一种金刚石回转体砂轮线电极放电-车削复合修整方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种金刚石回转体砂轮线电极放电-车削复合修整方法及装置，属于机械加工领域。本发明的修整方法为：S1、对刀，接通脉冲电源，并控制金刚石砂轮旋转、相对于工具线电极的往复运动和进给运动，监测到放电电流信号后继续进给；S2、在放电作用下，金刚石砂轮凸起部分的金属基材料被软化及部分蚀除；S3、利用金刚石砂轮和工具线电极的相对往复运动，车削剥离露出的金刚石颗粒；S4、重复步骤S2和S3；S5、根据放电波形判断修形情况；S6、停止金刚石砂轮和工具线电极的靠近运动，利用放电作用对金刚石砂轮进行修锐。本发明结合线电极放电和车削加工同步进行，快速制备出圆跳动低、表面锐利的金刚石砂轮，加工效率和精度高。
【专利说明】一种金刚石回转体砂轮线电极放电-车削复合修整方法及 装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种砂轮的修整方法及装置，更具体地说，涉及一种金刚石回转体砂 轮线电极放电-车削复合修整方法及装置。
【背景技术】
[0002] 金刚石砂轮因结合强度高、把持力强等特点，在机械加工领域有着广泛的应用。然 而高温烧结金刚石砂轮因自身成形工艺的原因，成品存在较大的圆跳动误差，影响了磨削 加工精度，制约了其在磨削加工领域的应用。
[0003] 针对上述问题，许多学者在金刚石砂轮修整方面进行了大量的研宄，相继提出了 金刚石笔车削修整法、滚压修整法、磨削修整法、电解修正法等。金刚石笔车削修正法修整 的砂轮表面比较光滑，但是磨削性能差，形状及尺寸精度也不高；滚压修整法修整压力大， 修整效率及修整精度低，工作面损伤严重；磨削修整法修整精度高、效率高，但是试验装置 复杂，发热量大，容易粘结；电解修正属于无接触加工，加工效率较高，但是由于电解加工自 身的特点，在加工过程中凸出部位与凹陷部位的电解同时进行，因此很难实现对跳动的修 正。
[0004] 中国专利号ZL200510032590. 7,授权公告日为2008年8月6日，发明创造名称为： 金属结合剂超硬磨料砂轮的电火花-机械复合整形方法，该申请案涉及一种金属结合剂超 硬磨料砂轮的电火花-机械复合整形方法，包括：对砂轮进行电火花整形，直至电火花无法 生成；采用制动式碳化硅滚轮来进行机械整形，至将突出的磨粒磨除；电火花整形与机械 整形过程周而复始两个小时左右后，降低电规准参数，再依序重复电火花整形与机械整形 过程，直至使砂轮达到所需的整形精度8μπι以下为止。该申请案在一定程度上解决了金属 结合剂超硬磨料砂轮，特别是粗粒度金属结合剂超硬磨料砂轮的整形问题，其整形精度可 达6μπι;但是，采用该方法进行修整的时间很长，效率非常低，且由于滚压与放电发生的时 间不一致，导致放电软化作用不能与机械作用无缝结合，同时因未考虑工具电极在放电加 工过程中也会因放电腐蚀而产生形状变化，而导致放电不均匀形成形状精度误差，难以实 现稳定高精度修整，因此难以实现推广应用。
【发明内容】
[0005] 1.发明要解决的技术问题
[0006] 本发明的目的在于克服现有金刚石砂轮修整方法存在的上述不足，提供一种金刚 石回转体砂轮线电极放电-车削复合修整方法及装置，采用本发明的技术方案，利用放电 加工实现将砂轮上突出磨粒的粘合剂软化及部分蚀除，使磨粒漏出以方便去除及修锐，利 用电极与砂轮之间的机械车削将突出的磨粒带离，利用线电极保证电极与砂轮之间的点接 触，避免放电集中以及电极磨损对加工形状精度的影响，将放电和车削加工同步进行，可以 快速制备出圆跳动低、表面锐利的金刚石砂轮，加工效率和加工精度高。
[0007] 2.技术方案
[0008] 为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
[0009] 本发明的一种金刚石回转体砂轮线电极放电-车削复合修整方法，包括以下步 骤：
[0010] S1、将金刚石砂轮和工具线电极分别与脉冲电源的两极相连；对刀，接通脉冲电 源，并控制金刚石砂轮旋转，同时控制金刚石砂轮和工具线电极沿金刚石砂轮的轴向相对 往复运动，并使金刚石砂轮和工具线电极沿金刚石砂轮的径向缓慢靠近，直至监测到放电 电流信号后继续进给；
[0011] S2、在步骤Sl的放电作用下，金刚石砂轮凸起部分的金属基材料被软化及部分蚀 除，露出金刚石颗粒；
[0012] S3、金刚石砂轮和工具线电极继续靠近，利用金刚石砂轮和工具线电极的相对往 复运动，车削剥离已经露出的金刚石颗粒；
[0013] S4、重复步骤S2和S3,继续对金刚石砂轮进行修整；
[0014] S5、随着金刚石砂轮和工具线电极的相对往复运动，根据放电波形判断金刚石砂 轮的修形情况，若放电波形基本不变，则砂轮修形完成；
[0015] S6、停止金刚石砂轮和工具线电极的靠近运动，利用放电作用对金刚石砂轮进行 修锐，完成金刚石砂轮的修整。
[0016] 更进一步地，步骤Sl中的金刚石砂轮包括三个方向的运动，即金刚石砂轮的旋转 运动、金刚石砂轮相对于工具线电极的相对往复运动和金刚石砂轮相对于工具线电极的靠 近进给运动。
[0017] 更进一步地，步骤S2中的放电加工为电火花加工或电弧加工或其组合。
[0018] 更进一步地，步骤Sl中的工具线电极为平板削边状或丝状金属。
[0019] 本发明的一种金刚石回转体砂轮线电极放电-车削复合修整装置，包括复合修整 机构、电介质循环系统和信号采集系统，其中，
[0020] 所述的复合修整机构包括砂轮驱动装置、金刚石砂轮、工具线电极和脉冲电源，所 述的金刚石砂轮安装于砂轮驱动装置上，用于驱动金刚石砂轮旋转运动、相对工具线电极 的往复运动和进给运动；所述的工具线电极固定于机架上，且工具线电极与脉冲电源的负 极相连，所述的金刚石砂轮与脉冲电源的正极相连；
[0021] 所述的信号采集系统分别与金刚石砂轮和工具线电极电连接，用于放电波形的采 集、显示和反馈；
[0022] 所述的电介质循环系统包括工作液箱、自吸泵、压力表和电介质喷头，所述的工作 液箱位于复合修整机构的下方，所述的自吸泵通过管道与工作液箱相连，且所述的自吸泵、 压力表和电介质喷头依次通过管道串联，所述的电介质喷头对准工具线电极的尖端位置。
[0023] 更进一步地，所述的信号采集系统由信号采集模块、显示模块和反馈模块组成。
[0024] 更进一步地，所述的电介质为水、油、乳化液、雾化介质或其组合。
[0025] 更进一步地，所述的工具线电极的形状为平板削边状或丝状，且工具线电极的材 质为钛、钛合金、钼、304不锈钢中的任意一种。
[0026] 3.有益效果
[0027] 采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
[0028] (1)本发明的一种金刚石回转体砂轮线电极放电-车削复合修整方法，利用放电 加工实现将砂轮上突出磨粒的粘合剂软化及部分蚀除，使磨粒漏出以方便去除及修锐，利 用电极与砂轮之间的机械车削将突出的磨粒带离，将放电和车削加工同步进行，可以快速 制备出圆跳动低、表面锐利的金刚石砂轮，加工效率和加工精度高；同时，利用放电状态作 为修形状况的判断依据，放电信号采集、显示和反馈准确方便，便于实施；
[0029] (2)本发明的一种金刚石回转体砂轮线电极放电-车削复合修整方法，由金刚石 砂轮完成自身旋转运动、相对于工具线电极的相对往复运动和靠近进给运动三个方向的运 动，简化了机械结构，便于机械运动控制；
[0030] (3)本发明的一种金刚石回转体砂轮线电极放电-车削复合修整装置，包括复合 修整机构、电介质循环系统和信号采集系统，将放电加工与机械车削加工有机结合，利用放 电加工与车削加工的优点，大大提高了金刚石砂轮的修整效率和修整精度；装置结构简单， 易于实施；
[0031] (4)本发明的一种金刚石回转体砂轮线电极放电-车削复合修整装置，其电介质 为水、油、乳化液、雾化介质或其组合，利用电介质冲刷加工区域，快速有效地将放电加工产 物蚀除，发热量小、不易粘结；
[0032] (5)本发明的一种金刚石回转体砂轮线电极放电-车削复合修整装置，其工具线 电极无需特殊取材，可以采用钛、钛合金、钼、304不锈钢等难加工材料，加工成本低廉；同 时，工具线电极的形状为平板削边状或丝状，保证电极与砂轮之间的点接触，避免放电集中 以及电极磨损对加工形状精度的影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0033] 图1为本发明的一种金刚石回转体砂轮线电极放电-车削复合修整方法的流程示 意图；
[0034] 图2为本发明的一种金刚石回转体砂轮线电极放电-车削复合修整装置的原理示 意图；
[0035] 图3 (a)和图3 (b)分别表示采用本发明修整方法和装置修整前后的金刚石砂轮单 次磨削加工表面的微观图片。
[0036] 示意图中的标号说明：
[0037] 11、工作液箱；12、自吸泵；13、压力表；14、电介质喷头；21、砂轮驱动装置；22、金 刚石砂轮；23、工具线电极；24、脉冲电源；25、信号采集系统。
【具体实施方式】
[0038] 为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。
[0039] 结合图1所示，本发明的一种金刚石回转体砂轮线电极放电-车削复合修整方法， 加工始终处于放电蚀除导电粘结剂与机械车削蚀除修形交替进行的状态，主要包括以下步 骤：
[0040] S1、将金刚石砂轮和工具线电极分别与脉冲电源的两极相连；对刀（如图I(a)所 示），接通脉冲电源，并控制金刚石砂轮旋转，同时控制金刚石砂轮和工具线电极沿金刚石 砂轮的轴向相对往复运动，并使金刚石砂轮和工具线电极沿金刚石砂轮的径向缓慢靠近， 直至监测到放电电流信号后继续进给；具体地，金刚石砂轮包括三个方向的运动，即金刚石 砂轮的旋转运动、金刚石砂轮相对于工具线电极的相对往复运动和金刚石砂轮相对于工具 线电极的靠近进给运动，由金刚石砂轮完成自身旋转运动、相对于工具线电极的相对往复 运动和靠近进给运动三个方向的运动，简化了机械结构，便于机械运动控制；同时，上述的 工具线电极为平板削边状或丝状金属，利用线电极保证电极与砂轮之间的点接触，避免放 电集中以及电极磨损对加工形状精度的影响；
[0041]S2、在步骤Sl的放电作用下，金刚石砂轮凸起部分的金属基材料被软化及部分蚀 除，露出金刚石颗粒（如图1(b)所示），降低了金刚石颗粒与金属基材料的粘结力；上述的 放电加工可以为电火花加工或电弧加工或其组合；
[0042]S3、金刚石砂轮和工具线电极继续靠近，利用金刚石砂轮和工具线电极的相对往 复运动，车削剥离已经露出的金刚石颗粒（如图I(C)所示），此时，由于金刚石颗粒与金 属基材料的粘结力较低，因此工具线电极可以轻松地将金刚石颗粒剥离，工具线电极磨损 小；
[0043]S4、重复步骤S2和S3,继续对金刚石砂轮进行修整（如图I(d)所示）；
[0044]S5、随着金刚石砂轮和工具线电极的相对往复运动，根据放电波形判断金刚石砂 轮的修形情况，若放电波形基本不变，则砂轮修形完成（如图1(e)所示）；
[0045]S6、停止金刚石砂轮和工具线电极的靠近运动，利用放电作用对金刚石砂轮进行 修锐，完成金刚石砂轮的修整（如图I(f)所示）。
[0046]本发明的一种金刚石回转体砂轮线电极放电-车削复合修整方法，利用放电加工 实现将砂轮上突出磨粒的粘合剂软化及部分蚀除，使磨粒漏出以方便去除及修锐，利用电 极与砂轮之间的机械车削将突出的磨粒带离，利用线电极保证电极与砂轮之间的点接触， 避免放电集中以及电极磨损对加工形状精度的影响，将放电和车削加工同步进行，可以快 速制备出圆跳动低、表面锐利的金刚石砂轮，加工效率和加工精度高；同时，利用放电状态 作为修形状况的判断依据，放电信号采集、显示和反馈准确方便，便于实施。
[0047] 结合图2所示，本发明还给出了一种金刚石回转体砂轮线电极放电-车削复合修 整装置，其主要包括复合修整机构、电介质循环系统和信号采集系统25,其中，
[0048]复合修整机构包括砂轮驱动装置21、金刚石砂轮22、工具线电极23和脉冲电源 24,金刚石砂轮22安装于砂轮驱动装置21上，砂轮驱动装置21可以驱动金刚石砂轮22旋 转运动、相对工具线电极23的往复运动和进给运动；工具线电极23固定于机架上，且工具 线电极23与脉冲电源24的负极相连，金刚石砂轮22与脉冲电源24的正极相连；工具线 电极23的材质可以为钛、钛合金、钼、304不锈钢中的任意一种，无需特殊取材，加工成本低 廉；当然，工具线电极23的材质并不局限于此，还可以为其他难加工材料；工具线电极23 的形状为平板削边状或丝状，保证工具线电极23与金刚石砂轮22之间的点接触，避免放电 集中以及电极磨损对加工形状精度的影响。
[0049]信号采集系统25分别与金刚石砂轮22和工具线电极23电连接，用于放电波形的 采集、显示和反馈；信号采集系统25由信号采集模块、显示模块和反馈模块组成，根据信号 采集系统25采集的放电波形即可判断修整情况，判断准确方便，便于实施；
[0050] 电介质循环系统包括工作液箱11、自吸泵12、压力表13和电介质喷头14,工作液 箱11位于复合修整机构的下方，自吸泵12通过管道与工作液箱11相连，且自吸泵12、压 力表13和电介质喷头14依次通过管道串联，电介质喷头14对准工具线电极23的尖端位 置，其中，电介质为水、油、乳化液、雾化介质或其组合，利用电介质冲刷加工区域，快速有效 地将放电加工产物蚀除，发热量小、不易粘结；另外，电介质循环系统的管路上还设置有过 滤器和溢流阀，确保加工正常稳定。
[0051] 本发明的一种金刚石回转体砂轮线电极放电-车削复合修整装置，将线电极放电 加工与机械车削加工有机结合，利用线电极放电加工与车削加工的优点，大大提高了金刚 石砂轮的修整效率和修整精度；装置结构简单，易于实施。
[0052] 下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
[0053] 实施例
[0054] 本实施例以铜基烧结金刚石砂轮的修整为例，修整前测得金刚石砂轮的圆跳动为 0. 18_，并用修整前的金刚石砂轮进行单次磨削加工，加工表面如图3(a)所示，由图可见， 加工表面粗糙不平整。
[0055] 之后，利用如下表所示的加工条件，按本发明的修整方法和装置对金刚石砂轮进 行修整，
[0056]
【权利要求】
1. 一种金刚石回转体砂轮线电极放电-车削复合修整方法，其特征在于，包括以下步 骤： 51、 将金刚石砂轮和工具线电极分别与脉冲电源的两极相连；对刀，接通脉冲电源，并 控制金刚石砂轮旋转，同时控制金刚石砂轮和工具线电极沿金刚石砂轮的轴向相对往复运 动，并使金刚石砂轮和工具线电极沿金刚石砂轮的径向缓慢靠近，直至监测到放电电流信 号后继续进给； 52、 在步骤S1的放电作用下，金刚石砂轮凸起部分的金属基材料被软化及部分蚀除， 露出金刚石颗粒； 53、 金刚石砂轮和工具线电极继续靠近，利用金刚石砂轮和工具线电极的相对往复运 动，车削剥离已经露出的金刚石颗粒； 54、 重复步骤S2和S3,继续对金刚石砂轮进行修整； 55、 随着金刚石砂轮和工具线电极的相对往复运动，根据放电波形判断金刚石砂轮的 修形情况，若放电波形基本不变，则砂轮修形完成； 56、 停止金刚石砂轮和工具线电极的靠近运动，利用放电作用对金刚石砂轮进行修锐， 完成金刚石砂轮的修整。
2. 根据权利要求1所述的一种金刚石回转体砂轮线电极放电-车削复合修整方法，其 特征在于：步骤S1中的金刚石砂轮包括三个方向的运动，即金刚石砂轮的旋转运动、金刚 石砂轮相对于工具线电极的相对往复运动和金刚石砂轮相对于工具线电极的靠近进给运 动。
3. 根据权利要求1所述的一种金刚石回转体砂轮线电极放电-车削复合修整方法，其 特征在于：步骤S2中的放电加工为电火花加工或电弧加工或其组合。
4. 根据权利要求1所述的一种金刚石回转体砂轮线电极放电-车削复合修整方法，其 特征在于：步骤S1中的工具线电极为平板削边状或丝状金属。
5. -种金刚石回转体砂轮线电极放电-车削复合修整装置，其特征在于：包括复合修 整机构、电介质循环系统和信号采集系统（25)，其中， 所述的复合修整机构包括砂轮驱动装置（21)、金刚石砂轮（22)、工具线电极（23)和脉 冲电源（24)，所述的金刚石砂轮（22)安装于砂轮驱动装置（21)上，用于驱动金刚石砂轮 (22)旋转运动、相对工具线电极（23)的往复运动和进给运动；所述的工具线电极（23)固 定于机架上，且工具线电极（23)与脉冲电源（24)的负极相连，所述的金刚石砂轮（22)与 脉冲电源（24)的正极相连； 所述的信号采集系统（25)分别与金刚石砂轮（22)和工具线电极（23)电连接，用于放 电波形的采集、显示和反馈； 所述的电介质循环系统包括工作液箱（11)、自吸泵（12)、压力表（13)和电介质喷头 (14)，所述的工作液箱（11)位于复合修整机构的下方，所述的自吸泵（12)通过管道与工作 液箱（11)相连，且所述的自吸泵（12)、压力表（13)和电介质喷头（14)依次通过管道串联， 所述的电介质喷头（14)对准工具线电极（23)的尖端位置。
6. 根据权利要求5所述的一种金刚石回转体砂轮线电极放电-车削复合修整装置，其 特征在于：所述的信号采集系统（25)由信号采集模块、显示模块和反馈模块组成。
7. 根据权利要求5或6所述的一种金刚石回转体砂轮线电极放电-车削复合修整装 置，其特征在于：所述的电介质为水、油、乳化液、雾化介质或其组合。
8.根据权利要求7所述的一种金刚石回转体砂轮线电极放电-车削复合修整装置，其 特征在于：所述的工具线电极（23)的形状为平板削边状或丝状，且工具线电极（23)的材质 为钛、钛合金、钼、304不锈钢中的任意一种。
【文档编号】B24B53/04GK104493719SQ201510007543
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2015年1月7日 优先权日:2015年1月7日
【发明者】王祥志, 干为民, 靳现涛, 褚辉生 申请人:常州工学院