CN113458973A - 一种用于数控磨床的砂轮在位修整装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于数控磨床的砂轮在位修整装置及修整方法。本发明包括砂轮修整轮、砂轮修整轴、修整直线轴和修整回转轴，所砂轮修整轮可拆卸地连接在砂轮修整轴上，所述砂轮修整轴连接在修整轴壳体上，修整轴壳体的底端固定连接在所述修整直线轴上，所述修整直线轴的底端转动连接在所述修整回转轴上，通过数控系统的修整轴控制器控制砂轮修整轴轴做旋转运动，通过数控系统的直线轴控制器控制修整直线轴做直线运动，通过数控系统的回转轴控制器控制修整回转轴做旋转运动，通过三者运动实现复杂型面砂轮的在线修整。本发明各组件均通过高强螺栓连接，方便安装与拆卸。整体结构简便，对控制系统要求较低，适用于多种修整工况，有利于实现工业化。

Description

一种用于数控磨床的砂轮在位修整装置

技术领域

本发明涉及砂轮修磨技术领域，尤其涉及一种用于数控磨床的砂轮在位修整装置。

背景技术

复杂曲面零件表面轮廓度由砂轮形状决定，砂轮修整精度直接影响砂轮的形状精度。数控磨床在磨削过程中砂轮使用一段时间后会发生磨损，通过采用砂轮修整的方法保证砂轮的表面形状。

现有砂轮修整技术较为单一，成型修整器只能修整特定形状的砂轮，砂轮形状发生变化需要单独定制修整器，价格昂贵且应用较为单一；采用单点金刚石笔对组织较硬的圆弧砂轮进行修整时金刚石笔容易发生磨损，砂轮形状得不到保证；砂轮修整过程中需要将砂轮从数控机床上取出，重复安装引起安装误差和对刀误差，修整效率极低；现有砂轮修整技术不能满足精密磨削中砂轮磨削的需求。

发明内容

本发明旨在克服现有砂轮修整装置砂轮适用性单一、修整效率低、修整精度差等技术缺陷与不足，提供了一种用于数控磨床的砂轮在位修整装置，采用组合修整法和在位修整方式实现砂轮的高精高质高效修整，同时可以满足不同形状砂轮的修整要求。本发明采用的技术手段如下：

一种用于数控磨床的砂轮在位修整装置，包括砂轮修整轮、砂轮修整轴、修整直线轴和修整回转轴，所砂轮修整轮可拆卸地连接在砂轮修整轴上，所述砂轮修整轴连接在修整轴壳体上，修整轴壳体的底端固定连接在所述修整直线轴上，所述修整直线轴的底端转动连接在所述修整回转轴上，通过数控系统的修整轴控制器控制砂轮修整轴轴做旋转运动，通过数控系统的直线轴控制器控制修整直线轴做直线运动，通过数控系统的回转轴控制器控制修整回转轴做旋转运动，通过三者运动实现复杂型面砂轮的在线修整。

进一步地，所述砂轮修整轮为开槽电镀金刚石砂轮。

进一步地，所述复杂型面砂轮包括球形砂轮、圆弧砂轮、V型砂轮和杯型/圆柱砂轮。

进一步地，所述修整回转轴的底端安装在数控磨床上，具体地，其通过紧固螺栓连接在磨床导轨连接板上，砂轮在位修整装置和磨床主轴置于磨床导轨同侧。

进一步地，砂轮修整时，待修整砂轮轮廓的回转中心移动到回转轴回转中心。

进一步地，所述修整直线轴包括主体部和滑动部，所述主体部上设有轨道，所述滑动部能够在所述轨道内滑动，所述滑动部的顶端固定连接所述修整轴壳体；所述主体部的底端通过螺栓和回转轴转接板固定在修整回转轴上。

本发明还公开一种数控磨床复杂型面砂轮在位修整方法，包括如下步骤：

步骤1、基于待修整复杂型面砂轮选取砂轮修整轮，将砂轮修整轮安装在砂轮修整轴上；

步骤2、将待修整复杂型面砂轮安装到磨床上，修整时移动磨床导轨，使该砂轮与修整回转轴回转中心重合；

步骤3、调整修整直线轴，待修整轮端面与待修整复杂型面砂轮轮廓面相切后固定修整直线轴位置不动；

步骤4、控制修整回转轴在运动范围内的回转运动实现待修整复杂型面砂轮的修整。

本发明具有以下优点：本发明通过砂轮修整轮的更换可以实现不同材质砂轮的修整；通过修整直线轴和修整回转轴运动可实现回转类型面如球形、盘形砂轮的修整；通过和数控系统的联动可进一步实现不规则复杂型面砂轮的修整。该在位修整装置具有通用性，体积小、功能多、修整效率高等特点，可适配多种型号的数控磨床，进而针对不同的加工材料和应用场合，满足不同的磨削加工要求。本发明各组件均通过高强螺栓连接，方便安装与拆卸。整体结构简便，对控制系统要求较低，适用于多种修整工况，有利于实现工业化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明数控系统的系统图。

图2为本发明安装在磨床上的状态示意图。

图3是本发明的结构示意图。

图4是本发明的修整运动示意图，其中，回转轴处于原位。

图5是本发明的修整运动示意图，其中，回转轴旋转90度。

图中：1、砂轮在位修整装置；2、磨床主轴；3、容屑槽；4、磨床导轨；5、砂轮修整轮；6、砂轮修整轴；7、修整直线轴；8、修整回转轴；9、直线轴控制器；10、回转轴控制器；11、修整轴壳体；12、回转轴转接板；13、回转轴回转中心；14、砂轮修整轴轴线；15、半球形砂轮；16、砂轮修整点。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图3所示，一种用于数控磨床的砂轮在位修整装置，包括砂轮修整轮、砂轮修整轴、修整直线轴和修整回转轴，所砂轮修整轮5可拆卸地连接在砂轮修整轴6上，本实施例中，砂轮修整轮通过螺纹固定连接在砂轮修整轴上，所述砂轮修整轴连接在修整轴壳体11上，本实施例中，砂轮修整轴夹紧在修整轴壳体上，并通过公差配合保证修整轴轴线的平行度，修整轴壳体的底端固定连接在所述修整直线轴上，所述修整直线轴7的底端转动连接在所述修整回转轴8上，通过数控系统的修整轴控制器控制砂轮修整轴轴做旋转运动，通过数控系统的直线轴控制器9控制修整直线轴做直线运动，通过数控系统的回转轴控制器10控制修整回转轴做旋转运动，通过三者运动实现复杂型面砂轮的在线修整。所述砂轮修整轮安装于砂轮修整轴轴线14上。本发明通过对修整直线轴7、修整回转轴8在机床坐标系下的联动可以实现各种不规则复杂型面轮廓砂轮的修整，进而针对不同的加工材料和应用场合，满足不同的磨削加工要求。

具体地，如图1所示，所述砂轮修整轴通过修整轴壳体连接于修整直线轴上，所述修整直线轴通过伺服驱动器由数控磨床直接控制，通过微米级精度进给实现砂轮型面回转直径的控制。

所述修整直线轴通过回转轴转接板12连接于修整回转轴上，所述修整回转轴通过伺服驱动器由数控磨床直接控制，通过回转运动和数控系统限位功能实现砂轮型面回转范围的控制，同时避免了普通砂轮在位修整装置由于插补运动造成的修整误差。

所述砂轮修整轴、修整直线轴、修整回转轴可通过和数控系统的联动可进一步实现不规则复杂型面砂轮的修整，也可直接通过工控机实现外部单独控制。

本发明的一种数控磨床砂轮在位修整装置运动形式由修整直线轴7和修整回转轴8的运动实现。回转轴回转中心13的坐标事先已输入至磨床数控系统内，砂轮修整时，通过数控磨床的导轨运动将待修整砂轮轮廓的回转中心移动到回转轴回转中心13，使二者重合；之后通过调节修整直线轴7和修整回转轴8实现砂轮的修整。修整直线轴7可以调整回转半径即修整的砂轮半径，修整回转轴8可以调整回转范围即砂轮的圆弧长度；修整过程中使修整直线轴7锁定不运动，通过控制修整回转轴8旋转实现待修整砂轮轮廓的修整，如图4、图5所示，由于没有引入插补误差，因此本装置的砂轮修整精度较常规砂轮修整装置高。

所述砂轮修整轮为开槽电镀金刚石砂轮，增大容屑空间并提高了修整效率，同时提高了修整轮的使用寿命，修整过程中当砂轮修整轮发生较大磨损使修整精度下降时也可通过更换砂轮修整轮提高修整精度。也可根据砂轮材质选用与之匹配的修整轮。

所述复杂型面砂轮包括球形砂轮、圆弧砂轮、V型砂轮和杯型/圆柱砂轮。

如图2所示，砂轮在位修整装置1可以安装在数控磨床上。所述修整回转轴的底端安装在数控磨床上，具体地，其通过紧固螺栓连接在磨床导轨连接板上，砂轮在位修整装置1和磨床主轴2置于磨床导轨4同侧。

砂轮修整时，待修整砂轮轮廓的回转中心移动到回转轴回转中心。

所述修整直线轴包括主体部和滑动部，所述主体部上设有轨道，所述滑动部能够在所述轨道内滑动，所述滑动部的顶端固定连接所述修整轴壳体；所述主体部的底端通过螺栓和回转轴转接板固定在修整回转轴上。

此外，除回转类型面轮廓外，对于复杂型面和不规则轮廓的砂轮修整本发明也通过数控磨床和修整装置的联动实现，且取得了不错的修整效果。典型的如杯型砂轮的修整，可在修整过程中固定修整回转轴8，将修整轮更换为杯型砂轮修整待修整杯型砂轮的端面，将修整轮更换为圆盘砂轮修整待修整砂轮的圆周面；对于V型或蝶形砂轮的修整，修整过程中可将修整回转轴8固定成V型蝶形砂轮的半角，通过数控磨床的单向进给实现V型或蝶形砂轮的单侧修整，调整修整回转轴8的固定角度，可实现另一侧砂轮的修整；且本发明砂轮在位修整装置对于一般的异形砂轮也有一定的修整能力，使用非常灵活。

此外，本发明砂轮在位修整装置除可在磨床数控系统内进行联动控制外，也可单独外接工控机进行数控系统外直接控制，极大提高了装置的通用性。

本发明通过砂轮修整轴旋转运动、修整直线轴直线运动和修整回转轴的旋转运动实现复杂型面砂轮如球形砂轮、圆弧砂轮、V型砂轮和杯型/圆柱砂轮的修整，其修整原理如下：

步骤1、基于待修整复杂型面砂轮选取砂轮修整轮，将砂轮修整轮安装在砂轮修整轴上；

步骤2、将待修整复杂型面砂轮安装到磨床上，修整时移动磨床导轨，使该砂轮与修整回转轴回转中心重合；

步骤3、调整修整直线轴，待修整轮端面与待修整复杂型面砂轮轮廓面相切后固定修整直线轴位置不动；

步骤4、控制修整回转轴在运动范围内的回转运动实现待修整复杂型面砂轮的修整。

具体地，半球形砂轮15的修整：修整轮5采用盘形或杯形修整轮，根据砂轮半径调整修整直线轴7运动长度，根据球形砂轮圆弧范围确定修整回转轴8运动范围。修整时移动磨床导轨4，使球形砂轮球心与修整回转轴回转中心13重合；之后调整修整直线轴7，待修整轮5端面与球形砂轮轮廓面相切后固定修整直线轴7位置不动，此时即为砂轮修整点16，控制修整回转轴8在运动范围内的回转运动实现球形砂轮的修整，修整的废料落入磨床的容屑槽3。

圆弧砂轮的修整：修整轮5采用盘形或杯形修整轮，根据圆弧砂轮圆角半径调整修整直线轴7运动长度，根据圆弧砂轮圆角范围确定修整回转轴8运动范围。修整时移动磨床导轨4，使圆弧砂轮圆弧中心与修整回转轴8回转中心重合；之后调整修整直线轴7，待修整轮5端面与球形砂轮轮廓面相切后固定修整直线轴7位置不动，控制修整回转轴8在运动范围内的回转运动实现圆弧砂轮的修整。

V型砂轮的修整：修整轮5采用盘形或球形修整轮，根据V型砂轮轮廓确定修整回转轴8回转角度，修整过程中固定修整回转轴8回转角度，移动磨床导轨4使V型砂轮轮廓与修整轮5边缘相切，通过磨床导轨的插补运动控制V型砂轮沿轮廓平行线运动实现V型砂轮一侧轮廓的修整；之后根据V型砂轮第二边轮廓确定修整回转轴8回转角度，再次修整回转轴8回转角度，移动磨床导轨4使V型砂轮另一侧轮廓与修整轮5边缘相切，通过磨床导轨的插补运动控制V型砂轮沿另一侧轮廓平行线运动实现V型砂轮另一侧轮廓的修整，最终实现V型砂轮的修整。

S4杯型/圆柱砂轮的修整：修整轮5采用盘形修整轮，修整时将修整回转轴原位8固定不动，移动磨床导轨4，控制杯型砂轮圆柱面与盘形修整轮圆柱面接触，并沿盘形修整轮圆柱面直线运动修整杯型砂轮圆柱面；待杯型砂轮圆柱面修整完毕，将杯型砂轮后移，将修整回转轴8原位8旋转90°并固定，移动磨床导轨4，控制杯型砂轮端面与盘形修整轮圆柱面接触，并控制杯型砂轮端面沿盘形修整轮圆柱面直线运动修整杯型砂轮端面实现杯型砂轮的修整。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种用于数控磨床的砂轮在位修整装置，其特征在于，包括砂轮修整轮、砂轮修整轴、修整直线轴和修整回转轴，所砂轮修整轮可拆卸地连接在砂轮修整轴上，所述砂轮修整轴连接在修整轴壳体上，修整轴壳体的底端固定连接在所述修整直线轴上，所述修整直线轴的底端转动连接在所述修整回转轴上，通过数控系统的修整轴控制器控制砂轮修整轴轴做旋转运动，通过数控系统的直线轴控制器控制修整直线轴做直线运动，通过数控系统的回转轴控制器控制修整回转轴做旋转运动，通过三者运动实现复杂型面砂轮的在线修整。

2.根据权利要求1所述的用于数控磨床的砂轮在位修整装置，其特征在于，所述砂轮修整轮为开槽电镀金刚石砂轮。

3.根据权利要求1所述的用于数控磨床的砂轮在位修整装置，所述复杂型面砂轮包括球形砂轮、圆弧砂轮、V型砂轮和杯型/圆柱砂轮。

4.根据权利要求1所述的用于数控磨床的砂轮在位修整装置，所述修整回转轴的底端安装在数控磨床上，具体地，其通过紧固螺栓连接在磨床导轨连接板上，砂轮在位修整装置和磨床主轴置于导轨同侧。

5.根据权利要求1所述的用于数控磨床的砂轮在位修整装置，砂轮修整时，待修整砂轮轮廓的回转中心移动到回转轴回转中心。

6.根据权利要求1所述的用于数控磨床的砂轮在位修整装置，所述修整直线轴包括主体部和滑动部，所述主体部上设有轨道，所述滑动部能够在所述轨道内滑动，所述滑动部的顶端固定连接所述修整轴壳体；所述主体部的底端通过螺栓和回转轴转接板固定在修整回转轴上。

7.一种权利要求1～6任一项用于数控磨床的砂轮在位修整装置的在位修整方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、基于待修整复杂型面砂轮选取砂轮修整轮，将砂轮修整轮安装在砂轮修整轴上；

步骤2、将待修整复杂型面砂轮安装到磨床上，修整时移动磨床导轨，使该砂轮与修整回转轴回转中心重合；

步骤3、调整修整直线轴，待修整轮端面与待修整复杂型面砂轮轮廓面相切后固定修整直线轴位置不动；

步骤4、控制修整回转轴在运动范围内的回转运动实现待修整复杂型面砂轮的修整。

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