CN104802089B - 一种基于杯形工具球面包络的圆弧砂轮在线修整装置 - Google Patents

Abstract

一种基于杯形工具球面包络的圆弧砂轮在线修整装置，它涉及一种圆弧砂轮在线修整装置，以解决现有的圆弧砂轮修整方法存在的适应范围小、装置功能单一、修整精度低，以及无法为圆弧砂轮修整提供在线修整的问题，它包括第一步进电机、第二步进电机、连接架、水平连接板、旋转机构、竖向移动机构和水平移动机构；旋转机构包括减速电机和连接组件，第一步进电机和水平移动机构安装在连接架上，竖向移动机构与连接组件连接，减速电机安装在连接组件上，减速电机的输出端安装杯形铜质电极或杯形砂轮；第二步进电机安装在水平连接板上，水平连接板安装在砂轮罩上。本发明用于圆弧砂轮的在线修整。

Description

一种基于杯形工具球面包络的圆弧砂轮在线修整装置

技术领域

本发明涉及一种圆弧砂轮在线修整装置，具体涉及一种基于杯形工具的球面包络轨迹原理的圆弧砂轮在线修整装置。

背景技术

圆弧砂轮在当今非球面磨削加工中具有不可替代的作用，尤其在磨削大口径的光学反射镜时，由于大部分光学器件都属碳化硅陶瓷、光学玻璃等硬脆性难加工材料，在非球面磨削进程中，砂轮磨损严重，严重影响非球面磨削的质量。为了保证非球面的磨削精度和表面质量，砂轮在大口径非球面的整个磨削过程中应保持高的圆弧廓形精度和锋利度，该修整装置能够实现圆弧砂轮的在线修整，所以此修整装置具有广泛的应用前景。

目前，圆弧砂轮的修整装置主要是采用离线修整或在位修整，只能在砂轮不进行磨削的时进行修整，难以实现在线修整的功能。此外现有的圆弧砂轮的修整装置只能实现单一的机械修整或者电火花修整,两者无法兼顾。当机床需要更换不同结合剂的砂轮时，还需要更换新的修整装置。

机械修整的方法适合于修整树脂基砂轮和陶瓷基砂轮，对于金属基砂轮由于金属基体较硬，难以对金属基砂轮进行修整。电火花修整的缺点是不能对结合剂不导电的砂轮进行高效率的修整。该修整装置能够通过更换修整工具实现树脂基、陶瓷基和金属基等砂轮的修整。

发明内容

本发明为解决现有的圆弧砂轮修整方法存在的适应范围小、装置功能单一、修整精度低，以及无法为圆弧砂轮修整提供在线修整的问题，进而提供一种基于杯形工具球面包络的圆弧砂轮在线修整装置。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明的一种基于杯形工具球面包络的圆弧砂轮在线修整装置包括第一步进电机、第二步进电机、连接架、水平连接板、旋转机构、竖向移动机构和水平移动机构；

第一步进电机的输出轴竖向设置，第二步进电机的输出轴水平布置；

旋转机构包括减速电机和连接组件，减速电机的轴向竖向设置；

第一步进电机和水平移动机构安装在连接架上，第一步进电机的输出轴安装有能在连接架上上下移动的竖向移动机构，竖向移动机构与连接组件连接，减速电机安装在连接组件上，减速电机的输出端安装杯形铜质电极或杯形砂轮；

第二步进电机安装在水平连接板上，第二步进电机的输出轴安装有能在水平连接板上水平移动的水平移动机构，水平连接板安装在砂轮罩上。

本发明的有益效果是：本发明采用杯形工具的包络原理，利用杯形电极内环在水平面内的旋转运动与待修整砂轮在竖直面内的旋转运动的复合运动包络出外表面为球面、径向截面为弧形的砂轮修整装置。

本本发明可以实现圆弧砂轮的在线修整功能，在磨削过程中对砂轮进行修整，保证了圆弧砂轮在磨削过程中保持较高的轮廓精度和锋利度，能够有效的提高磨削精度和磨削质量。同时本发明通过更换杯形电极和杯形砂轮可以分别进行电火花修整和机械修整，集两种修整装置于一体，采用杯形电极电火花修整和杯形砂轮对磨修整能够实现金属基、陶瓷基和树脂基等砂轮，解决了适应范围小和功能单一的问题。所以可以在本装置中进行树脂基金刚石砂轮和金属基金刚石砂轮的修整加工以及陶瓷基砂轮的修整加工，应用范围十分广泛。

本发明的基于杯形工具的球面包络轨迹原理的圆弧砂轮在线修整装置的旋转机构的垂直距离(与砂轮的径向距离同方向)调整依靠第一步进电机及竖向移动机构进行，进给量可以被限定在几个微米的范围内，旋转机构的水平距离的调整依靠第二步进电机及水平移动机构进行。与现有修整装置相比，实现在线修整的功能，保证了在磨削过程中的砂轮的廓形精度和锋锐度，提高了非球面磨削的精度和表面质量；

本发明采用在线修整法，将杯形工具修整装置安装在砂轮罩上实现在线修整，避免砂轮在一次磨削过程中由于廓形磨损造成的非球面面形误差，同时避免了砂轮在装卸过程中由于装卡和机床的回程误差而产生的误差，提高了加工的精度和加工效率，本发明具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是本发明的一种基于杯形工具球面包络的圆弧砂轮在线修整装置的主视图，图2是图1的俯视图，图3是利用本发明进行在线电火花修整时的工作原理示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图3说明，本实施方式的一种基于杯形工具球面包络的圆弧砂轮在线修整装置包括第一步进电机1、第二步进电机12、连接架9、水平连接板16、旋转机构A、竖向移动机构B和水平移动机构C；

第一步进电机1的输出轴竖向设置，第二步进电机12的输出轴水平布置；旋转机构A包括减速电机24和连接组件25，减速电机24的轴向竖向设置；

第一步进电机1和水平移动机构C安装在连接架9上，第一步进电机1的输出轴安装有能在连接架9上上下移动的竖向移动机构B，竖向移动机构B与连接组件25连接，减速电机24安装在连接组件25上，减速电机24的输出端安装杯形铜质电极28或杯形砂轮18；

第二步进电机12安装在水平连接板16上，第二步进电机12的输出轴安装有能在水平连接板16上水平移动的水平移动机构C，水平连接板16安装在砂轮罩26上。

第一步进电机的输出轴的旋转带动竖向移动机构上下移动，并带动旋转机构及杯形铜质电极或杯形砂轮整体竖向移动；第二步进电机的输出轴的旋转带动水平移动机构水平往复移动，并带动水平连板、连接架、旋转机构及杯形铜质电极和杯形砂轮整体水平往复移动。旋转机构的减速电机带动杯形铜质电极或杯形砂轮旋转运动实现在线修整。本实施方式的第二步进电机12通过第二电机座13安装在水平连接板16上。本实施方式的杯形电极和杯形砂轮共同构成杯形工具。

具体实施方式二：结合图1说明，本实施方式的连接组件25包括连接机座22、连接板23、第三联轴器21和轴系20；竖向移动机构B与连接板23连接，连接机座22与连接板23连接，减速电机24安装在连接机座22上，减速电机24的输出端通过第三联轴器21与安装在连接板23上的轴系20的轴19连接，减速电机24的输出端与轴19同轴设置，轴19上安装有杯形铜质电极28或杯形砂轮18。如此设置，所述减速电机24的转速通过第三联轴器21、轴系20及轴19转化成机械修整装置的杯形铜质电极28或杯形砂轮18的旋转运动，此运动与待修整砂轮的旋转运动共同包络出外表面为球面轨迹的圆弧形砂轮。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明，本实施方式的竖向移动机构B包括第一丝杠副、竖直滑块6和竖直连板5；竖直连板5安装在连接架9上，第一步进电机1安装在竖直连板5上，第一步进电机1的输出轴与第一丝杠副的竖向设置的第一丝杠4连接，第一丝杠副的第一丝母8与竖直滑块6连接，竖直滑块6滑动安装在竖直连板5上，连接板23与竖直滑块6连接。如此设置，第一步进电机1的转速通过第一丝杠4、第一丝母8、竖直滑块6和竖直连板5转化成为垂直方向上的位移来调节杯形砂轮18或杯形铜质电极28的进给量，进给量可以在几个微米的范围内。本实施方式的第一步进电机1通过第一电机座2安装在竖直连板5上。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1说明，本实施方式的竖向移动机构B还包括过渡连接板7，竖直滑块6与连接板23之间布置有与二者连接的过渡连接板7。如此设置，结构稳定，旋转机构A的上升和下降运行稳定。其它与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图1说明，本实施方式所述圆弧砂轮在线修整装置还包括第一联轴器3，第一步进电机1的输出轴通过第一联轴器3与第一丝杠副的第一丝杠4连接。如此设置，第一步进电机1的转速通过第一联轴器3、第一丝杠4、第一丝母8、竖直滑块6和竖直连板5转化成为垂直方向上的位移来调节杯形砂轮18或杯形铜质电极28的进给量，进给量可以在几个微米的范围内，调整精度高。其它与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：结合图2说明，本实施方式的水平移动机构C包括第二丝杠副、水平滑块11和水平连板10；水平滑块11滑动安装在水平连接板16上，水平滑块11与水平连板10连接，水平连板10安装在连接架9上，第二步进电机12的输出轴与第二丝杠副的水平布置的第二丝杠15连接，第二丝杠副的第二丝母17与水平连板10连接。如此设置，第二步进电机12的转速通过第二丝杠15、第二丝母17、水平滑块11和水平连板10转化成为水平方向上的位移来调节杯形砂轮18或杯形铜质电极28运动，调整精度高。通过杯形砂轮18来调节所修整圆弧砂轮的截面弧形和修整时的对中环节。本实施方式的第二步进电机12通过第二电机座13安装在水平连接板16上。其它与具体实施方式三相同。

具体实施方式七：结合图2说明，本实施方式的所述圆弧砂轮在线修整装置还包括第二联轴器14，第二步进电机12的输出轴通过第二联轴器14与第二丝杠副的第二丝杠15连接。如此设置，第二步进电机12的转速通过第二联轴器14、第二丝杠15、第二丝母17、水平滑块11和水平连板10转化成为水平方向上的位移来调节杯形砂轮18或杯形铜质电极28运动，调整精度高。通过杯形砂轮18来调节所修整圆弧砂轮的截面弧形和修整时的对中环节。其它与具体实施方式六相同。

工作过程

结合图1-图3说明，进行电火花修整时，选用杯形铜质电极28，将本发明修整装置固定安装在待修整砂轮的砂轮罩26上，通过第二步进电机使修整装置的水平连板及旋转机构的移动，完成杯形铜质电极与待修整砂轮的对中环节，接下来分别对杯形铜质电极和待修整砂轮通电施加脉冲电源29，开启机床带动待修整砂轮旋转，同时启动减速电机带动杯形电极旋转，驱动第一步进电机实现旋转机构竖向的进给运动，并保证杯形铜质电极与待修整砂轮之间的距离在产生电火花放电的距离之内。在需要进行砂轮修整时，通过第一步进电机调节杯形铜质电极和待修整砂轮之间的距离，并且控制杯形铜质电极在待修整砂轮径向的进给量，实现了对待修整砂轮表面的修整加工，最终由杯形铜质电极的旋转运动和待修整砂轮的旋转运动复合而成的运动轨迹包络出外表面位球形径向剖面为圆弧的砂轮，进而实现了对圆弧砂轮的在线修整。进行机械修整时，与其为电火花修整装置的区别为，将杯形铜质电极28更换为碳化硅杯形砂轮，修整对象为树脂基金刚石砂轮或陶瓷基砂轮，不用对杯形砂轮和待修整砂轮通电，加工时杯形砂轮要与被修整砂轮接触。除此之外，机械修整装置在加工修整和包络成形与电火花修整完全相同。

Claims (6)

1.一种基于杯形工具球面包络的圆弧砂轮在线修整装置，其特征在于：它包括第一步进电机(1)、第二步进电机(12)、连接架(9)、水平连接板(16)、旋转机构(A)、竖向移动机构(B)和水平移动机构(C)；

第一步进电机(1)的输出轴竖向设置，第二步进电机(12)的输出轴水平布置；

旋转机构(A)包括减速电机(24)和连接组件(25)，减速电机(24)的轴向竖向设置；

第一步进电机(1)和水平移动机构(C)安装在连接架(9)上，第一步进电机(1)的输出轴安装有能在连接架(9)上上下移动的竖向移动机构(B)，竖向移动机构(B)与连接组件(25)连接，减速电机(24)安装在连接组件(25)上，减速电机(24)的输出端安装杯形铜质电极(28)或杯形砂轮(18)；

第二步进电机(12)安装在水平连接板(16)上，第二步进电机(12)的输出轴安装有能在水平连接板(16)上水平移动的水平移动机构(C)，水平连接板(16)安装在砂轮罩(26)上；

连接组件(25)包括连接机座(22)、连接板(23)、第三联轴器(21)和轴系(20)；竖向移动机构(B)与连接板(23)连接，连接机座(22)与连接板(23)连接，减速电机(24)安装在连接机座(22)上，减速电机(24)的输出端通过第三联轴器(21)与安装在连接板(23)上的轴系(20)的轴(19)连接，减速电机(24)的输出端与轴(19)同轴设置，轴(19)上安装有杯形铜质电极(28)或杯形砂轮(18)。

2.根据权利要求1所述的一种基于杯形工具球面包络的圆弧砂轮在线修整装置，其特征在于：竖向移动机构(B)包括第一丝杠副、竖直滑块(6)和竖直连板(5)；竖直连板(5)安装在连接架(9)上，第一步进电机(1)安装在竖直连板(5)上，第一步进电机(1)的输出轴与第一丝杠副的竖向设置的第一丝杠(4)连接，第一丝杠副的第一丝母(8)与竖直滑块(6)连接，竖直滑块(6)滑动安装在竖直连板(5)上，连接板(23)与竖直滑块(6)连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于杯形工具球面包络的圆弧砂轮在线修整装置，其特征在于：竖向移动机构(B)还包括过渡连接板(7)，竖直滑块(6)与连接板(23)之间布置有与二者连接的过渡连接板(7)。

4.根据权利要求3所述的一种基于杯形工具球面包络的圆弧砂轮在线修整装置，其特征在于：所述圆弧砂轮在线修整装置还包括第一联轴器(3)，第一步进电机(1)的输出轴通过第一联轴器(3)与第一丝杠副的第一丝杠(4)连接。

5.根据权利要求2所述的一种基于杯形工具球面包络的圆弧砂轮在线修整装置，其特征在于：水平移动机构(C)包括第二丝杠副、水平滑块(11)和水平连板(10)；水平滑块(11)滑动安装在水平连接板(16)上，水平滑块(11)与水平连板(10)连接，水平连板(10)安装在连接架(9)上，第二步进电机(12)的输出轴与第二丝杠副的水平布置的第二丝杠(15)连接，第二丝杠副的第二丝母(17)与水平连板(10)连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于杯形工具球面包络的圆弧砂轮在线修整装置，其特征在于：所述圆弧砂轮在线修整装置还包括第二联轴器(14)，第二步进电机(12)的输出轴通过第二联轴器(14)与第二丝杠副的第二丝杠(15)连接。