研磨機構的製作方法

2023-04-24 01:37:31 1

專利名稱：研磨機構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及研磨技術領域，特別涉及一種對處於非常溫工作狀態下 的工件進行研磨的研磨機構。
背景技術：
在機械加工中，由於研磨技術具有加工精度高、加工效率高等其它加工 工藝無法比擬的特點，在現代加工行業中得到廣泛的運用。
現在一般的的研磨機構是在常溫下，以磨床直接對工一牛進行加工。研磨 是以砂輪或其他磨具(如油石、砂瓦、磨頭、砂帶和研磨膏等)對工件進行 加工，其主運動是砂輪的旋轉。砂輪的研磨過程實際上是磨粒對工件表面的 切削、犁溝和滑擦三種作用的綜合效應。
在一般研磨過程中，比壓和摩擦較大，產生的研磨區溫度較高。並且， 研磨消耗的能量幾乎全部轉變為研磨熱，根據研磨條件的不同，研磨熱約有
60~85%進入工件，10 30%進入砂輪，0.5~30%進入磨屑，另有少部分以傳導、 對流和輻射形式散出，磨粒經過研磨區的時間極短， 一般在0.01-0.1豪秒以 內，在這期間以極大的加熱速度使工件表面局部溫度迅速上升，形成瞬時熱 聚集現象，由此影響工件表層材料的性能。工件表面常常因熱塑性變形而產 生殘餘拉應力。對此，有針對性地降低研磨表面的溫度，減少由此產生的塑 性變形，就能抑制殘餘拉應力的產生，甚至會產生殘餘壓應力。在普通平面 研磨過程中不斷在工件表面噴冷卻液，以達到將工件加工表面溫度降低，保 證研磨熱不會在工件表面聚集，以保證工件表面加工精度。
申請號為200610035742.3的發明專利"一種橡膠研磨機冷卻系統"，公開 了一種橡膠研磨機冷卻系統，包括靜磨盤冷卻系統和動磨盤冷卻系統，靜磨盤冷卻系統是熱管、風冷複合冷卻系統或熱管、水冷複合冷卻系統或熱管、 水冷、風冷複合冷卻系統。動磨盤冷卻系統是熱管、風冷複合冷卻系統。該 發明對靜磨盤採用以熱管傳熱技術為核心的組合冷卻技術，對動磨盤採用以 熱管傳熱技術為核心的熱管、風冷冷卻技術，不需要附加複雜的水循環系統。 該發明能夠有效提高製取膠粉的精細度與產量，不僅結構緊湊、冷卻效果好， 而且換熱效率高，可應用在立式或臥式橡膠研磨機中。
但是，上述研磨^L術還存在以下缺點
1、 現有的普通平面研磨技術可以保證處於常溫下工作的工件工作精度要 求，但對於在非常溫下工作的工件由於受溫度影響，各個位置熱變形量不一 致，無法保證工件在工作狀態時精度要求。
2、 工件在研磨時很高的瞬時研磨溫度在研磨過程和冷卻過程中造成工件 表面層與工件母體很大的溫度差，形成很大的熱應力。如果熱應力超過材料 的強度，就會使工件產生研磨裂紋，特別是在工件冷卻過程中，如果表面層 與工件母體有較大的溫度差，那麼表面層就會形成很大的拉應力，並保持位
伸殘餘應力，甚至產生表面裂紋。裂紋的存在，哪怕是十分細小的微裂紋， 也會極大地降低工件的疲勞強度，大大縮短工件的使用壽命。

實用新型內容
本實用新型提供一種研磨機構，以解決現有研磨技術無法保證工件在非 常溫工作狀態時精度要求。
熱研磨技術是以普通平面研磨加工技術為基礎，輔以溫控裝置，並對普 通平面研磨手法加以改進，消除工件在工作狀態下熱變形的一種新技術，它 主要用於處於非常溫下工作的工件表面的研磨加工。
本實用新型研磨機構主要由普通平面磨床和溫控裝置組成。平面磨床用 於放置研磨工件；溫控裝置用於控制工件在研磨時的溫度。
其中，溫控裝置包括加熱器、電壓提供裝置、溫控器和感溫器，用於使 工件儘可能的保持恆定的溫度；加熱器與所要加工的工件連接，用於對工件 進行加熱；電壓提供裝置與加熱器連接，用於為加熱器提供電壓；溫控器與
電壓提供裝置連接，用於向電壓提供裝置發送信號；溫控器與感溫器連接， 感溫器與所要加工的工件連接，感溫器用於測量工件的溫度並將溫度信號傳 送給溫控器。
電壓提供裝置還可以包括電源和繼電器；繼電器分別與溫控器和加熱器 連接，用於接收溫控器的信號並閉合加熱器所在的迴路，對工件進行加熱； 電源用於為加熱器提供電壓。
電壓提供裝置還可以包括漏電斷路器，漏電斷路器與加熱器串接，用於 保護電路的安全，當電路中出現短路電流時，漏電斷路器立即自動斷開電路， 保護負載安全。
另外，溫控裝置還包括電開關，電開關與溫控器連接，用於控制溫控器 的工作狀態。
在進行熱研磨過程中，因為工件始終保持較高的溫度，需將工件底部加 裝隔熱裝置，避免工件與其它部件之間有熱傳遞，影響工件加工精度。普通 平面研磨技術採用在研磨過程中使用冷卻液來降低工件表面溫度，而熱研磨 需要保持工具在設定的恆定溫度下進行研磨，所以不採用普通研磨中噴冷卻 液進行冷卻的方法。
在研磨過程中首先打開電開關接通電源，此時感溫器對工件的溫度進行 測量，若工件處於常溫狀態，則溫控器導通加熱器的迴路，使加熱器開始對 工件進行加熱；當工件的溫度達到某一預先設定的溫度時，溫控器斷開加熱 器的迴路，停止對工件加熱，此時妙、輪以X方向進4於研磨，並以一個來回為 一個研磨周期，完成一次研磨以後，將工件迅速退回研磨起始位置，等待工 件降溫，工件重新穩定在設定溫度後，開始第二次研磨；在研磨時感溫器始 終保持對工件溫度的測量，當工件的溫度低於設定的溫度時便對工件進行加 熱。
在熱研磨中，工件始終保持在較高溫度的狀態，砂輪旋轉引起空氣流動 可以將工件局部溫度降低，引起工件各個位置變形不一致，導致工件精度不 高。因此採用在工件四周設置研磨保護罩，並在研磨過程中，在工件上方設 置一塊擋板，在進行X軸研磨時，將擋板迅速除去，完成X軸研磨後，將擋
板迅速蓋上，保證在研磨過程中工件整體溫度穩定。
本實用新型的有益效果是
1、 在熱研磨過程中，工件始終基本保持在恆定的溫度下，且工件各部分 的溫度相同，克服了工件需在非常溫下工作時熱變問題。圖7為工件經過普 通研磨後在275。 C的工作環境中的平面度變形測量圖，由圖中可以看出工件 的變形量較大；圖8為工件經過本實用新型的研磨機構的研磨後，在275° C 的工作環境中的平面度測量圖，由圖中可以看出工件基本沒有變形；因此可 以得出的結論是本實用新型的研磨機構可以很好地保證工件在非常溫的工 作溫度下的精度要求。
2、 溫控裝置使整個工件都處於較高溫度的狀態，工件表面和工件母體的 溫度相一致，不會形成熱應力。因此也不會產生研磨裂紋，提高了工件的使 用壽命。


圖1為研磨機構結構示意圖2為溫控裝置與工件連接關係示意圖3為溫控裝置的第一實例電路圖4為溫控裝置的第二實例電路圖5為工件保護措施示意圖6為工件研磨位置實施例示意圖7為工件普通研磨後平面度曲線示意圖8為工件在本實用新型研磨機構的研磨下的平面度曲線示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖，具體說明本發明。
本實用新型提供一種研磨機構，該研磨機構突破性地將熱研磨技術運用 到研磨中，熱研磨技術是以普通平面研磨加工技術為基礎，輔以溫控裝置，
並對普通平面研磨手法加以改進，消除工件在非常溫的工作狀態下熱變形的 一種新技術，它主要用於處於非常溫下工作的工件表面的研磨加工。
如圖1所示，研磨機構11由普通平面磨床12和溫控裝置13組成。平面 磨床12用於研磨工件；溫控裝置13用於控制工件在研磨時的溫度。
如圖2所示，溫控裝置13包括加熱器22、電壓提供裝置23、溫控器24 和感溫器25。所需加工的工件21放置於平面磨床12上；加熱器22與所要加 工的工件21連接，用於對工件21進行加熱；電壓提供裝置23與加熱器22 連接，用於為加熱器22提供電壓；溫控器24分別與電壓提供裝置23、感溫 器25連接，用於接收感溫器25測量的溫度信號以及向電壓提供裝置23發送 信號；感溫器25與所要加工的工件21連接，用於測量工件21的溫度並將溫 度信號傳送給溫控器24。
感溫器25可以為熱電偶，熱電偶是溫度測量中應用最廣泛的溫度器件。 熱電偶的測溫原理是基於熱電效應。將兩種不同的導體或半導體連接成閉合 迴路，當兩個接點處的溫度不同時，迴路中將產生熱電勢。閉合迴路中產生的 熱電勢有兩種電勢組成，溫差電勢和接觸電勢。溫差電勢是指同一導體的兩 端因溫度不同而產生的電勢,不同的導體具有不同的電子密度，所以他們產生 的電勢也不相同。而接觸電勢顧名思義就是指兩種不同的導體相接觸時，因 為他們的電子密度不同所以產生一定的電子擴散，當他們達到一定的平衡後 所形成的電勢，接觸電勢的大小取決於兩種不同導體的材料性質以及他們接 觸點的溫度。溫控器24可以根據熱電偶測得的熱電勢控制加熱器是否導通。
加熱器22可以由加熱棒或其他一些發熱器件構成。
電壓提供裝置23可以包括電源和繼電器31，電源用於為加熱器提供電壓， 繼電器31分別與溫控器24和加熱器22連接，用於接收溫控器24的信號並 閉合加熱器22所在的迴路，對工件21進行加熱。
繼電器31可為交流固態繼電器，交流固態繼電器ssr (solid state releys) 是一種無觸點通斷電子開關，為四端有源器件。其中兩個端子為輸入控制端,另 外兩端為輸出受控端，中間採用光電隔離，作為輸入輸出之間電氣隔離(浮 空)。在輸入端加上直流或脈衝信號，輸出端就能從關斷狀態轉變成導通狀態，
無信號時呈阻斷狀態。因此，當溫控器24向繼電器31發送信號時，繼電器 31變為導通狀態；當溫控器24停止向繼電器31發送信號時，繼電器31變為 斷開狀態。
如圖3為本實用新型的溫控裝置第一實施例示意圖，溫控裝置13包括加 熱器22、溫控器24、感溫器25和繼電器31，用於偵j寺加工的工件21儘可能 的保持恆定的溫度；溫控器24具有多個埠，每兩個埠組成一組，用於根 據感溫器25測量到的工件21溫度判斷是否要對工件21加熱；繼電器31具 有一組或多組埠，加熱器22與繼電器的一組埠串接後連接到電源，形成 第一個迴路，且繼電器31的一組埠與溫控器24的一組埠連接，用於接 受溫控器24發送來的信號，並對工件21進行加熱；溫控器24的一組埠與 電源連接，形成第二迴路，用於提供溫控器24工作的電壓；感溫器25兩端 與溫控器24上一組埠連接，形成第三個回^各，用於測量工件21的溫度。
溫控裝置13工作時，繼電器31處於斷開狀態，將加熱器22、感溫器25 與待研磨工件21連接，感溫器25測量工件21的溫度，並把測量到的溫度傳 輸給溫控器24，開始工作時，工件21的溫度一般為常溫，因此溫控器24向 繼電器31發送信號，繼電器31閉合併導通加熱器22的迴路，加熱器22對 工件21進行加熱。當工件21超過某一預先設定的溫度時，感溫器25將工件 21的溫度信息傳輸給溫控器24，溫控器24停止向繼電器31發送信號，繼電 器31斷開加熱器22所在的迴路，並停止對工件21加熱。
當工件21達到預先設定的溫度時，砂輪開始對工件21進行研磨，普通 平面研磨技術採用在研磨過程中使用冷卻液來降低工件21表面溫度，而熱研 磨需要保持工件21在設定溫度下進行研磨，所以不採用普通研磨中噴冷卻液 進行冷卻的方法。在研磨過程中以X方向一個來回為一個研磨周期，完成一 次研磨以後，將工件21迅速退回研磨起始位置，等工件重新穩定在設定溫度 後，開始第二次研磨，在研磨時感溫器25始終保持對工件21溫度的測量， 當工件21的溫度低於設定的溫度時便對工件21進行加熱。
電壓提供裝置還可以包括漏電斷路器41,漏電斷路器41與加熱器22串 接，用於保護電路的安全。
溫控裝置13還可以包括電開關42，電開關42與溫控器24連接，用於控 制溫控器24的工作狀態。
圖4為本實用新型的溫控裝置第二實施例示意圖，溫控裝置13包括加熱 器22、溫控器24、感溫器25、漏電斷路器41、繼電器31和電開關42，用於 使待加工的工件21儘可能的保持恆定的溫度；溫控器24具有多個埠 ，每 兩個埠組成一組，用於根據感溫器25測量到的工件21溫度判斷是否要對 工件21加熱；繼電器31具有一組或多組埠，加熱器22與繼電器31的一 組埠串接後連接到電源，形成第一個迴路，且繼電器31的一組埠與溫控 器24的一組埠連接，用於接受溫控器24發送來的信號，並對工件21進行 加熱；電開關42與溫控器24的一組埠串接後連接到電源，形成第二個回 路，用於控制溫控裝置13的工作狀態；感溫器25兩端與溫控器24上一組端 口連接，形成第三個迴路，用於測量工件21的溫度。溫控裝置13可以在第 一迴路與第二迴路的公共電源總線處設置漏電斷路器41以確保電路安全，當 電路中出現短路電流時，立即斷開電路，保護負載安全。
溫控裝置13工作時，繼電器31處於斷開狀態，將加熱器22、感溫器25 與待研磨工件連接，合上溫控裝置13的電開關42,感溫器25測量工件21的 溫度，並把測量到的溫度傳輸給溫控器24，開始工作時，工件21的溫度一般 為常溫，因此溫控器24向繼電器31發送信號，繼電器31閉合併導通加熱器 22的迴路，加熱器22對工件21進行加熱。當工件21超過某一預先設定的溫 度時，感溫器25將工件21的溫度信息傳輸給溫控器24，溫控器24停止向繼 電器31發送信號，繼電器31斷開加熱器22所在的迴路，並停止對工件21 力口熱。
當工件21達到預先設定的溫度時，砂輪開始對工件21進行研磨，普通 平面研磨技術採用在研磨過程中使用冷卻液來降低工件表面溫度，而熱研磨 需要保持工件21在設定溫度下進行研磨，所以不採用普通研磨中噴冷卻液進 行冷卻的方法。在研磨過程中以X方向一個來回為一個研磨周期，完成一次 研磨以後，將工件21迅速退回研磨起始位置，等工件重新穩定在設定溫度後， 開始第二次研磨，在研磨時感溫器25始終保持對工件21溫度的測量，當工 件21的溫度低於設定的溫度時便對工件21進行加熱。
如圖5所示，研磨機構11工作前，先需將工件21底部加裝隔熱裝置51, 避免工件21和其它部件之間有熱傳遞，影響工件21加工精度，隔熱裝置51 可以是隔熱陶瓷。
在熱研磨過程中，工件21始終保持在較高溫度的狀態下，砂輪旋轉引起 空氣流動可以將工件21局部溫度降低，引起工件21各個位置變形不一致， 導致工件21加工精度不高。因此採用在工件21四周增加研磨保護罩52，並 在研磨過程中，在工件21上方增加一塊擋板53，以減少空氣流動對工件21 溫度的影響，在進行X軸進給時，將擋板53迅速除去，完成X軸研磨後， 將擋板53迅速蓋上，保證在研磨過程中工件整體溫度穩定。
圖6為工件21的研磨位置實施例，工件21經工件固定塊67固定，連接 隔熱陶瓷63隔熱陶瓷固定塊62後，放置於電磁吸盤61上。其中，電磁吸盤 61用於吸附工件21，隔熱陶瓷作用是使工件的熱量不會傳遞到電磁吸盤上。 另外，加熱器22連接於工件21上，用於加熱工件21;感溫器連接於工件上， 用於測量工件溫度。
本實用新型的熱研磨過程中，工件始終基本保持在恆定的溫度下，且工 件各部分的溫度相同，克服了工件需在非常溫下工作時熱變問題，保證工件 在非常溫的工作溫度下的精度要求，解決了現有研磨技術無法解決的問題， 並且，溫控裝置使整個工件都處於較高溫度的狀態，工件表面和工件母體的 溫度相一致，不會形成熱應力。因此也不會產生研磨裂紋，提高了工件的使 用壽命。
以上公開的僅為本發明的幾個具體實施例，但本發明並非局限於此，任 何本領域的技術人員能思之的變化，都應落在本發明的保護範圍內。
權利要求1、一種研磨機構，包括平面磨床，其特徵在於，所述研磨機構還包括溫控裝置，所述溫控裝置包括加熱器、電壓提供裝置、溫控器和感溫器，其中，加熱器，連接所要加工的工件，用於對工件進行加熱；電壓提供裝置，連接加熱器，用於為加熱器提供電壓；感溫器，連接所述工件，用於將測量到的工件溫度傳送給溫控器；溫控器，分別連接電壓提供裝置和感溫器，用於將接收到的感溫器發送的溫度與預先設定的溫度做比對，控制電壓提供裝置的開關來控制加熱器是否加熱。
2、 如權利要求1所述的研磨機構，其特徵在於，所述電壓提供裝置包括 繼電器和電源，繼電器分別連接電源、加熱器和溫控器，其用於接收溫控器 的控制信號打開或閉合加熱器和電源之間的連接。
3、 如權利要求2所述的研磨機構，其特徵在於，還包括漏電斷路器，所 述漏電斷路器設置在電源與繼電器之間。
4、 如權利要求1所述的研磨機構，其特徵在於，還包括電開關，電開關 設置在電源與溫控器之間，用於控制溫控器的工作狀態。
5、 如權利要求1所述的研磨機構，其特徵在於，所述研磨機構還包括研 磨保護罩，研磨保護罩設置在工件的四周。
6、 如權利要求1或2所述的研磨機構，其特徵在於，所述感溫器為熱電偶。
7、 如權利要求1或2所述的研磨機構，其特徵在於，所述加熱器為若干 力口熱棒。
8、 如權利要求1或2的研磨機構，其特徵在於，所述研磨機構還包括隔 熱裝置，隔熱裝置設置在工件底部。
專利摘要本實用新型公開了一種研磨機構，包括平面磨床和溫控裝置，溫控裝置用於控制所需加工的工件的溫度。溫控裝置包括加熱器、電壓提供裝置、溫控器和感溫器，加熱器，連接所要加工的工件，用於對工件進行加熱；電壓提供裝置，連接加熱器，用於為加熱器提供電壓；感溫器，連接所述工件，用於將測量到的工件溫度傳送給溫控器；溫控器，分別連接電壓提供裝置和感溫器，用於將接收到的感溫器發送的溫度與預先設定的溫度做比對，控制電壓提供裝置的開關來控制加熱器是否加熱。本實用新型優點在於可以保證對處於非常溫工作狀態下的工件研磨後的精度要求。
文檔編號B24B7/10GK201061859SQ20072007232
公開日2008年5月21日 申請日期2007年7月10日 優先權日2007年7月10日
發明者錢 周, 朱衛衛, 潘軒林 申請人:華映視訊(吳江)有限公司