專利名稱：防失形異形砂輪的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及磨削工具，具體為一種防失形異形砂輪。
背景技術：
對金屬或非金屬材料的磨削加工采用砂輪來完成，對于平面加工使用磨削面為平面(或運行軌跡為平面)的砂輪，而對于異形磨邊加工則常采用磨削面為異形的成形砂輪。砂輪的異形磨面形狀對應于材料的邊角形狀要求，最終成型的常用邊角形狀為弧形，也有除弧形以外的其他形狀，如為規(guī)矩的幾何形狀，或為由直線、弧線、曲線等線段構成的非規(guī)矩幾何形狀。對于異形磨邊的胚料，應預留有加工余量，而加工余量并非針對異形磨削面的形狀而留，加工余量的初始幾何狀態(tài)在絕大多數(shù)情況下是相對規(guī)矩的(常見為方形)，材質(zhì)也是均勻的。在加工過程中，砂輪異形磨面沿軸向方向上的各個部位的加工量可能存在不均，有些甚至是倍率差的關系，而砂輪的材質(zhì)卻是均勻性的，這就造成了砂輪異形磨面的各個部位隨加工量的不同而磨損程度不同，使砂輪的異形磨面極易失形而無法正常使用，需經(jīng)常修復或失形報廢。由于是高速磨削，砂輪加工(平面磨削和異形磨削)時需要進行冷卻，冷卻方式為砂輪加工機床的冷卻機構提供，根據(jù)冷卻方式的不同，砂輪加工機床分為外冷式磨床和內(nèi)冷式磨床。I、外冷式磨床的冷卻機構簡單，主要是一根連接泵源的冷卻管，冷卻管安裝于工作臺面上，冷卻管噴出的冷卻液直接作用于砂輪加工部位，由于砂輪轉動的離心作用，冷卻液將快速飛離砂輪加工部位；而磨削時工作面與被加工件之間結合較緊密，且磨削時產(chǎn)生的粉屑還形成了對冷卻液的封閉，實際上冷卻液很難進入到正在加工的工作面，而只是起到砂輪工作之前預冷、砂輪工作之后降溫的作用。2、內(nèi)冷式磨床配套使用具有內(nèi)冷卻結構的砂輪，冷卻液可直接作用于磨削工作面上，其冷卻效果比外冷式效果好。內(nèi)冷式砂輪的結構是在基體中心軸位的軸孔上開設有與內(nèi)冷式磨床砂輪轉軸出水口對位的進水口，砂輪基體的內(nèi)部還開設有(為數(shù)不多)水流通道，而砂輪的磨環(huán)上也開設有(為數(shù)不多)出水口，冷卻液通過安裝砂輪的砂輪轉軸出水口供給，冷卻液從砂輪轉軸的出水口進入砂輪基體軸孔的進水口，經(jīng)水流通道從磨環(huán)上的出水口噴出而作用在磨削工作面上。由于要解決內(nèi)部冷卻管路的布局和砂輪轉軸與砂輪中心軸孔進、出水口聯(lián)通與密封問題，是造成內(nèi)冷式磨床冷卻機構復雜的原因，進而催升了內(nèi)冷式磨床的制造成本，并且普通砂輪還不能在內(nèi)冷式磨床上使用，必須使用具有冷卻結構的特殊砂輪，導致最終的綜合加工成本增大。除此之外，無論在外冷式磨床上使用普通砂輪加工，還是在內(nèi)冷式磨床上使用內(nèi)冷式砂輪加工，目前技術的砂輪磨面結構決定了粉屑帶出的線程大，帶出量有限。而粉屑的排出速率和排出量將直接影響加工質(zhì)量和效率，當粉屑量難以完全帶出時，將會使加工質(zhì)量和效率降低，這也是砂輪工作效率無法提高的關鍵所在。
(三)實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術的不足之處，本實用新型的目的是設計一種增強砂輪抗失形能力、提高砂輪使用壽命的防失形異形砂輪，本實用新型還通過改良砂輪結構，進一步提高冷卻和排屑效果。能夠實現(xiàn)上述目的的防失形異形砂輪，包括基體和設于基體上的磨環(huán)，所不同的是所述磨環(huán)的異形磨面上設置不參與磨削的非實體加工區(qū)，除非實體加工區(qū)以外的異形磨面剩余部位則為參與磨削的實體加工區(qū)，所述實體加工區(qū)于不同軸向位置上的圓周總線長對應于被加工件同位置的加工余量，其對應關系為正比例關系或近似正比例關系，從而形成異形磨面的等形磨耗結構。即所述磨環(huán)中的實體加工區(qū)(指磨削時接觸被加工件的部分)，將根據(jù)砂輪在加工過程需要完成的加工量，在砂輪軸向不同位置上分配對應實體加工區(qū)的圓周總線長，即工件加工余量大的部位，其對應的實體加工區(qū)圓周總線長則大，工件加工余量小的部位，其對應的實體加工區(qū)圓周總線長則小，兩者之間構成正比例或近似正比例關系，從而形成砂輪的等形磨耗結構，以此來解決或緩解異形砂輪失形問題。當被加工件對形狀要求不是很高、范圍較寬、或砂輪制造難度過大時，根據(jù)砂輪在加工過程需要完成的加工量，在砂輪軸向不同位置上分配對應實體加工區(qū)的圓周總線長，兩者之間構成的比例關系可適當放寬。所述非實體加工區(qū)原則上可設置為任何形狀，如可設置為規(guī)矩的幾何形狀，或設為由直線、弧線、曲線等線段構成的非規(guī)矩幾何形狀。對于被加工件的弧形加工面，所述非實體加工區(qū)的形狀可以采用易于加工的圓形或橢圓形。在非實體加工區(qū)的軸向寬度大于被加工件加工面厚度情況下，實體加工區(qū)構成具有微距間斷式磨削或半間斷式磨削結構，半間斷式磨削結構具有更小的跳動，更有利于較高崩邊要求的加工。在非實體加工區(qū)的軸向寬度小于被加工件加工面厚度的情況下，實體加工區(qū)構成連續(xù)式磨削結構，消除跳動帶來的崩邊，可滿足崩邊要求極高的加工工況。所述非實體加工區(qū)通常為于異形磨面上開設凹口而形成。為使本實用新型砂輪具有內(nèi)冷卻結構，可以將所述凹口貫通磨環(huán)而形成通口(兼作出水口)，此時于所述基體內(nèi)部開設與各通口連通的水流通道，所述各水流通道與進水口導通，冷卻水通過水流通道經(jīng)非實體加工區(qū)(通口)施加到磨削工作面，保證加工過程中的全程冷卻。為達到全程冷卻的效果，在磨環(huán)與被加工件磨削時的接觸線長范圍內(nèi)，所述通口的數(shù)量為大于O個而小于30個。所述各水流通道與進水口的設置及其導通方式有多種，如它可以與現(xiàn)有的內(nèi)冷式砂輪相似，即所述各水流通道匯合于基體中心軸位的軸孔上開設的進水口，冷卻水從砂輪轉軸的出水口進入基體中心軸孔的進水口，通過水流通道經(jīng)非實體加工區(qū)(通口)施加到磨削工作面。[0021]所述各水流通道與進水口的設置及其導通方式最好是通過改變進水口的位置而在外冷式磨床上實現(xiàn)內(nèi)冷卻功能，方法之一是將進水口開設在基體上使其成為開放的敞口，外冷式磨床的冷卻管噴出的冷卻液從基體的敞口進入，通過水流通道經(jīng)非實體加工區(qū)(通口)施加到磨削工作面，同樣保證加工過程中的全程冷卻?？蛇M一步優(yōu)化基體結構，進而簡化進水口和水流通道的加工，一種優(yōu)化結構是所述基體包括兩塊基板，磨環(huán)夾持固結于基板之間，基板之間還形成起到水流通道作用的儲水區(qū)，所述敞口開設于一塊基板上?？蓪⒁粔K基板設置為與另一塊基板安裝的壓板，中心軸位設于另一塊基板上，所述敞口為開設于壓板上的環(huán)口。所述壓板的環(huán)口可自然形成，方法是將壓板設為環(huán)板，將壓板的內(nèi)環(huán)直徑增大(大于基板中心軸位)，所述環(huán)口則形成在壓板內(nèi)環(huán)與基板的中心軸位之間。所述貫通磨環(huán)的通口還兼有容屑和排屑功能，加工過程中產(chǎn)生的粉屑先進入加工面對應的通口中儲存，儲存有粉屑的通口隨砂輪轉離加工面后，在離心力和噴射狀冷卻液的作用下，粉屑順利從砂輪通口中排出。對于兩個砂輪或多個砂輪同軸并列使用的情況，特別是針對用于外冷式磨床的砂輪，可以采取將砂輪之間的水流通道相互導通的方式，保證冷卻液向各個砂輪的供給。本實用新型的技術方案也適合“干磨”加工，不過此時的干磨冷卻水為“空氣”，所述進水口、水流通道和通口(出水口)則對應為進氣口、氣流通道和出氣口。本實用新型的優(yōu)點I、本實用新型防失形異形砂輪具有等形磨耗結構，在結構上促進砂輪抗變形能力，使砂輪失形、失效因素大大降低，提高砂輪的壽命。2、本實用新型可根據(jù)被加工件的質(zhì)量要求，采用連續(xù)式、間斷式、半間斷式磨削方式，結合內(nèi)冷式快速冷卻方式、快速排(容)屑結構，使被加工表面的表面粗糙度以及砂輪鋒利度的性能大幅度提高，確保砂輪更能夠適用于快速、高速加工。3、本實用新型使市場上絕大部分外冷式異形加工設備幾乎不用增加任何成本就能達到內(nèi)冷式加工設備的性能，避免投入更多資金購買昂貴的內(nèi)冷式加工設備，經(jīng)濟效益非常明顯。


圖I為本實用新型一種實施方式的立體結構示意圖。圖2為圖I實施方式的主視圖。圖3為圖2的內(nèi)部結構示意圖。圖4(a)為圖I、圖2、圖3中，非實體加工區(qū)于磨環(huán)的異形磨面上分布情況示意圖，非實體加工區(qū)的軸向寬度大于被加工件的厚度。圖4(b)為圖I、圖2、圖3中，非實體加工區(qū)于磨環(huán)的異形磨面上分布情況示意圖，非實體加工區(qū)的軸向寬度小于被加工件的厚度。圖5為被加工件的加工尺寸圖。圖號標識1基體；1_1、基板；1_2、壓板；2、磨環(huán)、2-1、非實體加工區(qū)；2_2、實體加工區(qū)；3、進水口 ；4、支撐柱；5、儲水區(qū)；6、螺釘；7、中心軸位；8、被加工件。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的技術方案作進一步說明本實用新型防失形異形砂輪由基體I和磨環(huán)2構成，其中基體I由基板1-1和壓板1-2組裝而成。所述基板1-1為圓板，基板1-1軸心處為中心軸位7，所述中心軸位7的軸孔與磨床的砂輪轉軸配合安裝，所述壓板1-2為環(huán)板，壓板1-2的外環(huán)直徑與基板1-1圓周直徑相同，壓板1-2的內(nèi)環(huán)直徑大于基板1-1中心軸位7的外徑；基板1-1和壓板1-2之間用圓周均布的中空支撐柱4隔空，對應于各支撐柱4位置，用螺釘6將基板1-1和壓板1-2軸向緊固，與此同時基板1-1和壓板1-2的圓周外緣內(nèi)側端面將磨環(huán)2夾持固結(常用膠水粘接)，如圖I、圖2、圖3所示。以加工圓弧邊為例，所述磨環(huán)2的異形磨面為弧形，在異形磨面上向內(nèi)鏤空開設有均布的圓形或橢圓形通口(貫通磨環(huán)2),所述圓形或橢圓形通口為異形磨面的非實體加工區(qū)2-1，非實體加工區(qū)2-1同時還兼作容屑、排屑口和冷卻水出口，異形磨面的剩余部分為與被加工件8接觸的實體加工區(qū)2-2，砂輪磨削時磨環(huán)2與被加工件8的接觸線長范圍內(nèi)，非實體加工區(qū)2-1的數(shù)量為大于O個而小于30個，并且所述實體加工區(qū)2-2于不同軸向位置上的圓周總線長對應于被加工工件同位置的加工余量，其對應關系為正比例關系或近似正比例關系，從而形成異形磨面的等形磨耗結構，如圖I、圖2、圖4所不。如圖5所示，被加工件8的材料厚度5mm，圓弧拱高I. 5mm，加工余量最少的部位(厚度方向的中間部位)余量為1_，加工量最大的部位(左右兩個端面)余量為2. 5_，則被加工件8沿軸向的加工余量與對應的實體加工區(qū)2-2的圓周總線長的正比例關系為最小余量最大余量=I : 2. 5。如圖4(a)所示，當非實體加工區(qū)2-1的軸向寬度大于被加工件8加工面的厚度時，構成具有微距間斷式磨削或半間斷式磨削結構，半間斷式磨削結構具有更小的跳動，更有利于較高崩邊要求的加工；在崩邊要求極高的情況下，可以選擇非實體加工區(qū)2-1的軸向寬度小于被加工件8加工面的厚度，構成連續(xù)式磨削結構，消除跳動帶來的崩邊，如圖4(b)所示。本實用新型防失形異形砂輪實施例具有內(nèi)冷卻結構，可在外冷式磨床上使用，冷卻水的進水口 3為壓板1-2與基板1-1中心軸位7之間的環(huán)口，基板1-1和壓板1-2之間的空腔為冷卻水的儲水區(qū)5，非實體加工區(qū)2-1 (圓形或橢圓形通口)與儲水區(qū)5相通，如圖
I、圖3所示。加工時，砂輪磨削工件，外冷式磨床的冷卻管對準壓板1-2與基板1-1中心軸位7之間的環(huán)口(即進水口 3)，冷卻水從環(huán)口進入并在儲水區(qū)5內(nèi)保存，由于離心力作用，儲水區(qū)5內(nèi)的冷卻水通過非實體加工區(qū)2-1 (圓形或橢圓形通口)甩入磨削區(qū)，實現(xiàn)對被加工件8的內(nèi)冷卻；磨削時產(chǎn)生的粉屑進入非實體加工區(qū)2-1 (圓形或橢圓形通口)內(nèi)暫時儲存，儲存有粉屑的非實體加工區(qū)2-1 (圓形或橢圓形通口)在轉離磨削區(qū)后，在離心力和冷卻水的共同作用下，粉屑被排出。本實用新型砂輪可使粉屑能夠及時快速排出砂輪，可使磨料顆粒能夠較好保持出露的高度，有利于提高磨料顆粒的刻取磨削能力，達到提高鋒利度的作用；同時，由于粉屑的快速排出，有利于冷卻水發(fā)揮作用，大大降低了磨料顆粒的切削熱及由于粉屑存在的摩擦熱，改善了磨料顆粒的工作條件，有利于磨料顆粒的強度保持，提高砂輪的壽命；摩擦熱的降低，還將有利于提高被加工件8的表面質(zhì)量。特殊情況當異形磨面為復雜異形面時，可將復雜的異形面拆分為若干段而做成若干個砂輪，可視為多個砂輪疊加。本實用新型的技術方案特別適用于加工脆硬金屬或非金屬材料的砂輪上應用，所述砂輪的磨環(huán)2用超硬磨料制成，磨環(huán)2的實體加工區(qū)2-2可為一次性成型方式或各種拼合成型方式構成。上述實施例，僅為對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進一步詳細說明的具體個例，本實用新型并非限定于此；凡在本實用新型的公開的范圍之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權利要求1.防失形異形砂輪，包括基體(I)和設于基體(I)上的磨環(huán)(2)，其特征在于所述磨環(huán)(2)的異形磨面上設置不參與磨削的非實體加工區(qū)(2-1)，而異形磨面的剩余部位為參與磨削的實體加工區(qū)(2-2)，所述實體加工區(qū)(2-2)于不同軸向位置上的圓周總線長對應于被加工件(8)同位置的加工余量，其對應關系為正比例關系或近似正比例關系。
2.根據(jù)權利要求I所述的防失形異形砂輪，其特征在于所述非實體加工區(qū)(2-1)為規(guī)矩的幾何形狀，或為由直線、弧線、曲線構成的非規(guī)矩幾何形狀。
3.根據(jù)權利要求2所述的防失形異形砂輪，其特征在于所述非實體加工區(qū)(2-1)為圓形或橢圓形。
4.根據(jù)權利要求I 3中任意一項所述的防失形異形砂輪，其特征在于所述非實體加工區(qū)(2-1)的軸向寬度大于被加工件(8)加工面的厚度。
5.根據(jù)權利要求I 3中任意一項所述的防失形異形砂輪，其特征在于或所述非實體加工區(qū)(2-1)的軸向寬度小于被加工件(8)加工面的厚度。
6.根據(jù)權利要求I 3中任意一項所述的防失形異形砂輪，其特征在于所述非實體加工區(qū)(2-1)為于異形磨面上開設的凹口。
7.根據(jù)權利要求6所述的防失形異形砂輪，其特征在于所述凹口為貫通磨環(huán)(2)的通口，所述基體(I)內(nèi)部開設與各通口連通的水流通道，所述各水流通道匯合于基體(I)上開設的進水口(3)。
8.根據(jù)權利要求7所述的防失形異形砂輪，其特征在于在磨環(huán)(2)與被加工件(8)磨削時的接觸線長范圍內(nèi)，所述通口的數(shù)量為大于O個而小于30個。
9.根據(jù)權利要求7所述的防失形異形砂輪，其特征在于所述進水口(3)為開設于基體(I)上的對外敞口或開設于基體(I)中心軸位(7)的軸孔上。
10.根據(jù)權利要求9所述的防失形異形砂輪，其特征在于所述基體(I)包括兩塊基板(1-1)，磨環(huán)(2)夾持固結于基板(1-1)之間，基板(1-1)之間還形成起水流通道作用的儲水區(qū)(5)，所述進水口(3)開設于基板(1-1)上。
11.根據(jù)權利要求10所述的防失形異形砂輪，其特征在于所述一塊基板(1-1)為與另一塊基板(1-1)安裝的壓板(1-2)，中心軸位(7)設于另一塊基板(1-1)上，所述進水口(3)為開設于壓板(1-2)上開設的環(huán)口。
12.根據(jù)權利要求11所述的防失形異形砂輪，其特征在于所述壓板(1-2)為環(huán)板，壓板(1-2)的內(nèi)環(huán)直徑大于基板(1-1)的中心軸位(7)，所述環(huán)口形成在壓板(1-2)內(nèi)環(huán)與基板(1-1)的中心軸位⑵之間。
13.根據(jù)權利要求9所述的防失形異形砂輪，其特征在于所述兩個或兩個以上砂輪同軸并列使用時，所述各基體(I)之間的水流通道相互導通。
14.根據(jù)權利要求I 3中任意一項所述的防失形異形砂輪，其特征在于所述磨環(huán)(2)用超硬磨料制成，磨環(huán)(2)的實體加工區(qū)(2-2)為一次性成型方式或拼合成型方式構成。
專利摘要本實用新型公開了一種防失形異形砂輪，包括基體和磨環(huán)，所述磨環(huán)的異形磨面上均布鏤空不參與磨削的非實體加工區(qū)，剩余部位為參與磨削的實體加工區(qū)，所述實體加工區(qū)于不同軸向位置上的圓周總線長對應于被加工件同位置的加工余量，其對應關系為正比例關系或近似正比例關系，從而形成異形磨面的等形磨耗結構；基體內(nèi)部制作水流通道連通非實體加工區(qū)，冷卻水從基體的進水口注入，經(jīng)水流通道作用在磨削接觸面區(qū)域，形成全面冷卻系統(tǒng)，可以使眾多普通外冷式設備方便轉換為內(nèi)冷式設備。本實用新型工作時異形磨面變形小，可快速冷卻、快速排屑，適用于快速、高速加工，提高工件表面加工質(zhì)量、保持砂輪鋒利度、延長使用壽命。
文檔編號B24D7/10GK202804968SQ20122001925
公開日2013年3月20日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權日2012年1月17日
發(fā)明者宋京新, 呂智, 蔡元沛, 郭新玲, 龍慧玲, 梁安寧 申請人:桂林創(chuàng)源金剛石有限公司