研磨装置和研磨操作方法与流程

本发明涉及一种研磨装置和研磨操作方法，具体地，涉及一种带有在线研磨轮修整功能的研磨装置和研磨操作方法。

背景技术：

研磨轮(如烧结砂轮)具有优良的磨削性能而广泛运用在硬材料如金属和玻璃材料的加工过程中。可是，研磨轮在使用中也会被切屑堵塞以及磨损变形而需要修整，尤其在加工处理硬脆材料时，其对研磨轮的磨损更大更快速。目前业界普遍的做法是把研磨轮或者连同研磨轮安装轴从设备，如cnc机床(数控机床)，上拆卸下来，再安装到专门的修整设备上，用其他类型的研磨轮或工具去修整(一般包括修形和开锐两个步骤)，研磨轮修整好后再安装到设备上。此种修整方式不能实现研磨轮的自动化修整，修整周期长，而且操作不便，二次装夹研磨轮容易产生误差导致工件质量不稳定。

因此，研磨轮的高效、高质量修整技术成为实现硬脆材料精密磨削、高速高效磨削和磨削自动化的关键技术。因而，研发低成本高效率的研磨轮在线修整方法和装置成为当务之急。

技术实现要素：

本发明的目的之一是要提供一种研磨装置和方法，其无需拆卸研磨轮而可以实现对安装在设备(如cnc机床)上的研磨轮进行自动修整。

根据本发明的一个方面，提供了一种研磨装置，包括：第一转轴、第二转轴、可驱动第一转轴的第一驱动单元和可驱动第二转轴的第二驱动单元。其中，第一转轴上可安装第一研磨轮并在受驱动时带动第一研磨轮旋转，第二转轴上可安装第二研磨轮并在受驱动时带动第二研磨轮旋转。进一步地，该研磨装置还包括第三转轴和可驱动第三转轴的第三驱动单元，第三转轴上可安装第三研磨轮并在受驱动时带动第三研磨轮旋转。而且，第一转轴可在第一驱动单元的驱动下带动第一研磨轮至少在两个方向(如在xz两个方向)上移动，以使该第一研磨轮可对工件进行表面加工处理并可移向第二转轴上的该第二研磨轮。第二转轴可在第二驱动单元的驱动下带动该第二研磨轮旋转运动以使该第二研磨轮对第一转轴上的该第一研磨轮进行修整。第三转轴可在第三驱动单元的驱动下带动该第三研磨轮旋转运动以使该第三研磨轮对该第二研磨轮进行修整。

根据本发明的另一个方面，提供一种研磨装置，包括：第一转轴、第二转轴、可安装在第一转轴上的第一研磨轮、可安装在所述第二转轴上的第二研磨轮、可驱动所述第一转轴的第一驱动单元和可驱动第二转轴的第二驱动单元。进一步地，该研磨装置还包括第三转轴、可安装在第三转轴上的第三研磨轮和可驱动第三转轴的第三驱动单元。其中，第一转轴可在第一驱动单元的驱动下带动第一研磨轮旋转运动且可至少在两个方向(如在xz两个方向)上移动，以使第一研磨轮可对工件进行表面加工处理并可移向第二研磨轮。第二转轴可在第二驱动单元的驱动下带动第二研磨轮旋转运动以使第二研磨轮对第一研磨轮进行修整，第二研磨轮对第一研磨轮进行修整时，第一研磨轮和第二研磨轮的接触包括线性接触。第三转轴可在第三驱动单元的驱动下带动第三研磨轮旋转运动以使第三研磨轮对第二研磨轮进行修整，第三研磨轮对第二研磨轮进行修整时，第三研磨轮和第二研磨轮的接触包括线性接触。

根据本发明的再一方面，提供一种研磨操作方法，包括如下步骤：驱动第一转轴使其带动其上的第一研磨轮移向安装在第二转轴的第二研磨轮；驱动第一转轴和第二转轴使第一研磨轮和第二研磨轮线性接触并使第二研磨轮对第一研磨轮进行修整；驱动第三转轴使其带动其上的第三研磨轮移向安装在第二转轴的第二研磨轮；驱动第三转轴和第二转轴使第三研磨轮和第二研磨轮线性接触并使第三研磨轮对第二研磨轮进行修整。

本发明具有下列有益效果：本发明提供的研磨装置和研磨操作方法可无需拆卸研磨轮而实现对安装在设备(如cnc机床)上的研磨轮进行在线自动修整，简化修整过程，减少修整周期并提高了修整效率，进而提高研磨效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面的附图仅仅是示例性地显示本发明的一些实施例，对本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。而且，这些附图也不应理解是对本发明所作出的任何限制。

图1示出了本发明实施例的研磨装置的结构示意图；

图2a、2b、2c分别示范性地示出了本发明实施例的研磨装置的可适用的第一研磨轮、第二研磨轮和第三研磨轮的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，以下实施例为对本发明的示例性说明，不同实施例中的特征在不冲突的情况下可以相互组合。下面将参考附图并结合具体实施例来详细说明本发明。

图1示出了本发明一实施例提供的研磨装置的结构示意图。

一种研磨装置100，包括：第一转轴10、第二转轴20、可驱动第一转轴10的第一驱动单元11和可驱动第二转轴20的第二驱动单元21。其中，第一转轴10上可安装第一研磨轮12并在受驱动时带动第一研磨轮12旋转，第二转轴20上可安装第二研磨轮22并在受驱动时带动第二研磨轮22旋转。研磨装置100还包括第三转轴30和可驱动第三转轴30的第三驱动单元31，第三转轴30上可安装第三研磨轮32并在受驱动时带动第三研磨轮32旋转。

第一转轴10可在第一驱动单元11的驱动下带动第一研磨轮12至少在两个方向上移动，例如，可在xz两个方向移动，这样可以以比较简单的驱动使第一研磨轮12可方便地移动到工作台上工件60处。在不同的实施例，也可使第一研磨轮12在xyz三个方向上均可移动，虽然驱动设置可能会变得复杂，但可以更加灵活地驱动第一研磨轮12运动。在第一研磨轮12和工件60就位后，第一驱动单元11驱动第一转轴10带动该第一研磨轮12旋转运动以对工件60进行表面加工处理，如将工件60的表面打磨平整，将其边缘打磨成需要的外形等处理。

随着第一研磨轮12对工件60的加工处理，第一研磨轮12也随之被磨损到一定程度而需要修整以保持需要的外形。因此，第一转轴10设置成可在第一驱动单元11的驱动下带动第一研磨轮12移向第二转轴20上的第二研磨轮22处。较佳的是，第二转轴20的相对位置固定不变，这样可以使得整个修整装置更简便，简化操作。当然，在其他实施例中，第二转轴20也可以设置成在第二驱动单元21的驱动下带动第二研磨轮22在x或/和y或/和z三个方向上移动。第二转轴20设置成可在第二驱动单元21的驱动下带动该第二研磨轮22旋转运动以使该第二研磨轮22对第一转轴10上的该第一研磨轮12进行修整。

第二研磨轮22对第一转轴10上的第一研磨轮12进行修整的同时，第二研磨轮22也随之被磨损，当第二研磨轮22磨损到一定程度而需要修整以保持需要的外形。因此，第三转轴30设置成可在第三驱动单元31的驱动下带动该第三研磨轮32旋转运动以对该第二研磨轮22进行修整。较佳的是，第三转轴30设置成可在第三驱动单元31的驱动下可至少在x方向上移动以使该第三研磨轮33移向第二转轴20上的该第二研磨轮22。在不同实施例中，第三转轴30也可设置成可在第三驱动单元31的驱动下在xyz方向上移动，以灵活调整第三研磨轮33和第二研磨轮22的相对位置，实现修整时较佳的研磨轮外轮廓的配合。

在一实施例中，第二转轴20的相对位置保持不变，因此，第二研磨轮22可以做旋转运动或沿转轴的延伸方向延伸或收缩而不能在其他方向上位移。第三转轴30的轴线设置成与第二转轴20的轴线相互平行的，而且第三转轴30设置成可通过机械结构(未图示)连接而可与该机械结构作为一整体或在该机械结构带动下在一导轨33，如x向的导轨，上移动。在第二研磨轮22对第一转轴10上的该第一研磨轮12进行修整时，第二转轴20和第一转轴10的轴线是相互平行的。当然，第一转轴10可在第一驱动单元11的驱动下带动第一研磨轮12至少在xz两个方向上移动，以根据工件的位置来移动第一研磨轮12。这样第二转轴20的相对位置固定，而第一转轴10和第三转轴30可相对移动，既可以满足本发明的基本功能，达到所需的技术效果，又可以简化结构和操作过程。

在一实施例中，在进行研磨轮修整时，可选择地，第一转轴10、第二转轴20和第三转轴30的转速设置成使彼此接触处第一研磨轮12和第三研磨轮32的线速度分别是第二研磨轮22的线速度的2倍到4倍。优选地，第一转轴10和第三转轴30的转速设置成使第一研磨轮12和第三研磨轮32在接触处的线速度大致相等且分别是第二研磨轮22线速度的2.5倍。这样通过速度的控制，可以较好的保证修整的效果。所述“接触处”是指在修整过程中，两个研磨轮的接合点处或接合轮廓线处。

第一转轴10和第二转轴20进一步设置成当第二研磨轮22对第一研磨轮12进行修整时，第一研磨轮12和第二研磨轮22线性接触；第二转轴20和第三转轴30进一步设置成第三研磨轮32对第二研磨轮22进行修整时，第三研磨轮32和第二研磨轮22线性接触。

在某些运用中，根据不同需求，尤其是研磨轮具有特殊构型时，在修整过程中，也可以分别调整第一转轴10和第二转轴20和第三转轴30的位置关系进而调整第一研磨轮12和第二研磨轮22，以及第三研磨轮32和第二研磨轮22的接触先为面接触，然后再线接触，甚至有时为点接触。在修整时，面接触和线接触能提高修整的效率，而点接触能提高修整的精度，点、线、面接触能实现效率和精度的完美结合。

在一实施例中，研磨装置100还包括第一研磨轮12、第二研磨轮22和第三研磨轮32，其中，第一研磨轮12、第二研磨轮22和第三研磨轮32分别对应安装在第一转轴10、第二转轴20和第三转轴30上。第一研磨轮12、第二研磨轮22和第三研磨轮32可以在研磨装置100的使用中，根据不同需求选择合适的研磨轮分别对应安装在第一转轴10、第二转轴20和第三转轴30上。研磨装置100在出厂销售时，一般地，并不包括该等研磨轮。

第一研磨轮12、第二研磨轮22和第三研磨轮32可为标准的圆盘形研磨轮。在某些特殊情形下，第一研磨轮12可为其他形状，如大致成圆盘形但侧面至少部分外轮廓有一定曲面的研磨轮，以对工件表面进行处理以获得某些非规则表面。一般地，第一研磨轮12根据工件的材料和对工件加工后所需要获得的表面来选择。第二研磨轮22和第三研磨轮32则需要根据第一研磨轮12来选择。

在一实施例中，第一研磨轮12外侧面的至少部分外轮廓线(也可以理解为研磨轮沿轴向的切面的侧面轮廓线)为曲线，则第二研磨轮22的外侧面的至少部分外轮廓线与第一研磨轮12的至少部分曲线外轮廓线相配合。具体地，第一研磨轮12和第二研磨轮22的接合轮廓线是相配合的，例如是大致互补的。第三研磨轮32的外侧面的至少部分外轮廓线与第一研磨轮12的曲线外轮廓线是可相互重合的，例如两个研磨轮的接合轮廓线处的那部分外轮廓线具有相同构型和尺寸。例如，如图2a所示，第一研磨轮12外侧面的至少部分外轮廓线121为凹圆弧形，如图2b所示，第二研磨轮22的外侧面的至少部分外轮廓线221为与第一研磨轮12的凹圆弧形外轮廓线121相配合的凸圆弧形，如图2c所示，第三研磨轮32的外侧面的至少部分外轮廓线321与第一研磨轮12的凹圆弧形曲线外轮廓线121是相同的。这样，第二研磨轮22对第一研磨轮12进行修整时，第一研磨轮12和第二研磨轮22是弧线性接触；第三研磨轮32对第二研磨轮22进行修整时，第三研磨轮32和第二研磨轮22是弧线性接触。研磨轮间的线性接触使得研磨轮修整效率得到提高，研磨轮外侧面的外轮廓线的设计使得研磨轮能够高效率地修整到需要的外形轮廓。

在研磨轮硬度上，第二研磨轮22所含磨料的硬度低于第一研磨轮12和第三研磨轮32所含磨料的硬度，而且第二研磨轮22所含磨料的硬度高于第一研磨轮12结合剂的硬度。在一实施例中，第一研磨轮12和第三研磨轮32所含磨料的硬度大致相当或者12第一研磨轮所含磨料的硬度低于第三研磨轮32所含磨料的硬度。优选地，第一研磨轮12所含磨料包括金刚石。第二研磨轮22所含磨料包括陶瓷。第三研磨轮32所含磨料包括金刚石或者立方氮化硼cbn。

在业界，第一研磨轮也被称为磨轮，第二研磨轮和第三研磨轮也被称为修整轮。

可以理解的是，第一驱动单元11、第二驱动单元21和第三驱动单元31可以是三个独立的驱动元件也可以是同一个驱动元件。具体地，可以是三个电机或者一个电机可分别驱动三个转轴。一般地，第一驱动单元11、第二驱动单元21和第三驱动单元31在一个或多个控制单元的控制下工作。

优选地，本发明实施例提供的研磨装置装设在cnc(计算机数字控制机床)机床上，实现现有cnc机床的升级，形成一种研磨轮可在线修整的研磨机床。可无需拆卸研磨轮而实现对安装在cnc机床上的研磨轮进行在线自动修整，简化修整过程，减少修整周期并提高了修整效率。

本发明实施例还提供了一种研磨操作方法，包括如下步骤：

驱动第一转轴使其带动其上的第一研磨轮移向安装在第二转轴的第二研磨轮；

驱动第一转轴和第二转轴使第一研磨轮和第二研磨轮线性接触并使第二研磨轮对第一研磨轮进行修整；

驱动第三转轴使其带动其上的第三研磨轮移向安装在第二转轴的第二研磨轮；

驱动第三转轴和第二转轴使第三研磨轮和第二研磨轮线性接触并使第三研磨轮对第二研磨轮进行修整。

在具体实施例中，在第二研磨轮对第一研磨轮进行修整完毕后，驱动第一转轴使其带动其上的第一研磨轮移向工件。然后驱动第一转轴使其带动其上的第一研磨轮对工件进行表面处理，如打磨工件表面。优选地，为提高效率，可在驱动第一转轴使其带动其上的第一砂轮对工件进行表面加工处理时，第三砂轮对第二砂轮进行修整。

在进行修整时，为实现修整的较佳效果，调整第一转轴、第二转轴和第三转轴的转速使彼此接触处第一研磨轮和第三研磨轮线速度分别是第二研磨轮线速度的2倍到4倍。优选地，调整第一转轴和第三转轴的转速使彼此接触处第一研磨轮和第三研磨轮线速度大致相等且分别是第二研磨轮线速度的2.5倍。

可以理解，上述描述的实施例仅用于描述而非限制本发明，本领域技术人员可以理解，可以对本发明进行修改和变形，只要不偏离本发明的精神和范围。上述的修改和变形被认为是本发明和所附权利要求的范围。本发明的保护范围由所附的权利要求所限定。此外，权利要求中的任何附图标记不应被理解为对本发明的限制。动词“包括”和其变形不排除出现权利要求中声明以外的其他的元件或步骤。在元件或步骤之前的不定冠词“一”不排除出现多个这样的元件或步骤。