一种磨具端面加工方法和装置与流程

本发明涉及机械加工方法和装置，尤其涉及磨具端面加工方法和装置。

背景技术：

磨具是用以磨削、研磨和抛光的工具。如图1所示，常用的磨具包括平形砂轮01，杯形砂轮02，碗形砂轮03，桶形砂轮04，磨石块05等等。这些磨具都对于平行度都有比较明确而严格的要求。因此生产这些磨具时都需要进行外形加工，特别是磨具两端面的平行度进行加工，拟达到既定的行位公差要求。如图2所示(箭头代表移动方向)，现有技术中对于两端面的加工多采用以下几种方法：

(1)如图2A所示，将被加工磨具06用夹具07水平固定，用旋转的加工砂轮08的圆周面对被加工磨具进行磨削，加工砂轮通过水平移动来进行加工。

(2)如图2B所示，将被加工磨具06用夹具07水平固定，用旋转的加工砂轮09的端面对被加工磨具进行磨削，加工砂轮通过水平移动来进行加工。

(3)如图2C所示，将被加工磨具06用夹具07竖直固定并回转，用旋转的加工砂轮010的端面对被加工磨具进行磨削，加工砂轮通过竖直移动来进行加工。

上述方法存在以下技术缺陷：

(1)被加工磨具都通过夹具进行固定，装夹耗费时间较多，加工效率低，且由于被加工磨具的硬度高，夹具非常容易磨损。

(2)夹具与被加工磨具的装夹接触面较小，对被加工砂轮的把持力也小，因此加工的进给量要设置得比较小，大大降低了加工速度。

(3)由于磨具的平面度、平行度要求较高，尤其是在需要加工大尺度砂轮的情况下，对于加工设备或平台的运动直线度、垂直度、平行度等等的运动精度要求高，对于设备的调试要求高，设备老化以后加工精度也大幅下降。另外，上述图2A的加工方法，会随着作为加工工具的加工砂轮的磨损，而大幅降低加工精度。

技术实现要素：

基于此，本发明的目的在于，提供一种加工效率高、固定效果好、加工速度和加工精度高的磨具端面加工方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种磨具端面加工方法，包括以下步骤：

步骤1：将被加工磨具水平放置在设有粗糙平面的水平底座上，使被加工磨具的下端面与所述底座的粗糙平面接触；

步骤2：所述底座以低于100rpm的速度旋转，带动被加工磨具围绕其中心轴旋转；

步骤3：设有粗糙端面的加工工具以高于1400rpm的速度围绕其中心轴旋转，并沿着被加工磨具的法线方向向下进给，加工工具的粗糙端面与被加工磨具的上端面平行并接触，对被加工磨具的上端面进行加工。

本发明的磨具端面加工装置和方法，无需用夹具固定被加工磨具，加工效率高，被加工磨具的固定效果好，大大提高了加工的进给量，进而提高加工速度，对设备的运动精度要求低，能提高加工精度。

进一步地，所述底座为一水平放置的砂轮，被加工磨具放置在所述底座的上端面上。

进一步地，所述加工工具为一水平设置的砂轮，其下端面为工作面，用于对被加工磨具进行加工。

进一步地，所述底座的砂轮目数为35-120目。

进一步地，所述底座为一平形砂轮，所述加工工具为一杯形砂轮或碗形砂轮。

进一步地，所述底座的旋转速度为35-80rpm，所述加工工具的旋转速度为1400-4000rpm。

本发明还提供一种磨具端面加工装置，包括机座、加工移动机构、加工旋转机构、加工工具、底座和底座旋转机构；所述底座上设有粗糙平面，所述底座水平固定在所述底座旋转机构上，可由所述底座旋转机构带动而在水平面上旋转；所述底座旋转机构设置在所述机座的下部；所述加工工具的下端面为粗糙面，所述加工工具水平固定在所述加工旋转机构上，可由所述加工旋转机构带动而围绕其中心轴旋转；所述加工旋转机构固定在所述加工移动机构上，可由所述加工移动机构带动沿所述底座的法线方向上下移动；所述加工移动机构设置在所述机座的下部。

进一步地，所述底座为一水平放置的砂轮，所述加工工具为一水平设置的砂轮。

进一步地，所述底座的砂轮目数为35-120目。

进一步地，所述底座为一平形砂轮，所述加工工具为一杯形砂轮或碗形砂轮。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1为现有技术中的磨具的示意图，每个对应的磨具，上方为俯视图，下方为正视图；

图2为现有技术中的磨具端面加工方法的原理示意图；

图3为本发明的磨具端面加工方法的原理示意图；

图4为本发明的磨具端面加工装置的结构示意图，图4A和4B分别是是磨具端面加工装置的正视图和右视图。

具体实施方式

请参阅图3，其为本发明的磨具端面加工方法的原理示意图(箭头代表移动方向)。本发明的磨具端面加工方法包括以下步骤：

步骤1：将被加工磨具10水平放置在水平底座上，该底座上设有粗糙平面，使被加工磨具10的下端面与底座的粗糙平面接触。

在本实施例中，该底座为一水平放置的砂轮(以下称为底座砂轮)，具体为平形砂轮，可采用陶瓷砂轮或树脂砂轮，由于陶瓷砂轮的抗压性能较好，优选陶瓷砂轮，例如白刚玉陶瓷砂轮。进一步地，被加工磨具10与底座砂轮20的中心轴重合，且该底座砂轮20的端面面积比被加工磨具10的端面面积大，使被加工磨具10的下端面能够完全与底座砂轮20的端面接触。

步骤2：该底座砂轮20围绕其中心轴低速旋转，具体地，其旋转速度低于100rpm(rpm即转/分钟)。由于底座砂轮20与被加工磨具10通过端面充分接触，产生较大的摩擦力，因此底座砂轮20可带动被加工磨具10同步旋转。

由于底座砂轮20的表面粗糙，且被加工磨具10的表面也粗糙，两者间的摩擦力大，因此被加工磨具10直接放置在底座砂轮20上，无需通过任何夹具固定，节省了装拆时间，加工效率得到大大提升。底座砂轮的目数优选为35-120目，可对被加工磨具有较好的固定效果，进一步优选为80目。另外，底座砂轮的旋转速度优选为35-80rpm。可实现较好的加工效果。

步骤3：设有粗糙端面的加工工具以高速围绕其中心轴旋转，具体地，其旋转速度高于1400rpm，并沿着被加工磨具10的法线方向进给，加工工具的粗糙端面与被加工磨具10所需加工的上端面平行并接触，对被加工磨具10的上端面进行加工。

在本实施例中，该加工工具具体为一水平设置的砂轮(以下称为加工砂轮)，具体为杯形砂轮或碗形砂轮，可采用金刚石青铜结合剂砂轮。该加工砂轮的下端面是用于与被加工磨具接触并进行磨削的粗糙端面，优选地，该下端面是砂轮的加工面，由于杯形砂轮和碗形砂轮的加工面为端面，采用其作为加工工具，其加工精度较高。加工砂轮的旋转速度优选为1400-4000rpm，进一步优选为2800rpm。

加工砂轮20的进给方向为被加工磨具的法线方向，具体来说，是对被加工磨具进行预设的加工后的上端面的法线方向，以使被加工磨具的上端面加工后形成与该法线方向相垂直的平面。加工砂轮进给时，会压在被加工磨具上，而被加工磨具压在底座砂轮上，加工过程中，加工砂轮对被加工磨具的正压力越大，则被加工磨具对底座砂轮的正压力越大，两者间的摩擦力越大，被加工砂轮与底座砂轮间不会发生滑动，顺利完成加工。由于正压力和摩擦力之间是正相关，因此提高进给速度时，被加工磨具会被进一步压紧，在加工砂轮的自身切削极限范围内，进给量可以得到很大提高，不会对加工精度造成影响，极大提升加工效率。

从加工精度上来看，由于加工砂轮的运动方向仅仅是法线方向，无需进行水平移动，因此只需要对设备的法线方向进行调试，就可以达到较高的加工精度，即使加工砂轮出现磨损，也不会影响加工精度，被加工磨具的两个端面间的平行度也得到保障，满足了磨具加工的形位公差的要求。另外，被加工磨具的放置和取出，可以采用底盘停转的方式进行取放，操作安全，也可采用多工位循环工作的方法，提高加工效率。

本发明还提供一种磨具端面加工装置，请参阅图4，其中，图4A和4B分别是是磨具端面加工装置的正视图和右视图。该磨具端面加工装置包括机座50、加工移动机构80、加工旋转机构70、加工工具、底座、底座旋转机构30、底座平移机构40和控制电箱90。

该底座上设有粗糙平面，优选地，该底座为一平形砂轮(以下称为底座砂轮)，可采用陶瓷砂轮或树脂砂轮，由于陶瓷砂轮的抗压性能较好，优选陶瓷砂轮，例如白刚玉陶瓷砂轮。底座砂轮的目数优选为35-120目，可对被加工磨具有较好的固定效果，进一步优选为80目。该底座砂轮20水平固定在底座旋转机构30上，该底座旋转机构30包括一底座旋转电机，通过该底座旋转电机带动该底座砂轮20围绕其中心轴旋转。该底座旋转机构30固定在底座平移机构40上，该底座平移机构40包括一底座平移电机，可控制该底座旋转机构30与底座砂轮20在水平面上平移。该底座平移机构40设置在机座50的下部。

该加工工具的下端面为粗糙面，优选地，该加工工具为一杯形砂轮或碗形砂轮(以下称为加工砂轮)，例如金刚石青铜结合剂砂轮，其水平固定在加工旋转机构70上，该加工旋转机构70包括一加工旋转电机，通过该加工旋转电机带动该加工砂轮60围绕其中心轴旋转。该加工旋转机构70固定在该加工移动机构80上，该加工移动机构80包括一加工移动电机，可控制该加工旋转机构70与加工砂轮60沿底座砂轮20的法线方向上下移动。该加工移动机构80设置在机座50的上部。

该控制电箱90固定在机座50的顶部，其设有数控界面，并通过机座50内的电气连接，实现数控加工。

在其他实施方式中，也可以设置多工位循环工作，提高加工效率。

以下通过对平形砂轮的加工来说明本发明的磨具端面加工装置的工作方式：

该被加工磨具具体为树脂结合剂玻璃抛光的平形砂轮，其预设尺寸为165x15x22。首先将该被加工砂轮放置在底座砂轮上并使其中心轴重合，启动底座平移机构对底座砂轮的位置进行调整，随后启动底座旋转机构，使底座砂轮带动被加工砂轮旋转。然后启动加工旋转机构，带动加工砂轮旋转，启动加工移动机构，使加工砂轮沿法线方向移动，加工砂轮的下端面与被加工砂轮的上端面接触并对其进行磨削加工，加工到预设尺寸后退出。加工循环的总时间为10秒。批量加工的工作效率可达到300片/小时，比采用传统方法的加工效率50片/小时，提高了6倍。

本发明的磨具端面加工装置和方法，无需用夹具固定被加工磨具，加工效率高，被加工磨具的固定效果好，大大提高了加工的进给量，进而提高加工速度，对设备的运动精度要求低，能提高加工精度。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。