一种超硬磨料砂轮快速高效整形方法
【技术领域】
[0001]本发明属于砂轮制造与应用技术领域，具体涉及一种超硬磨料砂轮快速高效整形方法。
【背景技术】
[0002]砂轮修整是磨削加工的基本技术之一，通过修整使砂轮表面获得理想的形位精度、尺寸精度和磨削能力。超硬磨料(金刚石和CBN)砂轮，由于具有极高的耐磨性，是现代加工技术的主要发展方向之一，可是超硬磨料砂轮的修整极其困难，严重制约着超硬磨料砂轮的应用，超硬磨料砂轮的高效精密绿色修整成为国内外学者研究的重点课题。通常超硬磨料砂轮的修整包括整形和修锐两个工序，整形是去除砂轮表面多余材料，使砂轮获得理想的形位精度和尺寸精度；修锐则是去除砂轮表面磨粒间的部分结合剂，形成必要的容肩空间，使磨粒凸出结合剂表面，形成锋利的磨刃，获得较好的磨削能力。
[0003]超硬磨料砂轮的整形方法较多，常用的有车削法、磨削法、电加工法、激光法等，但车削法只适应于硬脆性陶瓷结合剂超硬磨料砂轮；电加工法只适合于导电类金属结合剂超硬磨料砂轮；激光法易破坏超硬磨粒砂轮表层组织。目前，磨削法整形应用范围较广，有外圆磨削法、平面磨削法等，但传统磨削法整形工艺陈旧，修整轮浪费大，整形效率低，不利节能环保。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是目前超硬磨料砂轮磨削法整形效率低、修整轮消耗快，为解决上述问题，本发明提供一种超硬磨料砂轮快速高效整形方法，不仅可大幅度提高超硬磨料砂轮整形效率，而且修整轮消耗大量下降，有利于节能环保。
[0005]本发明的目的是以下述方式实现的:
一种超硬磨料砂轮快速高效整形方法，具体步骤为:在磨床上安装好修整轮驱动器，使磨床主轴和驱动器主轴相垂直；磨床主轴上安装好被修整砂轮，驱动器上安装好修整轮，被修整砂轮和修整轮的轴线呈十字交叉设置，使二者线速度方向相垂直；磨床主轴电机和驱动器电机分别与其变频器连接，变频器再与PLC连接；并且，被修整砂轮和修整轮转速的时域控制具有周期性，且二者周期相同、相位差180° ;在超硬磨料砂轮磨削整形时，被修整砂轮高速与修整轮低速、被修整砂轮低速与修整轮高速相配合。
[0006]在被修整砂轮表面垂直方向上安装非接触位移传感器，使传感器测试光路垂直于砂轮表面，非接触位移传感器与PLC连接，当非接触位移传感器检测的砂轮圆度小于或等于0.02mm时，PLC控制两个变频器停止输出，使被修整砂轮和修整轮停止旋转，修整结束。
[0007]所述变频器的控制信号为正弦波、矩形波或方波周期性信号。
[0008]所述被修整砂轮和修整轮的转速均为10-10000rpm。
[0009]当被修整砂轮高速与修整轮低速相配合时，被修整砂轮的转速/修整轮的转速^ 2 ;当被修整砂轮低速与修整轮高速相配合时，修整轮的转速/被修整砂轮的转速3 2。
[0010]依据超硬磨料砂轮磨削法修整机理，在砂轮修整过程中，当被修整砂轮高速、修整轮低速转动时，被修整砂轮表面磨粒沿轴向的部分结合剂更易去除，使砂轮表面纹路趋于周向(周向彗尾);当被修整砂轮低速、修整轮高速转动时，被修整砂轮表面磨粒沿周向的部分结合剂更易去除，使砂轮表面纹路趋于轴向(轴向彗尾)。如此十字交叉对磨，高低、低高速度差异化配合，不断循环持续修整方法，使超硬磨料砂轮表面凸出的磨粒周围结合剂被快速去除，导致磨粒脱落，从而实现超硬磨料砂轮表面的快速高效整形。
[0011]进一步，在被修整砂轮表面垂直安装一非接触位移传感器，以实时检测砂轮表面形貌，PLC在非接触位移传感器的反馈和程序控制下，使超硬磨料砂轮表面能自适应地去除，当反馈信号符合一定条件时停止砂轮修整工作。
[0012]本发明十字对磨速度差异化超硬磨料砂轮修整方法不仅效率高，而且可节省大量修整轮，节能环保。
[0013]本发明的有益效果在于:构思清晰、系统简单、方便实用。本发明提供一种超硬磨料砂轮表面十字对磨速度差异化快速高效整形方法，相对传统磨削法整形的砂轮表面单一修整彗尾，本发明可成倍提高超硬磨料砂轮整形效率，减少修整轮消耗，节能环保。
【附图说明】
[0014]图1是超硬磨料砂轮外圆快速高效整形方法原理图。
[0015]图2是被修整砂轮高速、修整轮低速配合时的砂轮表面修整纹路。
[0016]图3是被修整砂轮高速、修整轮低速配合时的砂轮表面修整纹路的示意图。
[0017]图4是被修整砂轮低速、修整轮高速配合时的砂轮表面修整纹路。
[0018]图5是被修整砂轮低速、修整轮高速配合时的砂轮表面修整纹路的示意图。
[0019]其中，I是被修整砂轮；2是修整轮；3是非接触位移传感器；4是磨粒；5是周向彗尾；6是轴向彗尾。
【具体实施方式】
[0020]如附图1-5所示，一种超硬磨料砂轮快速高效整形方法，具体步骤为:在磨床上安装好修整轮驱动器，使磨床主轴和驱动器主轴相垂直；磨床主轴上安装好被修整砂轮1，驱动器上安装好修整轮2，被修整砂轮和修整轮的轴线呈十字交叉设置，使二者线速度方向相垂直；磨床主轴电机和驱动器电机分别与其变频器连接，变频器再与PLC连接；并且，被修整砂轮和修整轮转速的时域控制具有周期性，且二者周期相同、相位差180° ;在超硬磨料砂轮磨削整形时，被修整砂轮I高速与修整轮2低速、被修整砂轮I低速与修整轮2高速相配合。
[0021]在被修整砂轮表面垂直方向上安装非接触位移传感器3，使传感器测试光路垂直于砂轮表面，非接触位移传感器3与PLC连接，当非接触位移传感器3检测的砂轮圆度小于或等于0.02mm时，PLC控制两个变频器停止输出，使被修整砂轮I和修整轮2停止旋转，修整结束。
[0022]所述变频器的控制信号为正弦波、矩形波或方波周期性信号。
[0023]所述被修整砂轮I和修整轮2的转速均为10-10000rpm。
[0024]当被修整砂轮I高速与修整轮2低速相配合时，被修整砂轮的转速/修整轮的转速3 2 ;当被修整砂轮I低速与修整轮2高速相配合时，修整轮的转速/被修整砂轮的转速
^ 2。
[0025]在外圆磨床工作台上安装好立式修整轮驱动器，使磨床主轴和驱动器主轴相垂直；在被修整砂轮防护罩上安装一非接触位移传感器3，使传感器测试光路垂直于砂轮表面；外圆磨床主轴上安装好被修整金刚石砂轮I，驱动器上安装好碳化硅修整轮2，使被修整金刚石砂轮I和碳化硅修整轮2在接触区线速度方向相垂直；磨床主轴电机和驱动器电机分别与其变频器连接，变频器、非接触位移传感器3再与PLC连接。
[0026]调整变频器，使被修整砂轮I和修整轮2转速的时域控制为方波信号；且二者周期相同、相位差180° ;在被修整砂轮2840rpm高速时，修整轮180rpm低速；被修整砂轮低速300rpm时，修整轮2850rpm高速。
[0027]启动外圆磨床和驱动器，使被修整砂轮I和修整轮2旋转，砂轮修整工艺采用纵向往复式修整工艺，磨床工作台带动修整驱动器作150mm/min纵向往复移动，在工作台每次换向时被修整砂轮I径向进给0.02mm。
[0028]当被修整砂轮I高速、修整轮2低速转动时，被修整砂轮I外圆表面磨粒4沿轴向的部分结合剂被去除，使砂轮表面纹路趋于周向(周向彗尾5)，如图2 ;当被修整砂轮I低速、修整轮2高速转动时，被砂轮外圆表面磨粒4沿周向的部分结合剂被去除，使砂轮表面纹路趋于轴向(轴向彗尾6)，如图3。如此十字交叉对磨，高低、低高速度差异化配合，不断循环持续修整方法，使超硬磨料砂轮外圆凸出的磨粒周围结合剂被快速去除，磨粒脱落。进一步，当非接触位移传感器3检测的砂轮圆度达到0.0lmm时，PLC控制双变频器停止输出，使被修整砂轮I和修整轮2停止旋转，修整结束。
[0029]本发明提出将被修整砂轮I轴线和修整轮2轴线呈十字交叉设置，并通过PLC和变频器的速度差异化程序控制，实现了超硬磨料砂轮外圆面的快速高效磨削法整形。本发明思路清晰，结构简单，实用性好，用于超硬磨料砂轮外圆面整形不仅效率高，而且可节省大量修整轮。
[0030]本发明的有益效果在于:构思清晰、系统简单、方便实用。本发明提供一种超硬磨料砂轮表面十字对磨速度差异化快速高效整形方法，相对传统磨削法整形的砂轮表面单一修整彗尾，本发明可成倍提高超硬磨料砂轮整形效率，减少修整轮消耗，节能环保。
[0031]以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种超硬磨料砂轮快速高效整形方法，其特征在于:具体步骤为:在磨床上安装好修整轮驱动器，使磨床主轴和驱动器主轴相垂直；磨床主轴上安装好被修整砂轮(I )，驱动器上安装好修整轮(2)，被修整砂轮和修整轮的轴线呈十字交叉设置，使二者线速度方向相垂直；磨床主轴电机和驱动器电机分别与其变频器连接，变频器再与PLC连接；并且，被修整砂轮(I)和修整轮(2)转速的时域控制具有周期性，且二者周期相同、相位差180° ;在超硬磨料砂轮磨削整形时，被修整砂轮(I)高速与修整轮(2)低速、被修整砂轮(I)低速与修整轮(2)高速相配合。2.根据权利要求1所述的超硬磨料砂轮快速高效整形方法，其特征在于:在被修整砂轮表面垂直方向上安装非接触位移传感器(3)，使传感器测试光路垂直于砂轮表面，非接触位移传感器(3)与PLC连接，当非接触位移传感器(3)检测的砂轮圆度小于或等于0.02mm时，PLC控制两个变频器停止输出，使被修整砂轮(I)和修整轮(2)停止旋转，修整结束。3.根据权利要求1所述的超硬磨料砂轮快速高效整形方法，其特征在于:所述变频器的控制信号为正弦波、矩形波或方波周期性信号。4.根据权利要求1所述的超硬磨料砂轮快速高效整形方法，其特征在于:所述被修整砂轮(I)和修整轮(2)的转速均为10-10000rpm。5.根据权利要求1所述的超硬磨料砂轮快速高效整形方法，其特征在于:当被修整砂轮(I)高速与修整轮(2)低速相配合时，被修整砂轮(I)的转速/修整轮(2)的转速3 2 ;当被修整砂轮(I)低速与修整轮(2 )高速相配合时，修整轮(2 )的转速/被修整砂轮(I)的转速兰2。
【专利摘要】本发明公开了一种超硬磨料砂轮快速高效整形方法，具体步骤为：在磨床上安装好修整轮驱动器，使磨床主轴和驱动器主轴相垂直；磨床主轴上安装好被修整砂轮，驱动器上安装好修整轮，被修整砂轮和修整轮的轴线呈十字交叉设置，使二者线速度方向相垂直；磨床主轴电机和驱动器电机分别与其变频器连接，变频器再与PLC连接；并且，被修整砂轮和修整轮转速的时域控制具有周期性，且二者周期相同、相位差180°；在超硬磨料砂轮磨削整形时，被修整砂轮高速与修整轮低速、被修整砂轮低速与修整轮高速相配合。本发明相对传统磨削法整形的砂轮表面单一修整彗尾，本发明可成倍提高超硬磨料砂轮整形效率，减少修整轮消耗，节能环保。
【IPC分类】B24B53/12, B24B53/06
【公开号】CN105081977
【申请号】CN201510403745
【发明人】冯克明, 朱建辉, 王庆伟
【申请人】郑州磨料磨具磨削研究所有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年7月10日