金刚石滚轮成形砂轮修整器的结构设计

孙燕燕, 林东玲, 张 宇, 乔楠楠(.沈阳汽车工业学院,辽宁沈阳005;.沈阳市工业技木学校,辽宁沈阳00)

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,加工时砂轮和工件全面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。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烧伤等加工缺陷,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。本文针对圆弧加工用的成形砂轮,设计出了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

1.1 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140 mm。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0.003 mm,轴向窜动小于0.003 mm,端面跳动小于0.003 mm,经实践证明效果良好。

图1 金刚石滚轮修整装置主轴结构图Fig.1 Diamond grinding wheel dresser main shaft construction diagram

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15～30 W计算的。电机的功率1 kW为最常用。考虑到电机的具体结构及所加工的零件较宽(65 mm),故电机功率选定为1.5 kW。

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。本设计中,采用带传动,即可满足要求。主要是因为带传动具有以下优点：(1)因带有弹性,能缓冲、吸振,从而传动平稳,噪声小;(2)当传动过载时,带在带轮上打滑,可以防止其它零件损坏;(3)结构简单、装拆方便;(4)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密进刀,进给速度应控制在金刚石滚轮每转进给量小于0.2 μ m为限,且能实现快速退刀,控制砂轮修整中的光修转数。本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采控制进给量、进给速度及光修时间。

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MBl332A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。

本文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进给量、进给速度及光修时间。

图2 金刚石滚轮修整器结构简图Fig.2 Diamond grinding wheel dresser constuction diagram

3 结束语

金刚石滚轮砂轮修整器具有修整效率高、寿命长、便于冷却、结构简单、体积小、安装方便等优点,还可以提高修整质量,进而提高成形磨削的质量和生产效率,具有广阔的应用前景。

[1]李伯民,赵波.现代磨削技术[M].北京：机械：工业出版社,2003,65-246.

[2]光福田.金刚石滚轮修整装置[J].现代制造工程,1993,(2)：15-16.

[3]李继贤,张飞虎.成形砂轮修整技术研究现状[J].机械工程师,2006,(10)：19-21.

[4]曾凡月.高精度金刚石滚轮成型修整装置的研制及其应用[J].金刚石与磨料磨具工程,2004,142(4)：76-77.