一種活動式線帶磨削加工裝置的制作方法

本發明涉及一種磨削加工裝置。特別是涉及一種用于加工硬脆材料以及不耐熱材料的活動式線帶磨削加工裝置。

背景技術：

隨著工業發展的需要以及材料科學的不斷突破和創新，各種高強度、高硬度、抗腐蝕和耐高溫的新型材料應運而生。在這些材料中，把具有高強度、超硬度、脆性大等特點，通常含有一些多組元、活性能大的合金元素或非金屬材料，以及同時含有金屬和非金屬的復合材料稱之為超硬材料。如硬質合金、高溫合金、鈦合金、金剛石、陶瓷等，它們已在機械、電子、計算機、航天航空等領域顯示出廣闊的應用前景。但是，超硬材料的脆硬特性使得其加工性能差，極易產生微裂紋和燒傷，很大程度上制約了其推廣應用。

目前對于超硬材料主要采用砂輪磨削和砂帶磨削，砂輪磨削就是通過高速旋轉砂輪的磨粒對材料表面進行擠壓，使之產生塑性變形或脆性斷裂從而產生磨削，形成新的表面。磨削加工特點是采用多刃微小加工，能長時間加工，并能獲得高精度和精確的幾何尺寸。砂帶磨削以高速運動的砂帶為磨具并輔之接觸輪、張緊輪、驅動輪等組件對工件進行加工的一種磨削方法。與砂輪磨削相比，具有磨削效率高、加工質量好、工藝靈活性大及適應性強等特點，特別是砂帶磨削已加工表面殘余拉應力較小，屬于彈性磨削，有利于解決磨削燒傷和工件變形等問題。

但是傳統的砂輪并不是一種適于高效去除金屬的工具，磨削一般總要消耗比切削高得多的能量，以去除單位體積碳剛計算，磨削比能常高達6-200j/mm³以上，而切削比能僅在8-10j/mm³以下。磨削時額外消耗的大量能量最終幾乎都轉化成了熱量，正是磨削的這種極其顯著的熱效應嚴重危及到被磨零件的表面完整性制約了金屬去除率。此外，由于砂帶采用織物或紙為基帶，強度較低，無法進行高速磨削、強力磨削。砂帶是閉環運行，長度受到限制，需要頻繁換帶。同時加工時為避免砂帶跑帶，砂帶磨削中的壓磨輪通常做成紡錘狀，對加工精度造成一定的影響。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是，提供一種加工精度高，磨削加工區域大效率高的活動式線帶磨削加工裝置。

本發明所采用的技術方案是：一種活動式線帶磨削加工裝置，包括床身和金剛石線，所述床身的前端面上固定設置有梯形支架，所述的梯形支架上設置有用于放出和收攏金剛石線的收放線機構，以及用于支撐放出的金剛石線并將所述的金剛石線排成金剛石線排的導輪機構，所述梯形支架的下面設置有用于支撐和移動被磨削工件的支撐單元，以及固定在床身前側面上的用于對磨削機構進行降溫的冷卻機構，所述的梯形支架和支撐單元之間還設置有位于金剛石線排上面用于下壓金剛石線排對被磨削工件進行磨削的壓磨機構，所述的支撐單元包括有設置在所述冷卻機構的冷卻液回收槽上的用于帶動被磨削工件垂直移動的垂直移動機構，以及設置在所述垂直移動機構上的用于帶動被磨削工件水平移動的水平移動機構，所述的床身前側面上位于梯形支架的兩側還設置有對金剛石線進行拉緊的張緊機構。

所述的梯形支架包括有梯形側架，分別一體形成在所述梯形側架的四個端角上的結構相同用于分別支撐收放線機構和導輪機構的四個軸承環，以及一端分別連接所述梯形側架的上邊和兩個側邊上，另一端連接所述床身前側面的三個固定架。

所述的三個固定架結構相同，均為l形結構，其中，三個l形結構的長邊分別垂直連接在所述梯形側架的上邊和兩個側邊上，三個l形結構的短邊分別通過螺栓固定在所述床身的前側面上。

所述的收放線機構包括有纏繞有金剛石線并進行放線的放線輪和用于接收纏繞從導輪機構過來的金剛石線的收線輪，所述放線輪和收線輪的結構相同，均是將一端分別連接在所述梯形側架上部兩個端角上的兩個軸承環內，另一端分別固定在所述床身前側面上，所述床身后側面上對應所述的放線輪和收線輪設置有兩個收放電機，兩個所述的收放電機的輸出軸分別貫穿所述床身與連接在所述床身前側面上的放線輪和收線輪相連接。

所述的導輪機構包括有用于接收從收放線機構所放出的金剛石線并導出為金剛石線排的左導輪，以及接收左導輪導出的金剛石線排并導回收放線機構的右導輪，所述左導輪和右導輪結構相同，均是將一端分別連接在所述梯形側架下部兩個端角上的兩個軸承環內，另一端分別固定在所述床身前側面上，所述床身后側面上對應所述的左導輪和右導輪設置有兩個導輪電機，兩個所述的導輪電機的輸出軸分別貫穿所述床身與連接在所述床身前側面上的左導輪和右導輪相連接。

所述的左導輪和右導輪的外表面上分別形成有用于支撐金剛石線并將金剛石線排列成金剛石線排的u型凹槽，所述的金剛石線完全嵌入在所述u型凹槽內。

所述的壓磨機構包括有固定在所述床身前側面上的固定板，所述沿固定板長度方向平行設置的兩條垂直導軌，能夠沿所述垂直導軌上下移動的壓磨滑塊，以及通過軸承垂直連接在所述壓磨滑塊上的用于下壓金剛石線排對被磨削工件進行磨削的壓磨輪，所述壓磨滑塊還通過形成在中間且上下貫通的內螺紋孔連接有壓磨絲杠，所述壓磨絲杠的下端連接設置在所述固定板下部的壓磨電機的輸出軸，上端連接設置在所述固定板上部的壓磨軸承。

所述的垂直移動機構包括有工作臺和呈對角線狀的分別設置所述冷卻液回收槽前后兩個側邊上的兩個垂直電機，所述兩個垂直電機的輸出軸上分別各連接一個垂直絲杠，所述工作臺上對應兩個所述的垂直絲杠形成有內螺紋，并通過所述的內螺紋與兩個所述的垂直絲杠螺紋連接，所述冷卻液回收槽前后兩個側邊上還呈對角線狀的分別各設置有一個貫穿工作臺的導柱，每一個所述的導柱與位于冷卻液回收槽同一側邊上的垂直絲杠為并排且平行設置。

所述的水平移動機構包括有沿前后方向平行設置在垂直移動機構中的工作臺上的兩條導軌，安裝在所述兩條導軌上并能夠沿所述兩條導軌前后移動的用于安置被磨削工件的滑塊，所述滑塊通過形成在中部的前后貫通的內螺紋連接有水平絲杠，所水平絲杠的前端連接設置在所述工作臺前側邊上的水平電機，所水平絲杠的后端通過軸承設置在所述工作臺的后側邊上。

所述的冷卻機構包括有后側面固定在所述的床身前側面上的冷卻液回收槽和兩個l型冷卻液導路，兩個所述l型冷卻液導路垂直部分的底端構成進液口與所述冷卻液回收槽的出液口相連接，所述冷卻液回收槽的出液口處設置有出液泵，兩個所述l型冷卻液導路的水平部分分別位于所述壓磨機構的兩側，且與壓磨機構中的壓磨輪為平行設置，所述l型冷卻液導路水平部分的端頭構成向由金剛石線構成的金剛石線帶上噴灑冷卻液的噴嘴。

本發明的一種活動式線帶磨削加工裝置，由于金剛石線排固有的特點，在金剛石線排與工件接觸區同時投入磨削的金剛石粒多且鋒利，故磨除率高于固結砂輪，產生的磨削熱少。因金剛石粒之間分布空隙及金剛石粒在空間與空氣接觸時間長，易于磨削熱擴散，故活動式金剛石線排磨削溫度低，對工件表面的磨削燒傷降低。磨削過程中，金剛石線之間有微小縫隙且一直高速運動，運動中將切屑帶出工件并抖落，有效防止切屑堵塞影響精度。每次加工小循環中都有新的金剛石線參與，從另一方面保證了加工精度。同時，金剛石線的強度遠高于砂帶，可以提供更大的法向磨削力和切向磨削力，加工效率高。采用活動式金剛石線排磨削熱量低，不易堵塞，加工精度高，磨削加工區域大效率高，金剛石線成本低更換方便，具有廣闊的應用前景。

附圖說明

圖1是本發明一種活動式線帶磨削加工裝置的整體結構示意圖；

圖2是本發明一種活動式線帶磨削加工裝置的正面結構示意圖；

圖3是本發明中梯形支架的整體結構示意圖；

圖4是本發明中梯形支架的安裝結構示意圖；

圖5是本發明中左導輪和右導輪的外側結構示意圖；

圖6是本發明中壓磨機構的結構示意圖。

圖中

1：床身2：放線輪

3：張緊機構4：左導輪

5：金剛石線6：l型冷卻液導路

7：冷卻液回收槽8：導柱

9：垂直電機10：垂直絲杠

11：導軌12：滑塊

13：壓磨輪14：噴嘴

15：收線輪16：梯形支架

161：梯形側架162：軸承環

163：固定架17：金剛石線排

18：收放電機19：右導輪

20：導輪電機21：u型凹槽

22：固定板23：垂直導軌

24：壓磨滑塊25：壓磨電機

26：壓磨絲杠27：壓磨軸承

28：工作臺29：水平絲杠

30：水平電機

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本發明的一種活動式線帶磨削加工裝置做出詳細說明。

本發明的一種活動式線帶磨削加工裝置，是綜合傳統砂帶磨削以及新近發展的金剛石線的一種新型加工方式。金剛石線基底是鋼絲，表面均勻固結有一層人造金剛石磨粒。加工時，金剛石線在預緊力作用下首先從放線輪繞出進入左導輪，通過張緊力回到右導輪，在2個導輪間螺旋纏繞排布形成線帶，最終回到收線輪。待金剛石線排運轉穩定后，壓磨輪靠近金剛石線排并施加一定的壓力，使之與被磨削工件表面相接觸，并產生相對摩擦，從而進行磨削。左導輪和右導輪驅動金剛石線排正向運動一定距離，就會減速、停止、反向運行一段距離。反向運行時金剛石線從放線輪繞出經過磨削部分回到收線輪。金剛石線排下方是用以固定工件實現進給的工作臺。采用了活動式金剛石線排這一特殊的磨削加工刀具，加工表面熱低，磨屑不易堵塞刀具。而且壓磨輪采用柔性材料制造，與工件接觸時會產生變形，增大加工面積。活動式壓磨輪還可以調節接觸壓力，實現可調的高速重載超寬加工，適用于磨削平面、外圓、階梯軸等，具有廣闊的應用前景。

如圖1、圖2所示，本發明的一種活動式線帶磨削加工裝置，包括床身1和金剛石線5，所述床身1的前端面上固定設置有梯形支架16，所述的梯形支架16上設置有用于放出和收攏金剛石線5的收放線機構，以及用于支撐放出的金剛石線5并將所述的金剛石線5排成金剛石線排17的導輪機構，所述的金剛石線排17的寬度從20mm到100mm不等。所述梯形支架16的下面設置有用于支撐和移動被磨削工件的支撐單元，以及固定在床身1前側面上的用于對磨削機構進行降溫的冷卻機構，所述的梯形支架16和支撐單元之間還設置有位于金剛石線排17上面用于下壓金剛石線排17對被磨削工件進行磨削的壓磨機構，所述的支撐單元包括有設置在所述冷卻機構的冷卻液回收槽7上的用于帶動被磨削工件垂直移動的垂直移動機構，以及設置在所述垂直移動機構上的用于帶動被磨削工件水平移動的水平移動機構，所述的床身1前側面上位于梯形支架16的兩側還設置有對金剛石線5進行拉緊的張緊機構3。

如圖3、圖4所示，所述的梯形支架16包括有梯形側架161，分別一體形成在所述梯形側架161的四個端角上的結構相同用于分別支撐收放線機構和導輪機構的四個軸承環162，以及一端分別連接所述梯形側架161的上邊和兩個側邊上，另一端連接所述床身1前側面的三個固定架163。

所述的三個固定架163結構相同，均為l形結構，其中，三個l形結構的長邊分別垂直連接在所述梯形側架161的上邊和兩個側邊上，三個l形結構的短邊分別通過螺絲固定在所述床身1的前側面上。

如圖1、圖2所示，所述的收放線機構包括有纏繞有金剛石線5并進行放線的放線輪2和用于接收纏繞從導輪機構過來的金剛石線5的收線輪15，所述放線輪2和收線輪15的結構相同，均是將一端分別連接在所述梯形側架161上部兩個端角上的兩個軸承環162內，另一端分別固定在所述床身1前側面上，所述床身1后側面上對應所述的放線輪2和收線輪15設置有兩個收放電機18，兩個所述的收放電機18的輸出軸分別貫穿所述床身1與連接在所述床身1前側面上的放線輪2和收線輪15相連接。

如圖1、圖2所示，所述的導輪機構包括有用于接收從收放線機構所放出的金剛石線5并導出為金剛石線排17的左導輪4，以及接收左導輪4導出的金剛石線排17并導回收放線機構的右導輪19，所述左導輪4和右導輪19結構相同，均是將一端分別連接在所述梯形側架161下部兩個端角上的兩個軸承環162內，另一端分別固定在所述床身1前側面上，所述床身1后側面上對應所述的左導輪4和右導輪19設置有兩個導輪電機20，兩個所述的導輪電機20的輸出軸分別貫穿所述床身1與連接在所述床身1前側面上的左導輪4和右導輪19相連接。

所述的左導輪4和右導輪19的外表面上分別形成有用于支撐金剛石線5并將金剛石線5排列成金剛石線排17的u型凹槽21，所述的金剛石線5完全嵌入在所述u型凹槽21內。金剛石線5在繞過左導輪4和右導輪19上所有u型凹槽21后回到收線輪15。

如圖6所示，所述的壓磨機構包括有固定在所述床身1前側面上的固定板22，所述沿固定板22長度方向平行設置的兩條垂直導軌23，能夠沿所述垂直導軌23上下移動的壓磨滑塊24，以及通過軸承垂直連接在所述壓磨滑塊24上的用于下壓金剛石線排17對被磨削工件進行磨削的壓磨輪13，所述壓磨滑塊24還通過形成在中間且上下貫通的內螺紋孔連接有壓磨絲杠26，所述壓磨絲杠26的下端連接設置在所述固定板22下部的壓磨電機25的輸出軸，上端連接設置在所述固定板22上部的壓磨軸承27。系統剛啟動時，壓磨輪13并不與金剛石線排17接觸。待金剛石線排17運動平穩后壓磨輪13靠近金剛石線排17并將其壓向被磨削工件，使之與被磨削工件表面接觸并摩擦，從而能達到磨削加工的效果。壓磨輪13為從動輪，擠壓金剛石線排17時會在力的作用下跟隨金剛石線排17轉動。壓磨輪13表面采用柔性材料制造，在法向磨削力作用下會變形。因此加工時金剛石線排17與被磨削工件是面接觸磨削。

上述的收線輪15、放線輪2、左導輪4和右導輪19只有1個自由度，即繞自身軸線的方向旋轉。

如圖1、圖2、圖4所示，所述的垂直移動機構包括有工作臺28和呈對角線狀的分別設置所述冷卻液回收槽7前后兩個側邊上的兩個垂直電機9，所述兩個垂直電機9的輸出軸上分別各連接一個垂直絲杠10，所述工作臺6上對應兩個所述的垂直絲杠10形成有內螺紋，并通過所述的內螺紋與兩個所述的垂直絲杠10螺紋連接，所述冷卻液回收槽7前后兩個側邊上還呈對角線狀的分別各設置有一個貫穿工作臺28的導柱8，每一個所述的導柱8與位于冷卻液回收槽7同一側邊上的垂直絲杠10為并排且平行設置。

如圖1、圖2、圖4所示，所述的水平移動機構包括有沿前后方向平行設置在垂直移動機構中的工作臺28上的兩條導軌11，安裝在所述兩條導軌11上并能夠沿所述兩條導軌11前后移動的用于安置被磨削工件的滑塊12，所述滑塊12通過形成在中部的前后貫通的內螺紋連接有水平絲杠29，所水平絲杠29的前端連接設置在所述工作臺28前側邊上的水平電機30，所水平絲杠29的后端通過軸承設置在所述工作臺28的后側邊上。

如圖1、圖2所示，所述的冷卻機構包括有后側面固定在所述的床身1前側面上的冷卻液回收槽7和兩個l型冷卻液導路6，兩個所述l型冷卻液導路6垂直部分的底端構成進液口與所述冷卻液回收槽7的出液口相連接，所述冷卻液回收槽7的出液口處設置有出液泵，兩個所述l型冷卻液導路6的水平部分分別位于所述壓磨機構的兩側，且與壓磨機構中的壓磨輪13為平行設置，所述l型冷卻液導路6水平部分的端頭構成向由金剛石線5構成的金剛石線帶17上噴灑冷卻液的噴嘴14。通過將冷卻液噴灑至金剛石線排17上與金剛石線發生熱交換，降低金剛石線及被磨削工件表面溫度。噴嘴的長度應和壓磨輪長度一致，靠近金剛石線排17的一側開有一系列小孔，使冷卻液流出。

由于金剛石線是消耗品，經過一定次數的磨削之后會失效。磨削加工時，金剛石線每正向旋轉距離l1就會減速，停車，反向旋轉距離l2，且兩者關系需滿足l1>l2，兩者之差即為一次加工小循環金剛石線前進的距離。l1和l2的具體數值根據實際加工工況確定，原則是在金剛石線被充分使用失效后再退出加工。金剛石線成本較低，在失效后不需要進行修整，直接更換新線即可。在放線輪上的金剛石線即將用盡時，應停止加工，使壓磨輪離開線帶，更換新的金剛石線。