CN1310074A - 杯型砂轮部件、以其进行工件端面加工的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能在短时间内有效地进行表面粗糙度好的加工,而且能在工件端面上形成数种曲率(R)的曲面且低廉的杯型砂轮部件和用该杯型砂轮部件的工件端面的加工方法及其加工装置。在一根砂轮轴7的前端上,以内外双重结构状,以同轴方式配置有直径不同的两种杯型砂轮8－1、8－2,其内外两个杯型砂轮中,外侧杯型砂轮8－1为粗加工用,是筛号比较粗的砂轮,内侧杯型砂轮8－2为精加工用,是筛号比较细的砂轮。

Description

杯型砂轮部件、以其进行 工件端面加工的方法和装置
本发明涉及杯型砂轮部件、用该杯型砂轮部件的侧面研磨工件端面的加工方法及其加工装置。
以往，作为光纤维用连接部件的公知的Zr金属箍，为了使其端面成为圆顶形状(非球面的圆弧面形状)而要进行研磨加工，不过并不限于这种金属箍，一般来说，在把细长工件的前端面研磨加工成圆顶状的情况下，作为其加工装置，采用如图8所示的磨床。
在图8所示的磨床中，在砂轮轴7的前端装有杯型砂轮8，同时，根据与工件5的端面5a的圆顶加工形状的关系，主轴3前端的卡盘4侧与砂轮轴7前端的杯型砂轮8侧以相对倾斜并对峙配合的方式配置着。在把工件端面5a研磨加工成圆顶形状的时候，将工件5置于主轴3前端的卡盘4中，用杯型砂轮8的内侧面研磨该工件端面5a。在这种场合，工件5与杯型砂轮8的接触点、即加工点P处在杯型砂轮8的内侧面，从杯型砂轮8的外侧喷嘴19向该研磨点P供给加工液。
但是，在上述以往的磨床中，对于一根砂轮轴7来说，只能安装一种杯型砂轮8，存在着以下问题。
为了缩短加工时间，必须用粗筛号的杯型砂轮，而此时从粗加工到精加工的全部加工只能用粗筛号的砂轮进行，这样虽然缩短了加工时间，但有时不能达到要求研磨加工部位的表面粗糙度。另外，在用能达到表面粗糙度的细筛号的杯型砂轮的场合，从粗加工到精加工的全部加工只能用细筛号的砂轮进行，这样虽然得到了所要求的表面粗糙度，却有时不能在目标时间内完成加工。
此外，为了缩短加工时间，要用粗筛号的杯型砂轮进行粗加工，同时，为了达到表面粗糙度，要用细筛号的杯型砂轮进行精加工，然而，在粗加工与精加工中分开使用这样筛号不同的两种杯型砂轮的场合，在以往的磨床中，上述的一根砂轮轴7上，只能装一种杯型砂轮8，所以实质上需要两根砂轮周轴7，结果，导致装置整体成本增加等问题发生。
另外，在以往的磨床中，上述的一根砂轮轴7，只能装一种杯型砂轮8，因此，在工件的端面只能形成一种曲率的曲面，在需要形成数种曲率的曲面的场合，则需要相当该曲率曲面数目的数个砂轮轴7，结果导致装置全体成本变高。
本发明就是为了解决上述问题提出的，其目的是提供一种加工精度高、能在短时间内有效地进行加工，特别是在保证表面粗糙度的情况下进行加工，而且能在工件端面形成数种曲率的曲面且低廉的杯型砂轮部件和用该杯型砂轮部件的工件端面的加工方法及其加工装置。
为了完成上述目的，本发明的砂轮部件的特征是，在一根砂轮轴的前端上，至少以内外双重结构状，以同轴方式配置数个直径不同的数种杯型砂轮。
本发明的工件端面的加工方法的特征是，在一根砂轮轴的前端上，至少以内外双重结构状，以同轴方式配置数个直径不同的数种杯型砂轮，用该杯型砂轮的内侧面研磨工件的端面。
本发明的工件端面的加工方法的特征是，在数种杯型砂轮中，有一种是粗加工用的砂轮，另一种是精加工用的砂轮。
本发明的工件端面的加工方法的特征是，在杯型砂轮的杯底设有第一喷嘴，从该第一喷嘴向内侧的杯型砂轮的内侧面供给加工液。
本发明的工件端面的加工方法的特征是，在杯型砂轮的杯底设有第二喷嘴，从该第二喷嘴向内外两杯型砂轮的杯壁间隙供给加工液。
本发明的工件端面的加工装置的特征是，在一根砂轮轴的前端上，至少以内外双重结构状，以同轴方式配置数个直径不同的数种杯型砂轮，用该杯型砂轮的内侧面研磨工件的端面。
本发明的工件端面的加工装置的特征是，在数种杯型砂轮中，有一种是粗加工用的砂轮，另一种是精加工用的砂轮。
本发明的工件端面的加工装置的特征是，在杯型砂轮的杯底设有向内侧的杯型砂轮的内侧面供给加工液的第一喷嘴。
本发明的工件端面的加工装置的特征是，在杯型砂轮的杯底设有向内外两杯型砂轮的杯壁间隙供给加工液的第二喷嘴。
根据本发明，由于在一根砂轮轴上装有数种杯型砂轮，所以只用一根砂轮轴可一连串地进行数种加工，例如从粗加工到精加工的全部加工。
根据本发明，如上文所述，在一根砂轮轴的前端上，以内外双重结构状，以同轴方式配置数个直径不同的数种杯型砂轮，用该杯型砂轮的内侧面研磨工件的端面。因此，只用一根砂轮轴就能一连串地进行数种加工、例如从粗加工到精加工的全部加工，可在短时间内有效地进行加工精度高的加工，特别是，能进行表面粗糙度好的加工，降低了这种加工装置本身的成本。
根据本发明，由于在上述一根砂轮轴上安装有数个直径不同的杯型砂轮，因此，只用一根砂轮轴就能在一个工件端面上形成数种曲率的曲面。除此之外，用小直径的杯型砂轮对工件端面全体进行粗加工，然后，仅对该粗加工部位中制品精度上的表面粗糙度有要求的部分用大直径的杯型砂轮进行精加工等，因而，能在必要的最小限度的范围内完成花费一般时间的精加工，这一点也促使能在短时间内有效地进行表面粗糙度高的加工。
根据本发明，特别是根据本发明的从第二喷嘴向内外两杯型砂轮的杯壁间隙供给加工液的结构，由于从杯壁间隙向外侧杯型砂轮的内侧面供给加工液，因此，用外侧杯型砂轮也可以进行高精度的加工。
图1是适用本发明的磨床一实施形式的主要部分的断面图，该图的(a)是粗加工时的动作状态图；(b)是精加工时的动作状态图。
图2是装在图1所示磨床上的杯型砂轮部件的放大断面图。
图3是图1所示磨床驱动***等的说明用断面图。
图4是金属箍端面的加工形状的说明图。
图5是适用本发明的磨床另一实施形式的主要部分的断面图，该图的(a)是粗加工时的动作状态图；(b)是精加工时的动作状态图。
图6是适用本发明的磨床再一实施形式的主要部分的断面图，该图的(a)是粗加工时的动作状态图；(b)是精加工时的动作状态图。
图7是适用本发明的磨床再一实施形式的主要部分的断面图，该图的(a)是粗加工时的动作状态图；(b)是精加工时的动作状态图。
图8是以往磨床主要部分的断面图。
以下，基于图1至图7详细说明本发明的杯型砂轮部件、用该杯型砂轮部件的加工方法及其加工装置。
图1示出了适用本发明的磨床主要部分，该磨床具有主轴架1和砂轮架2。主轴架1备有由轴承(图中省略)可旋转地支撑着的主轴3，在该主轴3的前端通过卡盘4可安装工件5。另外，砂轮架2设有通过轴承6(参照图3)可旋转地支撑着的砂轮轴7。安装在该砂轮轴7前端的杯型砂轮部件是把直径不同的两种杯型砂轮8-1、8-2以内外双重结构状同轴地配置的结构。
把上述两个杯型砂轮8-1、8-2配置成内外双重结构状的方式可考虑各种，在本实施例中，如图2所示，以单独的部件预备环状带台阶的砂轮支持架800和直径不同的2个筒状砂轮部件801、802，从该带台阶的砂轮支持架800的下面，在第一台阶800a处粘接固定大直径的筒状砂轮部件801，在第二台阶800b处粘接固定小直径的筒状砂轮部件802。
上述两个杯型砂轮8-1、8-2中，外侧杯型砂轮8-1作为粗加工用，采用了比较粗的筛号的结构，内侧杯型砂轮8-2作为精加工用，采用了比较细的筛号的结构。
在本实施形式的磨床中，用上述两个杯型砂轮8-1、8-2的内侧面8a、8a，具体说是用各杯前端的缘部内面将细长工件5的端面5a加工成圆顶状，如图1所示，根据与这样的工件端面5a的圆顶加工形状的关系，主轴3的卡盘4一侧与砂轮轴7的杯型砂轮8一侧以相对倾斜并对峙配合的方式设置着。
上述杯型砂轮8-1、8-2如图2所示，其作为加工液供给装置14是在两个位置设有喷嘴孔14-1、14-2，这两个喷嘴孔14-1、14-2的任何一个是通过在杯型砂轮8-1、8-2的杯底8b、即本实施形式的砂轮支持架800的一部分穿设孔而形成的。
上述两个位置的喷嘴孔14-1、14-2中的一个喷嘴孔14-1(以下称“第一喷嘴”)设置在杯型砂轮8-1、8-2的杯底8b的中央附近，另一喷嘴孔14-2(以下称“第二喷嘴”)配置在杯型砂轮8-1、8-2的杯侧壁间，即在本实施形式中的大直径圆筒状砂轮部件801与小直径圆筒状砂轮部件802之间。
第一喷嘴14-1的一端侧朝砂轮轴7内的加工液供给通路9开口，另外，该喷嘴14-1的另一端侧作为前端喷嘴口，从杯型砂轮8-1、8-2的杯底8b向内侧杯型砂轮8-2的内侧面倾斜开口地设置着。
第二喷嘴14-2的一端侧与上述第一喷嘴一端14-1a相同，也朝砂轮轴7内的加工液供给通路9开口，不过，该第二喷嘴14-2的另一端侧作为前端喷嘴口，从杯型砂轮8-1、8-2的杯底8b向外侧的杯型砂轮8-1与内侧的杯型砂轮8-2的间隙G开口。即是说，在本实施形式的磨床中，外侧的杯型砂轮8-1杯壁部与内侧的杯型砂轮8-2的杯壁部之间设置有一定间隙G(以下称“杯壁间隙”)，而第二喷嘴14-2朝该杯壁间隙G开口。
此外，由于上述第一喷嘴14-1与第二喷嘴14-2都是与杯型砂轮8-1、8-2的杯底8b一体穿孔形成的，因此，杯型砂轮8-1、8-2绕其轴线旋转时，第一喷嘴14-1、第二喷嘴14-2也与之一体地旋转。即是说，从杯型砂轮8-1、8-2的外侧观察，该第一喷嘴14-1、第二喷嘴14-2是与砂轮一体旋转的旋转喷嘴。
如图3所示，上述砂轮轴7内的加工液供给通路9是从砂轮轴后端7b通过砂轮轴7内到达砂轮轴前端7a地穿设的。此外，该加工液供给通路9从砂轮轴后端7b侧通过固定型接头或回转型接头等下文的部件连接有软管10。
在砂轮轴7的外周设置有高频率驱动马达15等，通过该高频率驱动马达15驱动砂轮轴7，使其绕自身轴线旋转。主轴3虽然在图中省略，不过也是由该马达驱动旋转的。
下文将根据图1说明上述构成的本实施形式的磨床的动作。
本实施形式的磨床如图1所示，在一根砂轮轴7上设置有粗加工用和精加工用的两种杯型砂轮8-1、8-2，通过该一根砂轮轴7，可连续进行从工件端面5a的粗加工到精加工。
粗加工时，如图1(a)所示，用外侧的杯型砂轮8-1并设定成使其杯前端的缘部内表面与工件端面5a接触的形式。并且粗加工结束后进行精加工，在精加工时，如图1(b)所示，用内侧的杯型砂轮8-2并设定成使其杯前端的缘部内表面与工件端面5a接触的形式。这样的外侧杯型砂轮8-1、内侧杯型砂轮8-2与工件5接触的操作通过设置在主轴架1或砂轮架2下面的可动工作台(图中省略)的移动进行。
在上述内外两杯型砂轮8-1、8-2的粗加工中或精加工，始终将加工液从外部软管10一侧(参照是3)通过加工液供给通路9压送并供给到第一喷嘴14-1及第二喷嘴14-2。
然后，从第一喷嘴14-1向内侧杯型砂轮8-2的内侧面直接喷射加工液。从该第一喷嘴14-1喷射的加工液在喷射势能和砂轮旋转所产生的离心力的作用下，借助与自重移动到内侧杯型砂轮8-2的内壁8c，最终到达精加工点、即内侧杯型砂轮8-2与工件5的接触点，主要对精加工点进行冷却、润滑，排除磨削粉等。
另外，从第二喷嘴14-2向内外两杯型砂轮8-1、8-2的杯壁间隙G喷射加工液。从该第二喷嘴14-2喷射的加工液侵透地通过杯壁间隙G到达加粗工点、即外侧杯型砂轮8-1与工件5的接触点，主要对粗加工点进行冷却、润滑，排除磨削粉等。
在本实施形式的加工装置中，在一根砂轮轴7上装有两个直径不同的杯型砂轮8-1、8-2，因此，仅用一根砂轮轴7就能在一个工件端面5a上形成两种曲率R1、R2(参照图4)的曲面。利用这种形式，可有效地对金属箍的端面进行加工。
即是说，如图4所示，在Zr金属箍的场合，有表面粗糙度等加工精度要求的部位是金属箍端面5a的中央部，该金属箍端面5a的外周部不要求这种程度的高精度的加工。
因此，在进行Zr金属箍端面加工的场合，大直径的外侧杯型砂轮8-1作为精加工用，为筛号比较细的砂轮，小直径的内侧杯型砂轮8-2作为粗加工用，为筛号比较粗的砂轮。而且，只有小直径的内侧杯型砂轮8-2所进行的粗加工曲面(曲率R1)的中央部单独形成用大直径的外侧杯型砂轮8-1所进行的精加工曲面(曲率R2)。具体地，首先，用小直径内侧杯型砂轮8-2对金属箍端面5a全体进行粗加工，然后，只在金属箍端面5a的中央部用大直径外侧杯型砂轮8-1进行精加工。在这样的两种曲面的成形加工时，只在必要的最小限度的范围就可以完成花费一般时间的精加工，即只在金属箍端面5a的中央部完成精加工。
如上文所述，本实施形式的加工方法及其加工装置是在一根砂轮轴7的前端上，以内外双重结构状，以同轴方式配置有粗加工用的杯型砂轮8-1和精加工用的杯型砂轮8-2，用该杯型砂轮8-1、8-2的内侧面研磨工件5的端面5a。因此，只用一根砂轮轴7，就能一连串地进行从为了缩短加工时间用的粗加工到达成所期望的表面粗糙度的精加工。可在短时间内有效地进行表面粗糙度高的加工。另外，砂轮轴7也只用一根，不仅经济，而且也降低了这种加工装置本身的成本。
另外，根据本实施形式的加工方法及其装置，如上文所述，由于可在一根砂轮轴7上安装两个直径不同的杯型砂轮8-1、8-2，因此只用一根砂轮轴7就可以在一个工件端面5a上形成两种曲率R1、R2的曲面。利用这种形式，例如，首先用小直径的内侧杯型砂轮8-2对工件端面5a全体进行粗加工，接着，仅对该粗加工部位中制品精度上的表面粗糙度有要求的部分用大直径的外侧杯型砂轮8-1进行精加工等，能在必要的最小限度的范围内完成花费一般时间的精加工，这一点也促使能在短时间内有效地进行表面粗糙度高的加工。
进一步，根据本实施形式的加工方法及其装置，从杯壁间隙G向外侧杯型砂轮8-1的内侧面供给加工液，因而，用外侧杯型砂轮8-1也能进行高精度的加工。
另外，在上述实施形式中，外侧杯型砂轮8-1的杯前端与内侧杯型砂轮8-2的杯前端设置在同一面上，不过，也可以采用如图5所示的内侧杯型砂轮8-2较外侧杯型砂轮8-1稍向内凹入的结构。相反，也可以采用如图6所示的外侧杯型砂轮8-1较内侧杯型砂轮8-2稍向内凹入的结构。
在上述实施形式中，在内外两个杯型砂轮8-1、8-2的杯壁之间设有间隙G，但是，如图7所示，也可以省略该间隙G，采用内外两杯型砂轮8-1、8-2的杯壁之间紧密接触的结构。
在上述实施形式中，外侧杯型砂轮8-1为粗加工用，内侧杯型砂轮8-2为精加工用，但也可以与之相反，以外侧杯型砂轮8-1为精加工用，内侧杯型砂轮8-2为粗加工用。
在上述实施形式中，示出了在一根砂轮轴7的前端上，以内外双重结构的形状配置直径不同的两个杯型砂轮8-1、8-2的例子，然而本发明并不限于两个杯型砂轮的双重结构形式，也可以例如以3重、4重以上的重叠形式，同轴地配置直径不同的两个以上的杯型砂轮。
上述第一喷嘴14-1、第二喷嘴14-12的前端喷嘴口即可以是一个，也可以形成数个，在这种场合，该前端喷嘴口围绕杯型砂轮8-1、8-2的中心轴线设置成放射状。另外，前端喷嘴口的个数、设置位置、大小、形状等，可根据向加工点的加工液的供给量等的关系适当地变更。

Claims (9)

1．一种杯型砂轮部件，其特征是，在一根砂轮轴的前端上，至少以内外双重结构状，以同轴方式配置数个直径不同的数种杯型砂轮。
2．一种工件端面的加工方法，其特征是，在一根砂轮轴的前端上，至少以内外双重结构状，以同轴方式配置数个直径不同的数种杯型砂轮，用该杯型砂轮的内侧面研磨工件的端面。
3．根据权利要求2所述的工件端面的加工方法，其特征是，在数种杯型砂轮中，一种是粗加工用的砂轮，另一种是精加工用的砂轮。
4．根据权利要求2所述的工件端面的加工方法，其特征是，在杯型砂轮的杯底设有第一喷嘴，从该第一喷嘴向内侧的杯型砂轮的内侧面供给加工液。
5．根据权利要求2所述的工件端面的加工方法，其特征是，在杯型砂轮的杯底设有第二喷嘴，从该第二喷嘴向内外两杯型砂轮的杯壁间隙供给加工液。
6．一种工件端面的加工装置，其特征是，在一根砂轮轴的前端上，至少以内外双重结构状，以同轴方式配置数个直径不同的数种杯型砂轮，用该杯型砂轮的内侧面研磨工件的端面。
7．根据权利要求6所述的工件端面的加工装置，其特征是，在数种杯型砂轮中，一种是粗加工用的砂轮，另一种是精加工用的砂轮。
8．根据权利要求6所述的工件端面的加工装置，其特征是，在杯型砂轮的杯底设有向内侧的杯型砂轮的内侧面供给加工液的第一喷嘴。
9．根据权利要求6所述的工件端面的加工装置，其特征是，在杯型砂轮的杯底设有向内外两杯型砂轮的杯壁间隙供给加工液的第二喷嘴。
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