砂轮倒角方法、砂轮倒角装置与流程

本发明涉及磨床加工技术领域，尤其涉及砂轮倒角方法、和砂轮倒角装置。

背景技术：

磨床(Grinder，Grinding Machine)是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工。砂轮，尤其是大尺寸的砂轮，在使用之前通常需要对砂轮进行倒角，使得砂轮的边缘角不至于太尖锐。该倒角通常为圆弧形。现有技术中，不同规格的砂轮的倒角采用的方式各异。现有技术的一种砂轮倒角技术中，使用金刚笔磨削砂轮的边缘角使之成圆弧形。现有技术的另一种砂轮倒角技术中，使用金刚轮的侧沿磨削砂轮的边缘角使之成圆弧形。后者主要用于斜轴磨床加工方式，金刚轮与砂轮倾斜设置。

技术实现要素：

本发明的目的之一是提供砂轮倒角方法和砂轮倒角装置，其中金刚轮的控制简单、倒角精度高。

本发明的一个方面提供了砂轮倒角方法，包括：

提供一金刚轮，其包括一第一旋转轴；

设置金刚轮使其垂直于砂轮；

将金刚轮和砂轮进行对刀操作，并建立一平面坐标系，平面坐标系所在平面垂直于砂轮；

在平面坐标系内建立一运动路径，运动路径包括一圆弧；和

驱动金刚轮和砂轮旋转，并控制金刚轮的第一旋转轴在平面坐标系内的投影沿着运动路径移动使得砂轮形成一平行于圆弧的倒角。该砂轮倒角方法中金刚轮的控制简单、倒角精度高。

在砂轮倒角方法的一种示意性的实施方式中，砂轮包括：

一第一砂轮端面，

一砂轮侧面，其与第一砂轮端面垂直相邻，

一第二砂轮端面，其平行于第一砂轮端面并与砂轮侧面垂直相邻，和

一第二旋转轴，其垂直于第一砂轮端面；

将金刚轮和砂轮进行对刀操作，并建立一平面坐标系的步骤包括：

将金刚轮的外轮廓抵靠砂轮的第一砂轮端面的一第一位置，

将金刚轮的外轮廓抵靠砂轮的砂轮侧面的一第二位置，

根据第一位置和第二位置确定平面坐标系。通过上述对刀操作，能够很方便地建立该平面坐标系，以便于设定金刚轮的运动路径。

在砂轮倒角方法的另一种示意性的实施方式中，设置金刚轮使其垂直于砂轮的步骤进一步包括：设置金刚轮正对第二旋转轴；第二旋转轴位于平面坐标系所在的平面内；金刚轮在垂直于平面坐标系的方向上不移动。这样金刚轮磨削砂轮的边缘角时磨削力均匀。

在砂轮倒角方法的再一种示意性的实施方式中，平面坐标系包括一第一坐标轴，其位于砂轮侧面；一第二坐标轴，其位于第二砂轮端面；和一原点，其位于砂轮侧面和第二砂轮端面的交叉处。在该平面坐标系内描述金刚轮的运动路径更方便。

在砂轮倒角方法的右一种示意性的实施方式中，圆弧为四分之一圆弧。

本发明的另一个方面提供了砂轮倒角装置，包括：

一金刚轮，其包括一第一旋转轴，金刚轮能够被设置为垂直于砂轮；

一坐标系创建单元，其能够根据金刚轮和砂轮进行的对刀操作建立一平面坐标系，平面坐标系所在平面垂直于砂轮；

一路径创建单元，其能够在平面坐标系内建立一运动路径，运动路径包括一圆弧；和

一驱动系统，其能够驱动金刚轮和砂轮旋转，并控制金刚轮的第一旋转轴在平面坐标系内的投影沿着运动路径移动使得砂轮形成一平行于圆弧的倒角。该砂轮倒角装置中金刚轮的控制简单、倒角精度高。

在砂轮倒角装置的一种示意性的实施方式中，砂轮包括：

一第一砂轮端面，

一砂轮侧面，其与第一砂轮端面垂直相邻，

一第二砂轮端面，其平行于第一砂轮端面并与砂轮侧面垂直相邻，和

一第二旋转轴，其垂直于第一砂轮端面；

坐标系创建单元包括：

第一位置获取单元，其能够获得金刚轮的外轮廓抵靠砂轮的第一砂轮端面的一第一位置，

第二位置获取单元，其能够获得金刚轮的外轮廓抵靠砂轮的砂轮侧面的一第二位置，

处理单元，其能够根据第一位置和第二位置确定平面坐标系。通过上述对刀操作，能够很方便地建立该平面坐标系，以便于设定金刚轮的运动路径。

在砂轮倒角装置的另一种示意性的实施方式中，金刚轮被设置为正对第二旋转轴；第二旋转轴位于平面坐标系所在的平面内；金刚轮在垂直于平面坐标系的方向上不移动。这样金刚轮磨削砂轮的边缘角时磨削力均匀。

在砂轮倒角装置的再一种示意性的实施方式中，平面坐标系包括一第一坐标轴，其位于砂轮侧面；一第二坐标轴，其位于第二砂轮端面；和一原点，其位于砂轮侧面和第二砂轮端面的交叉处。在该平面坐标系内描述金刚轮的运动路径更方便。

在砂轮倒角装置的右一种示意性的实施方式中，圆弧为四分之一圆弧。

附图说明

下文将以明确易懂的方式通过对优选实施例的说明并结合附图来对本发明上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明，其中：

图1是本发明实施例提供的砂轮倒角方法的流程框图；

图2是本发明实施例提供的金刚轮与砂轮位置关系图；

图3是本发明实施例提供的砂轮倒角过程中金刚轮相对砂轮移动的示意图；

图4是本发明实施例提供的金刚轮和砂轮对刀操作示意图。

标号说明：

10 金刚轮

11 第一金刚轮端面

12 金刚轮侧面

13 第二金刚轮端面

20 砂轮

21 第一砂轮端面

22 砂轮侧面

23 第二砂轮端面

201 倒角

202 另一倒角

30 坐标系创建单元

31 第一位置获取单元

32 第二位置获取单元

33 处理单元

40 路径创建单元

50 驱动系统

51 第一旋转驱动装置

52 第一伺服电机

53 第二伺服电机

54 第二旋转驱动装置

60 控制器

R1 第一旋转轴

R2 第二旋转轴

UW 平面坐标系

S 平面坐标系所在平面

第一坐标值U

第二坐标值W

第三坐标值V

P 运动路径

P1 圆弧

P2 另一圆弧

P3 直线

T 金刚轮的第一旋转轴在平面坐标系内的投影

A 第一位置

B 第二位置

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

下面讨论的各图以及被用来描述在该专利文档中的本公开的原理的各种实施例仅以说明的方式并且无论如何不应该被解释成限制本公开的范围。本领域技术人员将会理解，可以在任何适当布置的设备中实施本公开的原理。将参考示例性非限制实施例来描述本申请的各种创新教导。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地示出了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

本申请文件中“垂直”的含义包括在误差范围内的“基本垂直”。

图1是本发明实施例提供的砂轮倒角方法的流程框图。图2是本发明实施例提供的金刚轮与砂轮位置关系图。图3是本发明实施例提供的砂轮倒角过程中金刚轮相对砂轮移动的示意图。图3中第一旋转轴R1垂直于纸面，第二旋转轴R2位于纸面内。

结合图1、图2和图3可以看出，该砂轮倒角方法，包括：

步骤S1：提供一金刚轮10，其包括一第一旋转轴R1。

金刚轮10能够绕着第一旋转轴R1自转。沿着第一旋转轴R1观看，金刚轮10的轮廓为圆形，其半径为r1。金刚轮10在沿着第一旋转轴R1的方向上具有厚度H1。金刚轮10还包括：一第一金刚轮端面11和一第二金刚轮端面13，二者相互平行，且均垂直于第一旋转轴R1。金刚轮10还包括一金刚轮侧面12，其与第一金刚轮端面11和第二金刚轮端面13均垂直相邻。

步骤S2：设置金刚轮10使其垂直于砂轮20。

砂轮20包括：

一第一砂轮端面21，

一砂轮侧面22，其与第一砂轮端面21垂直相邻，

一第二砂轮端面23，其平行于第一砂轮端面21并与砂轮侧面22垂直相邻，和

一第二旋转轴R2，其垂直于第一砂轮端面21。

砂轮20能够绕着第二旋转轴R2自转。沿着第二旋转轴R2观看，砂轮20的轮廓为圆形，其半径远大于金刚轮的半径r1。砂轮20在沿着第二旋转轴R2的方向上具有厚度H2。

金刚轮10垂直于砂轮20，故第一旋转轴R1垂直于第二旋转轴R2，第一金刚轮端面11垂直于第一砂轮端面21。金刚轮侧面12面向第一砂轮端面21。

在一个示意性的实施方式中，步骤S2进一步包括：设置金刚轮10正对第二旋转轴R2。由图2和图3可知，金刚轮10垂直于砂轮20，金刚轮侧面12面向第一砂轮端面21。当金刚轮10正对第二旋转轴R2时，金刚轮10整体位于或基本位于第一砂轮端面21的中央，这样金刚轮10磨削砂轮20的边缘角时磨削力均匀。在一个示意性的实施方式中，第二旋转轴R2平行于第一金刚轮端面11和第二金刚轮端面13。第二旋转轴R2到第一金刚轮端面11的垂直距离等于第二旋转轴R2到第二金刚轮端面13的垂直距离。这样能够进一步提高金刚轮10磨削砂轮20的磨削力的均匀性。

步骤S3：将金刚轮10和砂轮20进行对刀操作，并建立一平面坐标系UW，平面坐标系UW所在平面S垂直于砂轮20。

图4是本发明实施例提供的金刚轮和砂轮对刀操作示意图。具体而言，步骤S3包括：

步骤S31：将金刚轮10的外轮廓抵靠砂轮20的第一砂轮端面21的一第一位置A。

从图4所示视角，金刚石10从砂轮20的左侧逐渐靠近砂轮20的第一砂轮端面21直至金刚石侧面12与第一砂轮端面21接触，该接触处为第一位置A。

步骤S32：将金刚轮10的外轮廓抵靠砂轮20的砂轮侧面22的一第二位置B。

从图4所示视角，金刚石10从砂轮20的上侧逐渐靠近砂轮20的砂轮侧面22直至金刚石侧面12与砂轮侧面22接触，该接触处为第二位置B。

金刚石10在移动过程中始终保持其在沿着第一旋转轴R1的方向上不动，只在垂直于第一旋转轴R1的平面内移动。因此，第一位置A和第二位置B在沿着第一旋转轴R1的方向上的坐标相同。

步骤S33：根据第一位置A和第二位置B确定平面坐标系UW。

第一位置A和第二位置B在沿着第一旋转轴R1的方向上的坐标相同，因此根据第一位置A能够确定该平面坐标系UW的第二坐标轴W，其平行于第一砂轮端面21；根据第二位置B能够确定该平面坐标系UW的第一坐标轴U，其平行于砂轮侧面22。第三坐标轴V垂直于第一坐标轴U和第二坐标轴W。这里，利用了第一位置A在第一坐标轴U上的坐标值和第二位置B在第二坐标轴W上的坐标值，并不需要获得第一位置A和第二位置B在第一坐标轴U和第二坐标轴W上的完整的坐标值。

从图4可以看出，步骤S33中建立的平面坐标系UW包括第一坐标轴U，和第二坐标轴W，二者垂直相交且位于平面S。平面坐标系UW所在平面S垂直于第一旋转轴R1，平行于第二旋转轴R2，且垂直于砂轮20。因此，金刚石10在移动过程中始终保持其在垂直于平面坐标系UW的方向(即第三坐标轴V的方向)上不移动，只在平面坐标系UW内移动。因此，在平面坐标系UW内能够很方便地描述金刚轮10和砂轮20之间的位置关系以及金刚轮10的移动轨迹。通过上述对刀操作，能够很方便地建立该平面坐标系UW，以便于设定金刚轮的运动路径。在一个示意性的实施方式中，当金刚轮10正对第二旋转轴R2时，第二旋转轴R2位于平面坐标系UW所在的平面S内。

如图4所示，在一个示意性的实施方式中，平面坐标系UW的第一坐标轴U位于砂轮侧面22；平面坐标系UW的第二坐标轴W位于第二砂轮端面23。平面坐标系UW还包括一原点O，其位于砂轮侧面22和第二砂轮端面23的交叉处。在该平面坐标系UW内描述金刚轮的运动路径更方便。

步骤S4：在平面坐标系UW内建立一运动路径P，运动路径P包括一圆弧P1；和步骤S5：驱动金刚轮10和砂轮20旋转，并控制金刚轮10的第一旋转轴R1在平面坐标系UW内的投影T沿着运动路径P移动使得砂轮20形成一平行于圆弧P1的倒角201。

金刚轮10绕第一旋转轴R1旋转，砂轮20绕第二旋转轴R2旋转。该运动路径P为金刚轮10的第一旋转轴R1在平面坐标系UW内的投影T的运动路径。保持金刚轮10在第三坐标轴V的方向上不移动的同时，只要设定合适的运动路径P，然后控制金刚轮10的第一旋转轴R1在平面坐标系UW内的投影T沿着该运动路径P移动，就能将砂轮20磨削出预定形状和尺寸的倒角201。例如，以将砂轮20磨削出半径为r2的四分之一圆弧的倒角201为例。建立如图4所示的平面坐标系UW。第一旋转轴R1在平面坐标系UW内的投影T从圆弧P1的起点T1运动至圆弧P1的终点T2。该圆弧P1为四分之一圆弧。圆弧P1起点T1的坐标为(-H2-r1,-r2)，圆弧P1的终点T2的坐标为(-H2+r2,r1)。在数控系统中，能够通过圆弧差补指令实现圆弧P1的编辑。这样，只要控制金刚轮10的第一旋转轴R1在平面坐标系UW内的投影T从圆弧P1的起点T1运动至圆弧P1的终点T2，就能够将砂轮20磨削出半径为r2的四分之一圆弧的倒角201。倒角201平行于圆弧P1。第一砂轮端面21和砂轮侧面22通过倒角201连接。

在一个示意性的实施方式中，继续对砂轮20磨削出另一个倒角202，其为半径r2的四分之一圆弧。该运动路径P还包括一另一圆弧P2。该圆弧P2为四分之一圆弧。圆弧P2起点T3的坐标为(-r2,r1)，圆弧P2的终点T4的坐标为(r1,-r2)。运动路径P还包括一直线P3，其连接于圆弧P1的终点T2和圆弧P2的起点T3之间。只要控制金刚轮10的第一旋转轴R1在平面坐标系UW内的投影T继续从圆弧P1的终点T2继续沿着直线P3运动至圆弧P2的起点T3，然后继续从圆弧P2的起点T3运动至圆弧P2的终点T4，就能够将砂轮20的另一个边缘角磨削出半径为r2的四分之一圆弧的倒角202。倒角202平行于圆弧P2。第二砂轮端面23和砂轮侧面22通过倒角202连接。

用户能够根据金刚轮10的尺寸和砂轮20的尺寸以及所建立的平面坐标系UW设定合适的运动路径P及其圆弧P1，从而获得预定形状的砂轮倒角。

从上述可知，该砂轮倒角方法中金刚轮的磨削点与被磨削的砂轮始终垂直，倒角精度高，效率高。另外，金刚轮的控制简单，易于编程实现。控制金刚轮运动的数控系统不受限制，能够通过圆弧差补指令实现砂轮倒角。该方法对金刚轮的规格没有限制，通用性好。

本发明的实施例还提供了砂轮倒角装置，其能够执行上述的砂轮倒角方法。从图2和图3中可以看出，该砂轮倒角装置包括：

一金刚轮10，其包括一第一旋转轴R1，金刚轮10能够被设置为垂直于砂轮20；

一坐标系创建单元30，其能够根据金刚轮10和砂轮20进行的对刀操作建立一平面坐标系UW，平面坐标系UW所在平面S垂直于砂轮20；

一路径创建单元40，其能够在平面坐标系UW内建立一运动路径P，运动路径P包括一圆弧P1；和

一驱动系统50，其能够驱动金刚轮10和砂轮20旋转，并控制金刚轮10的第一旋转轴R1在平面坐标系UW内的投影T沿着运动路径P移动使得砂轮20形成一平行于圆弧P1的倒角201。

在一个示意性的实施方式中，该坐标系创建单元30和路径创建单元40集成于一控制器60内。该控制器60可以采用PLC(可编程逻辑控制器)或CNC(计算机数字控制系统)。

在一个示意性的实施方式中，驱动系统50包括：

一第一旋转驱动装置51，其能够驱动金刚轮10绕第一旋转轴R1旋转，

一第一伺服电机52，其能够控制金刚轮10在第一坐标轴U方向的移动，

一第二伺服电机53，其能够控制金刚轮10在第二坐标轴W方向的移动；和

一第二旋转驱动装置54，其能够驱动砂轮20绕第二旋转轴R2旋转。

驱动系统50从控制器60获得控制命令以执行相应的操作。第一旋转驱动装置51从控制器60获得第一旋转速度指令，以驱动金刚轮10绕第一旋转轴R1按照第一旋转速度旋转。第二旋转驱动装置54从控制器60获得第二旋转速度指令，以驱动砂轮20绕第二旋转轴R2按照第二旋转速度旋转。控制器60将运动路径P的在第一坐标轴U上的值和在第二坐标值W上的值分别传输给第一伺服电机52和第二伺服电机53。第一伺服电机52和第二伺服电机53协调工作使得金刚轮10的第一旋转轴R1在平面坐标系UW内的投影T沿着运动路径P运动。用户能够根据金刚轮10的尺寸和砂轮20的尺寸以及所建立的平面坐标系UW设定合适的运动路径P及其圆弧P1，从而获得预定形状的砂轮倒角。

在一个示意性的实施方式中，砂轮20包括：

一第一砂轮端面21，

一砂轮侧面22，其与第一砂轮端面21垂直相邻，

一第二砂轮端面23，其平行于第一砂轮端面21并与砂轮侧面22垂直相邻，和

一第二旋转轴R2，其垂直于第一砂轮端面21。

坐标系创建单元30包括：

第一位置获取单元31，其能够获得金刚轮10的外轮廓抵靠砂轮20的第一砂轮端面21的一第一位置A，

第二位置获取单元32，其能够获得金刚轮10的外轮廓抵靠砂轮20的砂轮侧面22的一第二位置B，和

处理单元33，其能够根据第一位置A和第二位置B确定平面坐标系UW。

如上文所述，第一位置获取单元31只需要获得第一位置A在第一坐标轴U上的坐标值，第二位置获取单元32只需要获得第二位置B在第二坐标轴W上的坐标值，并不需要获得第一位置A和第二位置B在第一坐标轴U和第二坐标轴W上的完整的坐标值。

在一个示意性的实施方式中，所述金刚轮10被设置为正对所述第二旋转轴R2；所述第二旋转轴R2位于所述平面坐标系UW所在的平面S内；所述金刚轮10在垂直于所述平面坐标系UW的方向上不移动。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施方式描述的，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。