本發明涉及磨料砂輪外圓加工裝置及加工方法，尤其涉及一種對普通磨料砂輪的外圓進行磨削加工的外圓加工裝置及方法。

背景技術：

在普通磨具行業的后處理加工工藝中，一般先對普通磨料砂輪坯料的端面進行磨削加工，再以磨削加工后的端面為基準對其內孔進行磨削加工，最后以內孔和端面定位對其外圓進行磨削加工，以此得到符合國家標準的砂輪。

目前加工外圓的機床種類很多，但是其加工對象為金屬，工件的裝夾方式是專門為金屬設計，一般采用通過卡盤夾緊外圓面的方式裝夾，而砂輪為復合材料，如果采用現有機床裝夾砂輪工件，會造成砂輪工件損壞，如破裂、崩邊等，難以滿足加工普通磨料砂輪的要求。因此，目前加工普通磨料砂輪外圓的機床都是改進的專用機床和專用的夾具，夾具采用供砂輪工件套設并在徑向上定位的砂輪裝夾軸，砂輪裝夾軸上設有與砂輪工件的其中一側端面沿軸向定位配合的擋止定位結構，還設有用于頂壓砂輪工件的另一側面以將砂輪工件壓緊固定在砂輪裝夾軸的上壓緊結構，例如墊片和鎖緊螺母。使用時砂輪裝夾軸通過卡盤裝夾在機床的主軸上。機床上設有進給裝置，進給裝置上設有磨削砂輪工件的外圓的磨輪。加工時，將砂輪工件定位套設在相應的砂輪裝夾軸上并通過壓緊結構實現砂輪在砂輪裝夾軸上的固定，機床的主軸帶動砂輪裝夾軸和砂輪工件轉動，依靠進給裝置實現對砂輪的加工。

對于金屬工件，現有技術中一般可以采用卡盤裝夾的方式，能夠很容易地實現三爪卡盤的自動卡緊和放松，進而能夠配合機械手對工件進行轉移以實現自動上下料，而由于砂輪工件需要采用鎖緊結構鎖緊到砂輪安裝軸上，因此對現有的普通磨料砂輪進行加工時均采用的是手動上料，操作者勞動強度大，作業效率低。另外，加工時，單片砂輪工件采用人工作業的方式固定在砂輪安裝軸上，對單片砂輪工件進行加工后人工測量一下尺寸，如果不符合要求再接著進刀加工，由于人工測量的尺寸每次都會有差異，并且各片砂輪裝夾狀況不一致，因此同一批次砂輪外徑尺寸相差較大，造成加工完成后的砂輪尺寸一致性較差。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種普通磨料砂輪外圓加工裝置，以解決現有的普通磨料砂輪外圓加工裝置無法實現自動上下料的問題。同時，本發明還提供了一種普通磨料砂輪外圓加工方法。

為實現上述目的，本發明中采用的技術方案是：磨料砂輪外圓加工裝置，包括供砂輪工件套設的砂輪裝夾軸，所述砂輪裝夾軸具有用于對砂輪工件的其中一側端面沿軸向擋止定位的擋止定位結構，還包括與所述砂輪裝夾軸沿軸向間隔設置以讓出砂輪工件的上下料空間的頂緊裝置，所述頂緊裝置包括頂緊裝置座，頂緊裝置座上轉動裝配有用于頂壓距離所述擋止定位結構最遠的砂輪工件的外側端面的頂緊頭，所述頂緊頭與砂輪裝夾軸同軸布置并沿砂輪裝夾軸的軸向活動設置。

所述頂緊裝置座包括裝置座主體和沿砂輪裝夾軸的軸向導向裝配在裝置座主體上的伸縮軸，所述頂緊頭轉動裝配在伸縮軸上。

所述頂緊裝置座上設有用于驅動伸縮軸伸縮的頂緊氣缸。

所述頂緊頭包括頂緊底盤和凸設在頂緊底盤上的頂緊塊，所述頂緊塊具有用于頂壓砂輪工件的外側端面的頂面。

所述頂緊塊沿周向均布并相互間隔，各頂緊塊圍成用于避讓砂輪裝夾軸的避讓空間。

所述磨料砂輪外圓加工裝置還包括自動上下料裝置，所述自動上下料裝置包括與砂輪裝夾軸軸線垂直的上下料導軌，上下料導軌上導向裝配有移動座，移動座上設有沿平行于砂輪裝夾軸軸線的方向活動設置的砂輪真空吸盤。

所述上下料導軌的側方設有與砂輪裝夾軸平行布置的進料裝置和收料裝置，進料裝置和收料裝置均包括供砂輪工件以平行于砂輪裝夾軸的方式放置的工件倉，進料裝置還包括用于將相應工件倉中的工件移動至靠近上下料導軌的取料工位的進料機構，收料裝置還包括用于將進入相應工件倉中的工件向遠離上下料導軌的一側移動以讓出工件放置空間的收料機構。

磨料砂輪外圓加工方法，包括裝夾砂輪工件的步驟，裝夾砂輪工件的步驟包括將砂輪工件套設在砂輪安裝軸上并使砂輪工件的其中一側端面與砂輪安裝軸上的擋止定位面定位配合的步驟，所述砂輪工件是通過與砂輪裝夾軸沿軸向間隔設置以讓出砂輪工件的上下料空間的頂緊裝置頂緊固定在砂輪安裝軸上，所述頂緊裝置包括頂緊裝置座，頂緊裝置座上轉動裝配有用于頂壓距離所述擋止定位結構最遠的砂輪工件的外側端面的頂緊頭，所述頂緊頭與砂輪裝夾軸同軸布置并沿砂輪裝夾軸的軸向活動設置。

所述頂緊裝置是依靠氣缸驅動以頂緊砂輪工件和釋放砂輪工件。

所述砂輪工件的上下料是通過真空吸盤對其端面的吸附和真空吸盤的移動而實現。

有益效果：本發明采用上述技術方案，通過與主軸間隔設置的頂緊裝置能夠讓出供砂輪工件上下料的上下料空間，并且頂緊裝置的頂緊裝置座上轉動裝配有與砂輪安裝軸同軸布置的頂緊頭，頂緊頭沿砂輪安裝軸的軸向活動設置，通過頂緊頭能夠將砂輪工件壓緊固定在砂輪安裝軸上實現砂輪工件的固定，與現有技術相比，通過沿砂輪安裝軸軸線活動設置并能夠轉動的頂緊頭，實現了將砂輪工件固定在砂輪安裝軸上的裝置與砂輪安裝軸的相互分離，上下料時僅沿砂輪安裝軸軸線移動頂緊頭即可實現砂輪工件的裝夾和釋放，從而使得砂輪工件的自動上下料成為可能，有利于提高自動化程度、提高作業效率、降低勞動強度。

進一步地，頂緊頭是依靠頂緊氣缸驅動，結構簡單，動作迅速、可靠。

進一步地，所述砂輪安裝軸的軸向尺寸大于至少兩只砂輪工件的軸向尺寸之和以同時套設兩只以上的砂輪工件，能夠實現多只砂輪工件在同一次裝夾中完成加工，能夠提高砂輪加工質量的一致性。

附圖說明

圖1是本發明中磨料砂輪外圓加工裝置的一個實施例的主視圖（圖中隱藏了自動上下料裝置和進給裝置）；

圖2是圖1的俯視圖。

圖中各附圖標記對應的名稱為：10-底座，20-主軸裝置，21-主軸，22-帶輪，23-砂輪安裝軸，24-軸肩，30-頂緊裝置，31-裝置座主體，32-伸縮軸，33-頂緊頭，34-頂緊底盤，35-頂緊塊，36-頂緊氣缸，40-進給裝置，41-金剛石磨輪，42-橫向進給機構，43-徑向進給機構，50-自動上下料裝置，51-上下料導軌，52-上下料氣缸，53-砂輪真空吸盤，54-取料氣缸，55-進料裝置，56-收料裝置，57-工件倉，58-進料機構，59-收料機構，60-自動測量裝置，61-測量裝置架，62-測量傳感器，70-砂輪工件。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

本發明中磨料砂輪外圓加工裝置的一個實施例如圖1~圖2所示，是一種普通磨料砂輪外圓加工裝置，包括底座10，底座10上設有主軸裝置20、與主軸裝置20共線布置的頂緊裝置30、安裝有金剛石磨輪41的進給裝置40和用于實現砂輪工件70的上下料的自動上下料裝置50。

底座10為整個普通磨料砂輪外圓加工裝置的基體，其上設有用于驅動主軸裝置20的砂輪裝夾軸23轉動的電機，主軸裝置20的主軸21左端設有帶輪22，帶輪22與電機連接，用于驅動主軸21旋轉。主軸21的右端連接有卡盤，卡盤用于裝夾砂輪裝夾軸23。砂輪裝夾軸23的左端部設有軸肩24，軸肩24的右端面形成與砂輪工件70的其中一側端面定位配合的擋止定位結構，軸肩24右側的部分供兩只以上的砂輪工件70同軸并排套設，形成工件安裝位，軸肩23左側的部分形成裝夾端，使用時懸伸裝夾在卡盤上，形成懸伸形式的裝夾軸。砂輪裝夾軸23的右端設有錐度導向部分，便于砂輪工件70的順利安裝。本實施例中，砂輪裝夾軸23上能夠同時套設五只砂輪工件70，在其他實施例中，砂輪裝夾軸23上套設的砂輪工件70數量可以增減，也可以僅套設一只砂輪工件70。砂輪工件套設到砂輪裝夾軸23上以后，最外側的砂輪工件的端面可以與砂輪裝夾軸23的右端面平齊、位于砂輪裝夾軸23的右端面左側或者位于砂輪裝夾軸23的右端面右側。

頂緊裝置30包括裝置座主體31和沿主軸21的軸向導向裝配在裝置座主體31上的伸縮軸32，伸縮軸32依靠頂緊氣缸36實現驅動。伸縮軸32靠近主軸21的一端轉動裝配有頂緊頭33，頂緊頭33的轉動軸線與主軸21的軸線重合，頂緊頭33包括頂緊底盤34和凸設在頂緊底盤34上的頂緊塊35，頂緊塊35通過螺釘固定在頂緊底盤34上，其左端面形成用于頂壓砂輪工件70的端面以將砂輪工件70壓緊固定在砂輪裝夾軸23的擋止定位結構上的頂推面。設置頂推塊能夠避免頂緊頭33與砂輪裝夾軸23的端面發生干涉，導致砂輪工件70無法良好地固定，并能夠選擇硬度較低的材料，避免砂輪受損，并保證受力均勻。同時，頂緊頭采用螺釘固定的方式還能夠方便地更換。當然，在其他實施例中，頂緊頭33上也可以不設置凸起的頂緊塊35，依靠整個端面實現頂緊，或者在頂緊頭33上設置用于避讓砂輪裝夾軸23的凹槽。

進給裝置40上設有用于對砂輪工件70的外圓進行磨削的金剛石磨輪41，并能夠通過橫向進給機構42和徑向進給機構43分別實現沿主軸21軸向的進給和沿主軸21徑向的進給。

普通磨料砂輪外圓加工裝置還包括自動上下料裝置50，自動上下料裝置50包括與主軸21軸線垂直的上下料導軌51，上下料導軌51上導向裝配有移動座，移動座依靠上下料氣缸52實現驅動。移動座上設有沿平行于主軸21軸線的方向活動設置的砂輪真空吸盤53，砂輪真空吸盤53由移動座上的取料氣缸54實現驅動。

導軌的側方設有與主軸21并排布置的進料裝置55和收料裝置56，進料裝置55和收料裝置56均包括供砂輪工件70以平行于主軸21的方式放置的工件倉57，進料裝置55還包括用于將相應工件倉57中的工件移動至靠近上下料導軌51的上料位的進料機構58，收料裝置56還包括用于將進入相應工件倉57中的工件向遠離上下料導軌51的一側移動以讓出工件放置空間的收料機構59。本實施例中，進料機構58和收料機構59均為螺栓輸送機構，包括托板，托板采用螺紋傳動的形式依靠伺服電機驅動實現左右運動。自動上下料裝置50安裝有定位元件，能夠對取料氣缸54、進料機構58、收料機構59的運動位置進行定位，保證砂輪工件70順利上下料。砂輪真空吸盤53的軸線高度可以為固定的與主軸21、進料裝置55和收料裝置56的軸線等高的高度，也可以通過設置豎直升降機構的驅動實現等高。作業前，將作為毛坯的砂輪工件的外形尺寸和加工后的尺寸輸入到裝置的控制系統，進料機構58根據輸入的砂輪厚度，每次向右移動一個砂輪的厚度，向取料后形成的空閑取料工位補料，以待后續取料；收料機構59根據輸入的砂輪厚度，在右側砂輪工件裝入后，向左移動一個砂輪的厚度，把送料工位空出，以待后續送料。

另外，普通磨料砂輪外圓加工裝置還包括自動測量裝置60，自動測量裝置60包括測量裝置架61和固定在測量裝置架61上的測量傳感器62，測量傳感器62用于對砂輪工件70的外圓尺寸進行檢測，并將檢測結果傳遞給控制裝置，由控制裝置實現對進給裝置40的控制，實現自動檢測，有利于避免人工測量的不一致性。測量傳感器62可以設置分別與各砂輪工件70對應的多個，或者設置成能夠橫向移動的形式。由于砂輪是非均質多元復合材料，既有高硬度磨料，也有低硬度結合劑和氣孔，其表面粗糙，為了避免現有的對金屬工件外圓進行測量的測量儀器的觸頭較小而易嵌入砂輪的粗糙表面導致測量數據嚴重失真，本實施例中在測量儀器與砂輪外圓面之間設置一個過渡件，過渡件導向裝配在一個導向支架上，其一端的端面與被檢測砂輪的外圓面接觸，另一端的端面與測量儀器的觸頭接觸，測量儀器觸頭垂直于過渡件的相應端面，測量儀器的觸頭、被檢測砂輪的旋轉中心和過渡件與砂輪的切點位于同一直線上，可避免砂輪表面粗糙度的干擾以及測量儀器的磨損及卡死，增加了測量過程的穩定性和準確性。上述過渡件為現有技術，可以具體參考授權公告號為cn104175221b的中國發明專利。

工作原理：作業時，首先工人將需要進行外圓加工的砂輪工件70放到進料裝置55上，由進料裝置55通過螺紋傳動帶動托板橫向移動，推動砂輪工件70的左端面將砂輪工件70自動輸送到工件倉57右端，即取料工位，砂輪工件70到取料工位以后取料氣缸54活塞桿伸出帶動砂輪真空吸盤53橫向移動，使砂輪真空吸盤53貼合在砂輪工件70的右側，砂輪真空吸盤53動作使真空吸盤內產生負壓，將砂輪工件70吸住，吸住砂輪工件70后取料氣缸54活塞桿縮回，至此完成一次自動進料和一次自動取料動作。

取料完成后，上下料氣缸52活塞桿伸出驅動取料氣缸54、砂輪真空吸盤53及吸住后的砂輪工件70沿著上下料導軌51由取料工位向上料工位移動，上料工位即與主軸21同軸的工位。到上料工位以后，取料氣缸54的活塞桿伸出，驅動砂輪真空吸盤53及吸住后的砂輪工件70橫向移動，同時砂輪內孔沿著砂輪裝夾軸23的錐度導向部分移動，使砂輪工件70內孔與砂輪裝夾軸23外圓貼合，實現砂輪工件70的上料，然后砂輪真空吸盤53動作使砂輪真空吸盤53內的氣壓由負壓轉為零或者正壓，進而使砂輪工件70脫離砂輪真空吸盤53，脫離后取料氣缸54活塞桿縮回，至此完成一次自動上料動作。上料完成以后，上下料氣缸52活塞桿縮回驅動取料氣缸54、砂輪真空吸盤53沿著上下料導軌51由上料工位向取料工位移動，到取料工位以后重復前述自動進料、自動取料和自動上料動作，直至完成設定好的砂輪工件70的片數。

自動上料完成以后，頂緊氣缸36的活塞桿伸出，驅動頂緊頭33橫向移動，直至頂緊頭33將各砂輪工件70頂緊固定，以此實現砂輪工件70的夾緊。砂輪工件70夾緊以后，由電機驅動的帶輪22旋轉，以此驅動主軸21旋轉，進而帶動砂輪裝夾軸23及砂輪工件70旋轉，同時卡盤部件右側部分跟著旋轉，砂輪工件70旋轉以后，進給裝置40上的金剛石磨輪41通過電機驅動旋轉，配合橫向進給和徑向進給對砂輪進行磨削。磨削過程中。按照在測量裝置上的測量傳感器62實時測量砂輪工件70的外徑，并將結果反饋給控制系統，控制系統再控制進給裝置40的進刀量對砂輪工件70進行加工，直至測量傳感器62測量尺寸與設定值一致，至此完成砂輪工件70的外圓加工。

外圓加工完成以后，頂緊氣缸36活塞桿縮回，帶動夾緊部件和卡盤部件橫向移動至初始位置。此時上下料氣缸52驅動取料氣缸54、砂輪真空吸盤53沿著上下料導軌51由取料工位向上料工位移動，到上料工位以后取料氣缸54活塞桿伸出驅動砂輪真空吸盤53橫向移動，使砂輪真空吸盤53的左側貼合在砂輪工件70的右側，砂輪真空吸盤53動作使真空吸盤內產生負壓，將砂輪工件70吸住，吸住砂輪工件70后取料氣缸54活塞桿縮回，實現砂輪工件70的收料，完成后上下料氣缸52活塞桿縮回驅動取料氣缸54、砂輪真空吸盤53及吸住后的砂輪工件70沿著上下料導軌51由上料工位向收料工位移動，到收料工位以后取料氣缸54活塞桿伸出驅動砂輪真空吸盤53及吸住后的砂輪工件70橫向移動，當砂輪工件70與放置到收料裝置56上以后，砂輪真空吸盤53動作使砂輪真空吸盤53內的氣壓由負壓轉為零或者正壓，進而使砂輪工件70脫離砂輪真空吸盤53，脫離后取料氣缸54活塞桿縮回，同時收料機構59橫向移動一個砂輪工件70的厚度，保持收料工位沒有砂輪工件70，至此完成一次自動收料動作，并以此循環進行自動收料，直至所有加工完成后的工位砂輪取完。

本發明中磨料砂輪外圓加工方法的一個實施例即上述磨料砂輪外圓加工裝置的作業方法，此處不再贅述。

在上述實施例中，自動上下料裝置50采用上下料導軌51和砂輪真空吸盤53的單只上下料形式，在本發明的其他實施例中，上下料裝置也可以替換為其他形式，例如采用機械手，機械手夾持砂輪工件后進行移動實現上下料。另外，在其他實施例中，上述加工裝置和加工方法也可以適用于超硬磨料砂輪的加工。