一種內(nèi)圓磨削砂輪及內(nèi)冷卻系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于磨削加工領(lǐng)域，具體說是一種內(nèi)圓磨削砂輪及內(nèi)冷卻系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]與其它機械加工方法相比，磨削加工具有精度高、應(yīng)用范圍廣、加工表面質(zhì)量好、自銳性能優(yōu)良等優(yōu)點。據(jù)統(tǒng)計25%的企業(yè)認(rèn)為磨削是其應(yīng)用的主要加工技術(shù)，磨床在企業(yè)中占機床的比例高達42%。然而，磨削加工的特點決定了其比能很高，且絕大部分磨削能轉(zhuǎn)化為熱能，這往往會引起磨削區(qū)的溫度急劇升高，磨削溫度過高將會引起工件燒傷和加劇砂輪磨損。而且，磨削時產(chǎn)生的磨肩大多粘附在砂輪磨粒與粘接劑之間的孔隙內(nèi)，如果不及時清洗干凈，磨肩將隨砂輪轉(zhuǎn)動而再次進入磨削區(qū)，對磨削區(qū)進行反復(fù)的碾壓，從而加劇磨削熱量的產(chǎn)生和加快砂輪的堵塞。特別是在內(nèi)圓磨削加工過程中，砂輪與工件的接觸面積增大，傳統(tǒng)的外冷卻噴嘴很難將磨削液有效地輸入到磨削中心區(qū)，磨削損傷和砂輪堵塞現(xiàn)象表現(xiàn)得尤為突出。為了降低磨削溫度和減輕砂輪堵塞，往往需要在磨削區(qū)噴射大量磨削液以將磨削熱帶走并將磨肩清洗干凈。目前內(nèi)圓磨削提供磨削液的方式主要分為三種:一種是從外部向磨削區(qū)澆注磨削液的外澆法，第二種是軸向開槽砂輪外澆法，第三種是砂輪內(nèi)冷法。
[0003]第一種供液方式屬于傳統(tǒng)的機械加工模式，磨削液通過外部噴嘴從砂輪切入端噴向磨削區(qū)，對磨削區(qū)進行潤滑、冷卻、清洗和防銹。大量實驗表明磨削液供給量越大，加工質(zhì)量越好，從而有學(xué)者提出采用加壓供給磨削液的“高壓冷卻”方法。但是內(nèi)圓磨削時，砂輪與工件的接觸面積增大，而且砂輪與工件之間的接觸區(qū)結(jié)合非常緊密，磨削液只能在磨削區(qū)附近對砂輪工作面磨削前的預(yù)冷、磨削后的降溫作用，也只能清洗掉磨削區(qū)外圍的磨肩，很難清洗和帶走磨削區(qū)內(nèi)部磨肩；而且內(nèi)圓磨削工藝的特點使得磨削空間受到極大的限制，噴嘴通常很難接近磨削區(qū)，因此磨削液更難有效注入磨削中心區(qū)，從而其潤滑、冷卻、清洗效果較差。
[0004]第二種供液方式是軸向開槽砂輪外澆法，即在砂輪的外圓周工作面沿軸向開設(shè)有若干凹槽，再采用外澆法將磨削液注入磨削區(qū)。該方法的優(yōu)點是砂輪外圓周工作面的凹槽有助于將磨削液帶進磨削中心區(qū)。但是凹槽結(jié)構(gòu)決定了該砂輪磨削時屬于斷續(xù)磨削，不可避免地會產(chǎn)生較大的周期性振動；同時其清洗效果及磨削空間也類似于外澆法而受到很大的限制，從而影響工件加工質(zhì)量和造成砂輪堵塞。
[0005]第三種方式是砂輪內(nèi)冷法，其原理是在砂輪外圓周工作面徑向開設(shè)有若干通孔，或者將砂輪制備為高孔隙率砂輪，再從砂輪端面或者主軸內(nèi)部注入磨削液，磨削液通過砂輪內(nèi)壁經(jīng)徑向孔或者穿過砂輪孔隙直接進入磨削中心區(qū)。該方法的優(yōu)點是噴嘴可以遠離磨削區(qū)甚至不需要噴嘴，特別適合于磨削空間狹小的內(nèi)圓磨削；同時磨削液能夠進入砂輪與工件的接觸中心區(qū)，對磨削面起到直接潤滑冷卻作用，在一定程度上降低了磨削溫度，保證了加工質(zhì)量。但是該冷卻方式存在以下幾點缺陷:①該供液方法是將磨削液輸入砂輪徑向孔，再利用砂輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將徑向孔中的磨削液甩入磨削區(qū)，顯然離心力的作用是有限的，因此進入磨削區(qū)的磨削液流量非常有限且壓力不足。②進入磨削區(qū)的磨削液的流量及壓力無法調(diào)控，且磨削液沿砂輪周向噴出，所噴出的磨削液大部分未進入磨削區(qū)，造成磨削液浪費，影響工作環(huán)境。③砂輪外圓周工作面具有徑向孔，因此本質(zhì)上還是屬于斷續(xù)磨削，砂輪不可避免會出現(xiàn)較大的周期性振動，影響磨削質(zhì)量。④考慮到砂輪的結(jié)構(gòu)強度，其工作面徑向開孔數(shù)量非常有限，因此很難保證磨削時砂輪與工件的接觸長度范圍內(nèi)，都有徑向孔為磨削中心區(qū)提供磨削液，在極端工況下可能還會出現(xiàn)干磨削。⑤徑向開孔工藝復(fù)雜，砂輪制造成本高。
[0006]綜上所述，現(xiàn)有的內(nèi)圓磨削冷卻系統(tǒng)還需要進一步改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種內(nèi)圓磨削砂輪及內(nèi)冷卻系統(tǒng)，該砂輪是由磨環(huán)和隔環(huán)沿著軸向交互排列組成三明治砂輪，通過系統(tǒng)內(nèi)的液流通道可以將具有較高壓力的磨削液直接送入到內(nèi)圓磨削加工中心區(qū)域，而且可以通過改變液流通道大小來調(diào)節(jié)磨削液的流量和壓力。磨削液流向自動調(diào)節(jié)裝置可以使位于磨削區(qū)的砂輪部分有磨削液流過，而遠離磨削區(qū)的砂輪部分沒有磨削液流過，從而使得噴出的磨削液能夠全部進入磨削區(qū)，實現(xiàn)對磨削液的高效利用，并且可降低磨削力和磨削溫度，清洗磨肩，提高磨削質(zhì)量，減少磨削液使用和處理成本。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種內(nèi)圓磨削砂輪及內(nèi)冷卻系統(tǒng)，其特征在于主要包括三明治砂輪、供液端、主軸、出液端、流量調(diào)節(jié)裝置和流向自動調(diào)節(jié)裝置。所述三明治砂輪是由磨環(huán)和隔環(huán)組成，磨環(huán)和隔環(huán)沿軸向交互排列，隔環(huán)外徑小于磨環(huán)外徑，磨削時隔環(huán)不與工件接觸，磨環(huán)的寬度為不大于磨環(huán)與工件磨削時的接觸長度。所述供液端包括安裝在主軸上的擋圈、密封圈和供液環(huán);所述供液環(huán)與主軸為間隙配合，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)動時供液環(huán)保持靜止不動，供液環(huán)由擋圈軸向定位以防止主軸轉(zhuǎn)動時其在主軸上軸向竄動，供液環(huán)由密封圈密封，防止其內(nèi)部高壓磨削液外泄。所述出液端包括軸套小孔、隔環(huán)凹槽、隔環(huán)液流通道、出液通道;所述隔環(huán)液流通道由隔環(huán)進液孔、圓柱腔、隔環(huán)出液孔組成。所述主軸連通供液端和出液端，其上設(shè)有主軸進液孔、主軸空腔和主軸出液孔。所述流量調(diào)節(jié)裝置包含安裝在主軸上的鍵、軸套和軸套鍵槽;所述軸套的內(nèi)徑與主軸的外徑是間隙配合，軸套鍵槽寬度大于鍵的寬度，通過調(diào)整軸套和主軸的周向位置，可以改變軸套小孔與主軸出液孔的偏心度，實現(xiàn)高壓磨削液流量和壓力的調(diào)節(jié)。所述流向自動調(diào)節(jié)裝置包括開關(guān)活塞和彈簧，通過開關(guān)活塞上的活塞圓頂可以控制流向自動調(diào)節(jié)裝置的啟閉；當(dāng)磨環(huán)接觸工件時，位于接觸區(qū)的流向自動調(diào)節(jié)裝置也與工件接觸，活塞圓頂受工件推力作用，使得活塞上端面與圓柱腔上端面相互分離，隔環(huán)出液孔導(dǎo)通，流向自動調(diào)節(jié)裝置自動開啟，磨削液經(jīng)過隔環(huán)液流通道，由出液通道噴入磨削區(qū)；而其他未與工件接觸的流向自動調(diào)節(jié)裝置，因開關(guān)活塞受彈簧的推力作用，使得活塞上端面與圓柱腔上端面貼合形成密封面，隔環(huán)出液孔封閉，流向自動調(diào)節(jié)裝置自動關(guān)閉，磨削液無法噴出，從而磨削液不會向磨削區(qū)以外的砂輪四周噴射，由此實現(xiàn)磨削液流向自動調(diào)節(jié)，噴出的磨削液能夠全部進入磨削區(qū)，實現(xiàn)了磨削液的高效利用。
[0009]所述供液環(huán)內(nèi)壁有環(huán)形凹槽，頂部有進液口，進液口與提供高壓磨削液的外接軟管相連。
[0010]所述三明治砂輪是由磨環(huán)和隔環(huán)沿著軸向交互排列組成，磨環(huán)和隔環(huán)的數(shù)量可以根據(jù)實際磨削需要而增減，隔環(huán)和磨環(huán)通過密封螺母、頂套、密封墊、軸套和主軸軸肩夾緊固定在主軸上。
[0011]所述隔環(huán)是由左半隔環(huán)和右半隔環(huán)組成;左半隔環(huán)和右半隔環(huán)加工有隔環(huán)凹槽和沿周向均布的隔環(huán)液流通道，隔環(huán)液流通道內(nèi)安裝有流向自動調(diào)節(jié)裝置。隔環(huán)的組裝順序依次為左半隔環(huán)、彈簧、開關(guān)活塞、右半隔環(huán)，組裝完成的隔環(huán)由磨環(huán)夾緊固定在主軸上。
[0012]所述主軸在供液端沿著其周向均布有4?16個主軸進液孔，主軸進液孔與所述供液環(huán)內(nèi)的環(huán)形凹槽連通;主軸在出液端沿著其軸向均布有1?5排主軸出液孔，每排主軸出液孔的數(shù)量為4?16個并沿周向均布，主軸出液孔與軸套小孔連通;主軸上有主軸空腔，連通主軸進液孔和主軸出液孔。
[0013]所述軸套沿其軸向均布有多排軸套小孔，每排軸套小孔的數(shù)量為4?16個并沿周向均布;所述多排指的是軸套