專利名稱：：杯狀砂輪修整器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種對(duì)非球面加工砂輪，尤其是涉及一種高度和傾角可調(diào)，且具有擺動(dòng)功能的專用杯狀砂輪修整器。技術(shù)背景目前，光學(xué)材料的磨削加工通常采用金剛石砂輪。用于磨削非球面的金剛石砂輪根據(jù)其外周截面形狀的不同，可分為平面砂輪、斜面(圓臺(tái))砂輪、圓弧砂輪和球形砂輪四種。磨削加工不僅要求磨削精度，而且同時(shí)要求磨削效率，砂輪作為磨削的關(guān)鍵部件，除了其本身的結(jié)構(gòu)外，其加工表面的修形方法也是影響砂輪磨削性能的重要因素。修形的目的是消除砂輪的形狀誤差和表面缺陷，使砂輪具有準(zhǔn)確的幾何形狀精度，以免在磨削中產(chǎn)生振動(dòng)，引起不平坦不均等的切削。因此對(duì)任意一臺(tái)磨床，砂輪修形的質(zhì)量的高低直接影響著零件的加工精度，它是超精密磨削加工中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。如今，超硬超微粒金剛石砂輪的精密修形技術(shù)已得到了各國(guó)的工藝專家的高度重視，并已發(fā)展出多種實(shí)用方法。為了達(dá)到高精度非球面鏡片的加工精度要求，選擇金剛石砂輪的修形方式將直接影響到工件的加工精度及表面質(zhì)量。表1列舉了幾種常用的金剛石砂輪的修形方式。對(duì)比表1中各種修形方式所能達(dá)到的形狀精度、表面粗糙度及修形效率等指標(biāo)，可以得到對(duì)于具有高精度要求的金剛石砂輪。表1金剛石砂輪的修形方式比較<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>激光修形作為一種非接觸修形法，避開力的作用和硬接觸，基于熱的熔化和氣化機(jī)理，無(wú)疑是很有發(fā)展前途的修形技術(shù)，但需進(jìn)一步深入開展多方位研究，同時(shí)采用激光修形超硬磨料砂輪時(shí)，也存在著許多問(wèn)題。如果激光修銳參數(shù)不當(dāng)，結(jié)合劑及磨料將同時(shí)被去除，砂輪表面因出現(xiàn)深溝而遭到破壞，而且受激光光斑直徑的影響以及金剛石磨料的碳化現(xiàn)象，激光修形方法不適應(yīng)細(xì)粒度金剛石砂輪的修銳。以目前的技術(shù)成熟程度來(lái)看，采用杯狀砂輪修整器進(jìn)行修形、修銳是比較理想的工作方式，其綜合性能最佳(參見(jiàn)文獻(xiàn)Y.Keunieda,H.Matsuura，S.Kodama,N.Yoshihara,J.Yan,T.Kuriyagawa.DevelopmentofNewLaserConditioningMethodforMicroAsphericalGrinding,ProceedingofConferenceonJspe.2006,499)。杯狀砂輪修形法的修形機(jī)理如下在修形過(guò)程中，從杯狀砂輪上脫落下來(lái)的磨粒對(duì)金剛石磨粒和結(jié)合劑的沖擊以及研磨作用產(chǎn)生修形效果。脫落下來(lái)的磨粒越大，修形效率越高，而金剛石表面越粗糙。由于依靠從杯狀砂輪上脫落磨料與金剛石砂輪的研磨作用，因此對(duì)密實(shí)型金剛石砂輪修形時(shí)，即可整形，也可同時(shí)修銳，但修形工具耗損嚴(yán)重。由于整形時(shí)的阻力很小，因此可獲得較高的整形精度。采用杯狀砂輪修整器修形超硬磨料成形砂輪，其修形效率和修形精度都比傳統(tǒng)的成形砂輪修形方法要高(參見(jiàn)文獻(xiàn)1、W丄ing,H.Omori,T.Yamada,etal.StudiesonmanufactureoflongdimensionXradialmirror[C].ProceedingsofJspe,2000,(10):296;2、莊司克雄，周立波，唐建設(shè).超硬磨料砂輪的整形和修銳，制造技術(shù)與機(jī)床[J]，1993(5):14—18)。但杯狀砂輪的修形機(jī)理主要依賴于磨料對(duì)結(jié)合劑的研蝕去除作用，這樣就造成砂輪修整器的損耗較大，需用較復(fù)雜的專用修形裝置，這些因素限制了它在精密及超精密磨削中的使用范圍。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有的砂輪修整中有關(guān)精度和修形質(zhì)量存在的上述問(wèn)題，提供一種不僅高度和傾角可調(diào)，而且具有擺動(dòng)功能的杯狀砂輪修整器。本發(fā)明設(shè)有底座、擺臂支座、擺臂轉(zhuǎn)軸、擺臂、修整砂輪、砂輪接盤、主軸、主軸帶輪箱、第1伺服電機(jī)、第1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第2伺服電機(jī)、第2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、螺桿、螺栓、支撐圓棒、三角支座、滑槽和數(shù)控系統(tǒng)。擺臂支座安裝于底座上，擺臂支座通過(guò)軸承與擺臂轉(zhuǎn)軸聯(lián)接，擺臂與擺臂轉(zhuǎn)軸之間過(guò)盈配合。修整砂輪設(shè)于砂輪接盤上，砂輪接盤安裝在主軸上，主軸與主軸帶輪箱通過(guò)軸承聯(lián)接，第1伺服電機(jī)經(jīng)第1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)接主軸并帶動(dòng)修整砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)，第2伺服電機(jī)經(jīng)第2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)接擺臂轉(zhuǎn)軸并帶動(dòng)擺臂擺動(dòng)。主軸帶輪箱的底面通過(guò)支撐圓棒與三角支座聯(lián)接，主軸帶輪箱固定在三角支座上，螺栓設(shè)于三角支座下方，可調(diào)節(jié)主軸帶輪箱與水平面的傾斜角度，以控制修整砂輪的修整角度，三角支座側(cè)面標(biāo)有角度刻度。三角支座通過(guò)燕尾形導(dǎo)軌與擺臂聯(lián)接，螺桿安裝在擺臂上，三角支座與螺桿下端聯(lián)接，旋轉(zhuǎn)螺桿可帶動(dòng)三角支座上下運(yùn)動(dòng)，從而調(diào)節(jié)三角支座的水平高度。三角支座與擺臂上均開有滑槽，調(diào)整好三角支座的水平高度后，利用螺栓穿過(guò)滑槽將三角支座與擺臂固定起來(lái)。數(shù)控系統(tǒng)與第1伺服電機(jī)連接，并通過(guò)第1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)修整砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)。數(shù)控系統(tǒng)與第2伺服電機(jī)連接，并通過(guò)第2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)擺臂轉(zhuǎn)軸擺動(dòng)，從而帶動(dòng)擺臂擺動(dòng)。修整砂輪最好為無(wú)傾角杯狀砂輪，或內(nèi)圓錐形杯狀砂輪，或外圓錐形杯狀砂輪。擺臂的擺角調(diào)節(jié)范圍為-15~15°。三角支座傾角調(diào)節(jié)范圍為015°。三角支座高度調(diào)節(jié)范圍為090mra。杯狀砂輪修整器的傳動(dòng)方式為圓弧齒形同步帶傳動(dòng)，杯狀砂輪修整器對(duì)圓弧金剛石砂輪進(jìn)行修形的運(yùn)動(dòng)關(guān)系為砂輪旋轉(zhuǎn)+修整器擺動(dòng)+修整器往復(fù)送進(jìn)運(yùn)動(dòng)。杯狀砂輪修整器在對(duì)圓弧金剛石砂輪進(jìn)行砂輪修整時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)三角支座的高度使被修整的圓弧砂輪圓弧部分半徑的中心線與擺臂轉(zhuǎn)軸的擺動(dòng)中心線在同一直線上。修整砂輪可通過(guò)環(huán)氧樹脂粘在砂輪接盤上。三角支座側(cè)面可開有螺釘孔，用于固定主軸帶輪箱。擺臂側(cè)面最好標(biāo)有升降刻度。使用時(shí)，底座安裝于磨床工作臺(tái)上。本發(fā)明由于能實(shí)現(xiàn)修整砂輪相對(duì)于金剛石砂輪的前后、左右和上下移動(dòng)，不僅傾角和高度可調(diào)，而且具有擺動(dòng)的功能，可有效地提高修整精度和修整效率，因此本發(fā)明能精確修整用于磨削非球面的平面、斜面(圓臺(tái))、圓弧和球形四種金剛石砂輪。另外，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體小質(zhì)輕，功能強(qiáng)大，可通過(guò)數(shù)控編程進(jìn)行控制。圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)主視剖面圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)俯視剖面圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例的外觀結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖3經(jīng)調(diào)節(jié)高度和傾角后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例的無(wú)傾角杯狀砂輪的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)圈錐形杯狀砂輪的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明實(shí)施例的外圈錐形杯狀砂輪的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本發(fā)明實(shí)施例所用的杯狀砂輪的修整運(yùn)動(dòng)原理圖。圖9為本發(fā)明實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖。以下給出圖19中的各主要配件的代號(hào)-1.第1伺服電機(jī)，2.修整砂輪，3.砂輪接盤，4.主軸，5.主軸帶輪箱，6.軸承，7.第1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，8.支撐圓棒，9.三角支座，10.螺栓，11.擺臂轉(zhuǎn)軸，12.軸承，13.第2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，14.軸承，15.螺桿，16.擺臂，17.滑槽，18.螺栓，19.擺臂支座，20.底座，21.螺栓，22.第2伺服電機(jī)，23.升降刻度，24.角度刻度25.金剛石砂輪。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。參見(jiàn)圖14和圖9，本發(fā)明設(shè)有底座20、擺臂支座19、擺臂轉(zhuǎn)軸ll、擺臂16、修整砂輪2、砂輪接盤3、主軸4、主軸帶輪箱5、第1伺服電機(jī)1、第1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7、第2伺服電機(jī)22、第2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)13、螺桿15、螺栓(10、18與21)、支撐圓棒8、三角支座9、滑槽17和數(shù)控系統(tǒng)。擺臂支座19安裝于底座20上，擺臂支座19通過(guò)軸承12、14與擺臂轉(zhuǎn)軸11聯(lián)接，擺臂16與擺臂轉(zhuǎn)軸11之間過(guò)盈配合。修整砂輪2設(shè)于砂輪接盤3上，砂輪接盤3安裝在主軸4上，主軸4與主軸帶輪箱5通過(guò)軸承6聯(lián)接，第1伺服電機(jī)1經(jīng)第1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7接主軸4并帶動(dòng)修整砂輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，第2伺服電機(jī)22經(jīng)第2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)13接擺臂轉(zhuǎn)軸11并帶動(dòng)擺臂16擺動(dòng)。主軸帶輪箱5的底面通過(guò)支撐圓棒8與三角支座9聯(lián)接，主軸帶輪箱5固定在三角支座9上，螺栓10設(shè)于三角支座9下方，通過(guò)螺栓10可調(diào)節(jié)主軸帶輪箱5與水平面的傾斜角度，以控制修整砂輪2的修整角度，三角支座9側(cè)面標(biāo)有角度刻度24。三角支座9通過(guò)燕尾形導(dǎo)軌與擺臂16聯(lián)接，螺桿15安裝在擺臂16上，三角支座9與螺桿15下端聯(lián)接，旋轉(zhuǎn)螺桿15可帶動(dòng)三角支座9上下運(yùn)動(dòng)，從而調(diào)節(jié)三角支座9的水平高度。三角支座9與擺臂16上均開有滑槽17，調(diào)整好三角支座9的水平高度后，利用螺栓18穿過(guò)滑槽17將三角支座9與擺臂16固定起來(lái)。數(shù)控系統(tǒng)與第1伺服電機(jī)1連接，并通過(guò)第l傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7驅(qū)動(dòng)主軸4轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)修整砂2輪轉(zhuǎn)動(dòng)。數(shù)控系統(tǒng)同時(shí)與第2伺服電機(jī)22連接，并通過(guò)第2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)13驅(qū)動(dòng)擺臂轉(zhuǎn)軸11擺動(dòng)，從而帶動(dòng)擺臂16擺動(dòng)。修整砂輪2可采用無(wú)傾角杯狀砂輪(參見(jiàn)圖5)，或內(nèi)圓錐形杯狀砂輪(參見(jiàn)圖6)，或外圓錐形杯狀砂輪(參見(jiàn)圖7)。擺臂的擺角調(diào)節(jié)范圍為-1515°。三角支座傾角調(diào)節(jié)范圍為015°。三角支座高度調(diào)節(jié)范圍為090mm。圖8給出本發(fā)明實(shí)施例的杯狀砂輪針對(duì)圓弧金剛石砂輪的修整運(yùn)動(dòng)原理圖。本發(fā)明的傳動(dòng)方式采用圓弧齒形同步帶傳動(dòng)，對(duì)圓弧金剛石砂輪25進(jìn)行修形的運(yùn)動(dòng)關(guān)系砂輪旋轉(zhuǎn)+修整器擺動(dòng)+修整器往復(fù)縱向送進(jìn)運(yùn)動(dòng)。修形過(guò)程中，被修整圓弧金剛石砂輪25繞砂輪軸旋轉(zhuǎn)，杯狀砂輪2同時(shí)進(jìn)行往復(fù)縱向送進(jìn)運(yùn)動(dòng)、擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)和自身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)以擺動(dòng)中心O為圓心。當(dāng)采用本發(fā)明對(duì)圓弧金剛石砂輪25進(jìn)行砂輪修整時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)三角支座的高度使被修整的圓弧砂輪圓弧部分半徑的中心線與擺臂轉(zhuǎn)軸的擺動(dòng)中心線0在同一直線上。修整砂輪可通過(guò)環(huán)氧樹脂粘在砂輪接盤上。三角支座側(cè)面可開有螺釘孔，用于固定主軸帶輪箱。擺臂側(cè)面最好標(biāo)有升降刻度。使用時(shí)，底座安裝于磨床工作臺(tái)上。在本發(fā)明杯狀砂輪修整器中，底座安裝于磨床工作臺(tái)上，由于磨床工作臺(tái)可在磨床床身作x向左右運(yùn)動(dòng)，金剛石砂輪可在磨床床身作z向前后運(yùn)動(dòng)和y向上下運(yùn)動(dòng)。因此，修整器底座本身已能實(shí)現(xiàn)相對(duì)于砂輪做x，z，y軸，即前后左右和上下運(yùn)動(dòng)，因修整器又具有擺動(dòng)功能，故本發(fā)明杯狀砂輪修整器可實(shí)現(xiàn)相對(duì)于金剛石砂輪表面做三移動(dòng)軸和一轉(zhuǎn)動(dòng)軸即繞x軸轉(zhuǎn)動(dòng)的功能。砂輪修整器的工作步驟首先調(diào)節(jié)主軸帶輪箱與水平面的傾斜角度，一般傾角為10°。當(dāng)使用內(nèi)圓錐形杯狀砂輪或外圓錐形杯狀砂輪進(jìn)行修整時(shí)，傾角為0°。調(diào)整好后用螺栓將三角支座與主軸帶輪箱固定在一起。接下來(lái)調(diào)整三角支座的水平高度，在對(duì)圓弧金剛石砂輪進(jìn)行砂輪修整時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)三角支座的高度使被修整的圓弧砂輪圓弧部分半徑的中心線與擺臂轉(zhuǎn)軸的擺動(dòng)中心線在同一直線上。調(diào)整好三角支座的水平高度后，利用螺栓穿過(guò)滑槽將三角支座與擺臂固定起來(lái)。權(quán)利要求1.杯狀砂輪修整器，其特征在于設(shè)有底座、擺臂支座、擺臂轉(zhuǎn)軸、擺臂、修整砂輪、砂輪接盤、主軸、主軸帶輪箱、第1伺服電機(jī)、第1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第2伺服電機(jī)、第2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、螺桿、螺栓、支撐圓棒、三角支座、滑槽和數(shù)控系統(tǒng)；擺臂支座安裝于底座上，擺臂支座通過(guò)軸承與擺臂轉(zhuǎn)軸聯(lián)接，擺臂與擺臂轉(zhuǎn)軸之間過(guò)盈配合；修整砂輪設(shè)于砂輪接盤上，砂輪接盤安裝在主軸上，主軸與主軸帶輪箱通過(guò)軸承聯(lián)接，第1伺服電機(jī)經(jīng)第1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)接主軸并帶動(dòng)修整砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)，第2伺服電機(jī)經(jīng)第2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)接擺臂轉(zhuǎn)軸并帶動(dòng)擺臂擺動(dòng)；主軸帶輪箱的底面通過(guò)支撐圓棒與三角支座聯(lián)接，主軸帶輪箱固定在三角支座上，螺栓設(shè)于三角支座下方，可調(diào)節(jié)主軸帶輪箱與水平面的傾斜角度，以控制修整砂輪的修整角度，三角支座側(cè)面標(biāo)有角度刻度；三角支座通過(guò)燕尾形導(dǎo)軌與擺臂聯(lián)接，螺桿安裝在擺臂上，三角支座與螺桿下端聯(lián)接，旋轉(zhuǎn)螺桿可帶動(dòng)三角支座上下運(yùn)動(dòng)，從而調(diào)節(jié)三角支座的水平高度；三角支座與擺臂上均開有滑槽；數(shù)控系統(tǒng)與第1伺服電機(jī)連接，并通過(guò)第1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)修整砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)；數(shù)控系統(tǒng)與第2伺服電機(jī)連接，并通過(guò)第2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)擺臂轉(zhuǎn)軸擺動(dòng)，帶動(dòng)擺臂擺動(dòng)。2.如權(quán)利要求1所述的杯狀砂輪修整器，其特征在于修整砂輪為無(wú)傾角杯狀砂輪，或內(nèi)圓錐形杯狀砂輪，或外圓錐形杯狀砂輪。3.如權(quán)利要求1所述的杯狀砂輪修整器，其特征在于擺臂的擺角調(diào)節(jié)范圍為-1515°。4.如權(quán)利要求1所述的杯狀砂輪修整器，其特征在于三角支座傾角調(diào)節(jié)范圍為015°。5.如權(quán)利要求1所述的杯狀砂輪修整器，其特征在于三角支座高度調(diào)節(jié)范圍為090mm。6.如權(quán)利要求1所述的杯狀砂輪修整器，其特征在于修整砂輪通過(guò)環(huán)氧樹脂粘在砂輪接盤上。7.如權(quán)利要求1所述的杯狀砂輪修整器，其特征在于三角支座側(cè)面開有螺釘孔。8.如權(quán)利要求1所述的杯狀砂輪修整器，其特征在于擺臂側(cè)面標(biāo)有升降刻度。全文摘要杯狀砂輪修整器，涉及一種對(duì)非球面加工砂輪。提供一種不僅高度和傾角可調(diào)，而且具有擺動(dòng)功能的杯狀砂輪修整器。設(shè)有底座、擺臂支座、擺臂轉(zhuǎn)軸、擺臂、修整砂輪、砂輪接盤、主軸、主軸帶輪箱、伺服電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、螺桿、螺栓、支撐圓棒、三角支座、滑槽和數(shù)控系統(tǒng)。擺臂支座設(shè)于底座上，擺臂支座接擺臂轉(zhuǎn)軸。砂輪設(shè)于砂輪接盤上，砂輪接盤安裝在主軸上，主軸接主軸帶輪箱，第1伺服電機(jī)經(jīng)第1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)接主軸，第2伺服電機(jī)經(jīng)第2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)接擺臂轉(zhuǎn)軸。主軸帶輪箱底面接三角支座并固定在三角支座上，螺栓設(shè)于三角支座下方，三角支座接擺臂，螺桿設(shè)在擺臂上，三角支座與螺桿下端聯(lián)接，三角支座與擺臂開有滑槽，數(shù)控系統(tǒng)與伺服電機(jī)連接。文檔編號(hào)B24B53/14GK101121250SQ20071000948公開日2008年2月13日申請(qǐng)日期2007年9月5日優(yōu)先權(quán)日2007年9月5日發(fā)明者王振忠,江郭,郭隱彪申請(qǐng)人:廈門大學(xué)