研磨方法和磨床的製作方法
2024-01-31 00:19:15
專利名稱：研磨方法和磨床的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種研磨方法，用於加工優選由脆性材料特別是玻璃，玻璃陶瓷或陶瓷製成的工件。本發明還涉及一種適合於實施這種研磨方法的磨床。
背景技術：
在金屬加工中，研磨方法在數十年來作為標準來使用且以眾多不同的實施方式被採用。雖然對於金屬領域公知的研磨方法基本上可以直接轉用到脆性材料如玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷，但也可以是耐火材料和SiC，但這些研磨方法基本沒有考慮待加工工件的特殊性。特別是如果當加工質量至少為100kg的較大型工件時或儘可能快地從而節省時間地以較高的精度加工時，就需要特殊的研磨方法以及在某些情況下特殊的研磨工具以達到最佳的結果。另外，對於金屬研磨只能獲得較小的約1至5mm3/分鐘的單位時間去除量。
與其相關的是工件的外圓研磨、內圓研磨以及平面研磨等。
在進行外圓研磨時，如公知的那樣，工件在一端或兩端活動地夾持並藉助圓柱形研磨盤在其外表面研磨，其中研磨盤繞砂輪軸軸線旋轉，砂輪軸軸線與工件的旋轉軸線平行定向，其中沿砂輪軸軸線方向進行進給。
在進行內圓研磨時，同樣藉助圓柱形研磨盤研磨，其中研磨盤繞與工件的旋轉軸線平行定向的砂輪軸軸線旋轉，其中同樣在砂輪軸軸線方向進行進給。
在藉助圓柱形研磨盤進行平面研磨時，在圓臺上進行圓周研磨是公知的，其中工件旋轉地設置在圓臺上且藉助旋轉的圓柱形研磨盤研磨，該研磨盤繞砂輪軸軸線旋轉，砂輪軸軸線相對於圓臺的旋轉軸線徑向定向，其中研磨盤的進給在砂輪軸軸線方向進行。
例如，與此相關，DE 2 222 373 A1描述了一種研磨齒輪體平面側的方法，其中當工件臺上的相應齒輪體相對於平研磨盤轉動時，齒輪體藉助旋轉驅動的平研磨盤被平面研磨。
但這種平面研磨方法只適合於較小面積的平面研磨，因為除了相對轉動在工件和平研磨盤之間絕對沒有進給。
此外，DE 25 09 989 A1公開了一種製造旋轉對稱寶石體的方法，其中寶石毛坯繞其旋轉軸線自轉地設置且藉助旋轉的研磨盤加工。為了至少形成一個橫向於寶石體外周分布的圓角，寶石體藉助其夾緊裝置根據相對於研磨工具隨著圓周條帶進行的研磨過程繞橫向於寶石旋轉軸線的軸擺動。
但這種研磨方法特定用於加工具有圓端面的曲面寶石。
發明內容
根據技術背景，本發明的目的在於提供一種改進的用於加工特別是由玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷製成的脆硬性工件的研磨方法，通過該研磨方法能夠實現在較高精度下儘可能高的磨削效率。另外還提供一種適合於實施這種研磨方法的磨床。
本發明的目的通過包括以下步驟的用於加工優選由脆硬性材料如玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷製成的工件的研磨方法實現——將工件夾持在工件夾具中；——繞旋轉軸線旋轉驅動該工件；——藉助研磨工具加工該工件，研磨工具繞砂輪軸軸線被旋轉驅動；——其中砂輪軸軸線垂直於工件的旋轉軸線定向；並且——其中研磨工具垂直於砂輪軸軸線進給。
本發明與背景技術不同在於研磨工具垂直於砂輪軸軸線進給，由此，以特別高的研磨效率和良好的精度不僅實現平面研磨而且實現外圓研磨。
在本發明的第一實施方式中，進行外圓研磨的研磨工具與工件的旋轉軸線平行地進給。
這樣可以實現高研磨效率和良好精度的外圓研磨，這比通常砂輪軸軸線與工件旋轉軸線平行定向的、通過圓柱形平研磨盤進行的外圓研磨具有明顯的改進。
根據本發明的另一變型，進行平面研磨的研磨工具相對於工件的旋轉軸線垂直地進給。
這樣，通過旋轉驅動工件的平面研磨過程能夠以特別有利的方式進行。在這種設計中，可以實現特別高的磨削效率，因為工件通過其轉動實際上抵靠著研磨工具的端面運動，因此主研磨特別在研磨工具的端面上進行。這種設置要避免用於金屬工件中，該研磨方法特別有利於由例如玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷、SiC、耐火材料構成的基本脆性和/或脆硬材料。作為耐火材料的是例如主要由氧化矽構成的矽石或燒結石英製品、含有重量百分比在10％到44％氧化鋁(Al2O3)和重量百分比在50％到80％二氧化矽的矽土石以及含Al2O3重量百分比在44％以上的富礬土石。
本發明的目的還通過特別用於加工脆性材料如玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷的磨床實現，包括一夾緊並繞旋轉軸線驅動工件的工件夾具、一繞砂輪軸軸線驅動研磨工具的砂輪軸以及一在工件與砂輪軸之間產生進給的進給驅動裝置，其中砂輪軸軸線垂直於工件的旋轉軸線定向且進給驅動裝置使得砂輪軸垂直於砂輪軸軸線進給。
在此，進給驅動裝置這樣定向，使得砂輪軸平行於工件的旋轉軸線沿工件外側進給。在這種情況下，構成外圓研磨的磨床。
進給驅動裝置還可以這樣定向，使得砂輪軸垂直於工件的旋轉軸線沿工件端面進給。
在這種情況下，構成用於在圓臺上平面研磨工件的磨床。
當然，也可以將兩實施方式彼此組合，即，使得本發明的磨床既可以外圓研磨也可以平面研磨。
根據本發明的另一變型，本發明的目的通過用於加工優選由脆性材料如玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷製成的工件的研磨方法實現，它包括以下步驟——將工件夾持在工件夾具中；——繞旋轉軸線旋轉驅動該工件；——藉助杯形研磨工具加工該工件，該杯形研磨工具繞砂輪軸軸線被旋轉驅動；——其中砂輪軸軸線平行於工件的旋轉軸線設置並且進給在砂輪軸軸線的方向進行。
這種研磨方法出自於公知的外圓研磨或內圓研磨，但與採用圓柱形研磨工具不同，本發明通過杯形研磨工具加工。
這樣，對於加工基本是脆性的和/或脆硬性的材料如玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷也可以實現較高的磨削效率。特別採用本發明的方法實現最小的切削功率或實現優選1cm3/分鐘至500cm3/分鐘的單位時間去除量。根據確定的實施方式，如果希望快速去除，單位時間去除量優選為至少20cm3/分鐘。在另一實施方式中，如果需要高精度的去除，優選選擇例如2cm3/分鐘的較小去除量。
驚奇的是根據本發明的方法特別有利的是不需要進行研磨工具的校準，因此，省去了校準方法。
根據本發明的方法，在研磨過程中採用粘合粒作為研磨劑，通常不採用鬆散粒。
根據該變型的第一方案，工件的內表面通過杯形研磨工具研磨，由此實現內圓研磨。
根據該方法的另一變型，工件的外表面通過杯形研磨工具研磨。這樣可以實現外圓研磨。
本發明的研磨方法特別適合於研磨質量至少100kg或更重的大型工件，它們由基本脆性和/或脆硬材料構成，如由玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷構成。
此處優選是由玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷構成的鑄件。
根據另一實施方式，也可以這樣加工以其它方式如通過燒結方法製成的陶瓷工件。
可以理解到，上述的和下述的特徵不僅可以進行如各實例所述的組合，而且可以進行其它的組合或單獨使用，這不超出本發明的範圍。
本發明的其它特徵和優點由下面參照附圖描述優選實施例給出。其中圖1是本發明旋轉對稱工件外圓研磨第一實施方式的原理圖；圖2示出了本發明另一實施方式的原理圖，其中示出了在可驅動圓臺上平面研磨工件的側視圖；圖3是圖2結構的俯視圖；圖4是實施本發明方法磨床的原理示意圖；圖5是本發明另一實施方式的原理圖，用於通過杯形研磨工具進行旋轉對稱工件的外圓研磨；圖6是本發明另一原理圖，用於通過杯形研磨工具進行工件的內圓研磨。
具體實施例方式
圖1示意性地示出了用於工件12外圓研磨的裝置，它總體上由附圖標記10表示。
裝置10包括只示意性示出的工件夾具14。在工件夾具14上從內或從外在一端夾持工件12。為了加工工件12，具有一砂輪軸，僅可見它固定在外端上的圓柱形研磨工具18。研磨工具18能夠藉助未示出的驅動裝置繞砂輪軸的砂輪軸軸線20以高轉速被驅動。研磨工具18優選也可以由杯形研磨工具構成。
另外，砂輪軸藉助進給驅動裝置在與工件或工件夾具14的旋轉軸線16平行的箭頭24方向移動，該進給驅動裝置設置在適合的導向裝置上並沿著導向裝置以可調節的進給速度移動(未示出)。對此，砂輪軸軸線20這樣設置，它垂直於工件12或工件夾具14的旋轉軸線定向。
與金屬加工中公知的外圓研磨不同的是，砂輪軸軸線20不平行於工件12或工件夾具14的旋轉軸線16設置，而是與其垂直設置並通過進給驅動裝置與砂輪軸軸線20垂直地運動。這樣，工件12的外表面主要通過研磨工具18的端面加工，因為工件12沿箭頭26指示的方向繞其旋轉軸線16被驅動且與其垂直設置的研磨工具18沿箭頭22指示的方向繞其砂輪軸軸線20被驅動。
通過這種類型的裝置，特別對於脆性材料和/或脆硬性材料如玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷，可以獲得特別良好的研磨效果。
本發明的另一實施方式在圖2和3中示出且總體上由附圖標記10a表示。裝置10a具有圓臺形式的工件夾具14，它繞旋轉軸線16被驅動，如由箭頭26表示。在工件夾具14上以未進一步示出的方式夾持工件12。
通過該裝置10a可以平面研磨工件12的端面。對此，砂輪軸軸線20水平定向，即與工件12垂直定向的旋轉軸線垂直。圓柱形研磨工具18固定在砂輪軸上並如由箭頭22表示的那樣繞砂輪軸軸線20以高轉速被旋轉驅動。砂輪軸的進給運動如由箭頭24表示的那樣垂直於砂輪軸軸線即在水平方向進行。
這種實施方式對於加工特別是脆性材料如玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷也特別有利於提高研磨效果，因為主研磨效能在圓柱形研磨工具18的端面上產生。該研磨工具優選也可以由杯形研磨工具構成。
圖4純示意性地示出了一磨床，它總體上由附圖標記100表示，該磨床既適合於進行如上所述的外圓研磨又適合於進行平面研磨。該磨床100包括一工件夾具114，它藉助驅動裝置124被旋轉驅動。水平定向的砂輪軸120藉助未詳盡示出的驅動裝置以例如高達每分鐘20000轉的高轉速或更高的轉速被驅動。砂輪軸120沿著第一導向裝置122以未示出的方式藉助驅動裝置沿水平方向移動。第一導向裝置122容納在第二導向裝置118上並能夠沿該第二導向裝置藉助未詳盡示出的驅動裝置沿垂直方向移動。由此，水平定向的砂輪軸120通過容納在其上的研磨工具能夠水平或垂直地以確定的進給速度直線移動到所希望的位置。該磨床100與公知磨床不同在於砂輪軸120水平定向，在通常的磨床中砂輪軸垂直定向。
圖5和6示出了外圓研磨和內圓研磨的情況，其與公知技術外圓研磨和內圓研磨的不同在於它們都採用一個杯形研磨盤18作為研磨工具。
在圖5的裝置10b中，砂輪軸軸線20與圖1實施方式的不同在於，它平行於工件12或工件夾具14的旋轉軸線16定向。如箭頭22的繞砂輪軸軸線20旋轉的研磨工具18沿箭頭24指示的方向與工件12或工件夾具14的旋轉軸線16平行地進給。
在進行內圓研磨的圖6裝置10c中，工件12的內表面通過形成為杯形研磨盤的研磨工具18研磨。其進給也按照箭頭24的方向與工件12或工件夾具14的旋轉軸線16平行地進行。
權利要求
1.一種研磨方法，用於加工由脆性材料如玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷製成的工件(12)，包括以下步驟——將工件(12)夾持在工件夾具(14)中；——繞旋轉軸線(16)旋轉驅動工件(12)；——藉助研磨工具(18)加工該工件(12)，該研磨工具繞砂輪軸軸線(20)被旋轉驅動；——其中砂輪軸軸線(20)垂直於工件(12)的旋轉軸線(16)定向；並且——其中研磨工具(18)垂直於砂輪軸軸線(20)進給。
2.如權利要求1所述的研磨方法，其特徵在於進行外圓研磨的研磨工具(18)與工件(12)的旋轉軸線(16)平行地進給。
3.如權利要求1所述的研磨方法，其特徵在於進行平面研磨的研磨工具(18)相對於工件(12)的旋轉軸線(16)垂直地進給。
4.一種研磨方法，用於加工優選由脆性材料如玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷製成的工件(12)，包括以下步驟——將工件(12)夾持在工件夾具(14)中；——繞旋轉軸線(16)旋轉驅動工件(12)；——藉助杯形研磨工具(18)加工該工件(12)，該杯形研磨工具繞砂輪軸軸線(20)被旋轉驅動；——其中砂輪軸軸線(20)平行於工件(12)的旋轉軸線(16)設置並且進給沿砂輪軸軸線(20)的方向進行。
5.如權利要求4所述的研磨方法，其特徵在於工件(12)的內表面通過杯形研磨工具(18)研磨。
6.如權利要求4所述的研磨方法，其特徵在於工件(12)的外表面通過杯形研磨工具(18)研磨。
7.上述權利要求中任一項所述的研磨方法的用途，用於研磨由玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷鑄成的工件(12)。
8.一種磨床，用於加工脆性材料如玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷，包括一夾持工件(120)並繞旋轉軸線(16)驅動工件(120)的工件夾具(114)、一繞砂輪軸軸線(20)驅動研磨工具(18)的砂輪軸以及一在工件(12)與砂輪軸(120)之間產生進給的進給驅動裝置(118，122)，其中砂輪軸軸線(20)垂直於工件(12)的旋轉軸線(16)定向且進給驅動裝置(118，122)使得砂輪軸(120)垂直於砂輪軸軸線(20)進給。
9.如權利要求8所述的磨床，其特徵在於進給驅動裝置(118)使得砂輪軸(120)平行於工件(12)的旋轉軸線(16)沿工件的外側進給。
10.如權利要求8所述的磨床，其特徵在於進給驅動裝置(122)使得砂輪軸(120)垂直於工件(12)的旋轉軸線(16)沿工件的端面進給。
全文摘要
本發明涉及一種研磨方法和磨床，用於加工優選由脆性材料如玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷製成的工件(12)，其中工件(12)夾持在工件夾具(14)中並繞旋轉軸線(16)被旋轉驅動。藉助研磨工具(18)加工該工件(12)，該研磨工具繞砂輪軸軸線(20)被旋轉驅動，其中砂輪軸軸線(20)垂直於工件(12)的旋轉軸線(16)定向；其中研磨工具(18)垂直於砂輪軸軸線(20)進給。可替換的是，採用杯形研磨工具進行內圓研磨或外圓研磨。
文檔編號B24B5/50GK1836841SQ200610065450
公開日2006年9月27日 申請日期2006年3月22日 優先權日2005年3月22日
發明者阿明·託馬斯, 漢斯-喬基姆·諾瓦克, 拉爾夫·賴特爾, 託馬斯·沃納 申請人:肖特股份公司