精密刀具研磨机的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种精密刀具研磨机，其包括机体、工作台、研磨主轴和铸铁研磨盘；所述工作台设置于所述机体上；所述工作台上沿竖直方向开设有第一沉孔，在所述第一沉孔的底壁上，沿竖直方向开设有第一通孔，所述第一通孔与第一沉孔的轴心线相同，且所述第一通孔的直径小于第一沉孔的直径，从而在所述工作台内部形成一台阶；所述研磨主轴设置于所述工作台的第一沉孔和第一通孔内，且固定于所述台阶上；所述铸铁研磨盘固定于所述研磨主轴上，由所述研磨主轴带动所述铸铁研磨盘转动。本实用新型通过在工作台上固定研磨主轴，使得研磨主轴具有较高的运动精度，并通过研磨主轴带动铸铁研磨盘运动，从而实现对刀具的精密研磨。
【专利说明】
精密刀具研磨机
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种加工机床，尤其涉及一种精密刀具研磨机。
【背景技术】
[0002]精密与超精密加工技术的基础是超精密机床和超精密加工刀具。就目前精密与超精密加工技术的应用来看，它主要是以天然金刚石刀具切削为代表的镜面铣削、金刚石车削和镜面磨削技术，被广泛用来加工精密光学器件、半导体硅片和有色金属超精密零件，为隐形飞机、直升机、坦克、导弹导引头、侦察卫星等高保真共形光学曲面柱面棱、透、反射镜和菲涅尔透镜及各式导弹、航空航天器导航用陀螺仪的超精密切削加工提供了技术手段，同时也为其在民用技术领域推广奠定了基础。
[0003]利用天然金刚石刀具进行超精密车削加工是获得高质量加工表面的主要方法，采用天然金刚石刀具加工球曲面、非球曲面零件，可保证切削的纹理粗糙度较小，容易安装刀具以及刀具磨损后对加工表面的影响较小。但圆弧刃金刚石刀具制造工艺的难度(要求同时产生锋利度和圆弧精度)，特别是刃磨工艺一直阻碍我国超精密曲面切削技术的发展。
[0004]圆弧刃金刚石车刀的制造包括金刚石晶体定向、刃磨、刃磨质量测试以及刀体焊接等，其刃磨设备精度和刃磨工艺技术是其制造的关键。
[0005]金刚石刀具的刃磨方法有多种，机械研磨是最传统的方法，此方法工艺简单，费用低廉，经过精细研磨的金刚石晶体能获得高质量的表面。在金刚石刀具刃磨设备研究方面，研究的重点在研磨设备主轴上。
[0006]现有技术中的研磨机的主轴如图1所示，其采用双顶尖支撑的形式，包括铸铁研磨盘和带轮，主轴尖装在两个同心度很好的红木上，通过电机带动带轮，带轮和主轴一起带动研磨盘同步旋转。研磨时金刚石小刀头装在夹具中，按要求的角度调整好，加一定负载压在研磨盘上，再加金刚石微粉对金刚石进行研磨加工。这种支撑形式容易磨损，运动精度不够，只能进行金刚石刀具的粗磨工艺。
[0007]为此，需要设计一种新的精密刀具研磨机，以提高对金刚石刀具的研磨。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型目的是提供一种精密刀具研磨机，其能够对金刚石刀具进行精密的研磨。
[0009]本实用新型解决技术问题采用如下技术方案:一种精密刀具研磨机，其包括机体、工作台、研磨主轴和铸铁研磨盘；
[0010]所述工作台设置于所述机体上；
[0011]所述工作台上沿竖直方向开设有第一沉孔，在所述第一沉孔的底壁上，沿竖直方向开设有第一通孔，所述第一通孔与第一沉孔的轴心线相同，且所述第一通孔的直径小于第一沉孔的直径，从而在所述工作台内部形成一台阶；
[0012]所述研磨主轴设置于所述工作台的第一沉孔和第一通孔内，且固定于所述台阶上;
[0013]所述铸铁研磨盘固定于所述研磨主轴上，由所述研磨主轴带动所述铸铁研磨盘转动。
[0014]可选的，所述研磨主轴包括轴套、主轴、上端盖、电机和联轴节；
[0015]所述轴套上端的外周面形成有法兰，所述法兰设置于所述工作台的台阶上；
[0016]所述主轴通过气浮轴承可转动地设置于所述轴套内，所述轴套的上端形成有台阶，所述主轴的上端形成有法兰，所述主轴的法兰通过气浮轴承设置于所述轴套的台阶内；所述上端盖固定于所述轴套上，且所述主轴穿过所述上端盖位于所述上端盖的外部;所述上端盖和主轴的法兰之间也设置有气浮轴承；
[0017]所述电机固定于所述轴套的下端，且所述电机通过一个柔性联轴节与所述主轴的下端连接，以通过所述电机驱动所述主轴转动。
[0018]可选的，所述工作台采用大理石材质制备。
[0019]可选的，所述铸铁研磨盘为高磷铸铁研磨盘。
[0020]可选的，所述电机为变频调速电机。
[0021]本实用新型具有如下有益效果:本实用新型通过在工作台上固定研磨主轴，使得研磨主轴具有较高的运动精度，并通过研磨主轴带动铸铁研磨盘运动，从而实现对刀具的精密研磨。
【附图说明】
[0022]图1为现有技术中的研磨机的结构示意图；
[0023]图2为本实用新型的精密刀具研磨机的结构示意图；
[0024]图3为本实用新型的精密刀具研磨机的研磨主轴的结构示意图；
[0025]图4为本实用新型的精密刀具研磨机的铸铁研磨盘的结构示意图；
[0026]图5为本实用新型的精密刀具研磨机的脚轮的安装位置示意图；
[0027]图中标记示意为:1-机体;2-脚轮;3-工作台；4-研磨主轴;41-轴套;42-主轴;43-上端盖;44-电机;45-联轴节;5-铸铁研磨盘;6-防护件;7-控制面板。
【具体实施方式】
[0028]下面结合实施例及附图对本实用新型的技术方案作进一步阐述。
[0029]实施例1
[0030]本实施例提供了一种精密刀具研磨机，其包括机体、脚轮、工作台、研磨主轴和铸铁研磨盘。
[0031]所述脚轮固定于所述机体的下方，以通过所述脚轮使得所述机体可以被方便地移动;本实施例中，所述脚轮的数量为五个，所述五个脚轮中的四个脚轮分别设置于所述机体的下表面的四个角部，另一个设置于所述机体的一个横梁上;更优选地，所述脚轮可以为福马脚轮，当本实用新型的精密刀具研磨机需要移动时，通过福马脚轮即可以实现。当五个脚轮被使用时，可以通过其中三个调平工作台，把剩下的两个放下来作为辅助支撑，以减小振动，保证研磨平稳性。
[0032]所述机体上设置有工作台，本实施例中，所述工作台的材质为大理石。且所述工作台通过螺钉连接在机架上，所述机架可以通过方钢焊接而成，而且所述机架的四周均安装有防护件6，所述防护件可以为钣金件，并且均开设有开口，从而方便组装人员安装研磨主轴等设备，而且也方便维修。
[0033]为实现对所述主轴的操作，本实施例中，所述精密刀具研磨机还包括控制面板，所述控制面板可以对所述研磨主轴的电机进行控制，从而对所述精密刀具研磨机进行控制。
[0034]所述工作台上沿竖直方向开设有第一沉孔，在所述第一沉孔的底壁上，沿竖直方向开设有第一通孔，所述第一通孔与第一沉孔的轴心线相同，且所述第一通孔的直径小于第一沉孔的直径，从而在所述工作台内部形成一台阶。
[0035]所述研磨主轴设置于所述工作台的第一沉孔和第一通孔内，且固定于所述台阶上;
[0036]所述铸铁研磨盘固定于所述研磨主轴上，由所述研磨主轴带动所述铸铁研磨盘转动;本实施例中，所述铸铁研磨盘可以为进口优质高磷铸铁研磨盘。
[0037]本实施例中，研磨主轴的精度直接关系到对刀具的研磨精度，为此需要涉及具有高精度的研磨主轴;但研磨主轴的精度指标包括主轴端面跳动和径向跳动两个方面，这两个指标决定了在研磨过程中铸铁研磨盘磨削工作面的动态平面度，以及由此产生的对金刚石刀具的冲击，这将影响刀具刃口的直线度、刃口完整性以及刃口表面质量，会增加刃磨工作量或者根本刃磨不出高质量的刀具。
[0038]为此，本实施例中设计了一种适合于金刚石刀具研磨的高精度、高刚性空气静压主轴，所述研磨主轴包括轴套41、主轴42、上端盖43、电机44和联轴节45 ；
[0039]所述轴套上端的外周面形成有法兰，所述法兰设置于所述工作台的台阶上，从而使得所述工作台可以对轴套进行精密的支撑和定位。
[0040]所述主轴通过气浮轴承可转动地设置于所述轴套内，本实施例中，所述轴套的上端形成有台阶，所述主轴的上端也形成有法兰，所述主轴的法兰通过气浮轴承设置于所述轴套的台阶内；所述上端盖固定于所述轴套上，且所述主轴穿过所述上端盖位于所述上端盖的外部;所述上端盖和主轴的法兰之间也设置有气浮轴承。
[0041]所述电机固定于所述轴套的下端，且所述电机通过联轴节与所述主轴的下端连接，以通过所述电机驱动所述主轴转动。
[0042]本实施例中，所述电机可以采用上海富田电机厂的VFG系列变频调速电机，所述联轴节为柔性联轴节，且通过对所述主轴和电机进行动平衡调节，使得研磨主轴的具有较小的振动，并适合于金刚石刀具的研磨。
[0043]本实施例中的研磨主轴采用经过冻干和两级精密过滤的压缩空气作为润滑剂，具有以下优点:
[0044](I)精密度高:气膜具有误差匀化作用，其精度比滚动轴承高两个数量级，而且振动小，噪声低；
[0045](2)摩擦损耗小:气体粘度仅为润滑油粘度的千分之一，所以气膜内摩擦引起的摩擦转矩比油膜的低三个数量级；
[0046](3)无污染:润滑气体一般为压缩空气或惰性气体，排放到大气不会产生污染;轴承的振动小、噪声低，对环境也不构成污染；
[0047](4)寿命长:气体静压轴承无金属直接接触，理论寿命为无限长。动压气体轴承启停瞬间存在金属间摩擦，寿命受一定影响，但也在3000h以上。
[0048]其中研磨主轴的主要参数为:主轴额定转速:3000r/min，无极可调速;主轴回转精度:轴向0.lum，径向0.2um；刚性:轴向30kg/ym，径向前15kg/ym，后17kg/ym;供气压力:
0.4MPa-0.45MPa，冻干压缩空气，经两级精过滤;使用环境:环境温度:20 ± 2 °C，湿度要求:20% — 50%。
[0049]由于任何转子在围绕其轴线旋转时，由于相对于轴线的质量分布不均匀而产生离心力。这种不平衡离心力作用在研磨主轴上会引起振动，产生噪声和加速轴承磨损，以致严重影响产品的性能和寿命。通过做动平衡处理后，可以很大程度上提高研磨主轴的性能。
[0050]高精度的研磨主轴是研磨高精度金刚石刀具的基础，铸铁研磨盘的平面度和动平衡不好将严重影响刀具精度和刃口质量。本实用新型利用动平衡机对主轴轴向、径向进行平衡调节，最终主轴的动平衡调到了振动值为前端0.4μπι、后端0.2μπι。
[0051]由于金刚石的高硬度特性，普通的材质的研磨盘是不能满足使用要求的。本实施例选择了高磷铸铁这种材料来作为铸铁研磨盘的材料，高磷铸铁的特点是耐磨性高，使用周期更长、材质均匀、稳定性好、锋利度高、上砂容易，研磨的生产效率比研磨盘可提高5倍以上，并且很容易获得较高的平面精度，经过稳定处理后能做到纳米精度。常用于超精密加工实验室。一般高磷铸铁平板使用精度都超于国标铸铁平板标准的000级平板。
[0052]本实施例的高磷铸铁研磨盘在安装到主轴上后，用千分表打高磷铸铁研磨盘的工作表面，表针的跳动量在2um左右。当需要更高的精度时，可以做工装在机床上进行自研磨。
[0053]为方便更换研磨盘，本实施例中，所述主轴的上端开设有多个螺纹孔，所述高磷铸铁研磨盘通过螺钉固定于所述主轴上，且与所述主轴的轴心线相同。
[0054]本实用新型的精密刀具研磨机，不仅能够有效提高产品的加工精度，还有着体积小，转速高，稳定性高的技术优势，能够广泛应用金刚石刀具的研磨。也可以用于人造钻石、PCB、CBN、稀土元件的等工具材料的研磨等。
[0055]以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
[0056]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种精密刀具研磨机，其特征在于，包括机体、工作台、研磨主轴和铸铁研磨盘； 所述工作台设置于所述机体上； 所述工作台上沿竖直方向开设有第一沉孔，在所述第一沉孔的底壁上，沿竖直方向开设有第一通孔，所述第一通孔与第一沉孔的轴心线相同，且所述第一通孔的直径小于第一沉孔的直径，从而在所述工作台内部形成一台阶； 所述研磨主轴设置于所述工作台的第一沉孔和第一通孔内，且固定于所述台阶上； 所述铸铁研磨盘固定于所述研磨主轴上，由所述研磨主轴带动所述铸铁研磨盘转动。2.根据权利要求1所述的精密刀具研磨机，其特征在于，所述研磨主轴包括轴套、主轴、上端盖、电机和联轴节； 所述轴套上端的外周面形成有法兰，所述法兰设置于所述工作台的台阶上； 所述主轴通过气浮轴承可转动地设置于所述轴套内，所述轴套的上端形成有台阶，所述主轴的上端形成有法兰，所述主轴的法兰通过气浮轴承设置于所述轴套的台阶内；所述上端盖固定于所述轴套上，且所述主轴穿过所述上端盖位于所述上端盖的外部;所述上端盖和主轴的法兰之间也设置有气浮轴承； 所述电机固定于所述轴套的下端，且所述电机通过一个柔性联轴节与所述主轴的下端连接，以通过所述电机驱动所述主轴转动。3.根据权利要求2所述的精密刀具研磨机，其特征在于，所述工作台采用大理石材质制备。4.根据权利要求3所述的精密刀具研磨机，其特征在于，所述铸铁研磨盘为高磷铸铁研磨盘。5.根据权利要求4所述的精密刀具研磨机，其特征在于，所述电机为变频调速电机。
【文档编号】B24B3/00GK205465483SQ201620081132
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月27日
【发明人】焦尚才, 李素亮, 王国海
【申请人】北京海普瑞森科技发展有限公司