金剛石滾輪成形砂輪修整器的結構設計

孫燕燕, 林東玲, 張 宇, 喬楠楠(.沈陽汽車工業學院,遼寧沈陽005;.沈陽市工業技木學校,遼寧沈陽00)

1 前言

成形磨削是把砂輪修整成與工件輪廓相吻合的形狀,加工時砂輪和工件全面接觸拷貝出砂輪的廓形,是一種高精度、高效率、低成本的精加工方法。成形磨削時,由于砂輪各點處的圓周速度不一樣,致使各點處的材料去除率不同,從而導致砂輪磨損不均勻,特別是在尖角部位容易崩碎,從而產生形狀誤差。由于零件的成形形狀是砂輪形狀的拷貝,這必然對加工精度產生影響,同時磨削余量的不均勻也會導致磨削燒傷等加工缺陷,因此成形砂輪的修整對成形磨削加工過程具有決定性影響。本文針對圓弧加工用的成形砂輪,設計出了專門的金剛石滾輪成形砂輪修整器。

2 砂輪修整器的結構設計

1.1 主軸部件

該部件是修整裝置的關鍵部件。金剛石滾輪安裝在它的上面,其精度直接影響修整精度,進而影響被加工工件的精度。如何保證本裝置的精度,設計、加工和裝配是關鍵技術。此外,金剛石滾輪主軸還應具有足夠的剛度,主要是考慮到金剛石滾輪的修整力比較大,為提高滾輪壽命,滾輪直徑應盡可能的大,該設計中將滾輪直徑選為140 mm。金剛石滾輪修整裝置主軸采用如圖1所示結構。該結構簡單,加工精度易保證,調整方便,精度高,徑向跳動小于0.003 mm,軸向竄動小于0.003 mm,端面跳動小于0.003 mm,經實踐證明效果良好。

圖1 金剛石滾輪修整裝置主軸結構圖Fig.1 Diamond grinding wheel dresser main shaft construction diagram

2.2 電機功率

金剛石滾輪修整是用磨削法成形,而金剛石筆修整是車削法成形。故前者的修整力比后者大,所以電機應有足夠的扭矩。修整電機的功率是按每毫米寬度15～30 W計算的。電機的功率1 kW為最常用。考慮到電機的具體結構及所加工的零件較寬(65 mm),故電機功率選定為1.5 kW。

2.3 傳動部件

傳動部件的作用是保證金剛石滾輪轉速的高低、旋轉方向符合修整工藝的要求,且將電機的旋轉運動平穩的傳送給主軸。本設計中,采用帶傳動,即可滿足要求。主要是因為帶傳動具有以下優點：(1)因帶有彈性,能緩沖、吸振,從而傳動平穩,噪聲小;(2)當傳動過載時,帶在帶輪上打滑,可以防止其它零件損壞;(3)結構簡單、裝拆方便;(4)可用于中心距離較大的傳動。

2.4 進給部件

進給部件的作用是能夠實現精密進刀,進給速度應控制在金剛石滾輪每轉進給量小于0.2 μ m為限,且能實現快速退刀,控制砂輪修整中的光修轉數。本設計將采用伺服電動機驅動滾珠絲杠的進給機構,可以通過數控系統編程采控制進給量、進給速度及光修時間。

2.5 連接部件

連接部件的作用是通過它實現與磨床的連接,不同型號的磨床,其要求連接部件的結構不同。根據實驗室MBl332A半自動外圓磨床的安裝空間和位置,可將修整裝置安裝于砂輪后方,通過滑塊與導軌,實現其與磨床的連接。

本文設計的金剛石滾輪修整裝置如圖2所示。該裝置由滾輪電動機4經V帶5驅動金剛石滾輪6回轉。伺服電動機1和滾珠絲杠3由聯軸器2聯結,通過滑塊9和直線導軌8組成數控修整進給機構,可實現在線修整,并可通過數控系統編程來控制進給量、進給速度及光修時間。

圖2 金剛石滾輪修整器結構簡圖Fig.2 Diamond grinding wheel dresser constuction diagram

3 結束語

金剛石滾輪砂輪修整器具有修整效率高、壽命長、便于冷卻、結構簡單、體積小、安裝方便等優點,還可以提高修整質量,進而提高成形磨削的質量和生產效率,具有廣闊的應用前景。

[1]李伯民,趙波.現代磨削技術[M].北京：機械：工業出版社,2003,65-246.

[2]光福田.金剛石滾輪修整裝置[J].現代制造工程,1993,(2)：15-16.

[3]李繼賢,張飛虎.成形砂輪修整技術研究現狀[J].機械工程師,2006,(10)：19-21.

[4]曾凡月.高精度金剛石滾輪成型修整裝置的研制及其應用[J].金剛石與磨料磨具工程,2004,142(4)：76-77.