一種鋸齒加工用金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪電火花修整裝置制造方法
【專利摘要】一種鋸齒加工用金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪電火花修整裝置，包括X方向數(shù)控運動模組，Y方向數(shù)控運動模組，Z方向數(shù)控運動模組，絕緣夾具，細長工具電極，CCD在線檢測裝置，數(shù)控操作裝置以及高頻電源，細長工具電極通過絕緣定位夾具安裝在Z方向數(shù)控運動模組上，而數(shù)控操作裝置根據(jù)砂輪最初形貌以及CCD在線檢測裝置的實時形貌生成CNC代碼，用以控制X方向數(shù)控運動模組，Y方向數(shù)控運動模組，Z方向數(shù)控運動模組聯(lián)動。該裝置采用直徑0.3～5mm工具電極，用數(shù)控電火花放電的方式來蝕除粘結(jié)超硬磨料的金屬結(jié)合劑，能有效實現(xiàn)成型砂輪的精密修整。
【專利說明】一種鋸齒加工用金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪電火花修整裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明關(guān)于金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪的修整【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種鋸齒加工用金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪的電火花修整裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著機械和建材行業(yè)的迅猛發(fā)展，鋸片的需求量越來越大，同時鋸片材料的硬度越來越高，就目前市場上已有高速鋼(HSS)、整體硬質(zhì)合金、鎢鋼、鑲齒合金、金剛石等。無論是鋸片的生產(chǎn)還是翻新修磨，都必須使用砂輪對鋸片進行磨削加工或研磨。然而隨著材料的硬度越來越高，特別是硬質(zhì)合金的在刀具行業(yè)的廣泛應用，砂輪的要求也越來越嚴格。
[0003]超硬磨料砂輪，特別是金剛石砂輪在磨削硬質(zhì)合金時具有獨特的效果，其磨粒韌性、硬度、耐用度是剛玉類砂輪的100倍。但金剛石砂輪隨著磨削的進行，也會不斷被消耗，使得砂輪變鈍，且失去原有的形狀，更有甚者出現(xiàn)傷口使砂輪偏心而引起激振，從而造成整個磨削過程的不穩(wěn)定以及影響工件表面的磨削質(zhì)量。因此，對超硬磨料砂輪的修整顯得極為重要。目前砂輪修整法很多，針對氧化鋁、碳化硅砂輪主要采用金剛石筆車削修整法，該方法針對普通砂輪的修整，且金剛筆為脆性材料，在修整過程中因硬接觸容易被磨鈍甚至脆裂變形，用于高硬度磨料砂輪時效果較差；針對樹脂CBN砂輪、金剛石砂輪主要采用SiC杯形砂輪修整法，該方法在修整高硬度磨料砂輪方面有良好的效果，但修整方式采用硬接觸方式，對砂輪軸線和砂輪輪廓的精度要求以及對修整裝置的剛性要求都非常高，以防止接觸不平整造成砂輪共振。為此，電火花加工技術(shù)不斷引入修整技術(shù)，尤其是對金屬結(jié)合劑超硬磨料砂輪的修整。
[0004]目前，從對金屬結(jié)合劑超硬磨料砂輪修整的相關(guān)文獻來看，電火花修整大多采用平面式電極或成型電極，這種修整方式基本采用線面或面面接觸的方式，利用這樣的電極去接觸磨損變形的砂輪，可能會造成電極的不均勻性損耗，以致電極失去其原來形貌，需要多次重復加工電極，增加了工時和成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種鋸齒加工用金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪的電火花修整裝置，利用電火花放電來蝕除粘結(jié)超硬磨料的金屬結(jié)合劑并結(jié)合數(shù)控裝置，以達到成型砂輪的精密修整。
[0006]本發(fā)明的構(gòu)思源于金屬結(jié)合劑砂輪具有導電性，放電加工原理以及現(xiàn)有的成熟的數(shù)控術(shù)。所以金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪通過電刷連接高頻電源的正極，工具電極連接高頻電源的負極，在電極靠近砂輪時形成放電間隙，產(chǎn)生電火花。工具電極與金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪之間進行點電蝕，在數(shù)控聯(lián)動作用下，可以對整個砂輪的型面進行修整；一方面電火花修整采用的非接觸修整方式能有效避免了因硬接觸所造成的損傷，另一方面避免了金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪與成型工具電極之間的接觸面積過大而造成的電弧放電現(xiàn)象。放電修整時，電火花只會電蝕去除成型砂輪中的金屬結(jié)合劑，但火花溫度不能過高，以免燒傷超硬磨料，當金屬結(jié)合劑被蝕除后超硬磨料會自然脫落，未脫落的超硬磨料可作為磨削刀刃進行加工用。
[0007]本發(fā)明的實現(xiàn)過程是:一種鋸齒加工用金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪電火花修整裝置，它的步驟為:
[0008]1.準備工具電極，直徑在0.3?5mm之間，配備絕緣電極夾具；
[0009]2.CCD在線檢測裝置掃描磨損后砂輪輪廓，比對原始砂輪輪廓，將輪廓曲線生成CNC代碼；
[0010]3.數(shù)控操作裝置根據(jù)CNC代碼自動進給，高頻脈沖電源在工具電極與金屬結(jié)合劑砂輪之間放電腐蝕；
[0011]4.隨著砂輪修整與工具電極的變化實時調(diào)整加工程序。
[0012]上述長工具電極的材料選用黃銅、紫銅或石墨，工具電極的直徑以金剛石修整筆中的金剛石尺寸為參考，選擇0.3?5_范圍內(nèi)，主要用于粗修和精修。
[0013]上述的C⑶在線檢測裝置受環(huán)境的影響，由于電火花修整需要專用工作液的輔助，因此為防止專用工作液對CCD在線檢測裝置的影響，CCD鏡頭安裝于砂輪的頂部，并在鏡頭之間加裝水霧驅(qū)散裝置。
[0014]上述的砂輪放電加工的線速度應控制在0.1?0.25米/秒，最佳放電線速度為
0.15米/秒左右。
[0015]上述的高頻脈沖電源和數(shù)控操作裝置可以是數(shù)控電火花成型機床電氣設(shè)備，也可以是開放式數(shù)控設(shè)備和高頻脈沖電源的組合，運動模組可以采用單軸模組的自由組合，以此來實現(xiàn)放電加工。
[0016]本發(fā)明在實際應用中的具體程序:
[0017]1.選用黃銅、紫銅或石墨材料來制作直徑0.3?5_范圍內(nèi)的工具電極；
[0018]2.選用有機玻璃或ABS制作工具電極夾具，以保證絕緣；
[0019]3.調(diào)整CXD在線檢測裝置，以保證成像清晰，開啟水霧驅(qū)散裝置；
[0020]4.砂輪安裝在裝置主軸上，以0.15米/秒的線速度做旋轉(zhuǎn)運動；
[0021 ] 5.數(shù)控運動模組做伺服進給運動，進行放電修整；
[0022]6.實時監(jiān)測砂輪形貌，根據(jù)砂輪輪廓和工具電極的損耗實時修改CNC代碼，保證修整精度。
[0023]放電修整過程中，先開啟水霧驅(qū)散裝置，再將C⑶在線檢測裝置開啟，調(diào)整聚焦，然后開啟裝置主軸，使砂輪隨裝置主軸做旋轉(zhuǎn)運動，旋轉(zhuǎn)線速度保持在0.1?0.25米/秒范圍內(nèi)，防止甩液情況發(fā)生，最后將CXD在線檢測裝置的數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)控裝置，由數(shù)控裝置驅(qū)動數(shù)控運動模組做伺服進給運動。修整過程應時刻注意CCD裝置所反饋的砂輪形貌，及時調(diào)整CNC代碼，同時觀察工具電極放電情況，需要適當調(diào)整，放電過大，溫度過高，會使得超硬磨料燒傷，放電過小，電蝕去除量少，加工效率降低。
[0024]本發(fā)明已可以用于表面磨損的金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪，尤其是鋸齒加工用金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪的修整。該方法與已有的金剛筆修整法和電解修整法相比，具有控制精度高，修整輪廓可觀察性，修整過程無需反復拆卸，操作方便，對成型面的加工范圍廣，適合于金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪的修整?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0025]圖1是金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪修整的示意圖；
[0026]圖中:1.X方向數(shù)控運動模組，2.Y方向數(shù)控運動模組，3.Z方向數(shù)控運動模組，
4.絕緣夾具，5.細長工具電極，6.電火花專用工作液，7.金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪，
8.CCD在線檢測裝置。
[0027]圖2是將磨損的金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪修整過程示意圖。
[0028]圖中:71.磨損的成型砂輪，72.修整時成型砂輪電蝕去除部分，73.修整后的成型砂輪。
【具體實施方式】
[0029]如圖1所示，本發(fā)明的總體裝置，包括X方向數(shù)控運動模組I，Y方向數(shù)控運動模組2，Z方向數(shù)控運動模組3，絕緣夾具4，工具電極5，CXD在線檢測裝置8，數(shù)控操作裝置以及高頻電源。
[0030]X方向數(shù)控運動模組1，Y方向數(shù)控運動模組2，Z方向數(shù)控運動模組3全部連接到數(shù)控裝置，CCD在線檢測裝置8檢測砂輪端面形狀并將數(shù)據(jù)信息傳送到數(shù)控裝置，數(shù)控系統(tǒng)實時調(diào)整加工狀態(tài)。工具電極5安裝在絕緣夾具4上，并與高頻脈沖電源的負極連接。砂輪7安裝在修整裝置主軸上，由主軸帶動旋轉(zhuǎn)，砂輪7端面通過電刷連接到高頻脈沖電源的正極。
[0031]砂輪形貌的改變有多種形式，一般我們稱為均勻式磨損和非均勻式磨損(如磕碰形成的缺口)，不管哪種方式的磨損，首先利用CCD在線檢測裝置對砂輪形貌進行檢測，確定修整路徑。如圖2所示，砂輪為均勻式磨損，將磨損后的成型砂輪71與磨損前的成型砂輪進行比對，確定磨損的成型砂輪需要修整的部分72，采用工具電極從底部放電修整的方式，沿擬合曲線由下往上進行電蝕修整，由于電極在修整過程有損耗，因此在修整過程，應根據(jù)電極損耗進行實時補償。
[0032]在放電修整過程中，先開啟水霧驅(qū)散裝置，再將CXD在線檢測裝置8開啟，調(diào)整聚焦，然后開啟修整裝置主軸，使砂輪7隨主軸做旋轉(zhuǎn)運動，最后將CXD在線檢測裝置8的數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)控裝置，由數(shù)控裝置驅(qū)動數(shù)控運動模組做伺服進給運動。修整過程應時刻注意CCD裝置所反饋的砂輪形貌，及時調(diào)整CNC代碼，同時觀察工具電極放電情況，需要適當調(diào)整，放電過大，溫度過高，會使得超硬磨料燒傷，放電過小，電蝕除量少，加工效率降低。
[0033]本發(fā)明所采用的工具電極5的材料選用黃銅、紫銅或石墨，工具電極5的直徑以金剛石修整筆中的金剛石尺寸為參考，選擇0.3?5_范圍內(nèi)，分別用于粗修和精修。
[0034]本發(fā)明所采用的CXD在線監(jiān)測裝置8受環(huán)境的影響，由于電火花修整需要專用工作液的輔助，因此為防止專用工作液對CCD在線監(jiān)測裝置8的影響，CCD安裝于砂輪的頂部，并在鏡頭之間加裝水霧驅(qū)散裝置。
[0035]本發(fā)明所采用的砂輪7放電加工的線速度應控制在0.1?0.25米/秒，最佳放電線速度為0.15米/秒。
[0036]本發(fā)明所采用的高頻脈沖電源和數(shù)控操作裝置可以是數(shù)控電火花成型機床電氣設(shè)備，也可以是開放式數(shù)控設(shè)備和高頻脈沖電源的組合，運動模組可以采用單軸模組的自由組合，以此來實現(xiàn)放電加工。
[0037]本發(fā)明在生產(chǎn)加工過程中具備以下優(yōu)點:
[0038]1.無需制備成型工具電極，利用工具電極代替成型電極，既起到了粗修和精修的作用，又降低了耗材成本。
[0039]2.本裝置以成型電火花機床為背景，操作簡單方便，工作強度低。
[0040]3.采用數(shù)控系統(tǒng)結(jié)合CCD在線檢測裝置聯(lián)合控制，不僅使修整過程可觀察，也使修整精度得到提升。
[0041]4.本修整方法適用于金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪的修整。
【權(quán)利要求】
1.一種鋸齒加工用金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪電火花修整裝置，包括X方向數(shù)控運動模組1，Y方向數(shù)控運動模組2，Z方向數(shù)控運動模組3，絕緣夾具4，工具電極5，CXD在線檢測裝置8，數(shù)控操作裝置以及高頻電源，其特征在于:所述細長工具電極5通過絕緣定位夾具安裝在Z方向數(shù)控運動模組3上，而數(shù)控操作裝置根據(jù)砂輪7最初形貌以及CCD在線檢測裝置的實時形貌生成CNC代碼，用以控制X方向數(shù)控運動模組1，Y方向數(shù)控運動模組2，Z方向數(shù)控運動模組3聯(lián)動，CXD在線檢測裝置8可以做到，一方面觀察砂輪7形貌的實時變化，另一方面根據(jù)電極的消耗實時修正CNC代碼以維持原輪廓不變。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的鋸齒加工用金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪電火花修整裝置，其特征在于:所述的工具電極5的材料選用黃銅、紫銅或石墨，工具電極5的直徑以金剛石修整筆中的金剛石尺寸為參考，選擇0.3?5mm范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利I所述的鋸齒加工用金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪電火花修整裝置，其特征在于:所述的CCD在線檢測裝置8受環(huán)境的影響，電火花修整需要專用工作液的輔助，因此為防止專用工作液對CCD裝置的影響，CCD鏡頭安裝于砂輪7的頂部，并在鏡頭之間加裝水霧驅(qū)散裝置。
4.根據(jù)權(quán)利3所述的鋸齒加工用金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪電火花修整裝置，其特征在于:所述的砂輪7在放電修整時其線速度控制在0.1?0.25米/秒，最佳線速度為0.15米/秒左右。
5.根據(jù)權(quán)利1、2、3、4所述的鋸齒加工用金屬結(jié)合劑超硬磨料成型砂輪電火花修整裝置，其特征在于:所述的X方向數(shù)控運動模組1，Y方向數(shù)控運動模組2，Z方向數(shù)控運動模組3均帶有伺服電機和伺服控制器，其運動由數(shù)控操作裝置控制和CXD在線檢測裝置聯(lián)合控制，所述的工具電極5和被修整砂輪之間的放電電源由數(shù)控操作裝置與高頻脈沖電源箱聯(lián)合控制。
【文檔編號】B24B53/08GK103624684SQ201310653537
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】余劍武, 何利華, 劉智康, 曹運新, 段文 申請人:湖南大學