專利名稱：基于氣中放電輔助的多功能金剛石砂輪修整器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金剛石砂輪修整器，特別是一種基于氣中放電輔助的多功能金剛石砂輪修整器，用于精密機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
金剛石砂輪具有優(yōu)異的磨削性能，在難加工材料的磨削加工中得到了廣泛應(yīng)用。用于金剛石砂輪的結(jié)合劑有金屬、樹脂、陶瓷等，常用的金屬(青銅)和樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪在應(yīng)用中占有更重要的地位。但是金剛石砂輪的自銳性差、容易堵塞、在磨削加工中易產(chǎn)生由砂輪偏心引起的激振力，因而影響磨削過程的穩(wěn)定性和磨削表面質(zhì)量，從而限制了其在高性能硬脆材料的精密加工中的正常使用，為此必須進(jìn)行經(jīng)常修整。目前常用的機(jī)械修整方法如金剛石工具修整法、普通砂輪磨削法、游離磨料研磨法等普遍存在修整時(shí)間長(zhǎng)、難度大、修整效率低、修整精度低和操作條件惡劣等特點(diǎn)。特別是對(duì)于各種成形金剛石砂輪，傳統(tǒng)的金剛石筆修整法由于修整筆易被磨損形成磨損小平面，影響修整時(shí)的成形精度，并有可能損壞砂輪，因此不能用于金剛石砂輪的修整。
經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利號(hào)為02249989.x，名稱為磨床砂輪修整器，該專利技術(shù)自述為“一種外圓磨床砂輪修整器，包括修整工具、底座及數(shù)控系統(tǒng)，底座安裝于磨床工作臺(tái)上，底座上面設(shè)有一轉(zhuǎn)盤，數(shù)控系統(tǒng)控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，修整工具安裝在轉(zhuǎn)盤上，修整工具直接修整砂輪，其刃口的圓弧圓心落在轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)軸心線上，本實(shí)用新型修整工具借助于磨床自身的數(shù)控系統(tǒng)，能隨著磨床工作臺(tái)相對(duì)砂輪作前后左右移動(dòng)，并且能繞修整工具刃口的圓弧圓心轉(zhuǎn)動(dòng)，因此能精確修整各種曲面的砂輪?！痹搶＠夹g(shù)雖然解決了復(fù)雜曲面砂輪的修整干涉問題，但本修整器x，y向的移動(dòng)相對(duì)于磨床是非獨(dú)立的，因此很難作為一個(gè)獨(dú)立的機(jī)構(gòu)使用，另外由于受純機(jī)械修整方法的限制，該修整器只能用來修整各種成形非金剛石砂輪。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，提供一種基于氣中放電輔助的多功能金剛石砂輪修整器，使其自帶兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)能不依賴于磨床用來修整各種復(fù)雜成形面砂輪，由柔性放大器和兩個(gè)壓電陶瓷微位移驅(qū)動(dòng)器組成的兩極放大機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)放電電極和導(dǎo)電砂輪之間的連續(xù)放電，它既能很好地滿足各種光學(xué)曲線磨床由于受光學(xué)系統(tǒng)的限制不能使用任何冷卻液的要求，同時(shí)又能避免電火花、電解修整方法因必須使用工作液帶來的不利于觀察和檢測(cè)的缺點(diǎn)，從而能很好地完成各種光學(xué)曲線磨床上各種成形金剛石砂輪的在線檢測(cè)和在線修整。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括修整筆回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，修整筆直線運(yùn)動(dòng)及進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，底座，連續(xù)放電自適應(yīng)控制機(jī)構(gòu)。其中連續(xù)放電自適應(yīng)控制機(jī)構(gòu)通過螺釘安裝在修整筆回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上。修整筆回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在修整筆直線運(yùn)動(dòng)及進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上，而整個(gè)修整器通過修整筆直線運(yùn)動(dòng)及進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在底座上，底座可直接安裝在磨床的工作臺(tái)上。
修整筆回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一步進(jìn)電機(jī)、第一傳動(dòng)齒輪、第二傳動(dòng)齒輪、支架、定心軸、第三傳動(dòng)齒輪、扇形齒輪。第一步進(jìn)電機(jī)通過固定在其軸上的第一傳動(dòng)齒輪與第二傳動(dòng)齒輪相連，第二傳動(dòng)齒輪和第三傳動(dòng)齒輪同軸安裝在支架上，所以第二傳動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)第三傳動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，第三傳動(dòng)齒輪又帶動(dòng)扇形齒輪繞定心軸(安裝時(shí)需保證該軸心和成形砂輪的曲率回轉(zhuǎn)中心相重合)轉(zhuǎn)動(dòng)，扇形齒輪通過定心軸直接安裝在支架的下部上表面上。
修整筆直線運(yùn)動(dòng)及進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第二步進(jìn)電機(jī)、第四傳動(dòng)齒輪、齒條、上滑座、下滑座、第一及第二轉(zhuǎn)軸。第二步進(jìn)電機(jī)固定在上滑座上，第四傳動(dòng)齒輪安裝在第二步進(jìn)電機(jī)軸上，第四傳動(dòng)齒輪和直線齒條產(chǎn)生嚙合運(yùn)動(dòng)，齒條安裝固定在下滑座上，支架由第一轉(zhuǎn)軸安裝在上滑座上，而下滑座則由第二轉(zhuǎn)軸安裝在底座上，其中第一、第二轉(zhuǎn)軸是同軸安裝的。固定在上滑座上的第二步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)安裝在其軸上的第四傳動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，第四傳動(dòng)齒輪通過和齒條的嚙合傳動(dòng)，使得它在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)還沿固定在下滑座上的齒條作直線運(yùn)動(dòng)。
連續(xù)放電自適應(yīng)控制機(jī)構(gòu)包括金剛石修整筆、放電電極、第一壓電陶瓷微位移驅(qū)動(dòng)器、第二壓電陶瓷微位移驅(qū)動(dòng)器及柔性放大器。金剛石修整筆的尾部安裝有調(diào)整螺釘，通過調(diào)整螺釘可以改變修整筆的徑向位置，修整筆、放電電極和第一、第二壓電陶瓷微位移驅(qū)動(dòng)器都安裝在柔性放大器上。兩個(gè)壓電陶瓷微位移驅(qū)動(dòng)器及柔性放大器組成了一個(gè)兩級(jí)放大機(jī)構(gòu)，通過控制壓電陶瓷微位移驅(qū)動(dòng)器的控制電源電壓即可獲得所需的壓電陶瓷微位移變化量，該微位移經(jīng)過柔性放大器放大9倍后傳遞給放電電極，從而成功控制放電電極和金剛石砂輪之間的放電間隙。氣中放電輔助修整金剛石砂輪時(shí)如果適時(shí)控制好電極和金剛石砂輪之間的間隙就能維持兩者之間的持續(xù)穩(wěn)定放電。
工作時(shí)，修整筆回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的扇形齒輪繞其定心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因該軸心和成形砂輪的曲率回轉(zhuǎn)中心相重合，從而帶動(dòng)固定在扇形齒輪上的金剛石筆繞被修整砂輪的曲率回轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到修整圓弧砂輪的目的。修整筆直線運(yùn)動(dòng)及進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的第四傳動(dòng)齒輪通過和齒條的嚙合運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)上滑座作直線運(yùn)動(dòng)，這樣安裝在上滑座上的支架及金剛石筆作砂輪徑向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，從而完成直線進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)。當(dāng)把上滑座和下滑座同時(shí)由上述的直線進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)方向的位置分別繞第一轉(zhuǎn)軸及第二轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)90°時(shí)，第二步進(jìn)電機(jī)通過第四傳動(dòng)齒輪及齒條帶動(dòng)上滑座及固定在其上的金剛石筆作直線修整運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到修整平形砂輪的目的。當(dāng)把上滑座和下滑座同時(shí)由其直線進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)方向的位置分別繞第一轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)0～90°之間的任意角度時(shí)，第二步進(jìn)電機(jī)通過第四傳動(dòng)齒輪及齒條帶動(dòng)上滑座及固定在其上的金剛石筆作傾斜直線修整運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到修整斜邊砂輪的目的。
本發(fā)明具有以下特點(diǎn)功能多，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，獨(dú)立性強(qiáng)即各種修整所需的運(yùn)動(dòng)不依賴于所用的磨床，能高效、精確地在線修整各種形狀的金剛石砂輪。本發(fā)明由兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)能分別獨(dú)立完成圓弧成形砂輪、平形砂輪和各種任意角度斜邊砂輪的修整，另外電極連續(xù)放電自適應(yīng)控制機(jī)構(gòu)能保證電極和金剛石砂輪之間的連續(xù)穩(wěn)定火花放電，從而使得金剛石筆采用基于氣中放電輔助機(jī)械修整法達(dá)到在線修整金剛石砂輪的目的。


圖1本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意中，修整筆回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1，修整筆直線運(yùn)動(dòng)及進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2，底座3，連續(xù)放電自適應(yīng)控制機(jī)構(gòu)4，第一步進(jìn)電機(jī)5，第一、第二傳動(dòng)齒輪6和7，支架8，定心軸9，第三傳動(dòng)齒輪10和扇形齒輪11，第二步進(jìn)電機(jī)12、第四傳動(dòng)齒輪13，齒條14，上滑座15，下滑座16，第一轉(zhuǎn)軸17，金剛石修整筆18，放電電極19，第一、第二壓電陶瓷微位移驅(qū)動(dòng)器20、21及柔性放大器22，第二轉(zhuǎn)軸23。
具體實(shí)施例方式
如圖所示，本發(fā)明包括修整筆回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1，修整筆直線運(yùn)動(dòng)及進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2，底座3，連續(xù)放電自適應(yīng)控制機(jī)構(gòu)4。連續(xù)放電自適應(yīng)控制機(jī)構(gòu)4通過螺釘安裝在修整筆回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1上，修整筆回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1安裝在修整筆直線運(yùn)動(dòng)及進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2上，整個(gè)修整器通過修整筆直線運(yùn)動(dòng)及進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2安裝在底座3上，底座3直接安裝在磨床的工作臺(tái)上。
修整筆回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1包括步進(jìn)電機(jī)5、傳動(dòng)齒輪6和7、支架8、定心軸9、傳動(dòng)齒輪10和扇形齒輪11。步進(jìn)電機(jī)5通過固定在其軸上的傳動(dòng)齒輪6與傳動(dòng)齒輪7相連，傳動(dòng)齒輪7和10同軸安裝在支架8上，扇形齒輪11通過定心軸9直接安裝在支架8的下部上表面上。
修整筆直線運(yùn)動(dòng)及進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2包括步進(jìn)電機(jī)12、傳動(dòng)齒輪13、齒條14、上滑座15、下滑座16及轉(zhuǎn)軸17、23。步進(jìn)電機(jī)12固定在上滑座15上，傳動(dòng)齒輪13安裝在步進(jìn)電機(jī)12軸上，傳動(dòng)齒輪13和直線齒條14嚙合，齒條14安裝固定在下滑座16上，轉(zhuǎn)軸17位于上滑座15的回轉(zhuǎn)中心，支架8通過轉(zhuǎn)軸17安裝在上滑座15上，而下滑座16則由轉(zhuǎn)軸23安裝在底座3上，其中轉(zhuǎn)軸17、23是同軸安裝的。
連續(xù)放電自適應(yīng)控制機(jī)構(gòu)4包括金剛石修整筆18、放電電極19、一對(duì)壓電陶瓷微位移驅(qū)動(dòng)器20、21及柔性放大器22。金剛石修整筆18的尾部安裝有調(diào)整螺釘，金剛石修整筆18、放電電極19和一對(duì)壓電陶瓷微位移驅(qū)動(dòng)器20、21都安裝在柔性放大器22上，兩個(gè)壓電陶瓷微位移驅(qū)動(dòng)器20、21及柔性放大器22組成了一個(gè)兩級(jí)放大機(jī)構(gòu)。
安裝在扇形齒輪11上面的金剛石修整筆18刃口的圓弧圓心落在回轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸心線(即定心軸9的中心線)上，當(dāng)修整筆的刃口為理想尖銳狀態(tài)時(shí)，即刃口圓弧的半徑為零時(shí)，修整筆與砂輪接觸的修整點(diǎn)直接落在定心軸9的中心線上。
權(quán)利要求
1.一種基于氣中放電輔助的多功能金剛石砂輪修整器，包括底座(3)，其特征在于，還包括修整筆回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(1)、修整筆直線運(yùn)動(dòng)及進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)、連續(xù)放電自適應(yīng)控制機(jī)構(gòu)(4)，連續(xù)放電自適應(yīng)控制機(jī)構(gòu)(4)通過螺釘安裝在修整筆回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(1)上，修整筆回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(1)安裝在修整筆直線運(yùn)動(dòng)及進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)上，而整個(gè)修整器通過修整筆直線運(yùn)動(dòng)及進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)安裝在底座(3)上，底座(3)直接安裝在磨床的工作臺(tái)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣中放電輔助的多功能金剛石砂輪修整器，其特征是，修整筆回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(1)包括步進(jìn)電機(jī)(5)、傳動(dòng)齒輪(6)和(7)、支架(8)、定心軸(9)、傳動(dòng)齒輪(10)和扇形齒輪(11)，步進(jìn)電機(jī)(5)通過固定在其軸上的傳動(dòng)齒輪(6、7)相連，傳動(dòng)齒輪(7、10)同軸設(shè)置在支架(8)上，扇形齒輪(11)通過定心軸(9)直接安裝在支架(8)的下部上表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣中放電輔助的多功能金剛石砂輪修整器，其特征是，修整筆直線運(yùn)動(dòng)及進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)包括步進(jìn)電機(jī)(12)、傳動(dòng)齒輪(13)、齒條(14)、上滑座(15)、下滑座(16)及轉(zhuǎn)軸(17、23)，步進(jìn)電機(jī)(12)固定在上滑座(15)上，傳動(dòng)齒輪(13)安裝在步進(jìn)電機(jī)(12)軸上，傳動(dòng)齒輪(13)和直線齒條(14)嚙合，齒條(14)固定在下滑座(16)上，轉(zhuǎn)軸(17)位于上滑座(15)的回轉(zhuǎn)中心，支架(8)通過轉(zhuǎn)軸(17)設(shè)置在上滑座(15)上，而下滑座(16)則由轉(zhuǎn)軸(23)設(shè)置在底座(3)上，其中轉(zhuǎn)軸(17、23)是同軸設(shè)置的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣中放電輔助的多功能金剛石砂輪修整器，其特征是，連續(xù)放電自適應(yīng)控制機(jī)構(gòu)(4)包括金剛石修整筆(18)、放電電極(19)、一對(duì)壓電陶瓷微位移驅(qū)動(dòng)器(20、21)及柔性放大器(22)，金剛石修整筆(18)的尾部設(shè)有調(diào)整螺釘，金剛石修整筆(18)、放電電極(19)和一對(duì)壓電陶瓷微位移驅(qū)動(dòng)器(20、21)都設(shè)在柔性放大器(22)上，兩個(gè)壓電陶瓷微位移驅(qū)動(dòng)器(20、21)及柔性放大器(22)組成了一個(gè)兩級(jí)放大機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或者4所述的基于氣中放電輔助的多功能金剛石砂輪修整器，其特征是，設(shè)置在扇形齒輪(11)上面的金剛石修整筆(18)刃口的圓弧圓心落在回轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸心線即定心軸(9)的中心線上，當(dāng)修整筆的刃口為理想尖銳狀態(tài)時(shí)，即刃口圓弧的半徑為零時(shí)，修整筆與砂輪接觸的修整點(diǎn)直接落在定心軸(9)的中心線上。
全文摘要
一種基于氣中放電輔助的多功能金剛石砂輪修整器，用于精密機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括修整筆回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，修整筆直線運(yùn)動(dòng)及進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，底座，連續(xù)放電自適應(yīng)控制機(jī)構(gòu)。其中連續(xù)放電自適應(yīng)控制機(jī)構(gòu)通過螺釘安裝在修整筆回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上。修整筆回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在修整筆直線運(yùn)動(dòng)及進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上，而整個(gè)修整器通過修整筆直線運(yùn)動(dòng)及進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在底座上，底座可直接安裝在磨床的工作臺(tái)上。本發(fā)明使得金剛石筆采用基于氣中放電輔助機(jī)械修整法達(dá)到在線修整金剛石砂輪的目的，具有以下特點(diǎn)功能多，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，獨(dú)立性強(qiáng)即各種修整所需的運(yùn)動(dòng)不依賴于所用的磨床，能高效、精確地在線修整各種形狀的金剛石砂輪。
文檔編號(hào)B24B53/04GK1586817SQ20041006643
公開日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月16日
發(fā)明者胡德金, 王艷, 范浩, 鄧琦林 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué), 上海第三機(jī)床廠