CN1007602B - 金属结合剂磨轮的成型修整方法 - Google Patents

Abstract

金属结合剂磨轮的成型修整方法，是采用电火花放电加工技术，对导电性磨轮作精确地成型修整。它能很方便地控制高硬度磨轮、例如金刚石磨轮成型面的形位公差、一次成型的精度高，并且适应于各种槽、台肩或复杂型面的成型修整。本发明包括有旋转工具电极和回转的磨轮工件电极。工具电极的外周是由成型刀具切削成型的成型面，磨轮工件电极在放电加工过程中相对于工具电极作回转运动直至其回转面被加工成型。

Description

本发明涉及磨具成形修整工艺方法，具体地涉及金属结合剂磨轮的放电加工方法。

工业生产中用金刚石磨轮对高硬度的工件进行磨削加工。特别是轧钢机上的辊环的槽孔，必须先将金刚石磨轮按要求精确地修整成形、然后用它去磨削轧机辊环的高精度槽孔。例如在轧制钢铁线材的高速无扭轧机，它的碳化钨辊环硬度达到HRA90左右，这种高硬度辊环上需要磨成不同形状和规格的槽孔，例如

形、

形、V形、 形等等。这些辊环槽孔一般都需要用金刚石磨轮来磨削成所需精度的形状。

美国专利US4，247，303揭示了一种导电磨轮加工方法，它将一个非导电体的磨轮通过电化学作用成为导电磨轮，但是没有披露它的成形修整方法。另外，有多种使用高速机械磨削的磨轮成形方法，它一般采用一个硬质砂轮对工件磨轮作机械磨削加工。上述的方法对高硬度的金刚石磨轮作成形修整，并且要达到工业生产所要求的形状、规格和精度，难以按要求精确地成形。

本发明的目的是选择一种适合工业生产的磨轮修整成形的工艺方法，采用放电加工技术对金属结合剂的导电性磨轮作精确地成形修整加工。

本发明的构思是采用金属结合剂的磨轮，使磨轮本体具有导电性，选用放电加工的方法对上述磨轮作成形修整加工。所以，修整的工具即为放电加工的工具电极，被修整的磨轮即为工件电极。成形的工具电极外周能够在磨轮上加工出凹凸槽、台肩或各种复杂型面。放电加工过程中，磨轮被加工部位的金属结合剂被电火花腐蚀，所以95%以 上包括结合剂和磨料的绝大部分本体组织脱落，而极小部分的残留组织受工具电极机械磨擦作用而去除。经过粗加工基本成形和精加工修整，完成对磨轮的成形修整。

本发明的目的是这样实现的：一种应用旋转工具电极、导电磨轮工件电极和两电极间介质进行放电加工的磨轮成形修整方法，它的步骤包括：

1.制备旋转工具电极和成形刀具，

2.用成形刀具对工具电极外周切削加工，成形外周面可作多次修整，

3.用所述成形工具电极作为修整工具，由机床装置对上述磨轮工件作放电加工，把磨轮的回转面加工成形，其特征在于：

a.所述磨轮的本体含有导电的金属结合剂形成工件电极、先由上述工具电极作旋转运动，然后由放电加工装置实现对上述磨轮回转面的放电加工，

b.所述磨轮作回转运动，回转运动的线速度小于工具电极旋转的线速度，工具电极的线速度0.14～0.18米/秒，为磨轮的6～1300倍。

上述方法的加工设备可以是放电加工专用机床、用来对工具电极外周作切削成形和对磨轮作电火花加工成形修整;也可以在普通机床上配备脉冲电源、步进电机及驱动箱等装置构成放电加工机床。

上述工具电极的材料一般采用石墨、铜或其他电的良导体材料。

本发明在工业生产中具体的工艺程序可以是：1.选用高纯度石墨材料制成轮盘坯;

2.用已经制备的高精度成形刀具将石墨轮盘坯的外周切削成所设定的形状;

3.以石墨轮作工具电极并作旋转运动和进给运动、以导电磨轮作工件电极并作回转运动进行放电加工;

4.对石墨轮工具电极的成形外周作修整切削;

5.再次将磨轮的被加工面作精修放电加工。

放电加工的过程中，工具电极先作旋转运动，再将旋转工具电极向磨轮工件方向进给到一定的深度，然后启动磨轮工件的驱动机构，使磨轮相对工具电极作相对的回转运动。磨轮本体的金属结合剂以及磨料被电火花放电加工跟着精确地成形。当磨轮工件的被加工型面基本成形时，用高精度成形刀具再次修整工具电极的成形外周，然后就可以把磨轮的被加工型面精确修整到预定的精度。

本发明用在修整已经投入生产但是成形面已被磨损的磨轮，例如需要对金刚石磨轮作尺寸精度的恢复时，可以只应用上述工艺方法最后两道的修整工序。先将石墨轮外周上的成形面作精修切削，然后以上述石墨轮作修整工具进行放电加工，就可以将金刚石磨轮精修成形。

本发明的磨轮成形修整方法与已有的电化学方法和机械磨削方法比较，具有形位公差便于控制、一次成形的精度高，操作方便、对各种异形槽孔适应性广;对高硬度的金刚石磨轮加工成本低的优点。

以下结合本发明的一个实施例及其附图，作详细叙述。

图1是用石墨材料制成轮盘坯的示意图;

图2是使用高精度成形刀具切削石墨轮槽孔的示意图;

图3是成形石墨轮工具电极向导电磨轮作放电加工的示意图;

图4是修整石墨轮槽孔的示意图;

图5是精修磨轮成形面的示意图;

图6是一种对磨轮放电加工装置的示意图。

参照图1和图2，选用石墨材料，制成轮盘坯1，如图1所示。石墨一般选用高纯度的;轮盘坯还可以选用铜或其他电的良导体材料。按设计制备的高精度成形刀具2被安装在机床上，并且把轮盘坯1的外周3切削成形。在轧钢辊环上，按轧制的线材圆形截面要求，轮盘坯 1的成形外周3是半圆形的，如图2所示。其他各种不同的槽形、台肩或复杂型面，例如半椭圆 形、V形、

形等等都可以由成型刀具2切削成形。参照图3，以石墨轮作工具电极1与机床的脉冲电源箱负极连接，以金刚石导电磨轮4作工件电极与机床的脉冲电源箱正极连接，由放电加工机床实施电火花放电加工。石墨轮工具电极1与磨轮4的外周大体相切;先由工具极1旋转并且向磨轮4进给至一定的深度，然后驱动磨轮4回转直至磨轮的外周5被加工成形。

本实例中石墨工具电极1旋转的线速度为0.14～0.18米/秒，最佳速度为0.16米/秒。磨轮4的回转线速度小于工具电极1的线速度。在磨轮的直径为φ250～φ260毫米时，它的回转角速度在2～0.011转/分的范围内调节。由上述的数值换算，工具电极1的线速度是磨轮的6～1300倍。

工具电极1和工件电极4之间由机床装置满足电火花放电加工的条件，即两电极间维持合理的间隙距离、两电极间顺利地重复多次地进行脉冲放电并且顺利地排除脉冲放电后电蚀产物。

本实例中的介质为煤油或20号机油。

参照图4，在磨轮4的外周5基本加工成形时，用前述的成形刀具2将工具电极1的槽孔3切削修整，使槽孔3保持精度。

参照图5，用修整后的石墨工具电极1，再次对磨轮4的成形面5作放电加工修整，直至工件被精修到预定的尺寸形位要求。

应用上述工艺方法成形修整的金属结合剂金刚石磨轮4，它的成形外周5形位公差＜0.01毫米、椭圆度＜0.005毫米。用这样的磨轮5在高硬度的碳化钨辊环上磨出孔形，其形位公差＜0.01毫米，达到了轧钢所要求的精度。

参照图6，应用本发明的设备，包括有机床的机械装置10和设有脉冲电源箱16、步进电机驱动箱17的电加工控制装置18。机械装置10设 置有工具电极1的旋转轴11和工件电极4的回转轴14，它们分别与机械装置10的床身相互绝缘而且分别与脉冲电源箱18的负极、正极相连接。成形刀具2安装在工件4的工作台上。工具电极1及其轴11与机械装置10的驱动机构连接，并且可以沿床身的导轨作进给运动。磨轮4工件电极及其轴14由步进电机15驱动，它们的回转速度由控制装置18自动调节。

在安装了工具电极1，磨轮4工件电极和成形刀具2之后，驱动工具电极1旋转，移动工作台和刀具2，使工具电极1的外周3被切削成形。随后移动工作台和磨轮4工件电极，使磨轮4的外周5与工具电极的外周3临近，驱动工具电极1旋转，启动电加工控制装置18，即可实施对导电磨轮4的成形修整加工。

上述设备可以是专用的放电加工机床，也可以是由普通磨削机床配备电加工控制装置18改装的放电加工机床。

综上所述本发明金属结合剂磨轮的放电加工方法，能方便地对高硬度的金刚石磨轮作成形修整，因而能够广泛应用于玻璃制品、大理石制品的加工、以及冶金、机械设备的加工。

在生产加工过程中本方法具有以下优点：

1.磨轮加工的形位公差便于控制、一次成形的精度高;

2.适用性广、用异型刀具几乎可以在石墨工具电极上切削成形各种槽、台肩或者复杂型面，因此用适性特别广泛;

3.本发明所生产的产品，其成本低于采用碳化硅砂轮机械磨削成形的加工方法;

4.实际操作简易方便、劳动强度降低、生产环境没有粉尘污染。

Claims (4)

1、一种应用旋转工具电极、导电磨轮工件电极和两电极问介质进行放电加工的磨轮成形修整方法，它的步骤包括：

(1)制备旋转工具电极和成形工具，

(2)用成形刀具对工具电极外周作成切削加工，所述成形外周可作多次修整，

(3)用所述成形工具电极作修整工具，由机床装置对上述磨轮工件作放电加工，把磨轮的回转面加工成形；

所述磨轮4的本体含有导电的金属结合剂形成工件电极，先由上述工具电极1作旋转运动，然后由放电加工控制装置18实现对上述磨轮4回转面5的放电加工，

其特征在于：所述磨轮4作回转运动，回转运动的线速度小于工具电极1旋转的线速度，工具电极1的线速度0.14～0.18米/秒，为磨轮4的6～1300倍。

2、如权利要求1所述的磨轮成形修整方法，其特征在于，所述工具电极1采用电的良导体材料或是用石墨，它的外周3最佳放电加工线速度是0.16米/秒。

3、如权利要求2所述的磨轮成形修整方法，其特征在于，由放电加工控制装置18调节所述磨轮4工件电极在成形修整加工过程中绕其中心轴14作回转运动的回转速度

4、如权利要求1或2或3所述的磨轮成形修整方法，其特征在于，所述工具电极1的旋转运动和进给运动由机械装置10控制，所述工具电极1与磨轮4工件电极之间的电火花放电电源由放电加工控制装置18的脉冲电源箱16提供，所述磨轮4的回转速度由步进电机15和放电加工控制装置18的步进电机控制箱17控制。

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