數(shù)控磨床上砂輪修整裝置的設(shè)計研究

陳繼紅

摘 要：砂輪修整裝置是數(shù)控磨床中使用的一個關(guān)鍵附件，為滿足對砂輪輪廓全自動修整，設(shè)計了一種把兩片金剛刀成V型安裝的砂輪修整裝置，實際制造和使用表明，該裝置修整砂輪精度高、效率高，能顯著提高磨削工件的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：砂輪 磨損 修整裝置 金剛刀

中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）02（b）-0101-02

Abstract： Grinding wheel trimming device is a key accessory used in CNC grinding machine.In order to meet the full automatic trimming of the grinding wheel profile， a grinding wheel trimming device is designed to be composed of two pieces of diamond knife into V type installation.The practical manufacture and use experience shows that the device can trim the grinding wheel with high precision and efficiency， and can improve the quality of the grinding work.

Key Words： Grinding wheel； Wearing； Trimming device； Diamond knife

數(shù)控磨床在磨削時，通過將砂輪修整成與加工對象輪廓相吻合的形狀，對零件進行加工，加工時砂輪和工件全面接觸“復(fù)制”出砂輪的輪廓形狀，由于砂輪磨削時各點處的圓周速度不一樣，致使各點處的材料去除率不同，從而導(dǎo)致砂輪磨損不均勻，隨砂輪損耗增大加工效率和表面質(zhì)量顯著降低，因此砂輪必須經(jīng)過修整才能保持良好的磨削狀態(tài)，對砂輪進行修整可提高加工精度和表面質(zhì)量[1]。

1 砂輪修整裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理分析

砂輪修整裝置是磨床中的一個重要部件，其性能的好壞對磨床磨削的工件的質(zhì)量起著關(guān)鍵作用，同時也對磨床的磨削效率起著決定作用。在已知的磨床砂輪修整裝置中，有兩種形式，一種是傳統(tǒng)的手動進給方式，另一種是用靠模板加單軸的步進電機或伺服電機進給方式，并且修整砂輪的刀具大多采用金剛筆[2]或金剛滾輪[3]進行砂輪修整。前一種方式由于是手動進給，不能勻速進給，所以修整出來的砂輪表面粗細不均勻，磨削出來的工件表面質(zhì)量不高，并且這種修整器在修整直線和圓弧需要不同的修整器，修整出來的砂輪在直線和圓弧的交界處很難圓滑過渡，不能實現(xiàn)砂輪的自動修整，效率低下。后一種方式由于使用了靠模板，加工不同的工件時，需更換不同的靠模板，調(diào)整不方便，且對工人的技術(shù)要求較高，難以實現(xiàn)快速更換。而且金剛筆修整砂輪是點接觸，砂輪難以修整平整；金剛滾輪修整砂輪是軸向線接觸，修整砂輪時容易產(chǎn)生震動，從而使磨削的工件表面容易產(chǎn)生波紋和燒傷。目前數(shù)控式砂輪修整器通過數(shù)控編程實現(xiàn)砂輪的修整，具有精度高、適用性強，可修整各種不同輪廓形狀的砂輪，已成為砂輪修整器的主要發(fā)展趨勢[4]，結(jié)合該文介紹使用的金剛刀作為修整砂輪的刀具，可以克服前兩種修整器的弊端。

2 問題的發(fā)生

金剛刀作為修整砂輪的刀具，其安裝盒是數(shù)控砂輪修整器非常重要的一個功能部件。目前，磨床上的數(shù)控砂輪修整器只能修整砂輪的外圓、圓弧和很少的一部分端面，其原因就是其金剛刀垂直于砂輪回轉(zhuǎn)軸線安裝，當修整砂輪端面時，因安裝金剛刀的刀盒寬度超過了兩金剛刀刃面的寬度而阻擋了金剛刀的進給，所以金剛刀的進給深度不能超過金剛刀的伸出長度，通常不到20mm，這樣的深度修整砂輪端面沒有實際意義，只能修整砂輪的外圓和圓弧。使用這種數(shù)控砂輪修整器時，砂輪端面的修整需要專門的端面修整器，存在修整時間長、效率低，修整尺寸難以控制等問題[5-6]。

3 問題的解決

借鑒前述文獻，設(shè)計了一套數(shù)控砂輪修整的裝置，使兩片金剛刀成V型背對背安裝，也就是把原來平行安裝的兩片金剛刀改成相互傾斜一定角度安裝，即在修整器底座上安裝好的一個金剛刀，其刀刃面與被修整砂輪的端面形成一夾角，夾角大小可根據(jù)修整需要確定，其范圍在5°～60°之間，需要修整砂輪的另一端面時，連接修整器的連接座移動到砂輪的另一端面，在修整器底座安裝的與第一個金剛刀背對背安裝的另一個金剛刀的刀刃面與被修整端面形成一夾角，夾角范圍在5°～60°之間，這樣，從上面觀察，V型安裝的兩金剛刀的頂端盒分別接觸被修整砂輪的兩端面，而修整器安裝金剛刀的底座就接觸不到砂輪端面，這樣修整砂輪端面的深度可增加很多，同時也不影響修整砂輪的外圓及圓弧，即用一邊金剛刀刃修整了砂輪一邊的圓弧，移動金剛刀盒，用另一邊的金剛刀刃修整砂輪另一邊的圓弧。砂輪修整裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1、圖2所示。

這套金剛刀安裝盒包括金剛刀底座、金剛刀刀墊、金剛刀楔型壓板及壓緊螺釘組成，金剛刀底座裝在數(shù)控砂輪修整器上，連接座通過內(nèi)六角螺釘連接在底座上，刀盒由內(nèi)六角螺釘固定在連接座上，兩片金剛刀通過壓板、內(nèi)六角螺釘固定在刀盒內(nèi)，刀墊用于調(diào)整兩片金剛刀的高度，使兩片金剛刀的刀刃的高度一致，回轉(zhuǎn)軸用于調(diào)整金剛刀刀刃與砂輪端面的垂直度。

4 結(jié)語

該文提供設(shè)計了一種可應(yīng)用于數(shù)控砂輪修整的裝置，把兩片金剛刀成V型安裝，根據(jù)需要，只要啟動砂輪修整程序，就可實現(xiàn)任意的二維圖形的砂輪輪廓全自動修整，修整出來的砂輪平整細膩，能顯著提高磨削工件的表面粗糙度，降低磨削產(chǎn)生的波紋，又可提高修整效率，是數(shù)控磨床的可選附件之一，得到廣泛應(yīng)用，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻

[1] 王亞峰，夏田.一種固定式砂輪修整器的設(shè)計與分析[J].機床與液壓，2015，43（22）：17-18.

[2] 馬廷輝.外圓磨床用金剛筆修整架的研究與設(shè)計[J].機械工程師，2016（12）：129-130.

[3] 孫燕燕，林東玲，張宇，等.金剛石滾輪成型砂輪修整器的結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].機械研究與應(yīng)用，2010，23（2）：51-52.

[4] 孔振，陶衛(wèi)軍，馮虎田.一種新型砂輪修整器結(jié)構(gòu)及其分析[J].制造技術(shù)與機床，2010（12）：135-140.

[5] 徐功志，胡苗，門秀花.數(shù)控外圓磨床砂輪修整的設(shè)計與研究[J].精密制造與自動化，2012（4）：18-19.

[6] 蔡國英.數(shù)控成型磨床砂輪修整器的設(shè)計[J].精密制造與自動化，2011（3）：22-23.