一種鋸齒加工用金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪電火花修整裝置制造方法
【專利摘要】一種鋸齒加工用金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪電火花修整裝置，包括X方向數(shù)控運(yùn)動(dòng)模組，Y方向數(shù)控運(yùn)動(dòng)模組，Z方向數(shù)控運(yùn)動(dòng)模組，絕緣夾具，細(xì)長(zhǎng)工具電極，CCD在線檢測(cè)裝置，數(shù)控操作裝置以及高頻電源，細(xì)長(zhǎng)工具電極通過絕緣定位夾具安裝在Z方向數(shù)控運(yùn)動(dòng)模組上，而數(shù)控操作裝置根據(jù)砂輪最初形貌以及CCD在線檢測(cè)裝置的實(shí)時(shí)形貌生成運(yùn)動(dòng)軌跡以及補(bǔ)償量，用以控制X方向數(shù)控運(yùn)動(dòng)模組，Y方向數(shù)控運(yùn)動(dòng)模組，Z方向數(shù)控運(yùn)動(dòng)模組聯(lián)動(dòng)，CCD在線檢測(cè)裝置一方面觀察砂輪輪廓的實(shí)時(shí)變化，另一方面根據(jù)電極的消耗實(shí)時(shí)修正補(bǔ)償量以維持原輪廓不變。該裝置利用電火花放電加工來蝕除粘結(jié)超硬磨料的金屬結(jié)合劑并結(jié)合數(shù)控裝置，以達(dá)到成型砂輪的精密修整。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明關(guān)于金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪的修整【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種鋸齒加工 用金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪的電火花修整裝置。 一種鋸齒加工用金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪電火花修整 裝置

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著機(jī)械和建材行業(yè)的迅猛發(fā)展，鋸片的需求量越來越大，同時(shí)鋸片材料的硬度 越來越高，就目前市場(chǎng)上已有高速鋼（HSS)、整體硬質(zhì)合金、鎢鋼、鑲齒合金、金剛石等。無論 是鋸片的生產(chǎn)還是翻新修磨，都必須使用砂輪對(duì)鋸片進(jìn)行磨削加工或研磨。然而隨著材料 的硬度越來越高，特別是硬質(zhì)合金的在刀具行業(yè)的廣泛應(yīng)用，砂輪的要求也越來越嚴(yán)格。
[0003] 超硬磨料砂輪，特別是金剛石砂輪在磨削硬質(zhì)合金時(shí)具有獨(dú)特的效果，其磨粒韌 性、硬度、耐用度是剛玉類砂輪的1〇〇倍。但金剛石砂輪隨著磨削的進(jìn)行，也會(huì)不斷被消耗， 使得砂輪變鈍，且失去原有的形狀，更有甚者出現(xiàn)傷口使砂輪偏心而引起激振，從而造成整 個(gè)磨削過程的不穩(wěn)定以及影響工件表面的磨削質(zhì)量。因此，對(duì)超硬磨料砂輪的修整顯得極 為重要。目前砂輪修整法很多，針對(duì)氧化鋁、碳化硅砂輪主要采用金剛石筆車削修整法，該 方法針對(duì)普通砂輪的修整，且金剛筆為脆性材料，在修整過程中因硬接觸容易被磨鈍甚至 脆裂變形，用于高硬度磨料砂輪時(shí)效果較差；針對(duì)樹脂CBN砂輪、金剛石砂輪主要采用SiC 杯形砂輪修整法，該方法在修整高硬度磨料砂輪方面有良好的效果，但修整方式采用硬接 觸方式，對(duì)砂輪軸線和砂輪輪廓的精度要求以及對(duì)修整裝置的剛性要求都非常高，以防止 接觸不平整造成砂輪共振。為此，電火花加工技術(shù)不斷引入修整技術(shù)，尤其是對(duì)金屬結(jié)合劑 超硬磨料砂輪的修整。
[0004] 目前，從對(duì)金屬結(jié)合劑超硬磨料砂輪修整的相關(guān)文獻(xiàn)來看，電火花修整大多采用 平面式電極或成型電極，這種修整方式基本采用線面或面面接觸的方式，利用這樣的電極 去接觸磨損變形的砂輪，可能會(huì)造成電極的不均勻性損耗，以致電極失去其原來形貌，需要 多次重復(fù)加工電極，增加了工時(shí)和成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種鋸齒加工用金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪的電火花修 整裝置，利用電火花放電來蝕除粘結(jié)超硬磨料的金屬結(jié)合劑并結(jié)合數(shù)控裝置，以達(dá)到成型 砂輪的精密修整。
[0006] 本發(fā)明的構(gòu)思源于金屬結(jié)合劑砂輪具有導(dǎo)電性，放電加工原理以及現(xiàn)有的成熟的 數(shù)控術(shù)。所以金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪通過電刷連接高頻電源的正極，工具電極連接 高頻電源的負(fù)極，在電極靠近砂輪時(shí)形成放電間隙，產(chǎn)生電火花。工具電極與金屬結(jié)合劑超 硬磨料成型砂輪之間進(jìn)行點(diǎn)電蝕，在數(shù)控聯(lián)動(dòng)作用下，可以對(duì)整個(gè)砂輪的型面進(jìn)行修整；一 方面電火花修整采用的非接觸修整方式能有效避免了因硬接觸所造成的損傷，另一方面避 免了金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪與成型工具電極之間的接觸面積過大而造成的電弧放 電現(xiàn)象。放電修整時(shí)，電火花只會(huì)電蝕去除成型砂輪中的金屬結(jié)合劑，但火花溫度不能過 高，以免燒傷超硬磨料，當(dāng)金屬結(jié)合劑被蝕除后超硬磨料會(huì)自然脫落，未脫落的超硬磨料可 作為磨削刀刃進(jìn)行加工用。
[0007] 本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過程是：一種鋸齒加工用金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪電火花修整 裝置，它的步驟為：
[0008] 1.準(zhǔn)備工具電極，直徑在0. 3?5mm之間，配備絕緣電極夾具；
[0009] 2. CCD在線檢測(cè)裝置掃描磨損后砂輪輪廓，比對(duì)原始砂輪輪廓，將觀察現(xiàn)有的輪廓 曲線；
[0010] 3.數(shù)控操作裝置根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡自動(dòng)進(jìn)給，高頻脈沖電源在工具電極與金屬結(jié)合劑 砂輪之間放電腐蝕；
[0011] 4.隨著砂輪修整與工具電極的變化實(shí)時(shí)調(diào)整加工程序。
[0012] 上述長(zhǎng)工具電極的材料選用黃銅、紫銅或石墨，工具電極的直徑以金剛石修整筆 中的金剛石尺寸為參考，選擇〇. 3?5_范圍內(nèi)，主要用于粗修和精修。
[0013] 上述的(XD在線檢測(cè)裝置受環(huán)境的影響，由于電火花修整需要專用工作液的輔 助，因此為防止專用工作液對(duì)CCD在線檢測(cè)裝置的影響，CCD鏡頭安裝于砂輪的頂部，并在 鏡頭之間加裝水霧驅(qū)散裝置。
[0014] 上述的砂輪放電加工的線速度應(yīng)控制在0. 1?0.25米/秒，最佳放電線速度為 0. 15米/秒左右。
[0015] 上述的高頻脈沖電源和數(shù)控操作裝置可以是數(shù)控電火花成型機(jī)床電氣設(shè)備，也可 以是開放式數(shù)控設(shè)備和高頻脈沖電源的組合，運(yùn)動(dòng)模組可以采用單軸模組的自由組合，以 此來實(shí)現(xiàn)放電加工。
[0016] 本發(fā)明在實(shí)際應(yīng)用中的具體程序：
[0017] 1.選用黃銅、紫銅或石墨材料來制作直徑0. 3?5_范圍內(nèi)的工具電極；
[0018] 2.選用有機(jī)玻璃或ABS制作工具電極夾具，以保證絕緣；
[0019] 3.調(diào)整(XD在線檢測(cè)裝置，以保證成像清晰，開啟水霧驅(qū)散裝置；
[0020] 4.砂輪安裝在裝置主軸上，以0. 15米/秒的線速度做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；
[0021] 5.數(shù)控運(yùn)動(dòng)模組做伺服進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行放電修整；
[0022] 6.實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)砂輪形貌，根據(jù)砂輪輪廓和工具電極的損耗實(shí)時(shí)修改運(yùn)動(dòng)軌跡，保證 修整精度。
[0023] 放電修整過程中，先開啟水霧驅(qū)散裝置，再將C⑶在線檢測(cè)裝置開啟，調(diào)整聚焦， 然后開啟裝置主軸，使砂輪隨裝置主軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)線速度保持在〇. 1?〇. 25米/秒 范圍內(nèi)，防止甩液情況發(fā)生，最后將C⑶在線檢測(cè)裝置的數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)控裝置，由數(shù)控裝置 驅(qū)動(dòng)數(shù)控運(yùn)動(dòng)模組做伺服進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。修整過程應(yīng)時(shí)刻注意CCD裝置所反饋的砂輪形貌，及 時(shí)調(diào)整運(yùn)動(dòng)軌跡，同時(shí)觀察工具電極放電情況，需要適當(dāng)調(diào)整，放電過大，溫度過高，會(huì)使得 超硬磨料燒傷，放電過小，電蝕去除量少，加工效率降低。
[0024] 本發(fā)明已可以用于表面磨損的金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪，尤其是鋸齒加工用 金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪的修整。該方法與已有的金剛筆修整法和電解修整法相比， 具有控制精度高，修整輪廓可觀察性，修整過程無需反復(fù)拆卸，操作方便，對(duì)成型面的加工 范圍廣，適合于金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪的修整。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 圖1是金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪修整的示意圖；
[0026] 圖中：1.X方向數(shù)控運(yùn)動(dòng)模組，2. Y方向數(shù)控運(yùn)動(dòng)模組，3. Z方向數(shù)控運(yùn)動(dòng)模組， 4.絕緣夾具，5.細(xì)長(zhǎng)工具電極，6.電火花專用工作液，7.金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪， 8. C⑶在線檢測(cè)裝置。
[0027] 圖2是將磨損的金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪修整過程示意圖。
[0028] 圖中：71.磨損的成型砂輪，72.修整時(shí)成型砂輪電蝕去除部分，73.修整后的成型 砂輪。

【具體實(shí)施方式】
[0029] 如圖1所示，本發(fā)明的總體裝置，包括X方向數(shù)控運(yùn)動(dòng)模組1，Y方向數(shù)控運(yùn)動(dòng)模組 2, Z方向數(shù)控運(yùn)動(dòng)模組3,絕緣夾具4,工具電極5, (XD在線檢測(cè)裝置8,數(shù)控操作裝置以及 高頻電源。
[0030] X方向數(shù)控運(yùn)動(dòng)模組1，Y方向數(shù)控運(yùn)動(dòng)模組2,Z方向數(shù)控運(yùn)動(dòng)模組3全部連接到 數(shù)控裝置，CCD在線檢測(cè)裝置8檢測(cè)砂輪端面形狀并將數(shù)據(jù)信息傳送到數(shù)控裝置，數(shù)控系統(tǒng) 實(shí)時(shí)調(diào)整加工狀態(tài)。工具電極5安裝在絕緣夾具4上，并與高頻脈沖電源的負(fù)極連接。砂 輪7安裝在修整裝置主軸上，由主軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，砂輪7端面通過電刷連接到高頻脈沖電源的 正極。
[0031] 砂輪形貌的改變有多種形式，一般我們稱為均勻式磨損和非均勻式磨損（如磕碰 形成的缺口），不管哪種方式的磨損，首先利用CCD在線檢測(cè)裝置對(duì)砂輪形貌進(jìn)行檢測(cè)，確 定修整路徑。如圖2所示，砂輪為均勻式磨損，將磨損后的成型砂輪71與磨損前的成型砂輪 進(jìn)行比對(duì)，確定磨損的成型砂輪需要修整的部分72,采用工具電極從底部放電修整的方式， 沿?cái)M合曲線由下往上進(jìn)行電蝕修整，由于電極在修整過程有損耗，因此在修整過程，應(yīng)根據(jù) 電極損耗進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。
[0032] 在放電修整過程中，先開啟水霧驅(qū)散裝置，再將(XD在線檢測(cè)裝置8開啟，調(diào)整聚 焦，然后開啟修整裝置主軸，使砂輪7隨主軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，最后將(XD在線檢測(cè)裝置8的數(shù) 據(jù)傳輸給數(shù)控裝置，由數(shù)控裝置驅(qū)動(dòng)數(shù)控運(yùn)動(dòng)模組做伺服進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。修整過程應(yīng)時(shí)刻注意 CCD裝置所反饋的砂輪形貌，及時(shí)調(diào)整運(yùn)動(dòng)軌跡，同時(shí)觀察工具電極放電情況，需要適當(dāng)調(diào) 整，放電過大，溫度過高，會(huì)使得超硬磨料燒傷，放電過小，電蝕除量少，加工效率降低。
[0033] 本發(fā)明所采用的工具電極5的材料選用黃銅、紫銅或石墨，工具電極5的直徑以金 剛石修整筆中的金剛石尺寸為參考，選擇〇. 3?5_范圍內(nèi)，分別用于粗修和精修。
[0034] 本發(fā)明所采用的(XD在線監(jiān)測(cè)裝置8受環(huán)境的影響，由于電火花修整需要專用工 作液的輔助，因此為防止專用工作液對(duì)CCD在線監(jiān)測(cè)裝置8的影響，CCD安裝于砂輪的頂部， 并在鏡頭之間加裝水霧驅(qū)散裝置。
[0035] 本發(fā)明所采用的砂輪7放電加工的線速度應(yīng)控制在0. 1?0. 25米/秒，最佳放電 線速度為〇. 15米/秒左右。
[0036] 本發(fā)明所采用的高頻脈沖電源和數(shù)控操作裝置可以是數(shù)控電火花成型機(jī)床電氣 設(shè)備，也可以是開放式數(shù)控設(shè)備和高頻脈沖電源的組合，運(yùn)動(dòng)模組可以采用單軸模組的自 由組合，以此來實(shí)現(xiàn)放電加工。
[0037] 本發(fā)明在生產(chǎn)加工過程中具備以下優(yōu)點(diǎn)：
[0038] 1.無需制備成型工具電極，利用工具電極代替成型電極，既起到了粗修和精修的 作用，又降低了耗材成本。
[0039] 2.本裝置以成型電火花機(jī)床為背景，操作簡(jiǎn)單方便，工作強(qiáng)度低。
[0040] 3.采用數(shù)控系統(tǒng)結(jié)合CCD在線檢測(cè)裝置聯(lián)合控制，不僅使修整過程可觀察，也使 修整精度得到提升。
[0041] 4.本修整方法適用于金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪的修整。
【權(quán)利要求】
1. 一種鋸齒加工用金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪電火花修整裝置，包括X方向數(shù)控運(yùn) 動(dòng)模組（1)，Y方向數(shù)控運(yùn)動(dòng)模組（2)，Z方向數(shù)控運(yùn)動(dòng)模組（3)，絕緣夾具（4)，細(xì)長(zhǎng)工具電 極（5)，CCD在線檢測(cè)裝置（8)，數(shù)控操作裝置以及高頻電源，其特征在于：所述細(xì)長(zhǎng)工具電 極（5)通過絕緣定位夾具安裝在Z方向數(shù)控運(yùn)動(dòng)模組（3)上，通過CCD在線投影檢測(cè)的實(shí)時(shí) 輪廓與砂輪（7)的最初輪廓進(jìn)行對(duì)比，可以確定X方向數(shù)控運(yùn)動(dòng)模組（1)，Y方向數(shù)控運(yùn)動(dòng) 模組（2)，Z方向數(shù)控運(yùn)動(dòng)模組（3)的補(bǔ)償量，CCD在線檢測(cè)裝置（8)可以做到，一方面觀察 砂輪（7)的實(shí)時(shí)輪廓變化，另一方面根據(jù)電極的消耗實(shí)時(shí)修正補(bǔ)償量以維持原輪廓不變。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋸齒加工用金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪電火花修整裝置， 其特征在于：所述的工具電極（5)的材料選用黃銅、紫銅或石墨，工具電極（5)的直徑以金 剛石修整筆中的金剛石尺寸為參考，選擇0. 3?5mm范圍內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋸齒加工用金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪電火花修整裝置， 其特征在于：所述的CCD在線檢測(cè)裝置（8)受環(huán)境的影響，電火花修整需要專用工作液的輔 助，因此為防止專用工作液對(duì)(XD裝置的影響，C⑶鏡頭安裝于砂輪（7)的頂部，并在鏡頭 之間加裝水霧驅(qū)散裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋸齒加工用金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪電火花修整裝置， 其特征在于：所述的砂輪（7)在放電修整時(shí)其線速度控制在0. 1?0. 25米/秒，最佳線速 度為0. 15米/秒左右。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4所述的鋸齒加工用金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪電火花修 整裝置，其特征在于：所述的X方向數(shù)控運(yùn)動(dòng)模組（1)，Y方向數(shù)控運(yùn)動(dòng)模組（2)，Z方向數(shù) 控運(yùn)動(dòng)模組（3)均帶有伺服電機(jī)和伺服控制器，其運(yùn)動(dòng)由數(shù)控操作裝置控制和(XD在線檢 測(cè)裝置聯(lián)合控制，所述的工具電極（5)和被修整砂輪之間的放電電源由數(shù)控操作裝置與高 頻脈沖電源箱聯(lián)合控制。
【文檔編號(hào)】B24B53/08GK203901109SQ201320797528
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】余劍武, 何利華, 劉智康, 曹運(yùn)新, 段文 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)