可阵列式面域抛磨的砂轮的制作方法

本发明涉及一种砂轮，特别涉及一种可阵列式面域抛磨的砂轮。

背景技术：

对于钢轨在线打磨，目前大规模使用的是从美国引进的锆刚玉砂轮组合打磨办法。这种办法是把48片锆刚玉树脂结合砂轮放置在三台机车上从不同方向对铁轨同时打磨，打磨行进速度最快只有每小时18公里，粉尘随处扩散，直接污染沿路电气设备。从欧洲引进的最新型打磨机车，其工作速度也只有每小时30公里，工作时，铁路全线封闭。很显然，这两者不能满足我国高速铁轨打磨的需要。

在线钢轨打磨是典型的面域打磨，本应由柔性较好的砂带完成，但传统砂带只能在低速低压条件下使用，不能满足高速、大磨削量的要求。因此，需要一种能长时间工作、大磨削量、耐高速冲击、能进行面域打磨的磨具。

技术实现要素：

本发明目的是为了克服现有技术的不足，提供一种可阵列式面域抛磨的砂轮，既能像传统砂轮一样提供长寿命磨削，又能进行面域磨削，能像传统砂带一样对面域进行弹性磨削。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种可阵列式面域抛磨的砂轮，包括一砂轮主体；在所述砂轮主体的靠边缘位置沿圆周设置若干可滑动的刚性或半刚性的磨块，所述磨块的滑动方向沿所述砂轮主体的径向。

作为优选，对应每个磨块设有一个滑动设于所述砂轮主体上的滑动模块；所述磨块设于所述滑动模块的远离所述砂轮主体的中心的一端；每个滑动模块设置在一个气缸的伸缩杆上，所述气缸设置在所述砂轮主体上；所述滑动模块的靠近所述砂轮中心的一端设有一伸出杆，所述伸出杆套设有弹簧，所述伸出杆由所述伸缩杆供应推力。

作为优选，所述滑动模块设有若干个轴向延伸并贯穿所述滑动模块的第一气流散热通道；所述第一气流散热通道包括通过第二伸出杆贯穿磨块的子通道。

作为优选，所述砂轮主体对应每个滑动模块设有导槽，所述滑动模块设置在所述导槽内，所述导槽侧壁设置有若干个轴向延伸的第二气流散热通道。

作为优选，所述磨块上设有磨粒，所述磨粒为人造金刚玉或立方氮化硼或碳化硅或刚玉质或煅烧氧化铝或陶瓷磨料或氧化铈或稀土或碳碳或石墨稀中其中一种或几种材料组合而成的磨粒。

作为优选，所述磨块设有若干轴向延伸的第三气流散热通道；所述磨块通过磨块紧固件与所述滑动模块连接，所述第三气流散热通道全部或部分贯穿磨块紧固件。

作为优选，所述砂轮主体的中部设有一个或若干个用于储存压缩空气的储气空腔，所述气缸的进气口与所述储气空腔相通。

作为优选，所述气缸上或所述储气腔内设有用于探测气压及载荷变化的传感器。

作为优选，所述砂轮主体上设有一个或若干个小型空气压缩机，所述小型空气压缩机的出气口与所述储气空腔或与所述气缸的进气口连通。

作为优选，所述砂轮主体中设有用于向散热通道输送高压高速气流的高压鼓风机。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

通过上述结构，本发明所述的可阵列式面域抛磨的砂轮能够：(1)在被磨工件不移动的情况下在工件上磨出一个面域，而传统的砂轮只能磨出一个弧。传统砂轮只有在工件移动的情况下才能磨出一个面域。面域可以是平面，也可以是曲面。本发明所述的砂轮由于自带弹性磨削压力可以进行贴面磨削，同时磨削平面及曲面，这种属性对高速铁轨打磨尤为重要。(2)传统砂轮属典型刚性磨削，铁轨被磨坏的风险较高；本发明所述的砂轮是弹性磨削，铁轨被磨坏的风险低。(3)在砂轮主轴不移位的情况下，传统砂轮的磨削压力不能改变；而本发明所述的砂轮可通过调整气压的方式随时调整磨削压力。这种属性可防止工件在高速打磨时被烧伤。(4)传统砂带可进行面域弹性磨削，但受基材所限，其磨削线速度慢，多在每秒20－25米之间；而本发明所述砂轮的磨削线速度高达每秒数百米，可实现每小时350公里以上的在线打磨。(5)传统砂带一次性携带的磨粒数量有限，磨削寿命短；而本发明所述砂轮的磨块可携带大量磨粒，磨削寿命长，可满足长时间在线铁轨打磨的需要。

附图说明

图1是本发明的结构示意图a

图2是本发明的结构示意图b。

图中：

1—砂轮主体；11—储气空腔；12—导槽；121—第二气流散热通道；2—气缸；3—滑动模块；31—弹簧；32—第一气流散热通道；4—磨块；41—磨块紧固件；42—第三气流散热通道；43—磨粒；5—小型空气压缩机；6—传感器；7—鼓风机。

具体实施方式

现结合附图与具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明提供一种可阵列式面域抛磨的砂轮，包括以砂轮主体，砂轮主体为一刚性旋转轮。

砂轮主体的中部设有一个或若干个用于储存压缩空气的储气空腔；砂轮主体上设有一个或若干个小型空气压缩机，小型空气压缩机的出气口与储气空腔连通，小型空气压缩机的开启关闭及调速受摇控装置控制。砂轮主体中设有用于向气流散热通道输送高压高速气流的高压鼓风机，气流散热通道包括下文所述的第一气流散热通道、第二气流散热通道、第三气流散热通道。小型空气压缩机可远程遥控；高压鼓风机及小型空气压缩机设置在储气空腔外，砂轮主体内。

在砂轮主体的靠边缘上设置以砂轮中心轴为基准轴阵列设置若干导槽，即砂轮主体的导槽沿圆周分布，相邻导槽之间的间隔相同，导槽的轴向与砂轮主体的径向相同。导槽的内腔可为圆柱内腔或长方体内腔。导槽可沿砂轮的中心轴轴向设置为若干层，每一层的导槽皆沿砂轮主体圆周分布，从而导槽形成轴方向阵列。

在砂轮主体上对应每个导槽设有一个气缸，气缸的伸缩杆伸入导槽靠近砂轮主体的中心的一端开口；气缸的进气口与储气空腔相通。每个导槽内设有滑动模块，滑动模块的后端设有第一伸出杆，第一伸出杆上套设有弹簧；第一伸出杆与伸缩杆相顶接触，由伸缩杆供应推力，滑动模块在伸缩杆的带动下在导槽内滑动。滑动模块可为圆形或方形。弹簧不超出气缸的伸缩杆所在的端面所正对的范围，以便在气缸不起作用时仍然维持一定的径向推力。

滑动模块的前端设有第二伸出杆，第二伸出杆通过磨块紧固件与刚性或半刚性的磨块固定连接。磨块上设有磨粒，磨粒为人造金刚玉或立方氮化硼或碳化硅或刚玉质或煅烧氧化铝或陶瓷磨料或氧化铈或稀土或碳碳或石墨稀中其中一种或几种材料组合而成的磨粒。从砂轮主体的径向观察，磨块可以是圆形、正方形或长方形或其它多边形；从砂轮主体的径向观察，磨削面为弧面或多弧面或其它形状，或沿径向或轴向呈几种形状交替阵列。

滑动模块的圆周方向上设有若干个轴向延伸且贯穿滑动模块的第一气流散热通道，必要时，这些第一气流散热通道通过第二伸出杆、模块紧固件直接贯穿磨块的子通道。导槽侧壁设置有若干个轴向延伸且贯穿滑动模块的第二气流散热通道。磨块设有若干轴向延伸的第三气流散热通道，必要时，这些第三气流散热通道全部或部分贯穿磨块紧固件。相邻磨块之间存有一定间隙，起散热、去屑缓冲作用。

气缸上或储气腔内设有用于探测气压及载荷变化的传感器。

本发明中气缸、小型空气压缩是为了实现气缸的正常运作的气动系统的两个装置，气动系统中的其它装置及连接方式为本领域常规技术手段所知。

本发明工作时，当将本发明所述的砂轮安装在砂光机、磨轨机等有动力驱动的装置内，并以接触输电或无线输电的方式向砂轮内小型空气压缩机、鼓风机、传感控制器等输电。砂轮高速转动，磨块在离心力、弹簧力、气缸推力及磨削压力的共同作用下与滑动模块一起沿砂轮主体径向做伸缩运动，对工件某面域保持相对稳定的有弹性的磨削压力。与此同时鼓风机的启动，从砂轮内部对易发热处进行强行散热。

本发明中具有以下特点：

1、可对面域进行弹性磨削

本发明所述的可阵列式面域抛磨的砂轮是靠轴阵列(即气缸沿旋转轮分布一圈，而且每个气缸的轴与参照轴垂直)排布的可伸缩磨块制造磨削的，由离心力、弹簧和气缸(压缩空气)提供弹性能量。单一磨块从一开始接触工件(磨削对象)到结束一次磨削周期，对工件的磨削压力始终富有弹性，而且这种弹性压力变化极少，特别是在气动压力作用下。换言之，它能够像传统砂带一样对被磨削的面域始终保持比较均衡的磨削压力。在轴阵列间隔弧度较小，抛磨模块伸缩行程增加的情况下，可实现数磨块在某一面域范围内同时作用，大范围保持磨削均衡性。

2、可进行高线速度面域抛磨

受柔性基材及接头的限制，传统砂带不能在高线速度下使用，然高线速度恰恰是高效抛磨的重要条件。传统砂带的工作线速度一般不超过每秒25米，超过此速度，很容易造成接头破裂或基体撕裂。本发明所述的可阵列式面域抛磨的砂轮是局部可伸缩的刚性砂轮，其工作线速度可在每秒数百米以上。

3、可实时调整磨削压力

可阵列式面域抛磨的砂轮对磨削对象的接触是刚性或半刚性材料弹性接触，其磨削压力是离心力、弹簧力、压缩空气通过气缸输出的弹性推力。由于气压可调，磨削压力可在离心力、弹簧力之上任意调整。这种功能对一些不可犯错磨削对象的抛磨(如高速铁轨在轨打磨)尤为重要。

4、快速散热

传统砂带磨削，整个磨削面相对封闭，中间缺少散热的地方。3M公司一款打磨圆片，圆片上有数个穿孔，打磨时让气流经穿孔带走部分热量及去屑物。本发明的磨块按轴阵列呈圆周分布，即便数个同时作用在同一平面，两个模块之间自动形成一个缓冲的空间，便于热量在此扩散，其作用相当于3M圆片中的穿孔，但这个缓冲空间大多了。

5、使用寿命长

本发明可阵列式面域抛磨的砂轮把磨块固定在滑动模块的上，可携带的磨粒数量相当可观，是传统砂带的倍数，因而可长时间磨削。当末端磨块消耗殆尽时，只需更换磨块，即可继续使用。磨块可以由传统磨粒制成，也可由人造金刚玉、立方氮化硼等超硬磨粒制成或它们的合成，轻易实现长寿命磨削。磨块可以是刚性的，也可以是半刚性的，甚至柔软的，灵活多样，满足不同抛磨要求。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变动。