專利名稱：金剛石砂輪的軟彈性修整法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金剛石砂輪的修整，屬磨具磨損表面的修理或調(diào)節(jié)領(lǐng)域。
金剛石砂輪的修整是精密加工領(lǐng)域的一個關(guān)鍵問題。從修整機(jī)理角度出發(fā)，現(xiàn)有常用修整金剛石砂輪的方法可分為三類固體磨粒磨具修整法、游離磨料修整法及特種加工修整法。
固體磨粒磨具修整法又稱之為砂輪磨削修整法，即用普通磨料砂輪以一定的相對運(yùn)動速度及一定的磨削深度磨削修整金剛石砂輪。它有以下缺陷。
①由于普通磨料砂輪無論從結(jié)合劑還是磨粒本身的硬度都遠(yuǎn)低于金剛石砂輪，所以磨削修整效率極低。
②由于金剛石顆粒本身強(qiáng)的切削能力及硬度，與其相碰的普通磨料磨具的磨粒不是破碎、脫落，就是被削平，因此修銳后的金剛石砂輪的表面容屑空間減小，使切削能力減弱，并且容易堵塞，磨削力及磨削熱大量增加，影響磨削質(zhì)量，磨削精度下降，表面破損增加。
③由于砂輪磨削法修整是剛性接觸，同時普通磨料的硬度及強(qiáng)度也很高，因此修銳后的金剛石砂輪表面磨粒的鋒利度將受到影響，鋒利的切削刃及刀尖將磨平，這使金剛石砂輪使用時磨削力增大，使用壽命降低。
游離磨料修整法，是使用普通磨料磨粒與冷卻液和油的混合物作為修整工具對金剛石砂輪進(jìn)行修整。這種方法只能用于金剛石砂輪的修銳而無法對其進(jìn)行整形。此外，這種方法設(shè)備復(fù)雜，成本較高，且由于大量游離磨料混在冷卻液中噴向砂輪表面，因此無法在磨削現(xiàn)場使用。
特種加工修整方法是采用特種加工方法對金剛石砂輪進(jìn)行修整，目前有電解修整法和電火花修整法。電解修整法只能用于金屬結(jié)合劑的金剛石砂輪，且無法進(jìn)行砂輪的整形，對互作液要求高，而且這種工作液對機(jī)床有腐蝕作用，這種方法還會降低砂輪的使用壽命。電火花修整法只能用于金屬結(jié)合劑砂輪，對金剛石微粉砂輪修銳效果不好。
本發(fā)明的目的是提供一種金剛石砂輪的修整方法，它適用于各種結(jié)合劑的金剛石砂輪，而且修整時總是有新的鋒利磨粒同砂輪接觸，并不發(fā)生堵塞，整形效率及整形精度高，修銳效果好。
本發(fā)明的內(nèi)容是用砂帶作為磨削工具來對金剛石砂輪進(jìn)行修整(如圖1)。砂帶(1)繞在卷帶輪(2)及放帶輪(3)上，并有一接觸輪(4)壓迫砂帶(1)與被修整砂輪(5)接觸，修整時，金剛石砂輪(5)以較高的速度旋轉(zhuǎn)，卷帶輪(2)則緩慢轉(zhuǎn)動，帶動砂帶(1)緩慢移動。同時，接觸輪(4)沿其軸向振動，帶動砂帶(1)振動，使與金剛石砂輪(5)接處的砂帶(1)與金剛石砂輪(5)有一相對運(yùn)動，從而達(dá)到修整金剛石砂輪的目的。
用本方法修整金剛石砂輪的機(jī)理敘述如下圖2(a)為軟彈性修整金剛石砂輪的示意圖。圖2(a)中的砂帶(6)可以簡化為圖2(b)所示的質(zhì)量(m)、彈簧(k)、阻尼系統(tǒng)(b)而圖2(a)中的砂輪(7)可以假設(shè)為一偏心圓，這樣在圖2(b)中相當(dāng)于加在質(zhì)量一彈簧一阻尼系統(tǒng)上的一個激振力，其方程式Q＝Qocosωi (1)式中Qo砂輪的圓度誤差；ω砂輪的角速度，ω＝2πn(n為砂輪的轉(zhuǎn)數(shù))，即砂輪的激振頻率。
根據(jù)振動理論，可以寫出圖2(b)所示的彈簧-質(zhì)量-阻尼系統(tǒng)在簡諧激振Q作用下的強(qiáng)迫振動運(yùn)動方程式mx··=-kx-bx·+Q0cosωt---(2)]]>式中m砂帶質(zhì)量的1/3k砂帶的彈性系數(shù)b砂帶的阻尼系數(shù)式(2)的通解為x=e-cωb0t[x0cosωb01-c2t+(x·0+cωb0x·0ωb01-c2)sinωb01-c2t]+Q0k(1-ω2ωb02ω)2+(2cωωb0)2cos[ωt-tg-1(2Cωωb0ω1-(ωωb0)2)]]]>式中ωb0=k/m]]>ωbo為砂帶固有頻率 (3)c＝b/2ωbom c為砂帶阻尼比式(3)中前一項(xiàng)為暫態(tài)解，后一項(xiàng)為穩(wěn)態(tài)解，可見在偏心的金剛石砂輪的作用下，砂帶具有同砂輪同樣的振動角頻率ω，其振幅為A=Q0k(1-ω2ωb02)2+(2cωωb0)2---(4)]]>令Q/k為Xs，命名為激振力產(chǎn)生的最大靜位變，于是振動放大系數(shù)表示為Φ=A/xs=1k(1-ω2ωb02)2+(2cωωb0)2---(5)]]>φ的絕對值取決于ω/ωbo的值，同時還與阻尼比的數(shù)值有關(guān)。根據(jù)砂帶的特點(diǎn)，其固有頻率很低，所以當(dāng)金剛石砂輪的轉(zhuǎn)速較高時，即激振頻率ω較大，如ω/ωbo值遠(yuǎn)大于2則可以使振幅放大系數(shù)接近于零，也就是偏心砂輪不會激起砂帶沿砂輪徑向振動，所以可以達(dá)到修整砂輪的目的。
砂輪的修整包括整形和修銳。用砂帶對金剛石砂輪整形時，由于總是有新的鋒利磨粒同砂輪接觸，不存在磨粒磨鈍、磨平的問題；同時新的磨粒間有足夠的容屑空間，不會發(fā)生堵塞，所以整形效率和精度尚。由于砂帶具有彈性，如果參數(shù)選擇適當(dāng)，可以形成類似于游離磨粒的修銳環(huán)境，砂輪中金剛石顆粒的高度易于控制，可獲得最佳的修銳質(zhì)量。
說明附圖如下圖1為本發(fā)明金剛石砂輪軟彈性修整法原理圖。
圖2為軟彈性修整砂輪工作原理分解圖。
(a)為工作時砂帶與砂輪工作示意圖。
(b)為工作時砂帶與砂輪的簡化圖。
圖3為軟彈修整裝置原理圖。
圖4軟彈性修整裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
結(jié)合


實(shí)施例如下本發(fā)明軟彈性金剛石砂輪修整法可用軟彈性修整裝置來實(shí)現(xiàn)。本軟彈性修整裝置(見圖3、4)由裝置本體(8)、放帶輪(9)、卷帶輪(10)、接觸輪(11)、振蕩器(12)、電機(jī)及減速器(13)所組成。裝置本體(8)為一∏型框架，可安置在平面磨床的工作臺上，在∏型框架(8)的上部安裝接觸輪(11)，在∏型框架(8)的下部分別安裝卷帶輪(9)及放帶輪(10)，砂帶(14)繞在放帶輪(9)上，通過接觸輪(11)再繞到卷帶輪(10)上，振蕩器(12)的輸出軸與接觸輪(11)的軸相連，可使接觸輪(11)產(chǎn)生軸向振動。減速器(13)的輸出軸與卷帶輪(10)的軸相連，產(chǎn)生砂帶運(yùn)動動作。振蕩器可采用電磁激振器。
工作時將修整裝置直接放在平面磨床工作臺上，靠電磁工作臺電磁力吸住。金剛石砂輪位于接觸輪上方的平面磨床主軸上。砂帶(14)繞在卷帶輪(10)、接觸輪(11)和放帶輪(9)上，而卷帶輪(10)、接觸輪(11)和放帶輪(9)通過各自的軸與修整裝置本體連接在一起(如圖4所示)。
減速器(13)的輸出軸通過修整裝置本體與卷帶輪軸固定在一起(如圖4所示)，減速器采用減速比為1∶40的蝸輪蝸桿減速器，電機(jī)采用寬調(diào)速直流力矩電機(jī)，這樣可用簡單的調(diào)壓直流電源控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速從而控制減速器輸出軸的轉(zhuǎn)速，再通過卷帶輪(10)控制砂帶(14)的運(yùn)動速度。
振蕩器(12)的輸出軸通過修整裝置本體與接觸輪軸固定在一起，帶動接觸輪(11)沿其軸向高頻振動(如圖4所示)。振蕩器采用電磁激振器，通過調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的輸出頻率，就可以控制接觸輪(11)的振動頻率，調(diào)節(jié)功率放大器的倍數(shù)可以控制接觸輪(11)振動的幅值。通過控制接觸輪(11)振動的頻率和幅值，可實(shí)現(xiàn)對砂帶(14)沿接觸輪軸向振動的頻率和幅值的控制。
采用本發(fā)明軟彈性修整法修整金剛石砂輪時可用靜電植砂的GXK51系列砂帶。磨削時砂輪轉(zhuǎn)速以15米/秒較合適。
用軟彈性修整法修整金剛石砂輪時，磨床工作臺往復(fù)運(yùn)動，可獲得高的整形效率，且隨工作臺往復(fù)運(yùn)動速度的提高，整形效率也提高，但在這種工作方式下，其整形精度對砂輪的表面質(zhì)量很敏感，當(dāng)砂輪表面磨粒不均勻，或表面各處結(jié)合劑燒結(jié)強(qiáng)度不同時，不能獲得高的整形精度。
利用軟彈性修整法修整金剛石砂輪，整形后的砂輪圓度誤差＜1μm，整形速度可達(dá)每米長的砂帶去掉砂輪10μm以上的圓度誤差。修銳后的金剛石砂輪表面磨粒后面沒有結(jié)合劑“慧星尾”(bondtai1)，磨粒突出高度適中。用該金剛石砂輪磨削工件時，可使工件獲得低的表面粗糙度值(Ra＝0.0189μm)，磨削力比FN/Ft＝12。
權(quán)利要求
1.一種金剛石砂輪的軟彈性修整法，其特征是用砂帶作為磨削互具來對金剛石砂輪進(jìn)行修整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的金剛石砂輪的軟彈性修整法，其特征是砂帶繞在卷帶輪及放帶輪上，并有一接觸輪壓迫砂帶與被修整的砂輪接觸，修整時砂輪以較高的速度旋轉(zhuǎn)，卷帶輪則緩慢轉(zhuǎn)動、帶動砂帶緩慢移動，同時接觸輪沿其軸向振動，帶動砂帶振動，使與金剛石砂輪接觸處的砂帶與金剛石砂輪有一個相對運(yùn)動。
全文摘要
一種金剛石砂輪的軟彈性修整法，屬磨具磨損表面的修理或調(diào)節(jié)領(lǐng)域。本方法采用砂帶作為磨削工具來修整金剛石砂輪。具體做法是將砂帶繞在卷帶輪與放帶輪上，并有一接觸輪壓迫砂帶與被修整的砂輪接觸。修整時砂輪以較高的速度旋轉(zhuǎn)卷帶輪則緩慢轉(zhuǎn)動，帶動砂帶緩慢移動，同時接觸輪沿其軸向振動，帶動砂帶振動，使與金剛石砂輪觸處的砂帶與金剛石砂輪有一相對運(yùn)動。利用本修整法修整的金剛石砂輪其修整后的圓度誤差＜1μm，整形速度可達(dá)每米長的砂帶去掉砂輪10μm以上的圓度誤差。修銳后的金剛石砂輪表面磨粒后面沒有結(jié)合劑“慧星尾”(bondtail)，磨粒突出高度適中。
文檔編號B24B53/04GK1119138SQ95105340
公開日1996年3月27日 申請日期1995年5月26日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月26日
發(fā)明者王先逵 申請人:清華大學(xué)