数控成型磨床砂轮修整器的设计.pdf

精密制造与自动化
2011年第3期
设计与开发
数控成型磨床砂轮修整器的设计
蔡国英
(上海理工大学机械工程学院上海20003)
摘要分析评价了目前使用的修整渐开线、三角形、直齿花键等形状的两轴联动数控修整器,介绍了研制开发
的一种新的数控成型砂轮修整器。详细介绍了采用尖端具有过渡圆弧的金刚石修整器的结构及特点优势。总结出
简化成形砂轮修整的编程过程,避免了复杂的数字控制和软件计算分析,同时可以降低修整器的制造成本,可为
数控成型磨床砂轮修整方案设计提供参考。
关键词成型磨削新型砂轮修整器数控修整
目前普遍使用的数控花键轴修整器(以在过渡圆弧的圆心上,这时金刚笔的摆动角度就不
MKA8612/H的修整器为例)是两轴联动的数控修整会对金刚笔与砂轮修整点的位置产生影响。修整时
器,它可以通过数控编程来修整砂轮呈渐开线金刚笔的摆动中心将沿着砂轮轮廓作等距线的运
形、三角形、直齿花键等各种形状。但这种修整器动,这样就可以简化金刚石砂轮修整器修整轨迹的
是采用金刚石滚轮来进行修整的,滚轮对砂轮进行数控程序设计。
修整那部分的工作半径不能太小,因此对砂轮的修
使用金刚石笔进行修整砂轮时,笔尖相对砂轮
整形状也有所限制,如把砂轮修整成内凹或比较尖的位置将决定砂轮的轮廓修整精度,由于存在加工
锐的形状就不能实现。为了要弥补上述修整器修整和装配误差,使得金刚笔尖指向相对砂轮轴心线的
功能的不足,最近研制开发了一“种新的数控成型砂位置比较困难,修整时必定存在一定的误差。这种
轮修整器。
误差主要包括两个方面:一是金刚笔的摆动轴线没
有通过砂轮的回转轴心线的平面而对砂轮进行修
数控砂轮修躉器的结枃设计
整;二是在修整中,金刚笔的摆动轴线未通过砂轮
般来讲,当数控磨床的两个数控移动轴在进轮廓曲线的曲率中心。根据研究,这两方面的位置
行两轴联动时,可以使用单点金刚石修整很简单的误差在实际加工中是很难克服的,但是在摆动修整
成形砂轮轮廓,但对于成形砂轮截面轮廓多变并且中对砂轮形状精度的影啊程度是很小的。
斜率变化非常大时,因为修整工具具有一定的厚
度,还是可能出现单点金刚石砂轮修整器与砂轮轮2数控砂轮结枃修整器的结构特点
廓的干涉。因此应限制金刚石笔的轴线与成形砂轮
新型砂轮修整器相刈于两轴联动数控成型修
轮廓之间的夹角保持在一定的角度范围内可以摆整技术,多了一个旋转轴,即能绕轴转动,因此
动,这样就可以消除金刚石笔与砂轮轮廓可能发生修整器的金刚笔实际上能相对砂轮表面作2个移动
的干涉现象
轴加1个转动轴的三轴联动,使修整笔的轴线与修
金刚石笔摆动的园心位置决定数控修整程序整点处砂轮截面曲线的法线尽量平行,保证修整工
中的山线插补过程,因为随着金刚笔的摆动需要两具与砂轮不发生干涉,如图1所示。因为修整工具
个移动轴进行补偿运动才能保证修整点按照设定有一定的厚度,所以采用球头刀具时,修整工具的
曲线轨迹运动,当金刚笔需要转过一定角度时,必轴线和砂轮截面曲线法线的夹角应在0~45°之间,可
须同时移动两根轴才能保证砂轮修整点位置的不以防止发生千涉。该修整器若采用尖端具有过渡圆
发生变化。这时可以简单地将金刚笔的摆动圆心设弧的金刚石修整器,将金刚石修整器的摆动的运动
蔡国英数控成聖磨床砂轮修整器的设计
3数控砂轮修整器的结构设计
金刚笔
成型砂轮
图2所示是新型数控砂轮修整器的结构示意
图
法线
砂轮修整器由修整工具即金刚笔、修整笔支
架、ひ轴传动机构、び轴传动机构支座、Z轴传动
修整笔的轴线
机构、Z轴传动机构支座、X轴传动机构和X轴传
动机构支座即整个修整器支架构成,修整器支架安
图1修整笔轴线与砂轮截面曲线的法线
装在砂轮架体壳上,因此整个修整器的参考基点位
置相对于砂轮是固定的。对砂轮进行修整时,X轴
中心设置在过渡圆弧圆心(儿何中心),将砂轮修整的驱动电机驱动x轴传动机构带动Z轴传动机构支
过程中的金刚石修整器的摆动与两轴移动分离,
座沿轴做直线移动,并由x轴的光栅尺进行测
简化成型砂轮修整的数控编程,避兔复杂的数字控量;在此基础上Z轴的驱动电机驱动Z轴传动机构带
制和软件计算分析,同时也降低了修整器的成本。动轴传动机构支座沿Z轴做直线移动,也由Z轴的
轴电动机机
Z轴光栅
轴光柵尺
Z轴电动机
修整器支架
LULU
Z轴支座
砂轮
轴支座
修整笔支架
金刚笔
图2砂轮修整器结枃示意图
光栅尺进行测量;然后び轴的驱动电机驱动U轴的数控程序,对解决现有问题提供了较好的方案。
传动机构带动修整笔支架沿轴做回转运动。X轴
和Z的联动使得金刚笔可以在XZ平面内做平移运
参考文献
动;而加上び轴的联动,可以使金刚笔在Z平面[]张自强,阎秋生,陈少波.砂轮修整器安装高度误差对
内做绕び轴的旋转运动。至此金刚笔在Z平面内
成型砂轮修整精度的影响.金刚石与磨料磨具工
没有约東,具有三个自由度。
程,2003(4)
张自强,阎秋生,陈少波,新型砂轮修整器结构及其
4结语
装配误差影响分析[J.金刚石与磨料磨具工程,
为了克服目前正在使用的两轴联动修整器的
2004(6):35-38
缺点,设计了新型砂轮成型修整器。通过优化修整[3]王建军,姚斌,成形磨削中砂轮修整精度的研究[]金
器结构,合理配置了控制轴,简化了成形砂轮修整
刚石与磨料磨具工程,2002(5):48-49