金剛石砂輪的自動化修整裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種金剛石砂輪的自動化修整裝置，主要由工作臺，卡盤，筒體組成，卡盤固定在工作臺的上頂板下方，卡盤包括相互嚙合的小錐齒輪（11）與大錐齒輪（12），大錐齒輪與滑塊（15）相連接，在滑塊上安裝換能器（9）、變幅桿（13）與金剛石筆（14），換能器與超聲波發(fā)生器相連，滾珠絲杠穿過靜支撐板與伺服電機相連，導向軸穿過動支撐板與上筒體、靜支撐板相連接，三相異步電機通過主軸與砂輪（23）相連，電路板的一端與接近開關(guān)相連，另一端分別與伺服電機和三相異步電機相連。本發(fā)明能實現(xiàn)金剛石筆的超聲波橢圓振動，提高砂輪的加工效率與加工精度，增強切削系統(tǒng)的剛度與穩(wěn)定性，且能延長金剛石筆使用壽命，比較適合材質(zhì)較硬砂輪的修整。
【專利說明】金剛石砂輪的自動化修整裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金剛石砂輪的多點超聲橢圓振動自動化修整裝置，屬于機械加工【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)外常用的砂輪修整方法對于高硬度難加工砂輪來說普遍存在著修整效率低，修整精度低，修整費用高的缺點。此外，對于此類砂輪來說，常用的高效修整方法也各有特點。ELID在線電解修整法雖然可以使其處于實時控制修整階段，使砂輪獲得較高的修整精度，但是加工設(shè)備過于龐大，加工成本較高。杯型砂輪修整主要是依靠杯型砂輪自身脫落的磨料來進行修整，所以砂輪修整精度難以直接控制，表面修整質(zhì)量低。激光砂輪修整則利用激光束對砂輪的局部加熱，使其結(jié)合劑熔融，氣化從而實現(xiàn)外形的修整，不會損傷高硬度難加工砂輪的磨粒，因此砂輪磨?？梢垣@得一定的修銳效果，但激光砂輪修整的自動控制技術(shù)并不完善，此外整套設(shè)備價格不菲。單點超聲波砂輪修整則是對單個金剛石筆或砂輪施加超聲波振動，此類修整裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，但是在該修整過程中金剛石筆由于需要承受較大的切削力與切削熱，使其服役期限受到一定的限制。此外，由于單點超聲波砂輪修整裝置中電機輸出軸的剛度較弱，所以使得砂輪最終修整的精度很難滿足設(shè)計要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對以上問題，本發(fā)明提出了一種金剛石砂輪的多點超聲波橢圓振動自動化修整裝置，尤其適用于類似密實型金剛石砂輪及陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪等超、高硬度砂輪的高效高精度的修整。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所提供的技術(shù)方案如下:
一種金剛石砂輪的自動化修整裝置，主要由工作臺，卡盤，筒體組成，其中:
所述工作臺包括上頂板,立板和底板，
所述卡盤固定在上頂板下方，卡盤包括相互嚙合的小錐齒輪與大錐齒輪，大錐齒輪與滑塊相連接，在滑塊上分別安裝換能器、變幅桿與金剛石筆，其中換能器與超聲波發(fā)生器相連，
所述筒體由上、下兩個半筒體組成，下筒體安裝在底板上，上、下筒體連接處設(shè)置靜支撐板，下筒體底部設(shè)置伺服電機，滾珠絲杠穿過靜支撐板與伺服電機相連，滾珠絲杠上端設(shè)置方螺母，動支撐板安裝在方螺母上，導向軸穿過動支撐板與上筒體、靜支撐板相連接，在動支撐板上設(shè)置三相異步電機，三相異步電機通過主軸與砂輪相連，所述砂輪在徑向上與金剛石筆的端頭相對應(yīng)，在下筒體底部設(shè)置電路板，在上筒體內(nèi)設(shè)置接近開關(guān)，電路板的一端與接近開關(guān)相連，另一端分別與伺服電機和三相異步電機相連。
[0005]進一步，所述大錐齒輪大端設(shè)置有平面矩形螺紋，滑塊上設(shè)置平面矩形螺紋，滑塊上的平面矩形螺紋螺距與大錐齒輪的平面矩形螺紋螺距相匹配，所述滑塊為四個。
[0006]進一步，所述變幅桿通過螺栓固定在滑塊上，變幅桿前端與后端分別與金剛石筆和換能器相連。
[0007]進一步，所述金剛石筆的數(shù)量與滑塊的數(shù)量一致且對稱布置，金剛石筆通過螺紋連接方式安裝于變幅桿的前端。
[0008]進一步，所述換能器通過電纜與超聲波發(fā)生器相連。
[0009]進一步，所述滾珠絲杠為階梯軸形式。
[0010]進一步，在底板與立板連接處及立板與上頂板連接處分別設(shè)置加強筋。
[0011]再進一步，所述變幅桿為指數(shù)型、圓錐型、懸鏈型或階梯型。
[0012]本發(fā)明的有益效果如下:與傳統(tǒng)的金剛石砂輪修整方法相比，本發(fā)明的特點在于:
1.與砂輪的單點修整方法相比，本發(fā)明由四個金剛石筆同時參與切削，砂輪的修整時間縮短為原來的1/4，極大的提高了砂輪的加工效率。此外，在砂輪的修整過程中，由于金剛石筆的對稱布置，使得砂輪輸出軸所承擔的切削力相互抵消，增大了切削系統(tǒng)的剛度與穩(wěn)定性，提高砂輪的加工精度。
[0013]2.本發(fā)明另外的一個比較鮮明的特點是采用的超聲橢圓振動的輔助加工手段，本發(fā)明利用螺紋連接方式，將金剛石筆安裝于變幅桿的頂端，并借助換能器的縱彎耦合振動，實現(xiàn)金剛石筆的超聲波橢圓振動。與普通超聲波砂輪修整方法相比，該方法的金剛石筆與砂輪進行切削的時間較短，兩者之間產(chǎn)生的摩擦與切削熱得到了有效降低，延長金剛石筆使用壽命。因此，該方法比較適合材質(zhì)較硬砂輪的修整。
[0014]【專利附圖】

【附圖說明】
圖1為本發(fā)明的主視圖；
圖2為本發(fā)明的左視圖；
圖3為本發(fā)明中卡盤的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]【具體實施方式】
下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0016]一種金剛石砂輪的自動化修整裝置，如圖1所示，主要由工作臺，卡盤，筒體組成，其中:所述工作臺包括上頂板1，立板2和底板3。
[0017]如圖3所示，卡盤固定在上頂板下方，卡盤包括相互嚙合的小錐齒輪11與大錐齒輪12，大錐齒輪與滑塊15相連接，在滑塊上分別安裝了換能器9、變幅桿13與金剛石筆14，換能器與超聲波發(fā)生器相連，所述大錐齒輪大端設(shè)置有平面矩形螺紋，滑塊15上設(shè)置平面矩形螺紋，滑塊上的平面矩形螺紋螺距與大錐齒輪的平面矩形螺紋螺距相匹配，所述滑塊15為四個，所述變幅桿13通過螺栓固定在滑塊上，變幅桿前端與后端分別與金剛石筆14和換能器9相連，所述金剛石筆的數(shù)量與滑塊的數(shù)量一致且對稱布置，金剛石筆通過螺紋連接方式安裝于變幅桿的前端。
[0018]如圖1所示，所述筒體由上、下兩個半筒體組成，下筒體安裝在底板3上，上、下筒體連接處設(shè)置靜支撐板6，下筒體底部設(shè)置伺服電機20，滾珠絲杠19穿過靜支撐板與伺服電機相連，滾珠絲杠上端設(shè)置方螺母21，動支撐板18安裝在方螺母上，導向軸16穿過動支撐板18與上筒體、靜支撐板6相連接，在動支撐板上設(shè)置三相異步電機17，三相異步電機通過主軸與砂輪23相連，所述砂輪在徑向上與四個金剛石筆端頭相對應(yīng)，在下筒體底部設(shè)置電路板4，在上筒體內(nèi)設(shè)置接近開關(guān)8，電路板4的一端與接近開關(guān)相連，另一端分別與伺服電機和三相異步電機相連。
[0019]本發(fā)明在底板3與立板2連接處及立板2與上頂板I連接處分別設(shè)置加強筋，換能器9通過電纜與超聲波發(fā)生器相連，滾珠絲杠19為階梯軸形式，變幅桿13為指數(shù)型、圓錐型、懸鏈型或階梯型。
[0020]圖1-3中的附圖標記說明:1為上頂板，2為立板,3為底板,4為電路板,5為下筒體、6為靜支撐板，7為上筒體，8為接近開關(guān),9為換能器,10為卡盤,11為小錐齒輪,12為大錐齒輪，13為變幅桿，14為金鋼石筆，15為滑塊,16為導向軸，17為三相異步電機,18為動支撐板，19為滾珠絲杠,20為伺服電機,21為方螺母,22為主軸,23為砂輪。
[0021]在一個實施例中，一種金剛石砂輪的自動化修整裝置，如圖1所示，由工作臺，卡盤，筒體三大部分組成。工作臺包括上頂板1，立板2，底板3。為了增加裝置的剛性，在底板與立板及立板與頂板之間的連接處分別設(shè)置加強筋。
[0022]卡盤10安裝于上頂板下方，卡盤包括小錐齒輪11，大端帶有平面矩形螺紋的大錐齒輪12，滑塊15，變幅桿13，換能器9，金剛石筆14。其中在大錐齒輪的平面矩形螺紋上設(shè)置四個均勻分布的滑塊15，變幅桿13通過螺栓固定在滑塊上，變幅桿前端與后端分別與金剛石筆14和換能器9直接相連，換能器與超聲波發(fā)生器通過電纜相連，實現(xiàn)超聲波振動，卡盤的具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。
[0023]筒體由上、下兩個半筒體組成，上、下筒體連接處設(shè)置靜支撐板6。下筒體安裝在底板上，下筒體底部設(shè)置伺服電機20，滾珠絲桿19與伺服電機相連，導向軸16和滾珠絲杠穿過動支撐板18，而動支撐板18則安裝在方螺母21上，并通過滾珠絲杠19與導向軸16實現(xiàn)動支撐板18的上下運動。主軸22與三相異步電機17相連，輸出端是砂輪23，輸入端則是三相異步電機17。三相異步電機17放在動支撐板上，并通過主軸22實現(xiàn)與砂輪23的連接，筒體內(nèi)具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。
[0024]本發(fā)明所述裝置通過伏打扳手、小錐齒輪、大錐齒輪以及滑塊等零件實現(xiàn)了安裝于滑塊上的換能器、變幅桿與金剛石筆的徑向同步運動。
[0025]本發(fā)明所述裝置中的超聲波發(fā)生器、縱彎型換能器以及變幅桿等零件能夠?qū)崿F(xiàn)安裝于變幅桿前端的金剛石筆進行超聲波橢圓振動。其中，變幅桿可以為指數(shù)型、圓錐型、懸鏈型及階梯型等。
[0026]本發(fā)明所述裝置中的上筒體內(nèi)設(shè)有接近開關(guān)8，用于識別動支撐板的上升高度，當動支撐板到達接近開關(guān)的感應(yīng)區(qū)域時，接近開關(guān)向電路板4中的控制電路發(fā)出電信號，并通過控制電路中的循環(huán)程序以及電路板中的驅(qū)動電路實現(xiàn)砂輪的上下運動。
[0027]本發(fā)明所述裝置所安裝的滾珠絲杠19為階梯軸形式，避免因設(shè)備突然斷電，動支撐板對靜支撐板直接沖擊。
[0028]具體實施時，根據(jù)金剛石砂輪修整要求，首先用伏打扳手旋轉(zhuǎn)小錐齒輪11，從而帶動與其嚙合的大錐齒輪12旋轉(zhuǎn)，因為大錐齒輪12的平面矩形螺紋螺距相等，所以使得滑塊15與金剛石筆14沿徑向同步進給到指定位置。其次開啟超聲波發(fā)生器，將超聲波電信號傳遞給換能器9，使換能器9產(chǎn)生壓電效應(yīng)，將電信號轉(zhuǎn)化為縱彎耦合的機械振動，并利用變幅桿13的振幅放大功能，使得安裝于變幅桿13前端金剛石筆14產(chǎn)生超聲橢圓振動；接著啟動三相異步電機17，并通過主軸22帶動砂輪23進行高速旋轉(zhuǎn)；隨后啟動伺服電機20，帶動滾珠絲杠19旋轉(zhuǎn)，方螺母21將滾珠絲杠19的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動從而實現(xiàn)動支撐板18和砂輪23的上下往復切削。此外，上筒體內(nèi)還設(shè)有接近開關(guān)8，當動支撐板18上升到接近開關(guān)8感應(yīng)區(qū)域時，接近開關(guān)8通過電纜向電路板4中的控制電路發(fā)送電信號指令，并通過控制電路中的循環(huán)程序以及電路板4中的驅(qū)動電路使得伺服電機20正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，進而實現(xiàn)動支撐板18反復上下運動，從而實現(xiàn)多點超聲橢圓振動對超、高硬砂輪修整的目的。
[0029]本發(fā)明與傳統(tǒng)的金剛石砂輪修整方法相比，特點在于:
I.與砂輪的單點修整方法相比，本發(fā)明由四個金剛石筆同時參與切削，砂輪的修整時間縮短為原來的1/4，極大的提高了砂輪的加工效率。此外，在砂輪的修整過程中，由于金剛石筆的對稱布置，使得砂輪輸出軸所承擔的切削力相互抵消，增大了切削系統(tǒng)的剛度與穩(wěn)定性，提高砂輪的加工精度。
[0030]2.本發(fā)明另外的一個比較鮮明的特點是采用的超聲橢圓振動的輔助加工手段，本發(fā)明利用螺紋連接方式，將金剛石筆安裝于變幅桿的頂端，并借助換能器的縱彎耦合振動，實現(xiàn)金剛石筆的超聲波橢圓振動。與普通超聲波砂輪修整方法相比，該方法的金剛石筆與砂輪進行切削的時間較短，兩者之間產(chǎn)生的摩擦與切削熱得到了有效降低，延長金剛石筆使用壽命。因此，該方法比較適合材質(zhì)較硬砂輪的修整。
[0031]本發(fā)明保護范圍不限于上述實施方式，凡是依據(jù)本發(fā)明技術(shù)原理所作的技術(shù)變形，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種金剛石砂輪的自動化修整裝置，其特征在于，主要由工作臺，卡盤，筒體組成，其中: 所述工作臺包括上頂板(I)，立板(2 )和底板(3 )， 所述卡盤固定在上頂板下方，卡盤包括相互嚙合的小錐齒輪(11)與大錐齒輪(12)，大錐齒輪與滑塊(15)相連接，在滑塊上分別安裝換能器(9)、變幅桿(13)與金剛石筆(14)，其中換能器與超聲波發(fā)生器相連， 所述筒體由上、下兩個半筒體組成，下筒體安裝在底板(3 )上，上、下筒體連接處設(shè)置靜支撐板(6)，下筒體底部設(shè)置伺服電機(20)，滾珠絲杠(19)穿過靜支撐板與伺服電機相連，滾珠絲杠上端設(shè)置方螺母(21)，動支撐板(18)安裝在方螺母上，導向軸(16)穿過動支撐板(18)與上筒體、靜支撐板(6)相連接，在動支撐板上設(shè)置三相異步電機(17)，三相異步電機通過主軸與砂輪(23)相連，所述砂輪在徑向上與金剛石筆的端頭相對應(yīng)， 在下筒體底部設(shè)置電路板(4)，在上筒體內(nèi)設(shè)置接近開關(guān)(8)，電路板(4)的一端與接近開關(guān)相連，另一端分別與伺服電機和三相異步電機相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石砂輪的自動化修整裝置，其特征在于，所述大錐齒輪大端設(shè)置有平面矩形螺紋，滑塊(15)上設(shè)置平面矩形螺紋，滑塊上的平面矩形螺紋螺距與大錐齒輪的平面矩形螺紋螺距相匹配，所述滑塊(15)為四個。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金剛石砂輪的自動化修整裝置，其特征在于，所述變幅桿(13)通過螺栓固定在滑塊上，變幅桿前端與后端分別與金剛石筆(14)和換能器(9)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金剛石砂輪的自動化修整裝置，其特征在于，所述金剛石筆的數(shù)量與滑塊的數(shù)量一致且對稱布置，金剛石筆通過螺紋連接方式安裝于變幅桿的前端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的金剛石砂輪的自動化修整裝置，其特征在于，所述換能器(9)通過電纜與超聲波發(fā)生器相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的金剛石砂輪的自動化修整裝置，其特征在于，所述滾珠絲杠(19)為階梯軸形式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的金剛石砂輪的自動化修整裝置，其特征在于，在底板(3)與立板(2)連接處及立板(2)與上頂板(I)連接處分別設(shè)置加強筋。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的金剛石砂輪的自動化修整裝置，其特征在于，所述變幅桿(13)為指數(shù)型、圓錐型、懸鏈型或階梯型。
【文檔編號】B24B53/06GK103962960SQ201410093981
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】趙波, 唐軍, 趙重陽, 王曉博, 段鵬, 陳匯資, 邵水軍 申請人:河南理工大學