CN108161148B - 一种铣磨头的在位放电修整装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铣磨头的在位放电修整装置及方法，该在位放电修整装置包括第一驱动组件、由第一驱动组件驱动旋转的铣磨头、以及用于承载待加工件的工作台，工作台上设有放电修整结构，放电修整结构包括修整轮、用于驱动修整轮的第二驱动组件、以及用于放电修整的脉冲电源，第一脉冲电源与修整轮及铣磨头均电连接。本发明提供的铣磨头的在位放电修整装置及方法，通过设置修整轮和第一脉冲电源，使得修整轮与铣磨头靠近放电，铣磨头磨损后，可直接在位进行放电修整，不用拆卸换位修整，避免产生多次安装误差，提高铣磨头的修整精度和修整效率。

Description

一种铣磨头的在位放电修整装置及方法

技术领域

本发明属于铣磨加工装置技术领域，更具体地说，是涉及一种铣磨头的在位放电修整装置及方法。

背景技术

在传统的机械加工领域中，铣磨加工在机械制造中应用广泛，铣磨加工装置时机械加工中常用的装置。铣磨加工装置通过安装于主轴上的铣刀、磨头等铣磨头铣削或者磨削待加工件。

铣磨头通常由金属结合剂和磨粒混合而成。铣磨待加工件时，铣磨头需要长期在高速运转的过程中与待加工件接触，磨粒与待加工件的反复摩擦与碰撞导致铣磨头的磨粒磨损，甚至使磨粒包裹于金属结合剂之中。磨粒磨损后，需要将铣磨头从主轴上拆卸下来并修整，修整完毕后再将铣磨头安装于主轴上。但是铣磨头的多次拆装会产生较大的安装误差，影响铣磨头的修整精度，且拆装铣磨头导致其修整效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铣磨头的在位放电修整装置及方法，以解决现有技术中存在的铣磨头磨损后需要拆卸下来修整而产生安装误差所导致的铣磨头修整精度低、修整效率低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种铣磨头的在位放电修整装置，包括第一驱动组件、由所述第一驱动组件驱动旋转的铣磨头、以及用于承载待加工件的工作台，所述工作台上设有放电修整结构，所述放电修整结构包括修整轮、用于驱动所述修整轮的第二驱动组件、以及用于放电修整的脉冲电源，所述第一脉冲电源与所述修整轮及所述铣磨头均电连接。

进一步地，所述放电修整结构还包括与所述主轴电连接的电刷，所述电刷与所述第一脉冲电源电连接，所述主轴与所述铣磨头电连接。

进一步地，所述修整轮的直径范围为50mm至500mm，所述修整轮的厚度范围为10mm至500mm。

进一步地，所述脉冲电源的电压范围为0至200V，脉冲宽度范围为1μs至200μs，脉冲间隔范围为1μs至200μs。

进一步地，所述修整轮的旋转速度范围为100r/min至1000r/min。

进一步地，所述铣磨头呈圆柱形，所述铣磨头的直径范围为0.1mm至10mm。

进一步地，还包括由所述第一驱动组件驱动的主轴，所述主轴与所述铣磨头固定连接，所述主轴和所述铣磨头之间设有用于振断切屑并排出所述切屑的超声振动件。

进一步地，还包括第二脉冲电源，所述第二脉冲电源与所述待加工件及所述铣磨头均电连接。

进一步地，所述主轴外周设有与所述第一驱动组件固定连接的主轴外壳、以及固定于所述主轴外壳内壁且用于驱动所述超声振动件振动的导电环。

本发明还提供一种铣磨头的在位放电修整方法，包括以下步骤：

S10：启动第一驱动组件，驱动铣磨头以1000r/min至5000r/min的速度旋转，启动第二驱动组件，驱动修整轮以100r/mim至1000r/min的速度旋转；

S20：打开第一脉冲电源，并通过第一驱动组件驱动铣磨头朝向修整轮做进给运动直至修整轮与铣磨头的切削侧面和切削底面相接触并进行放电修整。

本发明提供的铣磨头的在位放电修整装置及方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明铣磨头的在位放电修整装置通过在工作台上设置由第二驱动组件驱动的修整轮，使得主轴上的铣磨头可通过第一驱动组件驱动其做进给运动，从而使修整轮和铣磨头相互靠近，且通过设置第一脉冲电源，使得修整轮与铣磨头靠近放电，磨削铣磨头。如此，铣磨头磨损后，无需从主轴上拆下修整，可直接在主轴上进行在位放电修整，无需拆卸换位修整，避免产生安装误差，提高铣磨头的修整精度和修整效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的铣磨头的在位放电修整装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的铣磨头的在位放电修整装置的工作时的结构示意图一；

图3为本发明实施例提供的铣磨头的在位放电修整装置的工作时的结构示意图二；

图4为本发明实施例提供的铣磨头的在位放电修整装置修整切削侧面原理图；

图5为图4中A的局部放大图；

图6为本发明实施例提供的铣磨头的在位放电修整装置修整切削底面原理图；

图7为本发明实施例提供的铣磨头的在位放电修整装置的局部结构剖视图。

其中，图中各附图标记：

1-第一驱动组件；2-主轴；3-主轴外壳；4-超声振动件；41-电极；42-压电片；5-铣磨头；51-磨粒；510-切削面；511-切削侧面；512-切削底面；513凹坑；6-放电修整结构；61-修整轮；611-修整颗粒；612-电火花；62-第一脉冲电源；63-第二驱动组件；64-电刷；7-工作台；8-导电环；81-定子；82-转子；9-第二脉冲电源；10-待加工件。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1至图3，现对本发明提供的铣磨头的在位放电修整装置进行说明。铣磨头的在位放电修整是指在铣磨头直接在铣磨加工中心机床上进行放电修整，无需将铣磨头拆卸下来放电修整，与铣磨头的离线修整相区分。该铣磨头的在位放电修整装置，包括第一驱动组件1、由第一驱动组件1驱动旋转的铣磨头5、以及工作台7，待加工件10设于工作台7上。第一驱动组件1可驱动铣磨头5做旋转运动，还可以驱动铣磨头5做进给运动，进给运动具体可为水平方向上的进给运动和竖直方向上的进给运动。可选地，铣磨头5为铣刀、磨盘等。可选地，铣磨头5具有用于切削待加工件10的切削面510，切削面510在切削过程与待加工件10相互摩擦，长期使用后导致切削面510磨损，加工精度较低。工作台7上设有用于修整切削面510的放电修整结构6，放电修整结构6包括用于修整切削面510的修整轮61、用于驱动修整轮61旋转的第二驱动组件63、以及用于放电修整的第一脉冲电源62，第一脉冲电源62与修整轮61及铣磨头5均电连接。当需要对铣磨头5的切削面510进行修整时，通过第一驱动组件1驱动主轴2旋转，通过第二驱动组件63驱动修整轮61旋转，打开第一脉冲电源62，然后驱动主轴2朝向修整轮61做进给运动直至铣磨头5的切削面510与修整轮61相互靠近，在第一脉冲电源62的作用下，铣磨头5的切削面510与修整轮61靠近放电，修整磨削切削面510，达到使铣磨头5锋利的目的。

本发明提供的铣磨头的在位放电修整装置，与现有技术相比，本发明铣磨头的在位放电修整装置通过在工作台7上设置由第二驱动组件63驱动的修整轮61，使得主轴2上的铣磨头5可通过第一驱动组件1驱动其做进给运动，从而使修整轮61和铣磨头5相互靠近，且通过设置第一脉冲电源62，使得修整轮61与铣磨头5靠近放电，磨削铣磨头5。如此，铣磨头5磨损后，可直接在位进行放电修整，无需拆卸下来修整，避免产生安装误差，提高铣磨头5的修整精度和修整效率。

进一步地，请一并参阅图2及图3，作为本发明提供的铣磨头的在位放电修整装置的一种具体实施方式，放电修整结构6还包括电刷64，电刷64与主轴2电连接，电刷64与第一脉冲电源62电连接，主轴2与铣磨头5电连接，从而实现电刷64与铣磨头5的电连接。可选地，修整轮61为铜电极修整轮，以提高与铣磨头5的放电效果。可选地，主轴2由金属材料制成，铣磨头5由金属及耐磨材料组合而成，便于实现电刷64与铣磨头5的电连接。

进一步地，请参阅图2及图3，作为本发明提供的铣磨头的在位放电修整装置的一种具体实施方式，修整轮61为圆柱形，修整轮61的直径范围为50mm至500mm，修整轮61的厚度范围为10mm至500mm。修整轮61与工作台7可拆卸连接，用户可根据所需修整的铣磨头5的大小选择各种尺寸的修整轮61，以提高修整的效率。当修整轮61的直径范围为50mm至500mm，铣磨头5的直径范围为0.1mm至10mm时，修整轮61的直径大于铣磨头5的直径，修整的效率较高。

进一步地，请参阅图2及图3，作为本发明提供的铣磨头的在位放电修整装置的一种具体实施方式，铣磨头5的切削面510包括切削侧面511和切削底面512。图2为该在位放电修整装置放电修锐切削侧面511时的结构图，切削侧面511与修整轮61的侧面相正对，且修整轮61和铣磨头5均保持旋转状态。图3为该在位放电修整装置放电修锐切削底面512时的结构图，切削底面512与修整轮61的底面相正对，且修整轮61和铣磨头5均保持旋转状态。如此，修整轮61即可修整切削侧面511，也可修整切削底面512。

进一步地，请参阅图2及图3，作为本发明提供的铣磨头的在位放电修整装置的一种具体实施方式，第一脉冲电源62的电压范围为0至200V，第一脉冲电源62的电压可根据铣磨头5的磨损程度选定，磨损程度较大时，脉冲电源9可选择较高的电压；磨损程度小时，第一脉冲电源62可选择较低的电压。其脉冲宽度范围为1μs至200μs，脉冲间隔范围为1μs至200μs，可根据具体情况和实际需求选定。

进一步地，请参阅图2及图3，作为本发明提供的铣磨头的在位放电修整装置的一种具体实施方式，铣磨头5呈圆柱形，且铣磨头5的直径范围为0.1mm至10mm。铣磨头5朝向待加工件10做竖直进给运动后，铣磨头5呈圆柱形时，铣磨头5的侧面与待加工件10接触，然后铣磨头5做水平切削运动，当该进给运动的进给量切削完成后，铣磨头5的底面与待加工件10继续磨削，可使待加工件10的表面更加光滑。铣磨头5的直径可根据待加工件10的大小选用，此处不作限定。

进一步地，请参阅图2及图3，作为本发明提供的铣磨头的在位放电修整装置的一种具体实施方式，铣磨头5由金属结合剂及磨粒51组成，磨粒51可为碳化硅、金刚石、立方氮化硼中的一种或者多种。碳化硅、金刚石、立方氮化硼等材料的硬度较高，可切削钢、铁、铝等金属材料。金属结合剂与磨粒51的结合，使该铣磨头5具有导电性能，更易成型，强度也更高。在铣磨头5和修整轮61相互放电时，金属结合剂被去除，使得磨粒51露出，从而达到修锐铣磨头5的目的。

进一步地，请参阅图2及图3，作为本发明提供的铣磨头的在位放电修整装置的一种具体实施方式，磨粒51的粒度范围为60目至1000目。粒度是指颗粒的大小，球体颗粒的粒度用直径表示，立方体颗粒的粒度用边长表示，异形颗粒，其粒度可用与该颗粒相同行为的球体的直径表示。目数表示磨粒51的颗粒粗细程度：目数越小，磨粒51的颗粒越粗；目数越大，磨粒51的颗粒越细。磨粒51的目数可根据待加工件10所要求的精度选择，此处不作限定。可选地，铣磨头5包括与超声振动件4固定连接的基座、以及设于基座上的铣磨层，铣磨层中磨粒51的粒度范围为60目至1000目，通过设置基座和铣磨层，可降低铣磨头5的成本。

进一步地，请参阅图1至图3，作为本发明提供的铣磨头的在位放电修整装置的一种具体实施方式，修整轮61的转速范围为100r/min至1000r/min。具体地，主轴2的转速范围为1000r/min至5000r/min。修整轮61的转速小于主轴2的转速，使得在修整铣磨头5时，切削侧面511的各个位置磨削更均匀，不会出现铣磨头5磨削后呈椭圆形的情况发生。

进一步地，请参阅图1至图3，作为本发明提供的铣磨头的在位放电修整装置的一种具体实施方式，该在位放电修整装置还包括由第一驱动组,1驱动的主轴2，主轴2和铣磨头5固定连接，主轴2和铣磨头5之间设有用于振断切屑并排出切屑的超声振动件4。超声振动件4的振动作用可使加工过程中产生的切屑迅速被振断并排出铣磨加工区域，避免切屑堆积或者残留在铣磨加工区域，从而减少了切屑对待加工件10表面的损伤。

进一步地，请参阅图1至图3，作为本发明提供的铣磨头的在位放电修整装置的一种具体实施方式，超声振动件4的振动方向与工作台7所在的平面相互垂直。具体地，工作台7所在的平面为水平面,超声振动件4的振动方向为竖直方向。铣磨头5切削待加工件10的过程中，加工所产生的切屑通常会朝向远离铣磨头5的方向卷曲。铣磨头5铣磨待加工件10时，先在垂直方向上做进给运动，然后在水平方向上移动并与待加工件10相互摩擦实现对待加工件10的加工，所以大部分切屑在铣磨头5做水平方向的移动时产生。超声振动件4的振动方向为水平方向时，与铣磨头5在水平方向的移动相同，显然此时超声振动件4的振动无法振断切屑。而超声振动件4的振动方向为竖直方向时，使切屑在竖直方向上受到力的作用，从而折断切屑。

进一步地，请参阅图4至图6，修整轮61可分别修整切削侧面511及切削底面512。具体地，修整轮61包括修整颗粒611，当修整轮61与切削侧面511相互靠近时，在第一脉冲电源62的作用下，修整轮61和切削侧面511之间产生电火花612，从而去除切削侧面511表面的凹坑513。同时，修整颗粒611与磨粒51相互碰撞，从而修平磨粒51。修整轮61修整切削底面512与修整切削侧面511的工作原理相同。

进一步地，请参阅图7，作为本发明提供的铣磨头的在位放电修整装置的一种具体实施方式，主轴2外周设有主轴外壳3，主轴外壳3与第一驱动组件1固定连接，且主轴外壳3的内壁上设有用于驱动超声振动件4振动的导电环8。主轴外壳3的设置可保护主轴2，也可防止异物卷入旋转的主轴2中。导电环8设于主轴外壳3的内壁上，与超声振动件4的直线距离较短，更便于控制超声振动件4的振动。可选地，导电环8上设有与第一驱动组件1电连接的传感器，当第一驱动组件1驱动主轴2旋转时，传感器收到旋转信号，并将该旋转信号传输至导电环8，导电环8接到信号后，与超声振动件4形成电回路，使超声振动件4产生振动。

进一步地，请继续参阅图7，作为本发明提供的铣磨头的在位放电修整装置的一种具体实施方式，导电环8包括相互转动连接的转子82和定子81。定子81固定于主轴外壳3的内壁，在主轴2转动时，主轴外壳3及定子81固定不动。转子82和超声振动件4固定连接，转子82和超声振动件4随主轴2的旋转而旋转。定子81和转子82相互转动时，即主轴2旋转时，可为超声振动件4提供回转电压，从而使得超声振动件4产生振动；定子81和转子82没有产生相对位移，即主轴2保持不动时，超声振动件4与导电环8之间为断路，超声振动件4保持不动。如此，当主轴2旋转时，超声振动件4产生振动；当主轴2停止旋转时，超声振动件4也停止振动，使主轴2和超声振动件4同步运动。

进一步地，请继续参阅图7，作为本发明提供的铣磨头的在位放电修整装置的一种具体实施方式，超声振动件4包括多个层叠设置的压电片42，相邻两个压电片42之间设有电极41，电极41与相邻两个压电片42电连接，电极41为压电片42提供电能，压电片42将电能转化为振动的机械能，从而使超声振动件4振动。同时，电极41与转子82电连接，主轴2带动转子82旋转时，转子82为电极41提供回转电压，从而启动压电片42工作。压电片42的数量大于电极41的数量，且压电片42的数量此处不作限定。例如，压电片42的数量为6时，电极41的数量为5；压电片42的数量为5时，电极41的数量为4。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的铣磨头的在位放电修整装置的一种具体实施方式，该在位放电修整装置还包括第二脉冲电源9，第二脉冲电源9与待加工件10电连接，第二脉冲电源9还与铣磨头5电连接。在加工待加工件10时，第二脉冲电源9开启，待加工件10和铣磨头5之间放电使切屑熔断，加快了切屑断裂的速度，便于超声振动件4及时将切屑振出加工区域，避免切屑划伤待加工件10的表面。

进一步地，请继续参阅图1，作为本发明提供的铣磨头的在位放电修整装置的一种具体实施方式，第一脉冲电源62和第二脉冲电源9电连接，主轴2与铣磨头5电连接，使得第二脉冲电源9与电刷电连接，便于主轴2转动时第二脉冲电源9仍与铣磨头5电连接。当然，也可在主轴外侧设置一个熔屑电刷，该熔屑电刷与第二脉冲电源9电连接。

进一步地，请继续参阅图1，作为本发明提供的铣磨头的在位放电修整装置的一种具体实施方式，也可将待加工件10直接与修整轮61电连接，如此，无需设置第二脉冲电源9，也可实现铣磨头5与待加工件10之间的放电，简化了该在位放电修整装置的结构。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的铣磨头的在位放电修整装置的一种具体实施方式，第一驱动组件1可驱动主轴2旋转，也可驱动主轴2做竖直方向上的进给运动和水平方向上的进给运动。具体地，第一驱动组件1包括驱动主轴2旋转的旋转组件、驱动主轴2在竖直方向上运动的竖直进给组件、以及驱动主轴2在水平方向上运动的水平进给组件。竖直进给组件包括竖直进给电机、以及由竖直进给电机驱动的竖直传动结构，竖直传动结构与水平进给组件固定连接，水平进给组件包括水平进给电机、以及由水平进给电机驱动的水平传动结构，水平传动结构与主轴2固定连接。如此，实现主轴2的竖直进给运动和水平进给运动。在铣磨头5切削待加工工件时，铣磨头5的旋转速度范围为1000r/min至5000r/min，铣磨头5单次的进给深度范围为1μm至20μm，铣磨头5的进给速度范围为50mm/min至1000mm/min。

本发明还提供一种铣磨头的在位放电修整方法，包括以下步骤：

S10：启动第一驱动组件1，驱动铣磨头5以1000r/min至5000r/min的速度旋转，启动第二驱动组件63，驱动修整轮61以100r/mim至1000r/min的速度旋转；

S20：打开第一脉冲电源62，并通过第一驱动组件1驱动铣磨头5朝向修整轮61做进给运动直至修整轮61与铣磨头5的的切削侧面511和切削底面512相接触并进行放电修整。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种铣磨头的在位放电修整装置，其特征在于：包括第一驱动组件、由所述第一驱动组件驱动旋转的铣磨头、以及用于承载待加工件的工作台，所述第一驱动组件还可以驱动所述铣磨头做水平方向上的进给运动和竖直方向上的进给运动，所述工作台上设有放电修整结构，所述放电修整结构包括修整轮、用于驱动所述修整轮的第二驱动组件、以及用于放电修整的第一脉冲电源，所述第一脉冲电源与所述修整轮及所述铣磨头均电连接；还包括由所述第一驱动组件驱动的主轴，所述主轴与所述铣磨头固定连接，所述主轴和所述铣磨头之间设有用于振断切屑并排出所述切屑的超声振动件；所述主轴外周设有与所述第一驱动组件固定连接的主轴外壳、以及固定于所述主轴外壳内壁且用于驱动所述超声振动件振动的导电环，所述导电环包括相互转动连接的转子和定子，所述定子固定于所述主轴外壳的内壁，在所述主轴转动时，所述主轴外壳及所述定子固定不动，所述转子和超声振动件固定连接，且所述超声振动件设置于所述转子的内部；所述主轴带动所述转子旋转时，所述转子为所述超声振动件的电极提供回转电压。

2.如权利要求1所述的一种铣磨头的在位放电修整装置，其特征在于：所述放电修整结构还包括与所述主轴电连接的电刷，所述电刷与所述第一脉冲电源电连接，所述主轴与所述铣磨头电连接。

3.如权利要求1所述的一种铣磨头的在位放电修整装置，其特征在于：所述修整轮的直径范围为50mm至500mm，所述修整轮的厚度范围为10mm至500mm。

4.如权利要求1所述的一种铣磨头的在位放电修整装置，其特征在于：所述第一脉冲电源的电压范围为0至200 V，脉冲宽度范围为1µs 至200 µs，脉冲间隔范围为1µs 至200 µs。

5.如权利要求1所述的一种铣磨头的在位放电修整装置，其特征在于：所述修整轮的旋转速度范围为100r/min至1000r/min。

6.如权利要求1所述的一种铣磨头的在位放电修整装置，其特征在于：所述铣磨头呈圆柱形，所述铣磨头的直径范围为0.1mm至10mm。

7.如权利要求1所述的一种铣磨头的在位放电修整装置，其特征在于：还包括第二脉冲电源，所述第二脉冲电源与所述待加工件及所述铣磨头均电连接。

8.一种铣磨头的在位放电修整方法，采用权利要求1-7任一项所述的一种铣磨头的在位放电修整装置，其特征在于，包括以下步骤：

S10：启动第一驱动组件，驱动铣磨头以1000r/min至5000r/min的速度旋转，启动第二驱动组件，驱动修整轮以100r/mim至1000r/min的速度旋转；

S20：打开第一脉冲电源，并通过第一驱动组件驱动铣磨头朝向修整轮做进给运动直至修整轮与铣磨头的切削侧面和切削底面相接触并进行放电修整。