金刚石滚轮成形砂轮修整器的结构设计
1前言
成形磨削是把砂轮修整成与工件轮廓相吻合的形状,加工时砂轮和工件***接触拷贝出砂轮的廓形,是一种高精度、高效率、低成本的精加工方法[1]成形磨削时,由于砂轮各点处的圆周速度不一样,致使各点处的材料去除率不同,从而导致砂轮磨损不均匀,特别是在尖角部位容易崩碎,从而产生形状误差。由于零件的成形形状是砂轮形状的拷贝,这必然对加工精度产生影响,同时磨削余量的不均匀也会导致磨削***等加工缺点,因此成形砂轮的修整对成形磨削加工过程具有决定性影响。针对圆弧加工用的成形砂轮,设计出专门的金刚石滚轮成形砂轮修整器。
2砂轮修整器的结构设计
2.1主轴部件
该部件是修整装置的关键部件。金刚石滚轮安装在它的上面,其精度直接影响修整精度,进而影响被加工工件的精度。如何保证本装置的精度,设计、加工和装配是关键技术。此外,金刚石滚轮主轴还应具有足够的刚度,主要是考虑到金刚石滚轮的修整力比较大,为提高滚轮寿命,滚轮直径应尽可能的大,该设计中将滚轮直径选为140mm。金刚石滚轮修整装置主轴采用如图1所示结构。该结构简单,加工精度易保证,调整方便,精度高,径向跳动小于0.003mm,轴向窜动小于0.003mm,端跳动小于0.003mm。
2.2电机功率
金刚石滚轮修整是用磨削法成形,而金刚石笔修整是车削法成形,故前者的修整力比后者大,所以电机应有足够的扭矩。修整电机的功率是按每毫米宽度15~30W[2]计算的,电机的功率1kW为相当常用。考虑到电机的具体结构及所加工的零件较宽(65mm),故电机功率选定为1.5kW。
2.3传动部件
传动部件的作用是保证金刚石滚轮转速的高低、旋转方向符合修整工艺的要求,且将电机的旋转运动平稳的传送给主轴。该设计中,采用带传动,即可满足要求。主要是因为带传动具有以下***:因带有弹性,能缓冲、吸振,从而传动平稳,噪声小; 当传动过载时,带在带轮上打滑,可以防止其它零件损坏;!结构简单、装拆方便;∀可用于中心距离较大的传动。
2.4进给部件
进给部件的作用是能够实现精确进刀,进给速度应以金刚石滚轮每转进给量小于0.2m为限,且能实现快速退刀,控制砂轮修整中的光修转数。该设计将采用伺服电动机驱动滚珠丝杠的进给机构,可以通过数控系统编程来控制修整进给量和光修转数。
2.5连接部件
连接部件的作用是通过它实现与磨床的连接。不同型号的磨床,其要求连接部件的结构不同。根据实验室MB1332A半自动外圆磨床的安装空间和位置,可将修整装置安装于砂轮后方,通过滑块与导轨,实现其与磨床的连接。
1.伺服电动机2.联轴器3.滚珠丝杠4.滚轮电动机5.传动V带6.金刚石滚轮7.砂轮8.直线导轨9.滑块
设计的金刚石滚轮修整装置如图2所示。该装置由滚轮电动机4经V带5驱动金刚石滚轮6回转。伺服电动机1和滚珠丝杠3由联轴器2联结,通过滑块9和直线导轨8组成数控修整进给机构,可实现在线修整,并可通过数控系统编程来控制修整进给量和光修转数。
3结语
在以往的加工中,砂轮圆角完全靠手工在砂轮上用金刚石刀修出,经试磨合格后方可正式加工,生产率低且精度难以保证,同时对操作者的技术水平要求高。若采用成形砂轮进行加工,既可以保证精度,又可以提高生产率,效果很好。要实现成形磨削,就要解决成形砂轮修整问题。笔者设计的金刚石滚轮成形砂轮修整器的滚轮形状与砂轮形状互补(即滚轮形状与工件形状一致),能够准确地修整砂轮,并且与手工修整相比,效率和精度***提高,进而提高了成形磨削的质量和生产效率,具有广阔的应用前景
