本發(fā)明涉及一種磨削加工裝置。特別是涉及一種用于超硬材料磨削加工的多線磨削加工裝置。

背景技術：

多線切割技術是在20世紀90年代開始發(fā)展起來的。這種切割方式是把一根細長的鋼線纏繞在排線輪上，鋼線兩頭分別由放線機構與收線機構拉緊。在收放線機構與排線輪之間裝有若干張力控制輪，用以控制鋼絲的剛度。排線輪高速正反向有節(jié)奏地旋轉實現(xiàn)鋼線往復運動，同時將砂漿帶入加工區(qū)域進行研磨切割。砂漿是由切削液(如聚乙二醇)和碳化硅微粉按照一定的比例混合而成的具有一定黏度的流體。后來發(fā)展到把金剛石顆粒固結到金剛石線上，直接用金剛石線組成線網進行加工。多線切割能一次同時切割上千片硅片，切割效率相對傳統(tǒng)的內外圓切割要高的多。所以在大直徑硅片加工領域和太陽能硅片領域它已取代傳統(tǒng)的內外圓切割成為這一領域的主力軍。

工程陶瓷、航空材料、碳纖維增強復合材料，光學玻璃、陶瓷、單晶硅、人工晶體、紅藍寶石以及各種石材等超硬材料因耐磨性好、硬度高、抗腐蝕性能優(yōu)良等而在工業(yè)中的應用漸趨普遍。尤其在航空航天、電子、光學、儀器儀表、國防及民用工業(yè)等諸多領域中的應用越來越廣泛。由于硬脆材料同時具有高脆性、低斷裂韌性及材料彈性極限與強度非常接近等特點，因此加工難度很大，加工稍有不當，便會引起工件表面組織的破壞。非金屬超硬材料一般采用金剛石砂輪進行磨削加工。但這種加工方式效率低且成本高，砂輪易堵塞，加工溫度高易燒傷工件表面，制約了非金屬超硬材料在工業(yè)中的應用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種可以磨削棒料、磨削平面，磨削階梯軸等的多線磨削加工裝置。

本發(fā)明所采用的技術方案是：一種多線磨削加工裝置，包括有床身，所述床身前側分別設置有：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，位于所述磨削機構下面用于支撐和移動被磨削工件的支撐單元，以及固定在床身前側面上的用于對磨削機構進行降溫的冷卻機構，其中，所述的磨削機構包括有連接在床身前側面上且分別位于所述倒三角形支架底角兩側的用于纏繞金剛石線的放線輪和收線輪，以及設置在所述倒三角形支架上的用于通過支撐而將放線輪和收線輪之間的金剛石線排成金剛石線排并驅動金剛石線排對被磨削工件進行磨削的左導輪、右導輪和接觸輪，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。

所述床身前側面上還設置有分別用于對從放線輪放出的金剛石線和將要進入收線輪的金剛石線進行拉緊的張緊機構。

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工作臺滑塊，所述工作臺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分別支撐所述左導輪、右導輪和接觸輪一端的軸承環(huán)，以及一端連接倒三角形側架，另一端連接所述床身前側面的三個固定架。

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絲固定在所述床身的前側面上。

所述左導輪和右導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(huán)內，所述左導輪和右導輪的另一端分別通過軸承連接在床身前側面上，所述接觸輪的一端連接在形成于三角形側架兩個斜邊下端的軸承環(huán)內，所述接觸輪的另一端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導輪、右導輪和接觸輪分別各設置有一個驅動電機，三個所述的驅動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導輪、右導輪和接觸輪相連接。

所述的左導輪和右導輪的外表面上分別形成有用于支撐金剛石線并將金剛石線排列成金剛石線排的u型凹槽，所述的金剛石線完全嵌入在所述u型凹槽內，所述接觸輪的外表面上形成有用于支撐金剛石線的v型凹槽，所述的金剛石線半嵌入在所述的v型凹槽內。

所述的放線輪和收線輪結構相同，均包括有用于纏繞金剛石線的輪體，所述輪體的一端通過軸承連接在所述床身前側面上，另一端一體形成有沿徑向向外凸出的用于防止纏繞的金剛石線從所述的輪體脫落的凸邊，所述床身后側面上對應所述的放線輪和收線輪分別各設置有一個繞線電機，兩個所述的繞線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放線輪和收線輪相連接。

所述的冷卻機構包括有后側面固定在所述的床身前側面上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所述接觸輪的兩側，且與接觸輪為平行設置，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排上噴灑冷卻液的噴嘴。

本發(fā)明的一種多線磨削加工裝置，多線磨削同時有近百根金剛石線參與磨削，加工效率高；金剛石線之間有微小縫隙且一直高速運動，運動中將切屑帶出工件并抖落，有效防止切屑堵塞影響精度，降低切削熱，減少工件表面熱損傷。本發(fā)明的裝置可以磨削棒料、磨削平面，磨削階梯軸等，只需對接觸輪參數(shù)及工件夾具做適當調整即可。

本發(fā)明的一種多線磨削加工裝置，采用多線磨削加工方式，在一次行程中總是以金剛石線的不同部分參與磨削，每一段金剛石線在參與磨削過后直到下次行程才會再次參與磨削，冷卻時間增加，散熱性會極大提高。熱應力在工件上產生的變形也會大大減少。同時，由于多線磨削的獨特的加工形式，金剛線間的容屑空間大，磨削過程中產生的切屑可以很容易的被帶出。另外有少量的切屑殘留在導輪槽內，也會在金剛石線連續(xù)的纏入纏出運動中被帶出。

另一方面，多線磨削加工時有近百根線同時參與加工。隨著金剛石線強度的提高，一次加工寬度會越來越大，實現(xiàn)超寬加工，相比傳統(tǒng)加工方式效率大大提高。此外，金剛石線生產已經實現(xiàn)產業(yè)化，價格低廉，省去了砂輪修整所需的人力成本和經濟成本。換線不需要復雜設備輔助，普通工人即可操作。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種多線磨削加工裝置的整體結構示意圖；

圖2是本發(fā)明一種多線磨削加工裝置的正面結構示意圖；

圖3是本發(fā)明一種多線磨削加工裝置的側面結構示意圖；

圖4是本發(fā)明中倒三角形支架的整體結構示意圖；

圖5是本發(fā)明中左導輪和右導輪外側面的結構示意圖；

圖6是本發(fā)明中接觸輪外側面的結構示意圖。

圖中

1：床身2：左導輪

3：張緊機構4：接觸輪

5：放線輪6：工作臺

7：冷卻液回收槽8：導柱

9：垂直電機10：垂直絲杠

11：導軌12：工作臺滑塊

13：l型冷卻液導路14：收線輪

15：噴嘴16：金剛石線排

17：倒三角形支架171：三角形側架

172：軸承環(huán)173：固定架

18：金剛石線19：右導輪

20：水平絲杠21：水平電機

22：驅動電機23：u型凹槽

24：v型凹槽25：輪體

26：凸邊27：繞線電機

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本發(fā)明的一種多線磨削加工裝置做出詳細說明

本發(fā)明的一種多線磨削加工裝置，是結合多線切割和砂輪磨削的一種加工裝置，將鋼絲作為金剛石線基底，在鋼絲表面均勻固結有一層人造金剛石磨粒。金剛石線依次通過放線輪、導輪、張緊機構，接觸輪、導輪、張緊機構、收線輪在接觸輪上排布形成磨削刀具，通過接觸輪上的v型凹槽來保持金剛石線排的形態(tài)，避免在磨削加工時金剛線之間互相干擾，同時提供一定的法向磨削力，對工件進行磨削加工，在加工時有近百根金剛石線同時參與磨削。金剛顆粒在多線磨削加工時的載體不同，從剛體變?yōu)槿嵝泽w，運動方式由簡單圓周運動變?yōu)椴灰?guī)則螺旋線運動。本發(fā)明可以磨削棒料、磨削平面，磨削階梯軸等，只需對接觸輪參數(shù)及工件夾具做適當調整即可。

如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明的一種多線磨削加工裝置，包括有床身1，所述床身1前側分別設置有：固定在床身1前側面上的倒三角形支架17，用于對被磨削工件進行磨削的磨削機構，位于所述磨削機構下面用于支撐和移動被磨削工件的支撐單元，以及固定在床身1前側面上的用于對磨削機構進行降溫的冷卻機構，其中，所述的磨削機構包括有連接在床身1前側面上且分別位于所述倒三角形支架17底角兩側的用于纏繞金剛石線18的放線輪5和收線輪14，以及設置在所述倒三角形支架17上的用于通過支撐而將放線輪5和收線輪14之間的金剛石線18排成金剛石線排16并驅動金剛石線排16對被磨削工件進行磨削的左導輪2、右導輪19和接觸輪4，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7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。

所述床身1前側面上還設置有分別用于對從放線輪5放出的金剛石線18和將要進入收線輪14的金剛石線18進行拉緊的張緊機構3。

本發(fā)明中金剛石線的直徑范圍是0.01mm到0.35mm，不同直徑的金剛石線上固結有不同粒度的金剛石顆粒，進行不同精度要求的磨削加工。

所述的垂直移動機構包括有工作臺6和呈對角線狀的分別設置所述冷卻液回收槽7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10，所述工作臺6上對應兩個所述的垂直絲杠10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10螺紋連接，所述冷卻液回收槽7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6的導柱8，每一個所述的導柱8與位于冷卻液回收槽7同一側邊上的垂直絲杠10為并排且平行設置。工作臺在垂直電機9和垂直絲杠10的作用下上升，會把被加工工件推向接觸輪，并產生一定的法向磨削力。

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6上的兩條導軌11，安裝在所述兩條導軌11上并能夠沿所述兩條導軌11前后移動的用于安置被磨削工件的工作臺滑塊12，工作臺滑塊12上設置有能夠放置和旋轉被磨削工件的機構。所述工作臺滑塊12通過形成在中部的前后貫通的內螺紋連接有水平絲杠20，所述水平絲杠20的前端連接設置在所述工作臺6前側邊上的水平電機21，所述水平絲杠20的后端通過軸承設置在所述工作臺6的后側邊上。

如圖4所示，所述的倒三角形支架17包括有：倒三角形側架171，分別一體連接在所述倒三角形側架171的三個角上的三個結構相同用于分別支撐所述左導輪2、右導輪19和接觸輪4一端的軸承環(huán)172，以及一端連接倒三角形側架171，另一端連接所述床身1前側面的三個固定架173。所述的三個固定架173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171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所示，所述左導輪2和右導輪19的一端分別對應連接在形成于三角形側架171水平邊的左端和右端的軸承環(huán)172內，所述左導輪2和右導輪19的另一端分別通過軸承連接在床身1前側面上，所述接觸輪4的一端連接在形成于三角形側架171兩個斜邊下端的軸承環(huán)172內，所述接觸輪4的另一端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導輪2、右導輪19和接觸輪4分別各設置有一個驅動電機22，三個所述的驅動電機22的輸出軸分別貫穿所述床身1與設置在所述床身1前側面上的左導輪2、右導輪19和接觸輪4相連接。三個所述的驅動電機22必須速度同步，否則將產生多余應力，嚴重將導致斷線。接觸輪表面的切向速度和金剛石線的運行速度是一致的，金剛石線和接觸輪之間應盡量避免相對運動。接觸輪和被加工工件的表面切向速度必須不同，速度方向也可不同，且兩者速度差值越大，加工效率越高。

如圖5、圖6所示，所述的左導輪2和右導輪19的外表面上分別形成有用于支撐金剛石線18并將金剛石線18排列成金剛石線排16的u型凹槽23，所述的金剛石線18完全嵌入在所述u型凹槽23內。所述接觸輪4的外表面上形成有用于支撐金剛石線18的v型凹槽24，所述的金剛石線18半嵌入在所述的v型凹槽24內。所述左導輪2和右導輪19上的u型凹槽23和接觸輪4上的v型凹槽24的個數(shù)相同，在纏繞時保證金剛石線以固定角度依次繞過左導輪2、右導輪19、接觸輪和張緊輪。

左導輪2和右導輪19上的u型凹槽23的深度大于金剛石線的直徑，大約為金剛石線直徑的1.5倍。接觸輪上v型凹槽24的深度小于金剛石線直徑，大約為金剛石線直徑的三分之二。加工時必須保證金剛石顆粒能夠露出接觸輪表面且留有一定余量。

如圖1、圖2所示，所述的放線輪5和收線輪14結構相同，均包括有用于纏繞金剛石線18的輪體25，所述輪體25的一端通過軸承連接在所述床身1前側面上，另一端一體形成有沿徑向向外凸出的用于防止纏繞的金剛石線18從所述的輪體25脫落的凸邊26，所述床身1后側面上對應所述的放線輪5和收線輪14分別各設置有一個繞線電機27，兩個所述的繞線電機27的輸出軸分別貫穿所述床身1與設置在所述床身1前側面上的放線輪5和收線輪14相連接。

如圖1、圖2、圖3所示，所述的冷卻機構包括有后側面固定在所述的床身1前側面上的冷卻液回收槽7和兩個l型冷卻液導路13，兩個所述l型冷卻液導路13垂直部分的底端構成進液口與所述冷卻液回收槽7的出液口相連接，所述冷卻液回收槽7的出液口處設置有出液泵，兩個所述l型冷卻液導路13的水平部分分別位于所述接觸輪4的兩側，且與接觸輪4為平行設置，所述l型冷卻液導路13水平部分的端頭構成向由金剛石線18構成的金剛石線帶16上噴灑冷卻液的噴嘴15。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。

本發(fā)明的一種多線磨削加工裝置的工作過程：

第一次加工前，或者放線輪金剛石線用盡后，要進行布線工作。首先控制收線輪和放線輪、左導輪、右導輪和接觸輪同步緩慢旋轉，將線隨著各輪的旋轉緩慢的繞上去。金剛石線從收線輪出來后經過張緊機構進入磨削系統(tǒng)，將金剛石線放入左導輪的第一道u型凹槽中(如果需要，可使用劃線器等輔助工具)，依次進入右導輪的第一條u型凹槽中，接觸輪的第一條v型凹槽中。金剛石線再次回到左導輪時要進行偏移，繞在第二條u型凹槽中，這樣循環(huán)下去，直繞到右導輪的最后第一條u型凹槽，繞一個大約80mm寬的線排上，最后回到收線輪。布線時金剛石線經過張緊機構，但其并不工作。將切割線速度從零緩慢增至5m/s運行一段時間，待金剛石線運行穩(wěn)定以后，逐漸提高切割線速度直到達到20m/s，增加兩側切割線的張緊力直到達到33n。

將棒料固定在工作臺滑塊上，工作臺逐漸靠近接觸輪直至工件與金剛石線排接觸，按照預先設定進給速度進行磨削加工。

磨削完成后，工作臺離開接觸輪，電機減速并靜止，將工件從工作臺滑塊上取出。重新加載下一棒料進行加工。

金剛石線為消耗品，收線輪上金剛石線即將用盡時，應及時更換。為了減少換線時間，直接用裝滿新線的輪轂更換收線輪，再次加工時收線輪放線輪反轉，將上一次加工時的收線輪作為放線輪，上一次加工時的放線輪作為收線輪，進行接下來的加工。