本發明涉及一種磨削加工裝置。特別是涉及一種適用于加工脆性材料以及不耐熱材料的接觸式線帶磨削加工裝置。

背景技術：

隨著航空、航天、汽車，摩托車以及輕工業的不斷進步和發展，諸如鋁合金、鈦合金、不銹鋼和結構鋼等金屬材料以及工程陶瓷等非金屬材料的應用及其加工技術已越來越引起國內外制造商和材料專家學者們的普遍關注和高度重視。眾所周知，金屬材料具有優良的性能，然而其機械加工時，由于其具有的某些機械物理性能特點使其加工工藝性差、加工成本高。由于磨削加工往往是機械加工產品的最后一道加工工序，其加工效果的好壞直接影響到產品的最終質量和性能，因此面對現代工業發展對金屬材料表面加工質量、精度、完整性和成本等提出的更高要求，傳統的磨削方式主要是砂帶磨削。

砂帶磨削幾乎能用于加工所有的工程材料，作為在先進制造技術領域有著“萬能磨削”和“冷態磨削”之稱的新型工藝，砂帶磨削已成為與砂輪磨削同等重要的不可缺少的加工方法。現階段砂帶磨削金屬材料工藝主要是指將環形的砂帶放置到張緊輪以及接觸輪的外圓上面，一定狀態下，使旋轉中的砂帶與待加工工件的加工表面進行緊密接觸，在壓力作用下，利用這種摩擦力對金屬材料進行磨削。砂帶為單層磨粒涂復磨具，當磨削開始時，只有處于磨屑空間的少數磨粒參加切削，從而引起少量磨粒過載，在切削刃頂端崩刃、破裂或脫落。

此外，砂帶磨削在實際應用中還存在諸多不足：由于砂帶采用織物或紙為基帶，強度較低，無法進行高速磨削、強力磨削。砂帶是閉環運行，長度受到限制，需要頻繁換帶。同時為避免加工時砂帶跑帶，砂帶磨削中的壓磨輪往往做成紡錘狀，對加工精度造成一定的影響。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是，提供一種可以實現高速重載超寬加工的接觸式線帶磨削加工裝置。

本發明所采用的技術方案是：一種接觸式線帶磨削加工裝置，包括有設置在床身前側的用于支撐和移動被磨削工件的支撐單元，還設置有位于支撐單元上面且固定在床身前側面上的倒三角形支架，用于對被磨削工件進行磨削的磨削機構，以及設置在床身前側面上的用于對磨削機構進行降溫的冷卻機構，所述的支撐單元包括有設置在所述冷卻機構的冷卻液回收槽上的用于帶動被磨削工件垂直移動的垂直移動機構，以及設置在所述垂直移動機構上的用于帶動被磨削工件水平移動的水平移動機構，所述的磨削機構包括有由數根獨立的金剛石線空間排布構成的金剛石線帶和設置在倒三角形支架上用于支撐并驅動金剛石線帶對被磨削工件進行磨削的收放線機構。

所述的垂直移動機構包括有工作臺和呈對角線狀的分別設置所述冷卻液回收槽前后兩個側邊上的兩個垂直電機，所述兩個垂直電機的輸出軸上分別各連接一個垂直絲杠，所述工作臺上對應兩個所述的垂直絲杠形成有內螺紋，并通過所述的內螺紋與兩個所述的垂直絲杠螺紋連接，所述冷卻液回收槽前后兩個側邊上還呈對角線狀的分別各設置有一個貫穿工作臺的導柱，每一個所述的導柱與位于冷卻液回收槽同一側邊上的垂直絲杠為并排且平行設置。

所述的水平移動機構包括有沿前后方向平行設置在垂直移動機構中的工作臺上的兩條導軌，安裝在所述兩條導軌上并能夠沿所述兩條導軌前后移動的用于安置被磨削工件的滑塊，所述滑塊通過形成在中部的前后貫通的內螺紋連接有水平絲杠，所述水平絲杠的前端連接設置在所述工作臺前側邊上的水平電機，所述水平絲杠的后端通過軸承設置在所述工作臺的后側邊上。

所述的倒三角形支架包括有：倒三角形側架，分別一體連接在所述倒三角形側架的三個角上的三個結構相同用于支撐收放線機構的軸承環，以及一端連接倒三角形側架，另一端連接所述床身前側面上的三個固定架，所述的三個固定架結構相同，均為l形結構，其中，三個l形結構的長邊垂直連接在三角形側架的三個邊的中部，三個l形結構的短邊分別通過螺栓固定在所述床身的前側面上。

所述的收放線機構包括有左集線輪、右集線輪和壓磨輪，所述左集線輪、右集線輪和壓磨輪的一端分別對應連接在形成于三角形側架水平邊的左端和右端的軸承環內，所述左集線輪、右集線輪和壓磨輪的另一端分別通過軸承連接在床身前側面上，所述床身后側面上對應所述的左集線輪、右集線輪和壓磨輪分別各設置有一個左集線輪電機、右集線輪電機和壓磨輪電機，所述左集線輪電機、右集線輪電機和壓磨輪電機的輸出軸分別貫穿所述床身與設置在所述床身前側面上的左集線輪、右集線輪和壓磨輪相連接，所述金剛石線一端纏繞在左集線輪上，另一端經過壓磨輪纏繞到右集線輪上，壓磨輪壓在由所述金剛石線形成的金剛石線帶上，使金剛石線帶與工件表面接觸并摩擦。

所述的左集線輪、右集線輪和壓磨輪的外表面上分別形成有用于對所述的金剛石線進行導向的溝槽，形成在所述左集線輪、右集線輪和壓磨輪外表面上的溝槽數量相等且是相互平行等間距設置。

形成在所述左集線輪和右集線輪外表面上的溝槽是相互平行且等間距形成的用于纏繞一定量的金剛石線的u型凹槽。

形成在所述壓磨輪外表面上的溝槽是相互平行且等間距形成的v型凹槽，所述的金剛石線半嵌入在所述的v型凹槽內。

所述的左集線輪和右集線輪的外表面上分別形成有相互平行且等間距的用于纏繞一定量的金剛石線的u型凹槽，所述壓磨輪的外表面為光滑結構，所述的形成在所述左集線輪和右集線輪外表面上的u型凹槽數量相等且是相互平行等間距設置，所述的金剛石線完全嵌入在所述的u型凹槽內。

所述的冷卻機構包括有后側面固定在所述的床身前側的冷卻液回收槽和兩個l型冷卻液導路，兩個所述l型冷卻液導路垂直部分的底端構成進液口與所述冷卻液回收槽的出液口相連接，所述冷卻液回收槽的出液口處設置有出液泵，兩個所述l型冷卻液導路的水平部分分別位于收放線機構中的壓磨輪的兩側，且與壓磨輪為平行設置，所述l型冷卻液導路水平部分的端頭構成向由金剛石線構成的金剛石線帶上噴灑冷卻液的噴嘴。

本發明的一種接觸式線帶磨削加工裝置，由于金剛石線與周圍環境接觸面積大，同時金屬的導熱性強于砂帶的基材(紙、布、復合基帶等)，加工時產生的磨削熱大大降低，減少了磨削熱引起的殘余應力，提高了加工面的表面質量。同時，接觸式線帶磨削加工時金剛石線之間有間隙，線帶高速運動時可將產生的磨屑帶出并自然抖落，刀具不易堵塞，可以實現高速重載超寬加工。線帶失效后更換方便，免去了修整砂輪的工序，節約了成本。金剛石線強度高、壽命長，加工效率高。適用于磨削平面、曲面、外圓、異形軸等，尤其適用于鈦合金、工程陶瓷、超高合金鋼、藍寶石等難加工材料的磨削加工。

附圖說明

圖1是本發明接觸式線帶磨削加工裝置的整體結構示意圖；

圖2是本發明接觸式線帶磨削加工裝置的正面結構示意圖；

圖3是本發明接觸式線帶磨削加工裝置的側面結構示意圖；

圖4是本發明中三角形支架的整體結構示意圖；

圖5是本發明中左集線輪和右集線輪上形成的u型凹槽結構示意圖；

圖6是本發明中壓磨輪上形成的v型凹槽結構示意圖。

圖中

1：床身2：左集線輪

3：噴嘴4：l型冷卻液導路

5：冷卻液回收槽6：導軌

7：導柱8：垂直絲杠

9：垂直電機10：工作臺

11：滑塊12：金剛石線

13：壓磨輪14：右集線輪

15：水平絲杠16：水平電機

17：左集線輪電機18：右集線輪電機

19：壓磨輪電機20：u型凹槽

21：v型凹槽22：金剛石線帶

23：倒三角形支架231：倒三角形側架

232：軸承環233：固定架

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本發明的一種接觸式線帶磨削加工裝置做出詳細說明。

本發明的一種接觸式線帶磨削加工裝置，是綜合傳統砂帶磨削以及新近發展的金剛石線的一種新型加工裝置。金剛石線基底是鋼絲，表面均勻固結有一層人造金剛石磨粒。兩個集線輪和壓磨輪軸向長度相同，平行排布，空間具體排布方位可以根據實際工況改變。輪上開有密集排布的溝槽用以約束金剛石線，相鄰溝槽之間距離相等互相平行，但并不相通。金剛石線從左集線輪繞出，經過壓磨輪回到右集線輪，在空間排布形成金剛石線帶。金剛石線帶在集線輪和壓磨輪旋轉帶動下高速旋轉。壓磨輪在金剛石線帶上施加一定的壓力，使之與工作表面相接觸，并產生相對摩擦，從而進行磨削。集線輪和壓磨輪正向運動一定距離，就會減速、停止、反向運行一段距離。反向運行時金剛石線從右集線輪繞出經過壓磨輪回到左集線輪。集線輪和壓磨輪空間排布方式可根據實際需要進行設計。金剛石線帶下方是用以固定工件實現進給的工作臺。本發明采用了金剛石線帶這一特殊的磨削加工刀具，相比傳統的砂輪磨削以及砂帶磨削，加工表面熱低，磨屑不易堵塞刀具，可以實現高速重載超寬加工，適用于磨削平面、外圓、階梯軸等，具有廣闊的應用前景。

如圖1、圖2、圖3所示，本發明的一種接觸式線帶磨削加工裝置，包括有設置在床身1前側的用于支撐和移動被磨削工件的支撐單元，還設置有位于支撐單元上面且固定在床身1前側面上的倒三角形支架23，用于對被磨削工件進行磨削的磨削機構，以及設置在床身1前側面上的用于對磨削機構進行降溫的冷卻機構，所述的支撐單元包括有設置在所述冷卻機構的冷卻液回收槽5上的用于帶動被磨削工件垂直移動的垂直移動機構，以及設置在所述垂直移動機構上的用于帶動被磨削工件水平移動的水平移動機構，所述的磨削機構包括有由數根獨立的金剛石線12空間排布構成的金剛石線帶22和設置在倒三角形支架23上用于支撐并驅動金剛石線帶22對被磨削工件進行磨削的收放線機構。

所述的垂直移動機構包括有工作臺10和呈對角線狀的分別設置所述冷卻液回收槽5前后兩個側邊上的兩個垂直電機9，所述兩個垂直電機9的輸出軸上分別各連接一個垂直絲杠8，所述工作臺10上對應兩個所述的垂直絲杠8形成有內螺紋，并通過所述的內螺紋與兩個所述的垂直絲杠8螺紋連接，所述冷卻液回收槽5前后兩個側邊上還呈對角線狀的分別各設置有一個貫穿工作臺10的導柱7，每一個所述的導柱7與位于冷卻液回收槽5同一側邊上的垂直絲杠8為并排且平行設置。

所述的水平移動機構包括有沿前后方向平行設置在垂直移動機構中的工作臺10上的兩條導軌6，安裝在所述兩條導軌6上并能夠沿所述兩條導軌6前后移動的滑塊11，所述滑塊11通過形成在中部的前后貫通的內螺紋連接有水平絲杠15，所述水平絲杠15的前端連接設置在所述工作臺10前側邊上的水平電機16，所述水平絲杠15的后端通過軸承設置在所述工作臺10的后側邊上。

如圖4所示，所述的倒三角形支架23包括有：倒三角形側架231，分別一體連接在所述倒三角形側架231的三個角上的三個結構相同用于支撐收放線機構的軸承環232，以及一端連接倒三角形側架231，另一端連接所述床身1前側面上的三個固定架233，所述的三個固定架233結構相同，均為l形結構，其中，三個l形結構的長邊垂直連接在三角形側架231的三個邊的中部，三個l形結構的短邊分別通過螺栓固定在所述床身1的前側面上。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，所述的收放線機構包括有左集線輪2、右集線輪14和壓磨輪13，所述左集線輪2、右集線輪14和壓磨輪13的一端分別對應連接在形成于三角形側架231水平邊的左端和右端的軸承環232內，所述左集線輪2、右集線輪14和壓磨輪13的另一端分別通過軸承連接在床身1前側面上，所述床身1后側面上對應所述的左集線輪2、右集線輪14和壓磨輪13分別各設置有一個左集線輪電機17、右集線輪電機18和壓磨輪電機19，所述左集線輪電機17、右集線輪電機18和壓磨輪電機19的輸出軸分別貫穿所述床身1與設置在所述床身1前側面上的左集線輪2、右集線輪14和壓磨輪13相連接，所述金剛石線12一端纏繞在左集線輪2上，另一端經過壓磨輪13纏繞到右集線輪14上，即金剛石線12從左集線輪2繞出經由壓磨輪13回到右集線輪14。壓磨輪13壓在由所述金剛石線12形成的金剛石線帶22上，使金剛石線帶22與工件表面接觸并摩擦。

近百根金剛石線12在左集線輪2、右集線輪14和壓磨輪13的張緊下平行排布，在空間形成線帶。線帶的寬度從20mm到100mm不等。金剛石線之間留有一定間距，間距優選金剛石線直徑的二分之一。集線輪上每圈溝槽中的金剛石線都是獨立的，互不相連。集線輪上的金剛石線互相疊加，通過線之間摩擦力和線末端固定在集線輪表面提供拉力，保證金剛石線在加工時能夠張緊。

磨削加工時，金剛石線每正向旋轉距離l1，左集線輪2、右集線輪14和壓磨輪13就會減速，停車，反向旋轉距離l2，且兩者關系需滿足l1>l2，兩者之差即為一次加工小循環線帶前進的距離。l1和l2的具體數值根據實際加工工況確定，原則是在金剛石線被充分使用失效后再退出加工。

所述的左集線輪2、右集線輪14和壓磨輪13的外表面上分別形成有用于對所述的金剛石線12進行導向的溝槽，形成在所述左集線輪2、右集線輪14和壓磨輪13外表面上的溝槽數量相等且是相互平行等間距設置，每個溝槽內均有一根單獨的金剛石線12。

如圖5所示，形成在所述左集線輪2和右集線輪14外表面上的溝槽是相互平行且等間距形成的用于纏繞一定量的金剛石線的u型凹槽20，所述的金剛石線12整體嵌入在所述的u型凹槽20內。

如圖6所示，形成在所述壓磨輪13外表面上的溝槽是相互平行等間距形成的v型凹槽21，所述的金剛石線12半嵌入在所述的v型凹槽21內。

在實際使用中，若所述壓磨輪13的溝槽的槽深過淺，會導致溝槽開口較小，金剛石線布線難度增加，同時，也會造成金剛石線嵌入深度不夠，在所述壓磨輪高速運轉的過程中，金剛石線容易產生跳線，對磨削效果造成不良產生。而當溝槽的槽深過深，對壓磨輪開槽加工精度的要求會提高，開槽所需時間加長；另外，槽深過深會使得線槽的槽壁強度減弱，其在使用過程中金剛石線對其的磨損更快使用壽命縮短；槽深過深，還會使得所述壓磨輪允許的開槽次數減少，導致壓磨輪使用成本上升。因此，v型凹槽21的槽深對所述壓磨輪的開槽加工精度、布線難易、鋼線的固定精度等均有重要影響，需根據實際情況選擇合適槽深。

本發明的左集線輪2、右集線輪14和壓磨輪13外表面上的溝槽形狀還可以是，所述的左集線輪2和右集線輪14的外表面上分別形成有相互平行且等間距的用于纏繞一定量的金剛石線的u型凹槽20，所述壓磨輪13的外表面為光滑結構，所述的形成在所述左集線輪2和右集線輪14外表面上的u型凹槽20數量相等且是相互平行等間距設置，所述的金剛石線12完全嵌入在所述的u型凹槽20內。

所述的冷卻機構就為了降低磨削熱對加工表面燒傷的影響，具體包括有后側面固定在所述的床身1前側的冷卻液回收槽5和兩個l型冷卻液導路4，兩個所述l型冷卻液導路4垂直部分的底端構成進液口與所述冷卻液回收槽5的出液口相連接，所述冷卻液回收槽5的出液口處設置有出液泵，兩個所述l型冷卻液導路4的水平部分分別位于收放線機構中的壓磨輪13的兩側，且與壓磨輪13為平行設置，所述l型冷卻液導路4水平部分的端頭構成向由金剛石線12構成的金剛石線帶22上噴灑冷卻液的噴嘴3。通過將冷卻液噴灑至金剛石線帶22上與金剛石線發生熱交換，降低金剛石線及工件表面溫度。噴嘴的長度應和壓磨輪長度一致，靠近金剛石線的一側開有一系列小孔，使冷卻液流出。冷卻液主要有3個作用：一是冷卻作用；二是潤滑作用；三是沖洗作用。