無心磨床的製作方法
2023-11-10 09:25:12 6
專利名稱：無心磨床的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種無心磨床，尤其是涉及一種這樣的磨床，即可以提高硬度，且能夠減小專用線性軸向控制裝置、相關螺杆驅動刀架和功能元件的數量，上述功能元件用以周期的將磨輪和調整輪的外表面再整形。
背景技術：
無心磨床是一種用於對電線、杆件、銷釘、軸件等圓柱形工件進行磨削的工具機。這些工件可以具有恆定的截面尺寸或者具有尺寸呈臺階狀變化的不同尺寸部分，甚至是錐形的部分。
無心磨床包括三個主要元件，操作輪或者磨輪，調整輪和工件支撐刀片。上述操作輪或者更通用地稱為磨輪是一種這樣的元件，即可以從工件上進行實際的去除材料。因此磨輪可以確定工件的表面精度和整體輪廓。操作輪的表面紋理可以根據執行的特定磨削操作而不同。在要磨削的工件具有不同的直徑時，上述操作輪通常也由具有不同直徑和不同表面紋理的磨輪組成。
上述調整輪通常由具有磨料顆粒的彈性體構成，而且它可以導引並保持著上述工件靠在上述磨輪上，而且還可以在磨削過程中旋轉上述工件。
上述工件支撐或板式刀片是這樣一種元件，即可以在兩個相反的轉輪之間的間隙內支撐工件，一般是在這兩個轉輪的中心線之上，有時也會在下面。上述調整輪在一個方向上旋轉靜止刀片所支撐的工件，同時在另一個方向旋轉的磨輪對工件進行去除材料，以使工件獲得所需的直徑或錐度。上述板式刀片可以具有水平的、臺階的或者傾斜的工件所停靠的支撐表面。在很多情況下，它的輪廓和調整輪的周面輪廓呈鏡像(specular)設置。
通常，根據要修整的工件幾何參數，無心磨床需要完成三種操作模式。第一種要進行的稱為「內進給」模式，此時待磨削工件的端部或者中間凸緣狀支柱(或臺階直徑)具有圓柱形或圓錐形的杆部。
「懸臂模式」用於加工較長工件的端部，由輔助側支架支撐。
「貫通進給模式」專用於加工沒有任何臺階直徑變化的圓柱形工件，可用以更高效率的加工長度大於磨輪寬度的工件，通常還會使用用於工件的自動進給和排放輸送裝置。
這些模式和其間的變形對於技術人員來說已經眾所周知，例如每一所需的專用調整，相對磨輪軸線對調整輪軸線的相對定位和旋轉，甚至工件支撐刀片的特定幾何輪廓等。
為了對工件施加所需的周面輪廓，無論是哪一個磨輪和調整輪的周面輪廓，這兩個輪的操作表面都必須進行周期性的再整形，這是由於它們會不可避免的產生磨損且它們的操作表面輪廓還會喪失理想的直線度。
周期性的再整形加工(通常磨輪更頻繁地需要再整形，而調整輪不怎麼頻繁)通過停止工件進給，進行輪面的再整形循環，在輪寬度方向上驅動精確定位的整形工具，加工磨輪和/或調整輪的周面，以更新這兩個輪周面輪廓的精度。
通常，磨輪和調整輪的整形工具都需要複雜的雙軸向控制致動器，從而在各個待再整形輪的周面工作部上精確地產生所需的輪廓。
對調整輪周面的再整形通常是它的軸線相對磨輪的軸線轉動一定的角度，以便於達到所需的工件橫向進度，或者以便於將具有臺階直徑的旋轉工件穩定的保持在鄰靠於磨輪一側上，但是會產生這樣的問題，即由於具有雙曲面形狀，調整輪周面的再整形會造成和旋轉工件接觸在一條大致直線上。通過加工傾斜的調整輪卻可以大大地減輕這些問題，而且在磨削過程中，刀具的軌跡儘可能地和調整輪周面的接觸線相重合，也就是利用設置在調整輪前面而不是在後面或頂部的整形刀具對調整輪周面的加工，這是本領域公知的。
在很多情況下，顯而易見的，在上述設備中應用多個獨立線性軸向控制裝置是成本很高的。
考慮到較大質量的磨輪裝置經常產生碰撞和衝擊從而造成震動，所以無心磨床應力結構的基本要求就是剛性要求。實際上，甚至在大尺寸應力結構支撐較重的快速旋轉磨輪時，偶然的強性衝擊造成的震動都會危及辛苦發現的整形調整精度。除了會影響整形，震動還會破壞甚至斷裂通常由合成金剛石構成的上述昂貴的整形刀具。在多個線性移動的刀架上安裝較重的和快速旋轉的磨輪(在精確控制下沿著兩個直交的軸線移動)就需要減小整體剛度且會使設備更易於受震動影響。
另一個方面，通常以較大流率進給到磨輪上的研磨流體需要被連續高效的排出，以防因偶然阻塞而造成從工作區域溢出。
發明內容
為了完成這些重要而又反差大的要求，本發明提出了一種顯著有效而又簡單易行的解決方案。
有人發現在各自和工件的接觸線相重合時對兩個相配合的輪的工作面進行表面整形加工時，磨輪可以側向的沿著橫向軸線安裝在由線性軸向控制裝置驅動的單個刀架上，且僅用於進行磨輪和/或調整輪的周面的表面整形過程。
通過僅僅利用單個橫向移動刀架，以替代通用的成對直交移動刀架，就改進了磨輪裝置的剛性，而且受震動的影響就減小了。
優選的，在整形階段，包括和機臺的縱向軸線相直交地移動磨輪經由橫向擺動的單個刀架的磨輪裝置，以在某一角度和90度之間的傾斜角度傾斜的方式相對於機臺平面(通常水平的)被支撐在設備應力結構平面上，在上面還支持著調整輪和工件板式刀片。
在為特定的重型磨輪設備時，上述傾斜角度最好是最大為45度。
這樣的選項和在很多情況下，優選的設置會進一步提高磨輪裝置對偶然碰撞和衝擊的承受力，而且會顯著提高進給到磨輪上冷卻流體的易排放性和快速排放性能。
分別在磨輪和調整輪的一端和另一端的側面，對兩個輪周面進行加工的整形刀具中的一個(對調整輪表面進行整形的)被安裝在磨輪裝置上，而另一個(對磨輪表面進行整形的)被安裝在支撐調整輪裝置的縱向驅動刀架上。
安裝在磨輪裝置上的調整輪的整形刀具位於轉臂上，在進行磨削加工時處於備用或縮回位置，而在再整形過程中卻移動到一個向前延伸位置，用以加工調整輪的周面。
上述調整輪和用於支撐上述縱向移動刀架所承載的工件的板式刀片支座之間的相對位置可以通過手動操作導輪或者利用承載調整輪的第二刀架在機臺上移動的(第一)刀架上縱向移動來進行調節，或者通過一個第三線性軸向控制裝置來調節。
在根據「貫通進給」模式操作時，上述調整輪被保持在一個旋轉支座上，以使它的軸線旋轉一個角度(通常在1度到6度之間)。
可選的，裝有調整輪裝置的上述設備機臺可在機臺水平面上旋轉過某一角度，以便於能夠磨削圓錐形工件。
無論是承載上述板式刀片支座、磨輪和旋轉調整輪裝置的整形刀具的第一縱向移動刀架的運動，和/或縱向移動調整輪的第二刀具的運動，還是縱向移動刀具和橫向經過磨輪裝置的第一、第二刀架的運動，以及調整輪的整形刀具的運動都可以被同等地控制，從而使在磨輪裝置上承載的整形刀具可以在可操作位置上對調整輪周面進行加工時，產生所需的磨輪和/或調整輪的周面更新輪廓。
實際上，對磨輪和調整輪操作面整形所需的線性軸向控制裝置總數量可以調節為兩個或者根據另一個實施例調節為三個，因此和現有兼容式設備中所用的大量線性軸向控制裝置相比，更節省成本。
在很多情況下，大部分關鍵的(由於它重量較大且轉速也較快)磨輪裝置利用單個橫向移動刀架，因此就可以提高剛性並減小振動。
可以在各自的前側，換句話說沿著整形刀具端部的軌跡，即沿著實際上和帶有工件的輪的接觸線相重合的軌跡，對磨輪表面和調整輪表面進行加工，可以大大地簡化承載著各自整形刀具的兩個輪裝置的相互直交運動的大部分精確插值運算，從而能夠有效地產生一個直線性輪廓，甚至在調整輪的軸線旋轉偏離和磨輪軸向平行時。
在隨後的權利要求書中更精確地限定了本發明。
附圖簡述
圖1是根據本發明第一實施例的無心磨床的視圖。
圖2是根據另一實施例的無心磨床的視圖。
圖3是圖2中無心磨床的透視圖，示出了研磨階段。
圖4是圖2中無心磨床的透視圖，示出了磨輪周面的加工。
圖5是圖2中無心磨床的透視圖，示出了調整輪周面的加工。
優選實施例詳述圖1是根據本發明優選實施例的無心磨床的基本視圖。
該設備具有一個基座1，上面牢固地固定著水平機臺2和用於支撐磨輪G的分開支撐結構3。
如現有的設備那樣，水平機臺2可在繞銷4的水平面上旋轉，從而操縱著錐形工件。
支撐工件W的板式刀片5被固定在板式刀片支座6上，該支座緊固在安裝著垂直機架18的第一刀架7上，在它的頂部還設有用於對磨輪G的表面進行加工的整形金剛石刀具17。通過第一線性軸向控制裝置，承載旋轉安裝調整輪C的刀架7可在水平機臺2上移動，轉銷由8表示，而上述線性軸向控制裝置簡要的由驅動電機M1和螺杆9表示。
在該實施例中示出的調整輪C被安裝在第二刀架10上，通過手動操作導輪11來轉動螺杆12，在第一刀架7上縱向移動，從而可以調節調整輪C和板式刀片5上支撐的工件之間的距離。
磨輪G被安裝在單個刀架13上，橫向於上述設備的縱向軸線移動。
磨輪裝置的橫向移動由驅動電機M2和螺杆14構成的第二線性軸向控制裝置所驅動。
整形刀具15周期性的對調整輪C的周面進行加工，而且該刀具由安裝在磨輪側面的轉臂16的端部所承載。該轉臂16可從靜止位置轉動到活動位置，從而對調整輪C的周面進行整形。
在圖2中示出了本發明設備的另一個實施例。根據該替換實施例，由驅動電機M3示出的第三線性軸向控制裝置替代了圖1實施例中的手動導輪11。
圖3是圖2中設備的透視圖，示出了工件W的磨削過程。
在該透視圖中，可以看到安裝在垂直機架18頂部上的整形金剛石刀具17的更方便的位置，該機架和具有板式刀片支座6的第一刀架7緊固在一起。
根據本發明設備的主要特徵，整形刀具15、17均以在「前側」對各自輪進行加工的方式設置。特別是，在進行整形過程中，整形刀具15、17切削刃端部的空間軌跡相對於上述刀具所加工的輪的工作面，平行於且大致和磨削過程中裝有工件W的加工輪的接觸線相重合。
對磨輪和調整輪的工作面進行整形加工的這種條件實際上就消除了對精確計算最佳雙曲面的需要，而在現有技術中的很多情況下，要保證具有圓柱形工件表面的加工輪的接觸線是直的，這是必須的。考慮到調整輪軸線相對於磨輪軸線的最終旋轉角度，在磨削過程中，根據所謂的「貫通進給」模式，需要提高工件W的橫向前進速率。
根據圖1中所示的實施例，通過同等地控制著兩個刀架的運動，也就是控制著承載調整輪C和整形刀具17的第一刀架7的縱向運動軸線以及承載磨輪G和整形刀具15的第二刀具13的橫向運動軸線，來完成對磨輪G和調整輪C的工作輪廓的整形。
上述調整輪C相對於板式刀片支座6的相對位置，根據工件W的尺寸，可以通過在圖1的實施例中轉動導輪11來手動調節，也可以通過在圖2中的替換實施例中由第三線性軸向控制裝置M3來自動調節。
當然，使用第三線性軸向控制裝置將會提高進行操作過程全自動控制的可行性，包括對指導磨削過程的最優整形條件的查找和保持。
在很多情況下，本發明中設備所使用的線性軸向控制裝置的總數量要小於可兼容式設備中所使用的數量。
在所示的實施例中，支撐磨輪裝置的應力結構平面並不是水平的，而是傾斜一個角度α。儘管這個條件並不是以最小化線性軸向控制裝置數量的形式，來約束本發明目的的完成，但是它可以進一步提高上述磨輪裝置的剛度，從而使其更少的受震動影響。在為較大的重型磨輪裝置情況下，傾斜角度α最好是等於或者小於45度，但是也可以達到90度。
在很多情況下，相對於機臺2的平面，磨輪支撐平面的傾斜度可以改善磨削流體的流動條件，使它們可以快速而又不會產生問題的排出。
圖3是圖2中設備的透視圖，示出了磨削過程。在該透視圖中，可以更容易地精確定位圖1和圖2中所述的功能元件。
如圖所示，在「貫通進給」模式下操縱著該設備時，在圖1、2中轉銷8所示的箭頭指示下，安裝在第二刀架10上的調整輪裝置可以在垂直平面上旋轉，以便於將調整輪C的軸線相對於磨輪G的軸線傾斜一定角度，從而提高工件橫向沿兩個輪的工作面移動的能力。通常，在磨削較長(大於輪寬度)的圓柱形工件才這樣做。調整輪軸線的轉角可以在大約1度到大9度之間。甚至在調整輪C的軸線轉動時，整形刀具17的位置仍然保持不變，這是因為刀具17在安裝設有板式刀片支座6的第一刀架7上。
圖4是上述設備的透視圖，示出了對磨輪G周面進行的整形過程。
為了對磨輪G進行這樣的周期性整形過程，對設備的工件進給被暫時地中斷，導輪裝置的縱向移動第一刀架7的線性軸向控制裝置M1和橫向移動刀架13的線性軸向控制裝置M2均被同等地驅動，以便於在縱向移動刀架7承載的金剛石刀具17使其橫向擺動時，對磨輪G周面產生所需的加工。當整形加工完成時，承載刀具17的刀架7就被縮回，上述磨輪裝置通過各自的線性軸向控制裝置M2，返回到它的正常工作位置。
此後，重新設置磨削參數並重新開始對工件的磨削加工。
圖5是上述設備的透視圖，示出了轉臂16端部上設置的相應整形刀具15對旋轉調整輪C的整形過程。
通過在第二刀架10上位移而變更金剛石刀具17和調整輪的相應位置，使得該操作可以和磨輪的整形操作同時進行或者單獨地進行。
為了對調整輪C進行再整形過程，如果因進給到設備上的工件的錐度而使機臺2被設在傾斜位置上(在水平面上旋轉)，工件進給會暫時被中斷，機臺2就會暫時返回到和上述設備縱向軸線最佳對齊的狀態中。
上述轉臂16可旋轉到將上述整形刀具15放置在一個可操作的位置上，縱向第一刀架7的線性軸向控制裝置M1和橫向移動刀架13的線性軸向控制裝置M2均被同等地驅動，從而橫向驅動上述磨輪裝置，以沿著這樣的一條線對旋轉調整輪C的周面進行加工，即在磨削過程中，這條線平行於且實際上和設有工件的調整輪C的接觸線相重合。
如果上述整形操作完成，刀架7就被縮回，且上述磨輪裝置返回到正常的工作位置，轉臂16被升高到它的靜止位置(非操作位置)，就可以重新開始工件的磨削(在機臺2返回到所需傾斜角度之後，如果這算是個問題)。作為對比，如果執行用於特定的處理，在調整輪C的整形過程中還可以保持上述調整輪C的轉軸傾斜。
沿著刀具的空間軌跡對磨輪和調整輪的周面進行整形加工，該軌跡實際上和帶有旋轉工件的輪的接觸線相重合，這種整形加工能力就保證了上述輪周面加工獲得完美的直線，而和調整輪C相對於磨輪G軸線的轉軸角度無關，也不會受複雜計算所影響，中央處理器可以計算出受各自線性軸線控制致動器驅動的刀架或獨立刀具裝置的直交運動的正確插值運算。
權利要求
1.一種無心磨床，包括應力(stress)結構，該應力結構具有機臺；支承工件的導板刀片支座和調整輪，兩者安裝在第一刀架上，該刀架可在上述機臺上由第一線性軸向控制裝置縱向移動；使上述調整輪向上述板式刀片支座前進的裝置，用以支承接合併旋轉所支承的工件；支承在上述應力結構上的磨輪，用於從上述板式刀片支座上的上述調整輪所旋轉的被支承工件表面上去除材料；安裝在上述第一刀架上位於調整輪一端的側面的周期性地對上述磨輪切削表面進行加工的第一整形刀具；位於轉臂的端部上，安裝在磨輪端部側面的，在調整輪的上述一端的相反側上周期性地對上述調整輪的和工件相配合的表面進行加工的第二整形刀具；當在貫通進給模式下進行磨削時，將上述調整輪軸線繞上述磨輪軸線旋轉的裝置，其特徵在於，上述磨輪安裝在第二刀架上，可由第二線性軸向控制裝置控制，在上述應力結構的平面上在和上述機臺縱向軸線相直交的方向上移動；在由上述轉臂定位時，上述第二刀架可受上述第二線性軸向控制裝置控制而橫向移動，以獲得上述第一整形刀具加工的磨輪表面和/或上述第二整形刀具加工的調整輪表面。
2.如權利要求1所述的無心磨床，其特徵在於，在整形過程中，上述第一刀架的縱向運動和上述第二刀架的橫向運動均可協調地受控，以便於通過各自整形刀具加工的輪周面產生所需的輪廓。
3.如權利要求1所述的無心磨床，其特徵在於，支承安裝在上述橫向移動第二刀架上的上述磨輪的應力結構的平面相對於上述機臺平面傾斜。
4.如權利要求3所述的無心磨床，其特徵在於，上述傾斜角度等於或者小於45度。
5.如權利要求3所述的無心磨床，其特徵在於，上述傾斜角度等於或者小於90度。
6.如權利要求1所述的無心磨床，其特徵在於，對上述調整輪和上述板式刀片支座、上述第一整形刀具之間的相對位置進行調節的裝置是採用第二刀架的形式，其承載上述旋轉安裝的調整輪，通過手動導輪轉動螺杆而在上述第一刀架上縱向移動。
7.如權利要求1所述的無心磨床，其特徵在於，對上述調整輪和上述板式刀片支座、上述第一整形刀具之間的相對位置進行調節的裝置是採用第二刀架的形式，其承載上述旋轉安裝的調整輪，通過一個第三線性軸向控制裝置而在上述第一刀架上縱向移動。
8.如權利要求1所述的無心磨床，其特徵在於，上述整形刀具的切削端部的軌跡都平行於且大致重合於帶有旋轉工件的各個輪周面的接觸線。
全文摘要
一種無心磨床，包括應力結構，該應力結構具有機臺；支承工件(W)的板式刀片支座(5)；安裝在第一刀架上的調整輪(C)，該刀架可在上述機臺上由第一線性軸向控制裝置縱向移動；使上述調整輪(C)向上述板式刀片支座前進的裝置，用以配合併旋轉所支承的工件(W)；支承在上述應力結構上的磨輪(G)，用於從上述板式刀片(5)上的上述調整輪(C)所旋轉的工件表面上去除材料；安裝在上述第一刀架上，在調整輪一端的側面，周期性的對上述磨輪(G)切削表面進行加工的第一整形刀具；位於轉臂的端部上，安裝在磨輪(G)端部的側面，在調整輪(C)的上述一端的相反側上，周期性的對上述調整輪(C)的和工件相配合的表面進行加工的第二整形刀具；當在貫通進給模式下進行磨削時，將上述調整輪軸線繞上述磨輪軸線旋轉的裝置。
文檔編號B24B53/04GK1929951SQ200480042523
公開日2007年3月14日 申請日期2004年2月19日 優先權日2004年2月19日
發明者薩爾瓦託雷·瓦卡羅, 卡洛·切裡諾蒂, 毛羅·巴焦利尼 申請人:薩爾瓦託雷·瓦卡羅, 卡洛·切裡諾蒂, 毛羅·巴焦利尼