一种砂轮磨削装置及磨削工艺参数的确定方法

技术领域

本发明属于工件磨削技术领域，具体涉及一种砂轮磨削装置及磨削工艺参数的确定方法。

背景技术

在工程机械行业，磨削是加工过程中很重要的一道工序。砂轮磨削场景很多，包括板材氧化皮打磨清理、板材焊缝余高打磨、涂装漆膜修补过程中的打磨等。砂轮的磨削工艺参数主要指砂轮磨削过程中涉及的砂轮转速、磨削压力、进给速度、磨削角度等。上述砂轮磨削参数中砂轮转速设置过快易导致砂轮破裂，产生安全隐患；磨削压力设置偏大使得板材粗糙度或者磨削量过大，设置过小又会降低磨削效率。同样，进给速度、磨削角度参数设置不合理，也会对最终的磨削效果产生影响。因此，在磨削工艺中，产品的加工质量、生产率和成本都与磨削参数的选择密切相关，选择合理的磨削参数直接影响砂轮的磨削质量，良好的磨削质量对提升工程机械产品件质量和生产效率有着重要的意义。

目前，市面上的砂轮磨削质量测试，大多数为人工磨削为主，人工磨削测试过程中存在劳动强度大，工作环境恶劣，且人工磨削结果受主观因素影响较大，磨削测试结果多有误差、失真，结果的重现性和再现性差。现需要一种砂轮磨削质量测试专用设备来对砂轮的磨削质量进行客观评价，对现场打磨工艺提供指导。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种砂轮磨削装置及磨削工艺参数的确定方法，能够实现自动磨削，磨削结果稳定、再现性好，避免了人工磨削带来的主观影响，降低了劳动强度，改善了工作环境。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

第一方面，提供一种砂轮磨削装置，包括：磨削平台，所述磨削平台上设置置样台，所述置样台用于固定磨削工件；安装在所述磨削平台上的防尘罩，所述防尘罩内安装有磨削机构，所述磨削机构包括安装在所述防尘罩内的支撑架、安装在所述支撑架上的X轴模组、安装在所述X轴模组上的Y轴模组、安装在所述Y轴模组上的角度控制模组、变速打磨电机和由所述变速打磨电机驱动的砂轮；所述砂轮用于对所述磨削工件的指定区域进行打磨；所述X轴模组用于提供所述砂轮在打磨过程中的水平进给运动；所述Y轴模组用于提供所述砂轮在打磨过程中的磨削压力；所述角度控制模组用于设定所述砂轮在打磨过程中的磨削角度。

进一步地，所述X轴模组包括X轴导轨和X轴滑块，所述X轴导轨安装在所述支撑架上，所述X轴滑块与所述X轴导轨滑动连接，X轴驱动模块驱动所述X轴滑块沿所述X轴导轨滑动，用于提供所述砂轮在打磨过程中的水平进给运动。

进一步地，所述Y轴模组包括Y轴导轨和Y轴滑块，所述Y轴导轨安装在所述X轴滑块上，所述Y轴滑块与所述Y轴导轨滑动连接，所述Y轴导轨上设置有用于驱动所述Y轴滑块沿所述Y轴导轨滑动的气动装置，所述变速打磨电机通过角度控制模组安装在所述Y轴滑块上。

进一步地，所述气动装置包括安装在所述Y轴导轨上的气缸，所述气缸的活塞杆与所述Y轴滑块连接，所述气缸通过调节所述Y轴滑块在所述Y轴导轨上的位置，改变所述砂轮在打磨过程中的磨削压力。

进一步地，所述角度控制模组包括安装在角度指示盘上的连接轴和角度调节部件，所述角度指示盘安装在所述Y轴滑块上，所述角度调节部件用于调整所述连接轴与Y轴方向的夹角，进而改变所述砂轮在打磨过程中的磨削角度；所述角度指示盘用于指示、检测所述连接轴与Y轴方向的当前夹角，进而获得当前的磨削角度。

进一步地，所述防尘罩内设置有照明装置。

进一步地，所述防尘罩上设置有取样/放样窗。

进一步地，还包括电气控制系统，所述电气控制系统包括设置在磨削平台下方的控制柜，所述控制柜内设置有电气控制部件，所述电气控制部件分别与所述磨削机构、设置在所述控制柜上的操作面板电连接。

进一步地，所述控制柜上设置有检修窗。

第二方面，提供一种砂轮磨削工艺参数的确定方法，包括：(a)预设一组磨削工艺参数，用于通过选用的砂轮对磨削工件进行打磨，其中，所述磨削工艺参数包括砂轮转速、磨削压力、进给速度、磨削角度、磨削时间；(b)打磨结束后，计算磨削比和金属磨除率，并将选用的砂轮的参数、磨削工件的参数、预设的磨削工艺参数、磨削比和金属磨除率，组合成第一组磨削对照参数；(c)调整所述磨削工艺参数中的一个或多个参数，重复步骤(a)～(b)，获得第二～第n组磨削对照参数，n表示获得的磨削对照参数的总数；比较第一～第n组磨削对照参数，获得通过选用的砂轮对给定的磨削工件进行打磨的最佳磨削工艺参数。

进一步地，通过选用的砂轮对给定的磨削工件进行打磨的最佳磨削工艺参数的确定方法，包括：若某一组磨削对照参数中，磨削比和金属磨除率均大于其它组，则该组磨削对照参数中的磨削工艺参数，确定为通过选用的砂轮对给定的磨削工件进行打磨的最佳磨削工艺参数。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

(1)本发明通过在磨削平台上设置置样台，置样台用于固定磨削工件；防尘罩安装在磨削平台上，防尘罩内安装磨削机构，磨削机构包括安装在防尘罩内的支撑架、安装在支撑架上的X轴模组、安装在X轴模组上的Y轴模组、安装在Y轴模组上的角度控制模组、变速打磨电机和由变速打磨电机驱动的砂轮；砂轮用于对磨削工件的指定区域进行打磨；X轴模组用于提供砂轮在打磨过程中的水平进给运动；Y轴模组用于提供砂轮在打磨过程中的磨削压力；角度控制模组用于设定砂轮在打磨过程中的磨削角度；能够实现自动磨削，磨削结果稳定、再现性好，避免了人工磨削带来的主观影响，降低了劳动强度，改善了工作环境；

(2)本发明通过对砂轮转速、磨削压力、进给速度、磨削角度、磨削时间等参数调节，多维度充分模拟砂轮磨削现场工艺，利用提取的多维度参数下的砂轮磨削性能(磨削比、金属磨除率)结果对现场砂轮磨削质量进行评价，指导现场磨削工艺，给出了最佳磨削工艺参数。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种砂轮磨削装置的整体结构示意图；

图2是图1中X轴模组的结构示意图；

图3是图1中Y轴模组的结构示意图；

图4是本发明实施例中砂轮磨削质量评价流程示意图；

图中：2、防尘罩；3、照明装置；4、取样/放样窗；6、支撑架；8、X轴导轨；9、X轴滑块；12、气缸；13、活塞杆；14、Y轴导轨；15、Y轴滑块；16、角度调节部件；17、角度指示盘；18、连接轴；19、变速打磨电机；20、砂轮；21、磨削平台；22、置样台；23、磨削工件；25、控制柜；26、电气控制部件；27、操作面板；28、检修窗。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一：

如图1～图4所示，一种砂轮磨削装置，包括磨削平台21，磨削平台21设置于磨削机构下方，主要包括置样台22和磨削工件23。置样台22为电磁吸铁材质，磨削工件23为Q355等碳钢材质，磨削工件23可牢固吸附在置样台22表面。防尘罩2安装在磨削平台21上，防尘罩2内安装有磨削机构，磨削机构包括安装在防尘罩2内的支撑架6、安装在支撑架6上的X轴模组、安装在X轴模组上的Y轴模组、安装在Y轴模组上的角度控制模组、变速打磨电机19和由变速打磨电机19驱动的砂轮20；砂轮20用于对磨削工件23的指定区域进行打磨；X轴模组用于提供砂轮20在打磨过程中的水平进给运动；Y轴模组用于提供砂轮20在打磨过程中的磨削压力；角度控制模组用于设定砂轮20在打磨过程中的磨削角度。

防尘罩2为设置在磨削机构外部的壳体，可以对砂轮磨削测试过程中产生的飞溅金属碎屑、尘烟等起到屏蔽作用，对于试验操作人员的人身安全具有防护作用。照明装置3为设置于防尘罩2顶部的照明灯具，可保证试验检测过程中具有良好的照明光线。取样/放样窗4为设置于防尘罩2侧面的窗口，磨削检测前后可以通过取样/放样窗4对砂轮20、磨削工件23进行安装、更换，也能便于对磨削机构进行检修。

X轴模组为磨削机构水平方向的组件，可实现磨削检测过程中砂轮20在磨削工件23表面的进给速度调节。X轴模组包括X轴导轨8和X轴滑块9，X轴导轨8为磨削机构水平方向的滑轨，X轴滑块9镶嵌于X轴导轨8内部并与X轴导轨8滑动连接，X轴滑块9在X轴驱动模块(本实施例为电机)的驱动下可在X轴导轨8上水平往复运动。

支撑架6为连接X轴模组和防尘罩2壳体的支撑结构，对磨削机构起到支撑作用。Y轴模组为磨削机构垂直方向的组件，可实现磨削机构在垂直方向的位置调整。Y轴模组包括Y轴导轨14和Y轴滑块15，Y轴导轨14为磨削机构在竖直方向的滑轨，Y轴导轨14连接于X轴滑块9上，通过X轴滑块9的位移可带动整个Y轴模组水平往复移动。Y轴滑块15镶嵌于Y轴导轨14内部并与Y轴导轨14滑动连接，Y轴滑块15在气动装置的驱动下可在Y轴导轨14上垂直运动。

气动装置为磨削机构垂直方向提供压力的动力单位，气动装置主要包括气缸12和活塞杆13，气缸12固定于Y轴导轨14上，活塞杆13为动力执行部件，可在气缸12内伸缩运动，活塞杆13连接有Y轴滑块15，通过电气控制系统对气缸12内部的压缩空气调节，动力通过活塞杆13传递，可实现磨削检测中磨削压力的调节。

Y轴滑块15上设置有角度控制模组，角度控制模组包括安装在角度指示盘17上的连接轴18和角度调节部件16，角度指示盘17安装在Y轴滑块15上，角度调节部件16(本实施例采用角度调节螺栓)用于调整连接轴18与Y轴方向的夹角，进而改变砂轮20在打磨过程中的磨削角度；角度指示盘17用于指示、检测连接轴18与Y轴方向的当前夹角，进而获得当前的磨削角度。

连接轴18连接有变速打磨电机19，变速打磨电机19可通过电力控制来调节磨削检测中的磨削时间。变速打磨电机19可适配不同规格的砂轮20，变速打磨电机19还具有转速调节功能，可实现磨削检测中砂轮20的转速调节。

电气控制系统主要包括控制柜25、电气控制部件26、操作面板27、检修窗28。控制柜25设置于磨削平台21的下方，内部有电气控制部件26。电气控制部件26可为整个检测装置提供电力和气压的管控调节。操作面板27设置于控制柜25的正面，操作面板27上有显示屏和控制按钮，用于操作人员操作检测设备。检修窗28设置于控制柜25侧面，用于对电气控制系统24进行检修。

砂轮磨削质量综合评价方法，主要包括现场磨削工艺参数提取及磨削性能检测、调整磨削工艺参数及调整后磨削性能检测、磨削质量判断。现场磨削工艺参数提取及磨削性能检测包括对现场磨削工艺中砂轮转速、磨削压力、进给速度、磨削角度、磨削时间参数的提取，磨削性能检测包括磨削比G

具体实施例：

车间焊缝打磨用钹型砂轮(D＝125mm)，现有磨削角度下的磨削质量评价。

步骤一：提取车间焊缝打磨过程中的钹型砂轮(D＝125mm)磨削工艺参数，确定为磨削时间5min、磨削压力38N、砂轮转速10000r/min、磨削角度30°、进给速度10m/min。

步骤二：将上述钹型砂轮(D＝125mm)安装于变速打磨电机上，利用角度指示盘将打磨电机连接轴调节至30°，在电磁吸铁置样台上固定好Q355磨削工件。试验操作人员在操作面板上可设定磨削时间5min、磨削压力38N、砂轮转速10000r/min、进给速度10m/min，进行磨削试验。磨削试验结束后，计算磨削比G为7.74，金属磨除率Z为17.54g/min。

步骤三：更换新的钹型砂轮(D＝125mm)，将打磨电机连接轴调节至60°，试验操作人员在操作面板上设定磨削时间5min、磨削压力38N、砂轮转速10000r/min、进给速度10m/min，再次进行磨削试验。磨削试验结束后，计算磨削比G为5.95，金属磨除率Z为13.79g/min。

步骤四：对比磨削角度30°和60°的试验结果：磨削角度30°下的磨削比G为7.74大于磨削角度60°下的磨削比G为5.95；磨削角度30°下的金属磨除率Z为17.54g/min大于磨削角度60°下的金属磨除率Z为13.79g/min。可以判断原先的磨削角度30°为合理参数。

实施例二：

基于实施例一所述的一种砂轮磨削装置，本实施例提供一种砂轮磨削工艺参数的确定方法，包括：

(a)预设一组磨削工艺参数，用于通过选用的砂轮20对磨削工件23进行打磨，其中，磨削工艺参数包括砂轮转速、磨削压力、进给速度、磨削角度、磨削时间；

(b)打磨结束后，计算磨削比和金属磨除率，并将选用的砂轮20的参数、磨削工件23的参数、预设的磨削工艺参数、磨削比和金属磨除率，组合成第一组磨削对照参数；

(c)调整磨削工艺参数中的一个或多个参数，重复步骤(a)～(b)，获得第二～第n组磨削对照参数，n表示获得的磨削对照参数的总数；比较第一～第n组磨削对照参数，获得通过选用的砂轮20对给定的磨削工件23进行打磨的最佳磨削工艺参数。

通过选用的砂轮20对给定的磨削工件23进行打磨的最佳磨削工艺参数的确定方法，包括：若某一组磨削对照参数中，磨削比和金属磨除率均大于其它组，则该组磨削对照参数中的磨削工艺参数，确定为通过选用的砂轮20对给定的磨削工件23进行打磨的最佳磨削工艺参数。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。