒定位和固化的问题。为了达到这个目标，采用了由承载工件的平台、与平台相对的操作部件、供平台和操作部件进行相对运动的滑道以及拖动部件构成的机械装置。这种装置的具体形式可以是多种多样的，下面仅举六种实施例：

第一种实施例：如图1、2所示，这种砂轮分层数字化制造装置的机架是由竖立的立背1和平置的机台4所构成，在立背1前面设有竖滑道3，竖滑道3通过滑块2吊装一个板状的装配架14，装配架14上装有两个激光发生器13和两个料箱，其中一个是磨料箱11，另一个是黏合剂箱12，其他辅料也装在黏合剂箱12里面。磨料箱11和黏合剂箱12下面都有送料口9和激光烧结头10。在机台4上设有纵滑道5，上面配装有纵滑板6，纵滑板6上面设有横滑道8，上面装有平台7。这样，平台7的运动就由纵横两种滑动合成平面上的任意移动。而装配架14上的激光发生器13和两个料箱，以及送料口9和激光烧结头10就可通过上下的位移而与平台7保持适当的距离。

此外，如图3所示，这种装置还设有计算机数字控制装置，该装置具有砂轮三维模型、三维模型离散运算模型、激光头轨迹规划与运动学模型、原料优化匹配定位施放控制模型的构建系统，可控制各部件的各种动作。该系统在计算机的控制下，根据CAD造型生成数字化三维几何信息，再将数字化三维模型沿Z坐标轴离散成一系列的二维层片，再根据每个层片的轮廓信息，进行工艺规划，选择合适的加工参数，生成相应的指令传输给数控系统，操纵成型机协调动作，定点投放磨料、黏合剂和填料，并通过激光束层层烧结，逐层堆积而形成磨粒优化排布的砂轮。

在图2中，可见一部电机15，用以表示各部件运动的拖动装置。实际上，这种电机应根据需要装配多部，因属常规技术，故未画出。

磨料16和黏合剂19以及其他辅料的施放方式也有多种，难以穷举。图4例举了一种磨料16施放的方式，在磨料箱11里面装有磨料16，下面装有一个磨料排送轮17，磨料排送轮17上开有多个凹窝18，磨料排送轮17在程序控制下转动，磨料16颗粒进入凹窝18而被排下。当然，也可以把磨料和黏合剂混在一起，定位定量排下。图5例举了黏合剂箱12的排放方式。如图所示，在箱的下面，装有排液泵20，排液泵20在数控程序的控制下，把黏合剂19定点定量排下。

图6表示了由上述过程制成的砂轮的内部结构，在基板21上面，磨料16整齐排列，之间由黏合剂12及辅料填充，层层叠加，形成了理想的结构状态。当然，砂轮内部的结构可能更复杂，四周和中间可能不同，磨料颗粒的大小、品种也可能不同，都要根据技术要求进行设定和加工。

第二种实施例：如图7所示，装配架(14)直接固定在立背1上，立背1变成竖滑道3，机台4通过滑块2与立背1相连，可沿立背1上下滑动。机台4上部结构与第一种实施例相同，即上面装有纵滑道5和纵滑板6，纵滑板6上面设有横滑道8，上面装有可沿横滑道8横向滑动的平台7。这样，纵横和上下运动都由平台7来作，装配架14及其部件不动，也可完成制造砂轮的工作。

第三种实施例：如图8所示，机台4和平台7是一个整体，并且不进行滑动，所有的滑动均由上面的立背1和装配架14来进行。横滑道8设在机台一侧，立背1可在里面横向滑动。装配架14也是通过滑块2装在立背1前面的竖滑道3上，装配架14照样可以上下滑动。不过，装配架14却成了纵滑道5，激光发生器13、料箱11和12、激光烧结头10等都可在装配架14上纵向滑动，同样能够完成砂轮的制造过程。

第四种实施例：如图9所示，平台7只能作横向滑动，而把上下滑动和纵向滑动的任务交给了装配架14。

第五种实施例：如图10所示，平台7可以纵向滑动，立背1可以作横向滑动，装配架14仍作上下滑动。

第六种实施例：平台7或装配架14可以通过定轴转动进行相对运动，也能完成砂轮制造工作，也应属于等同的范围。

Claims (10)

1.一种砂轮分层数字化制造装置，其特征在于：这种装置是由机械部分和计算机控制部分构成，其机械部分是由机架以及承载工件的平台(7)、与平台(7)相对的操作部件、供平台(7)或操作部件进行相对运动的滑道以及拖动部件构成；这里的操作部件包括可向平台(7)施放原料的原料箱和对所施放原料进行烧结定型的激光发生器(13)。

2.根据权利要求1所述的砂轮分层数字化制造装置，其特征在于：所说的机架包括平置的机台(4)和竖置的立背(1)。

3.根据权利要求1所述的砂轮分层数字化制造装置，其特征在于：所说的计算机控制部分是计算机数字控制装置，该装置具有构建砂轮三维模型、三维模型离散运算模型、激光头轨迹规划与运动学模型、原料优化匹配定位施放控制模型的元件系统。

4.根据权利要求1所述的砂轮分层数字化制造装置，其特征在于：所说的滑道包括供平台(7)与操作部件调节上下距离的竖滑道(3)、供平台(7)或操作部件调节平面位置的横滑道(8)和纵滑道(5)。

5.根据权利要求1所述的砂轮分层数字化制造装置，其特征在于：所说的原料箱包括盛装磨料(16)的磨料箱(11)和盛装黏合剂(19)的黏合剂箱(12)。

6.根据权利要求1或2或4所述的砂轮分层数字化制造装置，其特征在于：所说的机台(4)上设有纵滑道(5)，上面装有可沿纵滑道(5)纵向滑动的纵滑板(6)，纵滑板(6)上面设有横滑道(8)，横滑道(8)上面装有可沿横滑道(8)横向滑动的平台(7)；机台(4)一侧上方固连着竖立的立背(1)，立背(1)上通过竖滑道(3)和滑块(2)装有可上下滑动的装配架(14)，装配架(14)上装有激光发生器(13)、磨料箱(11)、黏合剂箱(12)，磨料箱(11)和黏合剂箱(12)均有送料口(9)，激光发生器(13)设有激光烧结头(10)。

7.根据权利要求1或2或4所述的砂轮分层数字化制造装置，其特征在于：所说的机台(4)上装有纵滑道(5)，上面装有可沿纵滑道(5)纵向滑动的纵滑板(6)，纵滑板(6)上面设有横滑道(8)，上面装有可沿横滑道(8)横向滑动的平台(7)；所说的竖滑道(3)即为立背(1)，机台(4)通过滑块(2)与立背(1)相连，可沿立背(1)上下滑动。

8.根据权利要求1或2或4所述的砂轮分层数字化制造装置，其特征在于：所说的纵滑道(3)即装配架(14)，激光发生器(13)以及磨料箱(11)、黏合剂箱(12)和激光烧结头(10)可沿装配架纵向滑动；装配架(14)一端通过滑块(2)与立背(1)上的竖滑道(3)相配合；所说的横滑道(8)在机台(4)一端，且与立背(1)下端相配合，立背(1)连同装配架(14)及其部件可沿横滑道(8)横向运动。

9.根据权利要求1或2或4所述的砂轮分层数字化制造装置，其特征在于：所说的纵滑道(5)即装配架(14)，激光发生器(13)以及磨料箱(11)、黏合剂箱12)和激光烧结头(10)可沿装配架(14)纵向滑动；装配架(14)一端通过滑块(2)与立背(1)上的竖滑道(3)相配合而上下滑动；所说的机台(4)上装有横滑道(8)，平台(1)与横滑道(8)相配合可沿横滑道(8)横向运动。

10.根据权利要求1或2或4所述的砂轮分层数字化制造装置，其特征在于：所说的机台(4)上装有纵滑道(5)，上面装有可沿纵滑道(5)纵向滑动的平台(7)；装配架(14)一端通过滑块(2)与立背(1)上的竖滑道(3)相配合；横滑道(8)在机台(4)一端，且与立背(1)下端相配合，立背(1)连同装配架(14)及其部件可沿横滑道(8)横向运动。

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