一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置及其修整方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置，包括：金刚石砂轮、修整砂轮、金刚石砂轮回转驱动装置、修整砂轮回转驱动装置、修整液供给装置、X轴向直线驱动装置、Y轴向直线驱动装置、Z轴向直线驱动装置和数控系统，通过数控系统实现对X轴向直线驱动装置、Y轴向直线驱动装置和Z轴向直线驱动装置的高精度圆弧插补进刀运动，和对金刚石砂轮回转驱动装置和修整砂轮回转驱动装置的稳定旋转运动控制，在修整过程中通过修整液供给装置输送过滤水修整液或含有碳化硅磨料的修整液，实现对金刚石砂轮的修形和修锐。本发明专利技术结构紧凑，利用三轴联动圆弧插补运动实现对金刚石砂轮的修形和修锐，不仅修整精度高，且加工效率高。

An off-line dressing device for arc diamond grinding wheel and its dressing method

The invention discloses an off-line dressing device for arc diamond grinding wheel, which includes: diamond grinding wheel, dressing grinding wheel, diamond grinding wheel rotary drive device, dressing wheel rotary drive device, dressing fluid supply device, X-axis linear drive device, Y-axis linear drive device, Z-axis linear drive device and numerical control system. Through numerical control system, the high precision circular interpolation cutter motion of X-axis linear drive device, Y-axis linear drive device and Z-axis linear drive device is realized, and the stable rotary motion control of diamond wheel rotary drive device and dressing wheel rotary drive device is realized. During dressing process, the dressing fluid supply device is used to control the stable rotary motion of diamond wheel rotary drive device and dressing wheel rotary drive device. Transfer filter water dressing fluid or dressing fluid containing silicon carbide abrasive to realize the dressing and sharpening of diamond grinding wheel. The invention has compact structure and realizes the modification and sharpening of diamond grinding wheel by using three-axis linkage arc interpolation motion, which not only has high dressing accuracy, but also has high processing efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置及其修整方法
本专利技术涉及大口径复杂曲面光学元件超精密磨削加工
，更具体的说是涉及复杂曲面光学元件平行磨削加工使用的圆弧金刚石砂轮离线式修整装置及其修整方法。
技术介绍
在磨削加工脆、硬光学材料的过程中，金刚石砂轮极易磨损，砂轮的磨损会造成磨削力增大，进而导致元件亚表面缺陷深度增加的情况发生；此外，砂轮磨损造成砂轮轴截面轮廓的改变，也会使得元件的加工精度退化，因此，在元件的加工过程中，需要根据实际情况随时对圆弧金刚石砂轮进行修整。目前对砂轮进行修整的方法较多，有利用单点刀具的车削法、利用挤压轮的滚轧法和利用修整砂轮的磨削/研磨法，多数采用在位修整，即利用磨床原有轴系的运动，在机床工作台上安装修整装置实现砂轮修整。但是现有技术中对砂轮的修整过程中普遍存在对机床的占用时间长、修整精度低和适用性低的缺点。为了实现对大口径异形复杂曲面光学元件的平行磨削加工，同时达到加工速率快、加工精度高且缺陷率低的目的，如何提供一种自动化程度高、且利用三轴联动控制实现复杂曲面砂轮的精密修整的装置已成为本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置及其修整方法，能够实现对大口径复杂曲面光学元件进行超精密平行磨削加工，将固结磨具修形技术和散粒磨料修锐技术两种方法结合在一台修整装置上，实现对圆弧金刚石砂轮的快速精密修形和高质量修锐。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置，包括：金刚石砂轮；修整砂轮，所述修整砂轮的外周侧与所述金刚石砂轮的外周侧接触，且两者的旋转轴相垂直；金刚石砂轮回转驱动装置，所述金刚石砂轮回转驱动装置的驱动轴与所述金刚石砂轮的中心固定连接；修整砂轮回转驱动装置，所述修整砂轮回转驱动装置的驱动轴与所述修整砂轮的中心固定连接；修整液供给装置，所述修整液供给装置用于将含有碳化硅磨料的修整液或过滤水修整液输送至金刚石砂轮和修整砂轮的表面；X轴向直线驱动装置，所述X轴向直线驱动装置用于驱动所述修整砂轮沿X轴移动；Y轴向直线驱动装置，所述Y轴向直线驱动装置用于驱动所述金刚石砂轮沿Y轴移动；Z轴向直线驱动装置，所述Z轴向直线驱动装置驱动所述金刚石砂轮沿Z轴移动；X轴、Y轴和Z轴组成空间正交布局；数控系统，所述数控系统分别与所述金刚石砂轮回转驱动装置、所述修整砂轮回转驱动装置、所述X轴向直线驱动装置、所述Y轴向直线驱动装置和所述Z轴向直线驱动装置电性连接；通过数控系统实现对X轴、Y轴、Z轴的三轴联动控制。优选的，在上述一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置中，所述X轴向直线驱动装置包括：底座；工作台，所述工作台位于所述底座上方，且所述修整砂轮和所述修整砂轮回转驱动装置均安装在所述工作台上；X轴向导轨副，所述X轴向导轨副安装在所述底座上；X轴向滑块，所述X轴向滑块与所述工作台的下端面固定连接，且与所述X轴向导轨副滑动连接；X轴向滚珠丝杠，所述X轴向滚珠丝杠中的螺母与所述工作台固定连接；X轴向联轴器，所述X轴向联轴器的一端与所述X轴向滚珠丝杠的丝杆连接；以及X轴向数控伺服电机，所述X轴向数控伺服电机的驱动端与所述X轴向联轴器的另一端连接。优选的，在上述一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置中，所述Y轴向直线驱动装置包括：立柱，所述立柱的侧端面安装有所述金刚石砂轮回转驱动装置；Y轴向滑块，所述Y轴向滑块与所述立柱固定连接；Y轴向导轨副，所述Y轴向导轨副与所述Y轴向滑块滑动连接；Y轴向滚珠丝杠，所述Y轴向滚珠丝杠中的螺母与所述立柱固定连接；Y轴向联轴器，所述Y轴向联轴器的一端与所述Y轴向滚珠丝杠的丝杆连接；以及Y轴向数控伺服电机，所述Y轴向数控伺服电机的驱动端与所述Y轴向联轴器的另一端连接。优选的，在上述一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置中，所述Z轴向直线驱动装置包括：Z轴向导轨副，所述Z轴向导轨副安装在所述立柱的侧端面；Z轴向滑块，所述Z轴向滑块与所述Z轴向导轨副滑动连接，与所述金刚石砂轮回转驱动装置固定连接；Z轴向滚珠丝杠，所述Z轴向滚珠丝杠中的螺母与所述金刚石砂轮回转驱动装置固定连接；Z轴向数控伺服电机；以及Z轴向同步带，所述Z轴向同步带分别与所述Z轴向数控伺服电机的驱动端和所述Z轴向滚珠丝杠的螺母固定连接。优选的，在上述一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置中，所述修整液供给装置包括：修整液罐，所述修整液罐用于盛放修整液；搅拌电机，所述搅拌电机的驱动端连接有螺旋桨，所述螺旋桨伸入所述修整液罐中，并位于修整液液面以下；进气管道，所述进气管道进气口连接有减压阀，出气口伸入所述修整液罐并位于修整液液面以上；供液管道，所述供液管道的入液口伸入所述修整液罐位于液面以下，出液口朝向所述金刚石砂轮和所述修整砂轮安装。优选的，在上述一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置中，所述修整液供给装置还包括液位检测器，所述液位检测器用于检测修整液罐中的修整液的液位情况和气压情况，并将实际检测到的液位值和气压值与预设阈值进行比较，当超出预设阈值时发出报警信号。本专利技术还提供一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置的修整方法，包括以下步骤：S1：分别测量所述金刚石砂轮的宽度wd、所述修整砂轮的宽度wg、所述修整砂轮的半径Rg0，并预设所述金刚石砂轮的修整圆弧半径为Rd；将所述金刚石砂轮安装在所述金刚石砂轮回转驱动装置的驱动轴上，将所述修整砂轮安装在所述修整砂轮回转驱动装置的驱动轴上；S2：启动所述数控系统、所述X轴向直线驱动装置、所述Y轴向直线驱动装置和/或所述Z轴向直线驱动装置，移动所述金刚石砂轮相对于所述修整砂轮的位置，分别完成X方向的对刀、Y方向的对刀和Z方向的对刀；S3：确认所述修整液供给装置中的修整液液位是否正常；S4：在所述数控系统中设置修整参数，输入预设的所述金刚石砂轮的修整圆弧半径Rd、所述金刚石砂轮的宽度wd、所述修整砂轮的宽度wg、所述修整砂轮的半径Rg0、以及修整过程的单次修整量和修锐次数；S5：启动所述数控系统，控制所述修整液供给装置输送过滤水修整液至所述金刚石砂轮和所述修整砂轮处，并控制所述金刚石砂轮沿修整砂轮外圆表面按照预设程序做YZ平面内的圆弧插补进刀运动和沿X轴方向的来回进给运动，完成对所述金刚石砂轮的修形过程；S6：启动所述数控系统，启动所述修整液供给装置输送含有碳化硅磨料的修整液至所述金刚石砂轮和所述修整砂轮处，并控制所述金刚石砂轮沿修整砂轮外圆表面按照预设程序做YZ平面内的圆弧插补运动和沿X轴方向的来回进给运动，完成对所述金刚石砂轮的修锐过程。S5步骤为对金刚石砂轮的修形过程，金刚石砂轮沿修整砂轮外圆周面做圆弧插补进刀运动，即在圆弧插补运动的同时，金刚石砂轮还需要沿Z方向向下做进刀运动，此时修整砂轮对金刚石砂轮表面进行研磨并去除磨料层，获得理想的形状精度；S6步骤为金刚石砂轮的修锐过程，金刚石砂轮沿修整砂轮外圆周面做圆弧插补运动，无沿Z方向向下的进刀运动，此时修整液中游离的碳化硅磨料对金刚石砂轮表面的结合剂进行定向去除，并保留砂轮表面的金刚石颗粒，最终实现修锐，即金刚石颗粒裸露在砂轮表面，获得理想的切削刃。圆弧插补进刀运动作为一种插补方式，在此方式中，根据两端点间的插补数字信息，计算出逼近实际圆弧的点群，控制刀具沿这些点运动，加工出圆弧曲线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置，其特征在于，包括：金刚石砂轮(1)；修整砂轮(2)，所述修整砂轮(2)的外周侧与所述金刚石砂轮(1)的外周侧接触，且两者的旋转轴线相垂直；金刚石砂轮回转驱动装置(11)，所述金刚石砂轮回转驱动装置(11)的驱动轴与所述金刚石砂轮(1)的中心固定连接；修整砂轮回转驱动装置(21)，所述修整砂轮回转驱动装置(21)的驱动轴与所述修整砂轮(2)的中心固定连接；修整液供给装置(3)，所述修整液供给装置(3)用于将含有碳化硅磨料的修整液或过滤水修整液输送至所述金刚石砂轮(1)和所述修整砂轮(2)的表面；X轴向直线驱动装置(4)，所述X轴向直线驱动装置(4)用于驱动所述修整砂轮(2)沿X轴移动；Y轴向直线驱动装置(5)，所述Y轴向直线驱动装置(5)用于驱动所述金刚石砂轮(1)沿Y轴移动；Z轴向直线驱动装置(6)，所述Z轴向直线驱动装置(6)用于驱动所述金刚石砂轮(1)沿Z轴移动；X轴、Y轴和Z轴组成空间正交布局；数控系统，所述数控系统分别与所述金刚石砂轮回转驱动装置(11)、所述修整砂轮回转驱动装置(21)、所述修整液供给装置(3)、所述X轴向直线驱动装置(4)、所述Y轴向直线驱动装置(5)和所述Z轴向直线驱动装置(6)电性连接。...

【技术特征摘要】
1.一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置，其特征在于，包括：金刚石砂轮(1)；修整砂轮(2)，所述修整砂轮(2)的外周侧与所述金刚石砂轮(1)的外周侧接触，且两者的旋转轴线相垂直；金刚石砂轮回转驱动装置(11)，所述金刚石砂轮回转驱动装置(11)的驱动轴与所述金刚石砂轮(1)的中心固定连接；修整砂轮回转驱动装置(21)，所述修整砂轮回转驱动装置(21)的驱动轴与所述修整砂轮(2)的中心固定连接；修整液供给装置(3)，所述修整液供给装置(3)用于将含有碳化硅磨料的修整液或过滤水修整液输送至所述金刚石砂轮(1)和所述修整砂轮(2)的表面；X轴向直线驱动装置(4)，所述X轴向直线驱动装置(4)用于驱动所述修整砂轮(2)沿X轴移动；Y轴向直线驱动装置(5)，所述Y轴向直线驱动装置(5)用于驱动所述金刚石砂轮(1)沿Y轴移动；Z轴向直线驱动装置(6)，所述Z轴向直线驱动装置(6)用于驱动所述金刚石砂轮(1)沿Z轴移动；X轴、Y轴和Z轴组成空间正交布局；数控系统，所述数控系统分别与所述金刚石砂轮回转驱动装置(11)、所述修整砂轮回转驱动装置(21)、所述修整液供给装置(3)、所述X轴向直线驱动装置(4)、所述Y轴向直线驱动装置(5)和所述Z轴向直线驱动装置(6)电性连接。2.根据权利要求1所述的一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置，其特征在于，所述X轴向直线驱动装置(4)包括：底座(42)；工作台(41)，所述工作台(41)位于所述底座(42)上方，且所述修整砂轮(2)和所述修整砂轮回转驱动装置(21)均安装在所述工作台(41)上；X轴向导轨副(43)，所述X轴向导轨副(43)安装在所述底座(42)上；X轴向滑块(44)，所述X轴向滑块(44)与所述工作台(41)的下端面固定连接，且与所述X轴向导轨副(43)滑动连接；X轴向滚珠丝杠(45)，所述X轴向滚珠丝杠(45)的螺母与所述工作台(41)固定连接；X轴向联轴器(47)，所述X轴向联轴器(47)的一端与所述X轴向滚珠丝杠(45)的丝杆连接；以及X轴向数控伺服电机(46)，所述X轴向数控伺服电机(46)的驱动端与所述X轴向联轴器(47)的另一端连接。3.根据权利要求1所述的一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置，其特征在于，所述Y轴向直线驱动装置(5)包括：立柱(51)，所述立柱(51)的侧端面安装有所述金刚石砂轮回转驱动装置(11)；Y轴向滑块(52)，所述Y轴向滑块(52)与所述立柱(51)固定连接；Y轴向导轨副(53)，所述Y轴向导轨副(53)与所述Y轴向滑块(52)滑动连接；Y轴向滚珠丝杠(54)，所述Y轴向滚珠丝杠(54)的螺母与所述立柱(51)固定连接；Y轴向联轴器(56)，所述Y轴向联轴器(56)的一端与所述Y轴向滚珠丝杠(54)的丝杆连接；以及Y轴向数控伺服电机(55)，所述Y轴向数控伺服电机(55)的驱动端与所述Y轴向联轴器(56)的另一端连接。4.根据权利要求1所述的一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置，其特征在于，所述Z轴向直线驱动装置(6)包括：Z轴向导轨副(61)，所述Z轴向导轨副(61)安装在所述立柱(51)的侧端面；Z轴向滑块(62)，所述Z轴向滑块(62)与所述Z轴向导轨副(61)滑动连接，与所述金刚石砂轮回转驱动装置(11)固定连接；Z轴向滚珠丝杠(63)，所述Z轴向滚珠丝杠(63)的丝杆与所述金刚石砂轮回转驱动装置(11)固定连接；Z轴向数控伺服电机(64)；以及Z轴向同步带(65)，所述Z轴向同步带(65)分别与所述Z轴向数控伺服电机(64)的驱动端和所述Z轴向滚珠丝杠(63)的螺母固定连接。5.根据权利要求1所述的一种圆弧金刚石砂轮离线修整装置，其特征在于，所述修整液供给装置(3)包括：修整液罐(31)，所述修整液罐(31)用于盛放修整液；搅拌电机(32...

【专利技术属性】
技术研发人员：周炼，韦前才，李洁，陈贤华，张清华，王健，刘民才，许乔，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川,51