一种基于流体动压驱动的砂轮修整方法及装置与流程

本发明属于砂轮的修整领域，具体涉及一种基于流体动压驱动的砂轮修整方法及装置。

背景技术：

金刚石和cbn是目前已知物质中最硬的两种材料，在学术上通常称其为超硬磨料，用此超硬磨料制作的砂轮称为超硬磨料砂轮。由于金刚石和cbn具有高硬度、高耐磨性、高热传导率、高化学稳定性等特点，超硬磨料砂轮与普通磨料砂轮相比具有磨耗慢、污染小、寿命长、易于实现自动化等显著特点，成为先进磨削加工最理想的磨削工具。但是与普通磨料砂轮脆性大、易修整相对比，超硬磨料的高硬度、高强度和高耐磨性，反而使超硬磨料砂轮表面修整极其困难。

目前，超硬磨料砂轮修整方法、修整工艺众多，如金刚石笔车削法、软钢磨削法、油石修整法、钢挤压修整法、金刚石滚轮修整法、喷砂修整法、杯形砂轮修整法、制动式修整法、超声振动修整法、激光修整法、研磨修整法、弹性修整法、电加工修整法、电解修整法等，但这些修整方法或工艺均存在一定的局限性，归纳起来主要有：修整污染大、磨料利用率不高、修整工具磨损快、修整效率低、修整精度低、可控性差、应用效果不佳等各种工程问题，远远达不到超硬磨料砂轮理想的修整状态。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于流体动压驱动的砂轮修整方法，从而解决现有砂轮修整方法存在的磨料利用率不高、修整效率低、可控性差的问题。本发明同时提供一种基于流体动压驱动的砂轮修整装置。

为实现上述目的，本发明的基于流体动压驱动的砂轮修整方法的技术方案是：

一种基于流体动压驱动的砂轮修整方法，包括以下步骤：在含有修整磨料的修整液中，在待修整砂轮的待修整面和修整板的修整面之间形成楔形间隙，利用砂轮的旋转将含有修整磨料的修整液带入楔形间隙，实现对砂轮的修整。

本发明提供的基于流体动压驱动的砂轮修整方法，主要基于流体动压产生原理，在流体中混入修整磨料，借助砂轮的旋转运动，在流体摩擦力的作用下将修整磨料带入楔形收敛间隙；进一步借助油楔效应产生的动压和修整磨料的硬脆特性，通过磨粒的移动、挤压、滚动、自锁、破碎、耕犁、切削等作用，使超硬磨料砂轮表面结合剂被去除，超硬磨料被磨耗、破碎、脱落，实现超硬磨料砂轮外圆面的快速修整。

楔形间隙的最小处为修整间隙，在修整过程中，通过自动或手动进给砂轮，保持修整间隙相对稳定或逐渐减小。为此，可利用眼看、耳听、手感判断修整状况，手动控制砂轮进给实施修整；也可配备必要的监控仪器(磨削力测试仪、ae测试仪、功率测试仪等)，进行实时跟踪砂轮修整状态，手动或自动进给实现砂轮修整。

修整间隙为修整磨料尺寸的10-90％。修整间隙大小与修整磨料的粒度大小和流体的粘度关联，随着修整的进行修整磨粒变细，修整间隙大小亦同步减小。

修整液中修整磨料的质量浓度为5-50％。砂轮修整效率与修整磨料粒度(与待修整砂轮粒度大小有关)、修整磨料浓度及砂轮转速有关，修整磨料粒度越粗、浓度越高、砂轮转速越高，修整效率亦越高。

修整液由以下重量百分比的组分组成：修整磨料5-50％、液压油50-90％、悬浮剂1-10％，水0-5％。悬浮剂具有增稠、稳定、悬浮等作用，可使用硅酸铝镁、丙烯酸聚合物、羟基纤维素、聚乙烯醇等物质。

所述修整板为硬质合金、高速钢、合金钢、高碳钢、氧化铝、碳化硅或氮化硅。选择上述高硬度耐磨金属材料或高硬度耐磨非金属材料即可满足修整要求。所述修整板为圆弧形或平面形。使用圆弧形修整板时，可通过圆弧曲率半径的改变，调整楔形收敛速度，实现不同超硬磨具砂轮的修整。

修整过程在密封的修整箱内进行。将超硬砂轮、修整板、修整液置于密封的修整箱内，可减少或避免修整液外泄，提高修整磨料利用率，减小修整污染、提高砂轮修整效率，更符合绿色磨削理念。

本发明的基于流体动压驱动的砂轮修整装置的技术方案是：

一种基于流体动压驱动的砂轮修整装置，包括用于盛装含有修整磨料的修整液的箱体，所述箱体内固定安装有修整板，修整板上具有在待修整砂轮修整时与待修整砂轮的待修整面之间形成楔形间隙的修整面。

所述修整板的修整面为平面或圆弧面。所述圆弧面的半径大于待修整砂轮的半径。采用上述结构的修整板，结构简单，修整效果好。

所述箱体为密封结构。优选的，所述箱体包括箱盖，所述箱盖上设有在砂轮修整时供待修整砂轮部分露出的避让槽。采用密封结构的箱体，可减少或避免修整液外泄，提高修整磨料利用率，减小修整污染、提高砂轮修整效率。采用具有避让槽的箱体，可方便观察待修整砂轮的修整状况，便于及时对修整工艺进行调整控制。

所述砂轮修整装置还包括用于检测修整状态的监控装置。

本发明提供的基于流体动压驱动的砂轮修整装置，克服了现有超硬砂轮修整普遍存在的修整污染大、磨料利用率不高、工具磨损快、修整效率低、修整精度低、可控性能差、应用不佳等工程技术问题，具有修整用磨料可重复利用、无污染、修整效率高的特点，同时操作方便，适用于大面积推广应用。

附图说明

图1为本发明的砂轮修整装置一个实施例的结构示意图；

图2为本发明的砂轮修整装置另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的砂轮修整装置的具体实施例1，结构示意图如图1所示，包括工作台6，设于工作台6上用于盛装含有修整磨料的修整液2的修整箱5，设于修整箱5内的基板4，设于基板4上的修整板3，修整板3具有在待修整砂轮修整时与待修整砂轮的待修整面之间形成楔形间隙9的修整面30。待修整砂轮1安装在磨床的旋转轴10上。

所述修整板为开口朝向待修整砂轮的圆弧板，圆弧板的半径大于待修整砂轮的半径；通过圆弧曲率半径的改变，可调整楔形收敛速度，实现不同超硬磨具砂轮的修整。所述旋转轴上还连接有在修整时控制待修整砂轮向修整板进给的进给装置；修整箱包括底壁、侧壁和箱盖，所述箱盖上设有在砂轮修整时供待修整砂轮部分露出的避让槽，在砂轮修整时，底壁、侧壁、箱盖及待修整砂轮围成密封结构，以减少或避免修整液的外泄。砂轮修整装置还包括用于检测修整状态的传感器7和采集控制系统8。

本实施例的砂轮修整装置的工作原理如下：待修整砂轮在旋转时将含有修整磨料的修整液带入楔形收敛间隙，基于流体动压产生原理，借助油楔效应产生的动压和磨料的硬脆特性，通过磨粒的移动、挤压、滚动、自锁、破碎、耕犁、切削等作用，使超硬磨料砂轮表面结合剂被去除，超硬磨料被磨耗、破碎、脱落，实现超硬磨料砂轮外圆面的快速修整。修整期间，可通过砂轮修整状态，手动或自动调整砂轮不断向修整板进给，直至完成修整加工。

本发明的砂轮修整装置的具体实施例2，结构示意图如图2所示，其修整板为平板，其余结构可参考实施例1。

本发明的砂轮修整装置的其他实施例中，修整板可以为其他形状，也可以沿竖直方向设置在待修整砂轮的一侧，与待修整砂轮的待修整面形成楔形间隙，保证在砂轮的旋转时，修整液由楔形间隙的大口端进入，小口端流出，形成楔形收敛间隙即可；修整箱可不设置箱盖；修整箱的箱盖可不设置避让槽，修整箱的尺寸能满足砂轮修整过程中待修整砂轮整体在箱体内进行即可；进给装置可设置在基板上，控制基板向待修整砂轮进给。

以下以具体的砂轮修整为例，详细描述本发明的基于流体动压驱动的砂轮修整方法：

本发明的基于流体动压驱动的砂轮修整方法的实施例3，待修整砂轮为树脂结合剂cbn砂轮，直径d300、厚度t20、粒度140/170#、砂轮外圆最大跳动0.4mm(即修整余量)，在卧轴矩台平面磨床上进行砂轮修整，具体操作步骤如下：

1)方案设计：依据待修整砂轮磨料、粒度、厚度及修整余量，选择氧化铝磨料为修整磨料，粒度为100/120#(磨料尺寸125-150μm)；

修整液的组成为：修整磨料30％，悬浮剂5％，46#抗磨液压油60％，水5％；修整板为圆弧形硬质合金(见图1)，修整间隙为100/120#修整磨料尺寸的60％，即82.5μm；设计砂轮修整工艺为：利用ae传感器实时跟踪监测砂轮修整信号，手动控制砂轮实施微量进给；

2)条件准备：在卧轴平面磨床上实施，将修整箱置于平面磨床工作台上，安装砂轮，调整磨床砂轮外圆与修整板初始间隙82μm左右；然后，在修整箱中按以上比例配置修整液，修整液用量达修整箱的90％，适当搅拌使磨料处于悬浮状态；

3)砂轮修整：根据砂轮修整方案，启动砂轮旋转，操作者根据ae传感器信号或眼看耳听手感经验判断砂轮当下修整状态，手动控制砂轮微量进给不断调整修整间隙，直至总进给量等于0.45mm＞0.4mm，完成砂轮外圆修整加工。

4)修整结束停机：各部件回位。

本发明的基于流体动压驱动的砂轮修整方法的实施例4，待修整砂轮为树脂结合剂cbn砂轮，直径d300、厚度t20、粒度140/170#、砂轮外圆最大跳动0.4mm(即修整余量)，在卧轴矩台平面磨床上进行砂轮修整，具体操作步骤如下：

1)方案设计：依据待修整砂轮磨料、粒度、厚度及修整余量，选择氧化铝磨料为修整磨料，粒度为100/120#(磨料尺寸125-150μm)；

修整液的组成为：修整磨料30％，悬浮剂5％，46#抗磨液压油60％，其余为15#主轴油；修整板为平板硬质合金(见图2)，修整间隙为100/120#修整磨料尺寸的60％，即82.5μm；设计砂轮修整工艺为：砂轮自动进给修整，总修整时间为5分钟，分为粗修、精修和光修，其中粗修进给速度为2.0μm/s，时间为3分钟；精修进给速度为1.0μm/s，时间为1.5分钟；光修时间为0.5分钟；

2)条件准备：在卧轴平面磨床上实施，将修整箱置于平面磨床工作台上，安装砂轮，调整磨床砂轮外圆与修整板初始间隙82μm左右；然后，在修整箱中按以上比例配置修整液，修整液用量达修整箱的90％，适当搅拌使磨料处于悬浮状态；

3)砂轮修整：根据砂轮修整方案，启动砂轮旋转，利用数控磨床实现砂轮自动进给修整，直至总进给量等于0.45mm＞0.4mm，完成砂轮外圆修整加工。

4)修整结束停机：各部件回位。

采用上述方法对超硬砂轮进行修整，可克服现有砂轮修整方法存在的修整污染大、磨料利用率不高、工具磨损快、修整效率低、修整精度低、可控性能差、应用不佳等工程技术问题，具有修整用磨料可重复利用、无污染、修整效率高、操作方便等优点，该方法同样适用于非超硬砂轮的修整，适用性广，推广应用前景良好。