一种超硬磨料砂轮的精密平衡校正方法与流程

本发明涉及一种超硬磨料砂轮的精密平衡校正方法。

背景技术：

砂轮是磨削加工的关键部件，但由于其制造误差、使用安装误差和砂轮内在组织不均匀等原因，往往会造成砂轮不平衡，进而引起磨削过程系统振动，降低磨削加工质量，甚至存在安全生产隐患。

砂轮平衡主要分重力式平衡和离心式平衡。重力式平衡也称静平衡，一般是在卧式平衡架上，依赖砂轮自身的重力作用来测量不平衡，砂轮静平衡使用面最广，但平衡精度低。离心式平衡也称动平衡，是在旋转状态下，依据砂轮不平衡引起的振动力来测量不平衡，动平衡又分离线动平衡和在线动平衡，离线动平衡是通过人工在砂轮上去重(或增重)来调整砂轮新的平衡，砂轮平衡精度高，但劳动强度大、效率低；在线动平衡是在数控磨床上对砂轮不平衡状况进行在线检测和自动校正，平衡效率高、精度高，主要用于高档数控磨床，但在线自动动平衡检测量程有限，对砂轮的初始不平衡要求较高，甚至在砂轮上机前还需要进行静平衡或离线动平衡检测、校正。

在超硬磨料砂轮制造过程中，砂轮出厂前的平衡校正主要采用离线动平衡检测和在砂轮基体单面重点区域去重的工艺。即通过钻削、铣削去除砂轮基体单面重心区域适当质量，使砂轮达到新的平衡精度要求。但此种方法需多次检测砂轮不平衡量，多次钻削或铣削调整，去除量难以控制，去重点数量不一、分布较乱，去重孔深度不等，影响砂轮外观质量；并且，因每个砂轮去重量不同，难以量化生产，人为因素影响大，工作效率较低。

在砂轮使用过程中，普通磨床上砂轮的平衡校正主要是在砂轮法兰上采用单面平衡块配重方法，但在使用中该校正方法存在如下缺陷：一来平衡块与砂轮重心在其轴向存在距离，易产生新的力偶，影响砂轮整体平衡精度；二来平衡块与砂轮法兰接触方式多为点接触或线接触，存在平衡块滑动趋势；三来砂轮法兰的燕尾环槽均预留有平衡块进出通道，进一步又降低了砂轮平衡精度。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种超硬磨料砂轮的精密平衡校正方法，旨在提高砂轮平衡精度，使砂轮平衡校正快捷、准确、批量的用于超硬磨具制造和使用。

为了实现以上目的，本发明中超硬磨料砂轮的精密平衡校正方法的技术方案如下：超硬磨料砂轮的精密平衡校正方法，包括以下步骤：

步骤一，在砂轮的基体端面的同一圆周上开设3-6个均布的平衡孔，并给各平衡孔上安装用于堵上平衡孔的孔口的堵头，以由砂轮和堵头组成待校正的砂轮；

步骤二，在动平衡机上测试砂轮的不平衡量，以确定砂轮的初始重心位置和砂轮不平衡矩M；

步骤三，在砂轮端面上过初始重心和圆心建立X轴，砂轮轻点与初始重心关于X轴的中心O对称，将砂轮轻点区域的X轴线两侧、且距离X轴线最近的2个平衡孔确定为砂轮校正的第一、第二配重孔；

步骤四，在第一、第二配重孔中分别安装配重物，并用堵头将配重物封堵固定在配重孔中，两配重物需满足如下条件：m₀e＝m₁rcosθ+m₂rcos(360/n-θ)＝M，m₁rsinθ＝m₂rsin(360/n-θ)，式中：m₀为砂轮质量，e为初始重心在X轴上的坐标的绝对值,r为配重孔和砂轮本体的中心距，m₁和m₂为第一、第二配重孔中配重物的质量，θ为第一配重孔相对于X轴的相位角，n为平衡孔的数量。

各平衡孔均为螺纹盲孔，各堵头均为丝堵，配重物夹紧固定在堵头的内端和螺纹盲孔的封闭端之间。

配重物为与螺纹盲孔同轴间隙配合的配重砝码或配重粉料或配重胶体。

在步骤四中，配重物的重量用天平称量。

本发明中配重物是固定在砂轮的配重孔内的，这实际上是通过配重物增大了砂轮上轻点区域的质量，以使得整个砂轮的重心回落到轴心位置；同时，由于配重物可通过精密天平细分，从而提高了砂轮平衡精度；另外，由于砂轮基体配重孔是在测试不平衡量之前提前预制的，均匀布局，这样可使得砂轮平衡校正快捷、准确、批量，则可用于超硬磨具批量生产，改善砂轮外观质量。

附图说明

图1是本发明的砂轮的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图1中砂轮的校正原理示意图；

图4是图1中配重孔在装入砝码配重后的结构示意图；

图5是图1中配重孔在装入粉料配重后的结构示意图。

具体实施方式

本发明中超硬磨料砂轮的精密平衡校正方法的实施例：该方法是一种超硬磨料砂轮的精密平衡校正方法，以树脂CBN平形砂轮为例，该树脂CBN平形砂轮的外径为200mm、内孔为75mm、厚度为20mm。该树脂CBN平形砂轮包括砂轮基主体1、堵头6和配重砝码5。如图1和图2所示，砂轮1为超硬磨料砂轮，砂轮1的基体上开设有沿圆周方向均布的平衡孔3，这些平衡孔3用于放置配重砝码5，配重砝码5按质量大小分类，配重砝码5的形状呈片状，配重砝码5与平衡孔3间隙配合；配重砝码5的材料不限，可根据平衡孔3的空间体积和配重材料比重进行选择；各平衡孔3均为螺纹盲孔，对应的堵头6均为丝堵，该堵头6可螺纹连接在平衡孔3的孔口位置，同时堵头6也能够将配重砝码5顶紧固定在平衡孔3中，实现配重砝码5在平衡孔3中的固定。砂轮总质量为1500g(即砂轮1的平衡孔3中配备有相应的堵头6)。

以砂轮上带有四个平衡孔为例，该校正方法包括如下步骤：

1)准备工作。清洁砂轮1，特别是砂轮1的平衡孔3，并将堵头6旋入平衡孔3中，目测待校砂轮装配完好待用。

2)测试待校砂轮的不平衡量。在砂轮动平衡机上测试，计算确定出待校砂轮的初始重心2位置A、待校砂轮的不平衡矩M为300gmm。

3)确定两个配重点。根据待校砂轮的初始重心2位置A、轴心O，建立砂轮重心坐标系，即坐标系的X轴过初始重心2和轴心、Y轴平行于砂轮1的端面与X轴垂直；确定待校砂轮的轻点附近两个平衡孔3为第一、第二配重孔31、32，第一配重孔31的相位角θ为30°，第二配重孔32的相位角为-60°。

4)计算两组配重物质量。根据如下公式：m₀e＝m₁rcosθ+m₂rcos(360/n-θ)＝M，m₁rsinθ＝m₂rsin(360/n-θ)，式中：砂轮不平衡矩M、第一配重孔31相位角θ、砂轮质量m₀、配重孔的轴心相当于待校砂轮的轴心的半径r、平衡孔3的数量n(n＝4)，即可计算出配重m₂＝2.0g、如图3所示。

5)配重组装。根据以上计算，选择两组配重砝码5的质量m₁≈3.46g、m₂＝2.0g；将第一、第二配重孔31、32中堵头6旋出，将两组配重砝码5分别置于相应的配重孔中；再旋紧堵头6即可，如图4所示。

若需进一步提高平衡精度，可将配重砝码5细分，选m₁≈3.465g、m₂＝2.0g或m₁≈3.4841g、m₂＝2.0g等等，砂轮平衡精度可成倍提高。

平衡孔的数量可根据砂轮大小选择3～6个。

本发明中超硬磨料砂轮的精密平衡校正方法的另一实施例：与上述实施例的区别在于，如图5所示，砂轮1的配重孔中用配重粉料7作为配重物，该配重粉料7的质量科采用高精度天平称取，也可取得好的砂轮平衡效果。该配重粉料7也是通过堵头6封堵固定在配重孔中。

本发明中超硬磨料砂轮的精密平衡校正方法的另一实施例：与上一实施例的不同在于，配重物为配重胶体，配重粉料能够更加灵活的调整重量。

基于上述实施例可知，该超硬磨料砂轮的精密平衡校正方法可通过如下步骤实施：

步骤一，在砂轮的基体端面的同一圆周上开设3-6个均布的平衡孔，并给各平衡孔上安装用于堵上平衡孔的孔口的堵头，以由砂轮和堵头组成待校正的砂轮；

步骤二，在动平衡机上测试砂轮的不平衡量，以确定砂轮的初始重心位置和砂轮不平衡矩M；

步骤三，在砂轮端面上过初始重心和圆心建立X轴，砂轮轻点与初始重心关于X轴的中心O对称，将砂轮轻点区域的X轴线两侧、且距离X轴线最近的2个平衡孔确定为砂轮校正的第一、第二配重孔；

步骤四，在第一、第二配重孔中分别安装配重物，并用堵头将配重物封堵固定在配重孔中，两配重物需满足如下条件：m₀e＝m₁rcosθ+m₂rcos(360/n-θ)＝M，m₁rsinθ＝m₂rsin(360/n-θ)，式中：m₀为砂轮质量，e为初始重心在X轴上的坐标的绝对值，r为配重孔和砂轮本体的中心距，m₁和m₂为第一、第二配重孔中配重物的质量，θ为第一配重孔相对于X轴的相位角，n为平衡孔的数量。

上述实施例仅用于说明而非限制本专利的技术方案，任何对本专利进行的等同替换及不脱离本专利精神和范围的修改或局部替换，其均应涵盖在本专利权利要求保护的范围之内。