專利名稱:基于氣中放電輔助的多功能金剛石砂輪修整器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種金剛石砂輪修整器,特別是一種基于氣中放電輔助的多功能金剛石砂輪修整器,用于精密機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
金剛石砂輪具有優(yōu)異的磨削性能,在難加工材料的磨削加工中得到了廣泛應(yīng)用。用于金剛石砂輪的結(jié)合劑有金屬、樹脂、陶瓷等,常用的金屬(青銅)和樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪在應(yīng)用中占有更重要的地位。但是金剛石砂輪的自銳性差、容易堵塞、在磨削加工中易產(chǎn)生由砂輪偏心引起的激振力,因而影響磨削過程的穩(wěn)定性和磨削表面質(zhì)量,從而限制了其在高性能硬脆材料的精密加工中的正常使用,為此必須進(jìn)行經(jīng)常修整。目前常用的機(jī)械修整方法如金剛石工具修整法、普通砂輪磨削法、游離磨料研磨法等普遍存在修整時間長、難度大、修整效率低、修整精度低和操作條件惡劣等特點。特別是對于各種成形金剛石砂輪,傳統(tǒng)的金剛石筆修整法由于修整筆易被磨損形成磨損小平面,影響修整時的成形精度,并有可能損壞砂輪,因此不能用于金剛石砂輪的修整。
經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn),中國專利號為02249989.x,名稱為磨床砂輪修整器,該專利技術(shù)自述為“一種外圓磨床砂輪修整器,包括修整工具、底座及數(shù)控系統(tǒng),底座安裝于磨床工作臺上,底座上面設(shè)有一轉(zhuǎn)盤,數(shù)控系統(tǒng)控制伺服電機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動,修整工具安裝在轉(zhuǎn)盤上,修整工具直接修整砂輪,其刃口的圓弧圓心落在轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動軸心線上,本實用新型修整工具借助于磨床自身的數(shù)控系統(tǒng),能隨著磨床工作臺相對砂輪作前后左右移動,并且能繞修整工具刃口的圓弧圓心轉(zhuǎn)動,因此能精確修整各種曲面的砂輪?!痹搶@夹g(shù)雖然解決了復(fù)雜曲面砂輪的修整干涉問題,但本修整器x,y向的移動相對于磨床是非獨立的,因此很難作為一個獨立的機(jī)構(gòu)使用,另外由于受純機(jī)械修整方法的限制,該修整器只能用來修整各種成形非金剛石砂輪。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷,提供一種基于氣中放電輔助的多功能金剛石砂輪修整器,使其自帶兩個步進(jìn)電機(jī)能不依賴于磨床用來修整各種復(fù)雜成形面砂輪,由柔性放大器和兩個壓電陶瓷微位移驅(qū)動器組成的兩極放大機(jī)構(gòu)能實現(xiàn)放電電極和導(dǎo)電砂輪之間的連續(xù)放電,它既能很好地滿足各種光學(xué)曲線磨床由于受光學(xué)系統(tǒng)的限制不能使用任何冷卻液的要求,同時又能避免電火花、電解修整方法因必須使用工作液帶來的不利于觀察和檢測的缺點,從而能很好地完成各種光學(xué)曲線磨床上各種成形金剛石砂輪的在線檢測和在線修整。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的,本發(fā)明包括修整筆回轉(zhuǎn)運動傳動機(jī)構(gòu),修整筆直線運動及進(jìn)刀運動傳動機(jī)構(gòu),底座,連續(xù)放電自適應(yīng)控制機(jī)構(gòu)。其中連續(xù)放電自適應(yīng)控制機(jī)構(gòu)通過螺釘安裝在修整筆回轉(zhuǎn)運動傳動機(jī)構(gòu)上。修整筆回轉(zhuǎn)運動傳動機(jī)構(gòu)安裝在修整筆直線運動及進(jìn)刀運動傳動機(jī)構(gòu)上,而整個修整器通過修整筆直線運動及進(jìn)刀運動傳動機(jī)構(gòu)安裝在底座上,底座可直接安裝在磨床的工作臺上。
修整筆回轉(zhuǎn)運動傳動機(jī)構(gòu)包括第一步進(jìn)電機(jī)、第一傳動齒輪、第二傳動齒輪、支架、定心軸、第三傳動齒輪、扇形齒輪。第一步進(jìn)電機(jī)通過固定在其軸上的第一傳動齒輪與第二傳動齒輪相連,第二傳動齒輪和第三傳動齒輪同軸安裝在支架上,所以第二傳動齒輪驅(qū)動第三傳動齒輪轉(zhuǎn)動,第三傳動齒輪又帶動扇形齒輪繞定心軸(安裝時需保證該軸心和成形砂輪的曲率回轉(zhuǎn)中心相重合)轉(zhuǎn)動,扇形齒輪通過定心軸直接安裝在支架的下部上表面上。
修整筆直線運動及進(jìn)刀運動傳動機(jī)構(gòu)包括第二步進(jìn)電機(jī)、第四傳動齒輪、齒條、上滑座、下滑座、第一及第二轉(zhuǎn)軸。第二步進(jìn)電機(jī)固定在上滑座上,第四傳動齒輪安裝在第二步進(jìn)電機(jī)軸上,第四傳動齒輪和直線齒條產(chǎn)生嚙合運動,齒條安裝固定在下滑座上,支架由第一轉(zhuǎn)軸安裝在上滑座上,而下滑座則由第二轉(zhuǎn)軸安裝在底座上,其中第一、第二轉(zhuǎn)軸是同軸安裝的。固定在上滑座上的第二步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動安裝在其軸上的第四傳動齒輪轉(zhuǎn)動,第四傳動齒輪通過和齒條的嚙合傳動,使得它在轉(zhuǎn)動的同時還沿固定在下滑座上的齒條作直線運動。
連續(xù)放電自適應(yīng)控制機(jī)構(gòu)包括金剛石修整筆、放電電極、第一壓電陶瓷微位移驅(qū)動器、第二壓電陶瓷微位移驅(qū)動器及柔性放大器。金剛石修整筆的尾部安裝有調(diào)整螺釘,通過調(diào)整螺釘可以改變修整筆的徑向位置,修整筆、放電電極和第一、第二壓電陶瓷微位移驅(qū)動器都安裝在柔性放大器上。兩個壓電陶瓷微位移驅(qū)動器及柔性放大器組成了一個兩級放大機(jī)構(gòu),通過控制壓電陶瓷微位移驅(qū)動器的控制電源電壓即可獲得所需的壓電陶瓷微位移變化量,該微位移經(jīng)過柔性放大器放大9倍后傳遞給放電電極,從而成功控制放電電極和金剛石砂輪之間的放電間隙。氣中放電輔助修整金剛石砂輪時如果適時控制好電極和金剛石砂輪之間的間隙就能維持兩者之間的持續(xù)穩(wěn)定放電。
工作時,修整筆回轉(zhuǎn)運動傳動機(jī)構(gòu)中的扇形齒輪繞其定心軸轉(zhuǎn)動時,因該軸心和成形砂輪的曲率回轉(zhuǎn)中心相重合,從而帶動固定在扇形齒輪上的金剛石筆繞被修整砂輪的曲率回轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動,達(dá)到修整圓弧砂輪的目的。修整筆直線運動及進(jìn)刀運動傳動機(jī)構(gòu)中的第四傳動齒輪通過和齒條的嚙合運動,帶動上滑座作直線運動,這樣安裝在上滑座上的支架及金剛石筆作砂輪徑向的進(jìn)給運動,從而完成直線進(jìn)刀運動。當(dāng)把上滑座和下滑座同時由上述的直線進(jìn)刀運動方向的位置分別繞第一轉(zhuǎn)軸及第二轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)90°時,第二步進(jìn)電機(jī)通過第四傳動齒輪及齒條帶動上滑座及固定在其上的金剛石筆作直線修整運動,從而達(dá)到修整平形砂輪的目的。當(dāng)把上滑座和下滑座同時由其直線進(jìn)刀運動方向的位置分別繞第一轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)0~90°之間的任意角度時,第二步進(jìn)電機(jī)通過第四傳動齒輪及齒條帶動上滑座及固定在其上的金剛石筆作傾斜直線修整運動,從而達(dá)到修整斜邊砂輪的目的。
本發(fā)明具有以下特點功能多,結(jié)構(gòu)簡單,獨立性強(qiáng)即各種修整所需的運動不依賴于所用的磨床,能高效、精確地在線修整各種形狀的金剛石砂輪。本發(fā)明由兩個步進(jìn)電機(jī)能分別獨立完成圓弧成形砂輪、平形砂輪和各種任意角度斜邊砂輪的修整,另外電極連續(xù)放電自適應(yīng)控制機(jī)構(gòu)能保證電極和金剛石砂輪之間的連續(xù)穩(wěn)定火花放電,從而使得金剛石筆采用基于氣中放電輔助機(jī)械修整法達(dá)到在線修整金剛石砂輪的目的。
圖1本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意中,修整筆回轉(zhuǎn)運動傳動機(jī)構(gòu)1,修整筆直線運動及進(jìn)刀運動傳動機(jī)構(gòu)2,底座3,連續(xù)放電自適應(yīng)控制機(jī)構(gòu)4,第一步進(jìn)電機(jī)5,第一、第二傳動齒輪6和7,支架8,定心軸9,第三傳動齒輪10和扇形齒輪11,第二步進(jìn)電機(jī)12、第四傳動齒輪13,齒條14,上滑座15,下滑座16,第一轉(zhuǎn)軸17,金剛石修整筆18,放電電極19,第一、第二壓電陶瓷微位移驅(qū)動器20、21及柔性放大器22,第二轉(zhuǎn)軸23。
具體實施例方式
如圖所示,本發(fā)明包括修整筆回轉(zhuǎn)運動傳動機(jī)構(gòu)1,修整筆直線運動及進(jìn)刀運動傳動機(jī)構(gòu)2,底座3,連續(xù)放電自適應(yīng)控制機(jī)構(gòu)4。連續(xù)放電自適應(yīng)控制機(jī)構(gòu)4通過螺釘安裝在修整筆回轉(zhuǎn)運動傳動機(jī)構(gòu)1上,修整筆回轉(zhuǎn)運動傳動機(jī)構(gòu)1安裝在修整筆直線運動及進(jìn)刀運動傳動機(jī)構(gòu)2上,整個修整器通過修整筆直線運動及進(jìn)刀運動傳動機(jī)構(gòu)2安裝在底座3上,底座3直接安裝在磨床的工作臺上。
修整筆回轉(zhuǎn)運動傳動機(jī)構(gòu)1包括步進(jìn)電機(jī)5、傳動齒輪6和7、支架8、定心軸9、傳動齒輪10和扇形齒輪11。步進(jìn)電機(jī)5通過固定在其軸上的傳動齒輪6與傳動齒輪7相連,傳動齒輪7和10同軸安裝在支架8上,扇形齒輪11通過定心軸9直接安裝在支架8的下部上表面上。
修整筆直線運動及進(jìn)刀運動傳動機(jī)構(gòu)2包括步進(jìn)電機(jī)12、傳動齒輪13、齒條14、上滑座15、下滑座16及轉(zhuǎn)軸17、23。步進(jìn)電機(jī)12固定在上滑座15上,傳動齒輪13安裝在步進(jìn)電機(jī)12軸上,傳動齒輪13和直線齒條14嚙合,齒條14安裝固定在下滑座16上,轉(zhuǎn)軸17位于上滑座15的回轉(zhuǎn)中心,支架8通過轉(zhuǎn)軸17安裝在上滑座15上,而下滑座16則由轉(zhuǎn)軸23安裝在底座3上,其中轉(zhuǎn)軸17、23是同軸安裝的。
連續(xù)放電自適應(yīng)控制機(jī)構(gòu)4包括金剛石修整筆18、放電電極19、一對壓電陶瓷微位移驅(qū)動器20、21及柔性放大器22。金剛石修整筆18的尾部安裝有調(diào)整螺釘,金剛石修整筆18、放電電極19和一對壓電陶瓷微位移驅(qū)動器20、21都安裝在柔性放大器22上,兩個壓電陶瓷微位移驅(qū)動器20、21及柔性放大器22組成了一個兩級放大機(jī)構(gòu)。
安裝在扇形齒輪11上面的金剛石修整筆18刃口的圓弧圓心落在回轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動軸心線(即定心軸9的中心線)上,當(dāng)修整筆的刃口為理想尖銳狀態(tài)時,即刃口圓弧的半徑為零時,修整筆與砂輪接觸的修整點直接落在定心軸9的中心線上。
權(quán)利要求
1.一種基于氣中放電輔助的多功能金剛石砂輪修整器,包括底座(3),其特征在于,還包括修整筆回轉(zhuǎn)運動傳動機(jī)構(gòu)(1)、修整筆直線運動及進(jìn)刀運動傳動機(jī)構(gòu)(2)、連續(xù)放電自適應(yīng)控制機(jī)構(gòu)(4),連續(xù)放電自適應(yīng)控制機(jī)構(gòu)(4)通過螺釘安裝在修整筆回轉(zhuǎn)運動傳動機(jī)構(gòu)(1)上,修整筆回轉(zhuǎn)運動傳動機(jī)構(gòu)(1)安裝在修整筆直線運動及進(jìn)刀運動傳動機(jī)構(gòu)(2)上,而整個修整器通過修整筆直線運動及進(jìn)刀運動傳動機(jī)構(gòu)(2)安裝在底座(3)上,底座(3)直接安裝在磨床的工作臺上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣中放電輔助的多功能金剛石砂輪修整器,其特征是,修整筆回轉(zhuǎn)運動傳動機(jī)構(gòu)(1)包括步進(jìn)電機(jī)(5)、傳動齒輪(6)和(7)、支架(8)、定心軸(9)、傳動齒輪(10)和扇形齒輪(11),步進(jìn)電機(jī)(5)通過固定在其軸上的傳動齒輪(6、7)相連,傳動齒輪(7、10)同軸設(shè)置在支架(8)上,扇形齒輪(11)通過定心軸(9)直接安裝在支架(8)的下部上表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣中放電輔助的多功能金剛石砂輪修整器,其特征是,修整筆直線運動及進(jìn)刀運動傳動機(jī)構(gòu)(2)包括步進(jìn)電機(jī)(12)、傳動齒輪(13)、齒條(14)、上滑座(15)、下滑座(16)及轉(zhuǎn)軸(17、23),步進(jìn)電機(jī)(12)固定在上滑座(15)上,傳動齒輪(13)安裝在步進(jìn)電機(jī)(12)軸上,傳動齒輪(13)和直線齒條(14)嚙合,齒條(14)固定在下滑座(16)上,轉(zhuǎn)軸(17)位于上滑座(15)的回轉(zhuǎn)中心,支架(8)通過轉(zhuǎn)軸(17)設(shè)置在上滑座(15)上,而下滑座(16)則由轉(zhuǎn)軸(23)設(shè)置在底座(3)上,其中轉(zhuǎn)軸(17、23)是同軸設(shè)置的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣中放電輔助的多功能金剛石砂輪修整器,其特征是,連續(xù)放電自適應(yīng)控制機(jī)構(gòu)(4)包括金剛石修整筆(18)、放電電極(19)、一對壓電陶瓷微位移驅(qū)動器(20、21)及柔性放大器(22),金剛石修整筆(18)的尾部設(shè)有調(diào)整螺釘,金剛石修整筆(18)、放電電極(19)和一對壓電陶瓷微位移驅(qū)動器(20、21)都設(shè)在柔性放大器(22)上,兩個壓電陶瓷微位移驅(qū)動器(20、21)及柔性放大器(22)組成了一個兩級放大機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或者4所述的基于氣中放電輔助的多功能金剛石砂輪修整器,其特征是,設(shè)置在扇形齒輪(11)上面的金剛石修整筆(18)刃口的圓弧圓心落在回轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動軸心線即定心軸(9)的中心線上,當(dāng)修整筆的刃口為理想尖銳狀態(tài)時,即刃口圓弧的半徑為零時,修整筆與砂輪接觸的修整點直接落在定心軸(9)的中心線上。
全文摘要
一種基于氣中放電輔助的多功能金剛石砂輪修整器,用于精密機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括修整筆回轉(zhuǎn)運動傳動機(jī)構(gòu),修整筆直線運動及進(jìn)刀運動傳動機(jī)構(gòu),底座,連續(xù)放電自適應(yīng)控制機(jī)構(gòu)。其中連續(xù)放電自適應(yīng)控制機(jī)構(gòu)通過螺釘安裝在修整筆回轉(zhuǎn)運動傳動機(jī)構(gòu)上。修整筆回轉(zhuǎn)運動傳動機(jī)構(gòu)安裝在修整筆直線運動及進(jìn)刀運動傳動機(jī)構(gòu)上,而整個修整器通過修整筆直線運動及進(jìn)刀運動傳動機(jī)構(gòu)安裝在底座上,底座可直接安裝在磨床的工作臺上。本發(fā)明使得金剛石筆采用基于氣中放電輔助機(jī)械修整法達(dá)到在線修整金剛石砂輪的目的,具有以下特點功能多,結(jié)構(gòu)簡單,獨立性強(qiáng)即各種修整所需的運動不依賴于所用的磨床,能高效、精確地在線修整各種形狀的金剛石砂輪。
文檔編號B24B53/04GK1586817SQ20041006643
公開日2005年3月2日 申請日期2004年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月16日
發(fā)明者胡德金, 王艷, 范浩, 鄧琦林 申請人:上海交通大學(xué), 上海第三機(jī)床廠