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CN111283553B - 砂轮开槽工具及开槽方法 - Google Patents

砂轮开槽工具及开槽方法 Download PDF

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CN111283553B CN202010201595.2A CN202010201595A CN111283553B CN 111283553 B CN111283553 B CN 111283553B CN 202010201595 A CN202010201595 A CN 202010201595A CN 111283553 B CN111283553 B CN 111283553B
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宋嘉诚
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Abstract

本发明提供了一种砂轮开槽工具及开槽方法，属于机械加工领域，包括砂轮修整器、连接块以及盘铣刀刀柄；所述盘铣刀刀柄安装在连接块上并沿所述连接块的周向布置，砂轮修整器沿连接的周向形成了一条螺旋形的安装轨迹且砂轮修整器的朝向与螺旋形轨迹的切向方向相垂直。本发明依靠砂轮修整器在砂轮磨削区域相对运动并切削砂轮形成砂轮周向表面结构的网格化，砂轮修整器和待加工砂轮都能各自绕轴转动并做相互啮合的蜗轮蜗杆运动，在砂轮修整器和待加工砂轮的重合部分，砂轮快速开槽工具对砂轮进行切削完成开槽作业，实现了在砂轮上开槽且使砂轮周向形成网格式槽沟，解决了现有技术中磨削引起的工件烧伤和热变形的缺陷，开槽质量好，效率高。

Description

砂轮开槽工具及开槽方法
技术领域
本发明涉及机械加工领域，具体地，涉及一种砂轮开槽工具及开槽方法。
背景技术
磨削加工是利用高速旋转的砂轮等磨具加工工件表面的切削加工。它是机械加工中常用的一种加工方法，有十分重要的地位。磨削用于加工各种工件的内外圆柱面、圆锥面、平面、螺纹、齿轮和花键等特殊、复杂的成形表面。由于磨粒的硬度很高,磨具具有自锐性,磨削可以用于加工各种材料，包括淬硬钢、高强度合金钢、硬质合金、玻璃、陶瓷和大理石等高硬度金属和非金属材料。
磨削加工主要用于精加工，微量去除工件材料，获得良好的尺寸精度及表面精度；磨削加工也可以进行重负荷磨削，快速、大量去除工件材料。砂轮是磨削加工的工具，直接与加工表面接触并去除材料，磨削加工的工件表面质量与砂轮密切相关。由于磨削过程作用力大，磨削过程中会产生大量的热量，并且，磨削过程中产生的少量切屑很难带走大量热量，大部分磨削热被传入工件，严重时会造成工件烧伤以及工件形变影响尺寸精度。为了提高加工质量，减少磨削烧伤和减少工件的热变形，磨削过程中需要通入冷却液降低磨削温度。
为了进一步提高砂轮散热，表面结构化砂轮磨削加工技术被应用到磨削加工中，采用具有规则排布沟槽结构的砂轮能够改善磨削加工工艺性能。研究表明，采用沟槽结构化砂轮进行磨削加工可以有效降低磨削力，改善砂轮的散热能力并抑制磨削烧伤。但是，由于砂轮上槽的数量很多，目前借助激光对砂轮开槽的方法加工效率并不乐观。
专利文献CN208117609U公开了一种金刚石砂轮端面开槽装置，包括固定件、固定块、第一液压缸、移动板、第二液压缸、安装板、第一电机、环形导轨、刀具、第三液压缸、卷筒、第二电机、第三电机、风机壳体、风扇本体、集尘箱、第四电机和连接杆，利用四个第二液压缸的升降高度不同，从而调整移动板的倾斜角度，从而调节金刚石砂轮的倾斜角度，利用第二电机带动卷筒的转轴转动对钢丝拉索进行收卷，从而控制风机壳体上升，使导料管移出集尘箱，将集尘箱里面的废料处理掉，但该装置设备多，结构复杂。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种砂轮开槽工具及开槽方法。
根据本发明提供的一种砂轮开槽工具，包括砂轮修整器1、连接块2以及盘铣刀刀柄3；
所述盘铣刀刀柄3安装在所述连接块2上；
所述砂轮修整器1沿所述连接块2的周向布置。
优选地，所述连接块2沿周向设置有定位安装孔4；
所述砂轮修整器1的一端穿过定位安装孔4并延伸到连接块2的内部并安装有第一螺母5，所述砂轮修整器1的另一端为自由端，用于待加工砂轮的开槽。
优选地，所述砂轮修整器1上设置有与轴向方向相垂直的第一台面6以及与轴向方向相平行的第二台面7；
所述连接块2的周向设置有与定位安装孔4轴向相垂直的第三台面8以及与定位安装孔4轴向相平行的第四台面9；
当砂轮修整器1安装到定位安装孔4时，所述第一台面6与第三台面8紧密贴合，所述第二台面7与第四台面9紧密贴合。
优选地，所述砂轮修整器1上套装有弧形垫片10且所述弧形垫片10设置在第一螺母5与连接块2之间。
优选地，所述盘铣刀刀柄3靠近连接块2的一端安装在连接块2的内部并通过键槽匹配安装平键实现扭矩的传递。
优选地，所述定位安装孔4的数量为多个，所述多个定位安装孔4沿连接块2的周向均匀布置且多个定位安装孔4沿连接块2的轴向方向依次等距布置。
优选地，所述定位安装孔4的数量为6个，所述待加工砂轮开槽间距为D，所述每相邻的两个定位安装孔4的孔中心距沿连接块2的轴向方向为D/6。
根据本发明提供的一种砂轮开槽工具的开槽方法，采用所述的砂轮开槽工具，包括如下步骤：
S1:用超快激光对砂轮修整器1进行切割修整，使刀具的宽度与待加工砂轮的工作面的开槽宽度相等；
S2：将修整好的砂轮修整器1安装到连接块2上，并将带有拉钉11的盘铣刀刀柄3安装到连接块2上后通过拉钉11以及盘铣刀刀柄3安装到机床主轴上；
S3：根据待加工砂轮开槽的加工要求调整连接块2与待加工砂轮的位置，当待加工砂轮以转速W2转动、砂轮修整器1以转速W1跟随连接块2转动时，砂轮修整器1完成在待加工砂轮周向面的开槽作业，且相邻槽间的间距为D。
优选地，所述待加工砂轮的半径为R，则存在以下关系：W1·D＝W2·(2πR)。
优选地，所述W1＝1m/s。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明能够高效的在砂轮上开槽且能够使砂轮周向形成网格式槽沟，解决了现有技术中磨削过程中引起的工件烧伤和热变形的缺陷，开槽质量好，效率高，延长了工件的使用寿命。
2、砂轮修整器1配合弧形垫片10使锁紧力作用在垫片的平面一侧，并通过弧面均匀地传递给连接块2内孔表面同时，连接块2上的定位安装孔4和平面能够保证连接块2与盘铣刀刀柄3的安装位置准确，结构简单，实用性强。
3、本发明通过设置第三台面8、第四台面9以及相匹配的砂轮修整器1、第一台面6、第二台面7保证了砂轮修整器1的径向定位位置，保证了修整器刀具作业过程中的牢固稳定，实用性强。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的结构示意图；
图2为待加工砂轮开槽作业示意图；
图3为砂轮修整器1与连接块2连接的截面示意图；
图4为连接块2的侧视图；
图5为连接块2的截面图；
图6为连接块2的俯视图；
图7为砂轮修整器1与连接块2连接的结构示意图。
图中示出：
Figure BDA0002419579010000031
Figure BDA0002419579010000041
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供了一种砂轮开槽工具，如图1、图2所示，包括砂轮修整器1、连接块2以及盘铣刀刀柄3；所述盘铣刀刀柄3安装在所述连接块2上；所述砂轮修整器1沿所述连接块2的周向布置。
本发明依靠砂轮修整器1在砂轮磨削区域相对运动并切削砂轮形成砂轮周向表面结构的网格化。为了提高砂轮的切削效率，砂轮修整器1和待加工砂轮11都能绕各自轴线转动并做相互啮合的蜗轮蜗杆运动，在砂轮修整器1和待加工砂轮11的重合部分，砂轮快速开槽工具上的刀具对砂轮进行切削完成开槽作业。此外，砂轮快速开槽工具还需要能垂直于其转动轴做直线运动，以加工出整个砂轮宽度的网格。为了实现上述的运动，砂轮修整器1沿连接块2的周向形成了一条螺旋形的安装轨迹，并且砂轮修整器1的朝向与螺旋形轨迹的切向方向相垂直。
进一步地，如图1、图2所示，所述定位安装孔4的数量为多个，所述多个定位安装孔4沿连接块2的周向均匀布置且多个定位安装孔4沿连接块2的轴向方向依次等距布置，多个定位安装孔4在连接块2上也形成了螺旋形的布置轨迹。
具体地，为了保证待加工砂轮上的表面网格间距为D，将砂轮快速开槽工具上的砂轮修整器1安装在连接块2的周向且螺距为D的螺旋线上，在一个优选例中，如图1、图2所示，所述定位安装孔4的数量为6个，这6个定位安装孔4在连接块2沿周向等距布置，但是不在同一个平面内，6个孔的高度顺时针依次增加，并且相邻两个孔的高度差相同，均为表面网格间距D的1/6，即每相邻的两个定位安装孔4的孔中心距沿连接块2的轴向方向为D/6。
具体地，经过超快激光整形的砂轮修整器1经过连接块2与盘铣刀刀柄3的固定从而形成砂轮快速开槽工具。其中，连接块2上有定位面使砂轮修整器1能够安装在正确的位置。如图1、图2所示，所述连接块2沿周向设置有定位安装孔4；所述砂轮修整器1的一端穿过定位安装孔4并延伸到连接块2的内部并安装有第一螺母5，所述砂轮修整器1的另一端为自由端，用于待加工砂轮的开槽。
进一步地，如图1、图3、图7所示，所述砂轮修整器1上设置有与轴向方向相垂直的第一台面6以及与轴向方向相平行的第二台面7；所述连接块2的周向设置有与定位安装孔4轴向相垂直的第三台面8以及与定位安装孔4轴向相平行的第四台面9；当砂轮修整器1安装到定位安装孔4时，所述第一台面6与第三台面8紧密贴合，所述第二台面7与第四台面9紧密贴合。连接块2上的每个定位安装孔4、第三台面8、第四台面9以及相匹配的砂轮修整器1、第一台面6、第二台面7保证了砂轮修整器1的径向定位位置，同时，砂轮修整器1与定位安装孔4的内壁接触的面为与定位安装孔4的内壁相匹配的圆柱面，保证了修整器刀具方向与螺旋线的切向方向相垂直。
具体地，如图1、图3所示，所述砂轮修整器1上套装有弧形垫片10且所述弧形垫片10设置在第一螺母5与连接块2之间；所述盘铣刀刀柄3靠近连接块2的一端安装在连接块2的内部并通过键槽匹配安装平键实现扭矩的传递。砂轮修整器1延伸到连接块2内部的一端通过螺纹的螺接方式能够起到固定砂轮修整器1的作用，由于螺纹锁紧的作用面是连接块2内部的圆柱面，因此配合弧形垫片10使锁紧力作用在垫片的平面一侧，并通过弧面均匀地传递给连接块2内孔表面的同时，连接块2上的定位安装孔4和平面能够保证连接块2与盘铣刀刀柄3的安装位置准确，结构简单，实用性强。
本发明的工作原理如下：
对一个半径为R的待加工砂轮的工作面上加工沟槽，其中加工沟槽与待加工砂轮轴向的角度为α，相邻沟槽的间距为D，沟槽的宽度为d，使待加工砂轮的表面形成有规则排布的沟槽结构，进一步地，为了加工出砂轮上的窄槽，首先用超快激光对砂轮修整器1进行切割修整，使砂轮修整器1开槽刀具的宽度与待加工砂轮的工作面的开槽宽度相等，的宽度等于表面网格的宽度d，由于超快激光具备热裂纹少、加工缺陷小的特点，经超快激光修形的砂轮修整器1具有更长的使用寿命；其次，将修整好的砂轮修整器1安装到连接块2上，并将带有拉钉11的盘铣刀刀柄3安装到连接块2上，再通过拉钉11以及盘铣刀刀柄3将带有砂轮修整器1的连接块2安装到机床主轴上；根据待加工砂轮开槽的加工要求调整连接块2与待加工砂轮的位置，当待加工砂轮以转速W2转动、砂轮修整器1以转速W1跟随连接块2转动时，砂轮修整器1开始在待加工砂轮周向面的开槽作业，且相邻槽间的间距为D，其中，所述待加工砂轮的半径为R，则存在以下关系：W1·D＝W2·(2πR)，在一个优选例中，砂轮修整器1的转速W1为1m/s。
进一步地，当待加工砂轮转动轴与砂轮快速开槽工具的转动轴相互垂直时，砂轮快速开槽工具将在待加工砂轮上加工出与砂轮轴线平行的窄槽。若需要在砂轮上加工出与待加工砂轮轴线夹角为α的窄槽，则需要控制砂轮转动轴与砂轮快速开槽工具的转动轴之间夹角为(90+α)°或(90-α)°，因此，若控制砂轮转动轴与砂轮快速开槽工具的转动轴之间夹角为(90±α)°对同一个砂轮加工两次，则可以在砂轮上得到网格状的花纹。
本发明基于蜗轮蜗杆的啮合原理，以砂轮快速开槽工具充当蜗杆对待加工砂轮进行加工。砂轮快速开槽工具和待加工砂轮都能绕各自轴线转动并做相互啮合的蜗轮蜗杆运动。砂轮快速开槽工具还需要能垂直于其转动轴做直线运动，以加工出整个砂轮宽度的网格。待加工砂轮与砂轮开槽工具相交部分发生切削。砂轮快速开槽工具可以安装在数控机床的主轴上。修整器的形状结构决定了待加工砂轮工作面网格的宽度d，连接块2的定位安装孔4的位置决定了表面网格的间距D，砂轮快速开槽工具与待加工砂轮的旋转轴夹角决定了表面网格的角度α，本发明的设计方法及加工策略可以在砂轮上加工出不同设计要求的网格式结构，加工过程连续，加工效率高。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种砂轮开槽工具的开槽方法，其特征在于，所述的砂轮开槽工具，
包括砂轮修整器（1）、连接块（2）以及盘铣刀刀柄（3）；
所述盘铣刀刀柄（3）安装在所述连接块（2）上；
所述砂轮修整器（1）沿所述连接块（2）的周向布置；
所述连接块（2）沿周向设置有定位安装孔（4）；
所述砂轮修整器（1）的一端穿过定位安装孔（4）并延伸到连接块（2）的内部并安装有第一螺母（5），所述砂轮修整器（1）的另一端为自由端，用于待加工砂轮的开槽；
所述砂轮修整器（1）上设置有与轴向方向相垂直的第一台面（6）以及与轴向方向相平行的第二台面（7）；
所述连接块（2）的周向设置有与定位安装孔（4）轴向相垂直的第三台面（8）以及与定位安装孔（4）轴向相平行的第四台面（9）；
当砂轮修整器（1）安装到定位安装孔（4）时，所述第一台面（6）与第三台面（8）紧密贴合，所述第二台面（7）与第四台面（9）紧密贴合；
所述定位安装孔（4）的数量为多个，所述多个定位安装孔（4）沿连接块（2）的周向均匀布置且多个定位安装孔（4）沿连接块（2）的轴向方向依次等距布置；
包括如下步骤：
S1:用超快激光对砂轮修整器（1）进行切割修整，使刀具的宽度与待加工砂轮的工作面的开槽宽度相等；
S2：将修整好的砂轮修整器（1）安装到连接块（2）上，并将带有拉钉（11）的盘铣刀刀柄（3）安装到连接块（2）上后通过拉钉（11）以及盘铣刀刀柄（3）安装到机床主轴上；
S3：根据待加工砂轮开槽的加工要求调整连接块（2）与待加工砂轮的位置，当待加工砂轮以转速
Figure DEST_PATH_IMAGE002
转动、砂轮修整器（1）以转速
Figure DEST_PATH_IMAGE004
跟随连接块（2）转动时，砂轮修整器（1）完成在待加工砂轮周向面的开槽作业，且相邻槽间的间距为D。
2.根据权利要求1所述的砂轮开槽工具的开槽方法，其特征在于，所述待加工砂轮的半径为R，则存在以下关系：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
。
3.根据权利要求1所述的砂轮开槽工具的开槽方法，其特征在于，所述
Figure DEST_PATH_IMAGE008
=1m/s。
4.根据权利要求1所述的砂轮开槽工具的开槽方法，其特征在于，所述砂轮修整器（1）上套装有弧形垫片（10）且所述弧形垫片（10）设置在第一螺母（5）与连接块（2）之间。
5.根据权利要求1所述的砂轮开槽工具的开槽方法，其特征在于，所述盘铣刀刀柄（3）靠近连接块（2）的一端安装在连接块（2）的内部并通过键槽匹配安装平键实现扭矩的传递。
6.根据权利要求1所述的砂轮开槽工具的开槽方法，其特征在于，所述定位安装孔（4）的数量为6个，所述待加工砂轮开槽间距为D，所述每相邻的两个定位安装孔（4）的孔中心距沿连接块（2）的轴向方向为D/6。
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