无心外圆磨床的发展趋势(1).pdf

2 0 0 4年第 2 期 总第 1 5 8期 无心外圆磨床的发展趋势 无锡冶金机械厂 2 1 4 1 5 1 李良福 摘要本文介绍了在有导轮的无心外圆磨床上采用修整器的情况 以及砂轮和导轮的修整过程 列出了国外一些公司的 修整装置先进结构 关键词 无心外圆磨床 修整过程修整工具 前言 砂轮的成型过程可保证其所需形状 切削性能 和耐用度 除了能提高磨削速度外 还是现代化无心 外圆磨床上的主要研究对象 若不解决砂轮修整的 技术经济问题 就不能有效的利用砂轮 由于在大批量 中小批量生产条件下必须提高 机床的通用性和使用效率 因此研究机床和修整器 显得特别迫切 本文将分析有导轮的无心外圆磨床 的发展趋势 砂轮和导轮的修整过程 砂轮的成型取决于修整工具的种类以及修整器 及其控制条统的结构特点 一 在修 整领域 内的新结构 传统的砂轮和导轮修整器一般配置在砂轮的后 面 这时 砂轮轴线的位置误差与加工过程的误差之 和 导致制件成形误差的增大 为了消除这缺点 可 以采用T s c h u d i n 公司 瑞士 实现的独特解决办法 它的原理是修整器配置在制件的两侧 修整砂轮和 导轮用金刚钻固紧在托板的刀架上 如图l 所示 由 于在砂轮和金刚钻移动之间没有失调 故这种修整 方法可获得较高的砂轮形状精度 也就是可获得较 高的制件尺寸精度 李 圈 1 导轮 2 制件 3 托板刀架 4 砂轮 5 修整用金刚钻 图 l从制件一侧修整砂轮和导轮示意图 由瑞士T s c h u d i n公司研制 类似解决办法早先还应用于磨削滚柱轴承的内 圈滚道时修复砂轮的型面 但是在所研究的情况 为 了使装有金刚钻5 的托板刀架3 相对砂轮4 和导轮 1 的旋转轴线移动 一般要采用控制坐标 W 从而与 控制坐标X和U组合就可获得由程序规定的砂轮任 意形状 并可保证砂轮磨损时叵定的工作型面 类似方法 N O MO C O公司 德国 还应用于修 整垂直配置的砂轮和导轮 这时采用三个控制坐标 X U和 W 如图 2所示 一 正 图 2从制件 一侧修整垂直 目 置的砂 轮和导轮不意 图 由德 国 N O MOC O公司研制 a 一工作区示意图 b 一金刚钻相对砂轮和导 轮的运动轨迹 1 砂轮 2 制件 3 修整金刚钻 4 托板 5 导轮 6 和 7 分别为金刚钻相对砂轮和导轨的运动轨迹 在大多数无心磨床上 金刚石工具 不回转的和 回转的 对砂轮进给是直线运动 但是 近来还出现 其它方案 K W A b r i c h t t e c h n i k 公司 德国 利用金刚石 滚轮作摆锤形运动来修整砂轮进给精度达l m 如 图3 所示 修整时金刚石滚轮的移动量总共为 3 5 m 这在修整立方氮化硼砂轮时特别重要 因为 这种砂轮的特点是强度高 对耐用度有特别要求 在摆锤形进给时 金刚石滚轮3 作摆动 并借助 由液压缸传动的机构4 偏斜一恒角 补偿砂轮2 磨损 用金刚石滚轮的预引进 是由机构5 实现的 该机构 的位置用夹紧器 6固定 在许多无心磨床上 修整工具对砂轮的进给机 7 维普资讯 精密制造与自动化 Z 了 图3修整示意图 1 制件 2 砂轮 3 金刚石滚轮 4 滚轮的 摆锤形进给机构 5 滚轮的预引进机构 6 夹紧器 构是单杠杆系统 这时将引起附加误差 o c 2 s i n o c 式中 一修整工具的位置误差 o c 一在两端位置 间杠杆的回转角 为消除上述误差 可用四杆联动机 构替代单杠杆机构 这种解决办法采用在莫斯科自 动线工厂的无心磨床上 L i d k o p i n g 公司 瑞典 在最近改装的有导轮的 精密无心磨床上采用复合修整系统 对砂轮采用金 刚石滚轮修整器 对导轮采用单独金刚钻的修整器 并且由机床的C NC 型数控系统控制第二修整器 砂 轮的型面精度是由金刚石滚轮的高精度进给 0 1 m 保证的 它是采用结构内装有液体静压导轨的机 构 导轮在调整时要回转一定角度 导轮相对制件轴 线的修整 可保证获得双曲线面形状的最佳型面 在有导轮的无心磨床上制造小直径零件时 一 般采用各种形状的修整工具 例如 专业无心磨削的 R o y a l Ma s t e r G r i n d e r s 公司 美国 在成批生产 精密小零件 加工直径为0 1 3 8 mm 尺寸公差达 2 5 m 条件下 采用单独的金刚钻和回转式修整 工具 滚子和金刚石滚轮 进行修整 为了减小机床的外廓尺寸 装有单独金刚钻的 修整器安装在砂轮的上面 在修整时无级调节金刚 钻纵向移动的速度 砂轮的型面精度是在修整器内 采用随动装置保证的 该随动装置可保证触头紧压 在靠模尺上 回转式修整工具的形状应根据被加工表面的形 状选择 例如 在K W A b r i c h t t e c h n i k 公司机床上 如 图4所示 图4在 K W A b r i c h t t e c h n i k 公司的机床上用碟形 a 成型 b 和 圆柱形 c 回转式修整工具修整砂轮示意图 1 修整工具 2 砂 轮 3 制件 8 用模仿制件型面的成型金刚石滚轮修整砂轮的 方法 最好采用在大批量生产和小批量生产复杂形 状 零件 的 条 件 下 在 后一 种 情 况 K W A b r i c h t t e c h n i k 公司采用金刚石滚轮 它安装在带 预紧力的滚动轴承的超精密心轴上 两对成双的轴 承可保证修整部件足够的刚度 并可获得稳定的砂 轮形状 且与砂轮的磨损无关 在滚轮旋转的传动装 置内 采用马达主轴 见图 5 操作人员可从机床 的C NC 型数控系统的操纵台上进行控制 操作人员 只需给出修整次数 修整循环的形状和修整后机床 上砂轮的位置校正 移动不连续性达 0 2 5 m 图5 KW A b r i c h t t e c h n i k 公司的机床上用马达主轴 3 传动的金刚 石滚轮2 修整砂轮 l 的机构 近来 进行了磨削时间和修整时间重合的工作 例如 KW A b r i c h t t e c h n i k 公司提出在无心磨床上 用立方氮化硼砂轮切人的同时用金刚石滚轮修整砂 轮的概念 这可简化机床个别部件的结构 对加工复杂形状的零件 但对质量要求不高的 砂轮在进行修整时 在许多情况下可用淬火的高速 钢成型液压轮替代金刚石滚轮 C I TKO Di a mo n d C B N Op e r a t i o n s 公司 美国 研制了配有聚晶金刚石的滚轮 它可用来修 整一般磨料的砂轮和超硬磨料的砂轮 它们与一般 金刚石滚轮的区别是 可根据磨损程度进行重磨 一 次磨削的新可能性是R o y a l Ma s t e r G r i n d e r s 公司推出的 在该公司的专用来加工带三角螺纹和 特型螺纹零件的机床上 用滚轮滚压砂轮的型面进 行 砂轮的修整 二 由 CN C控制修整器 2 0 多年来 在有导轮的无心磨床上采用了C NC 系统 从而扩大了机床的应用部门 显著简化了机床 的调整 并提高了加工过程的可靠性 在数控系统的 存储器内可储存大量的磨削循环和修整循环程序 盘 盘 町 维普资讯 2 0 0 4 年第 2 期 总第 1 5 8 期 机床可根据要求进行调用 装在G h i r i n g h e l l i 公司 意大利 无心磨床上的 C N C系统 可分别设置编程金刚石修整工具的移动 循环 在1 次修整循环中的进给次数和进给量 修整 周期性等 在成批生产条件下工作的机床上控制修整器时 最好采用控制坐标X和Z圆弧插补的数控系统 从 而可获得砂轮的曲线型面 磨削和修整用控制坐标 的总数在G h i r i n g h e l l i 公司的机床上可达到8 个 见 图6 图6在 G h i r i n g h e l l i 公司 意大利 的机床上控制坐标的各种复合 例如 与控制坐标Z 砂轮的工作进给 和V 滑 台的进给 的同时 还可利用坐标 X和 Y 用单独 金刚钻修整砂轮 和X 用金刚石滚子修整 见图 6 a 控制坐标的总数等于5 同样可控制砂轮 坐标X和 Y 和导轮 坐标 X 和Y 的修整 见图6 b 控制坐标的总数为6 用金刚石滚子补充修整时 坐标X 坐标总数增加 到 7 见图6 C 而砂轮有振动时 坐标 A 坐标 总数增加到8 见图6 d 由于采用C N C系统使修整过程自动化 在变换 到加工新结构的制件时 调整工仅需向系统内输入 若干数据 其中包括工件的数据 砂轮和导轮的数 据 调整几何参数的数据 在修整时从砂轮上切下余 量的数据 这些信息可自动计算修整时应形成的砂 轮型面 并可作出加工循环图 使两轮的修整时间缩 短 数控系统的重要功能是可在显示器屏幕上检查 修整循环的实现情况 为了提高多走刀修整的效率 可在金刚钻每次 走刀时测量声信号 作为比较基准 可利用从砂轮上 切下给定厚度磨粒层时发出的声信号振幅 进而 确 定在每二次连续走刀修整时获得的声信号振幅比值 以用于与给定的极限值比较 在必要时用于改变被 切下层的厚度 在修整循环结束后 进行清理 三 尚未完善的问题 最后应该指出 用C NC 系统配备无心磨床将显 著影响到许多部件的结构 其中包括修整器 修整器 的典型结构在近十年来不断在改进 在研究砂轮修 整的科学基础方面已达到显著成就 但是这些工作 尚远未结束 首先 没有形成对修整器科学根据的要 求 尚未建立完全满足无心磨削过程综合 自动化现 代要求的结构 C NC系统远未完全实现在修整过程 中 上述工作的进一步发展 还可将先进的无心磨削 工艺有效地应用在成批和小批生产中装有宽砂轮和 窄砂轮的机床上 参考文献 1 C B a c 等 B e c u e H T P O B O 一 山J I H巾O B a J I b H b l e c T a H K H H a B b l c T a B K e 1 2 E MO 1 9 9 8 9 P 2 3 2 8 2 C B a c 等 H c c J I e O B a H H月 6 e c u e H T P O B b l X K P y F J I O U J J I H 巾 O B a J I b H R I x c T a H K O B 2 0 0 1 8 P 2 3 2 8 3 C B a c K O H c T P y K T O P c K O T e X H O J I O F H e c K H e X a P a K T e P H c T H K H 6 e c L I e H T P O B b l X K P y F J I O U J J I H巾 O B a J I b H b I X c T a H K O B c B e y u 工 H M K P y F O B 2 0 0 1 9