一种磨床自适应砂轮装置的除尘冷却方法
阅读说明：本技术 一种磨床自适应砂轮装置的除尘冷却方法 (Dust removal cooling method for self-adaptive grinding wheel device of grinding machine ) 是由 姜潮 田万一 于 2020-11-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种磨床自适应砂轮装置的除尘冷却方法,如下：砂轮装置支撑在支座的轴承上,利用传动机构驱动砂轮基体部带动砂轮磨片部旋转；多个砂轮磨片依次进入磨削点后,开启对应的通风门,相应的风通道连通砂轮主风道；砂轮磨片与待加工工件接触,对工件进行磨削加工在风机的冷却空气吸力作用下,沿砂轮磨片切向飞出的磨屑经过砂轮磨片与砂轮基体间隙、风通道、主风道、柔性伸缩风道、气溶胶过滤件至回收装置回收；同时,冷却空气在对流作用下带走砂轮磨片由摩擦产生的热量；砂轮磨片出摩擦点时、关闭通风门；当一个砂轮磨片脱离摩擦点时,下一个砂轮磨片进入磨削点,下一个砂轮磨片进行磨削加工。本发明能够实现干式磨床的自适应除尘冷却。(The invention relates to a dust removal cooling method of a self-adaptive grinding wheel device of a grinding machine, which comprises the following steps: the grinding wheel device is supported on a bearing of the support, and the transmission mechanism is utilized to drive the grinding wheel base part to drive the grinding wheel grinding part to rotate; after the grinding wheels enter grinding points in sequence, opening corresponding ventilation doors, and communicating corresponding air channels with a grinding wheel main air duct; the grinding wheel grinding disc is contacted with a workpiece to be processed, grinding processing is carried out on the workpiece, and under the action of cooling air suction of a fan, grinding dust which flies out tangentially along the grinding wheel grinding disc passes through a gap between the grinding wheel grinding disc and a grinding wheel base body, an air channel, a main air channel, a flexible telescopic air channel and an aerosol filter piece to be recovered by a recovery device; meanwhile, the cooling air takes away heat generated by friction of the grinding wheel and the grinding disc under the action of convection; when the grinding wheel grinds the friction point, the ventilation door is closed; when one grinding wheel grinding piece is separated from the friction point, the next grinding wheel grinding piece enters the grinding point, and the next grinding wheel grinding piece is subjected to grinding processing. The invention can realize the self-adaptive dust removal cooling of the dry grinding machine.)
技术领域
本发明涉及磨床技术领域，尤其涉及一种磨床自适应砂轮装置的除尘冷却方法。
背景技术
干式磨床由于磨削过程中无磨削液参与，将产生大量的切屑和粉尘，这些磨屑和粉尘形成气溶胶，若不及时处理将危害人的身体健康，同时磨削过程产生大量的磨削热，无磨削液参与将造成磨削热聚集，对砂轮和工件造成烧蚀作用，将影响工件的磨削质量和砂轮寿命。当前采用外接式移动除尘装置，利用除尘罩在砂轮外侧对磨屑进行收集，同时利用冷却空气对磨削区域进行冷却，能够达到磨削冷却的目的，并且对大部分磨屑进行了收集。
上述除尘和冷却措施对于待加工材料为有毒或放射性物质时，将存在以下问题：第一、上述磨床除尘罩与砂轮之间存在间隙，造成靠近砂轮的部分磨屑外溢，并且靠近砂轮的磨屑量相对较大，磨屑外溢比重较高；第二、针对具有毒性和放射性等特点的加工工件或要求在无人车间服役的磨床，则上述除尘装置调节显得较为困难；第三、冷却空气只作用于砂轮表面，砂轮散热不及时，造成砂轮表面烧蚀；第四、冷却空气喷吹与磨削过程交叉作用，易产生气溶胶效果，造成有毒或放射性物质危害扩散；第五、上述除尘装置为人工实现除尘罩上下运动，未实现自适应除尘，除尘效果有待提高。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种磨床自适应砂轮装置的除尘冷却方法，其能够实现干式磨床的自适应除尘冷却，主要目的在于针对干式磨床在进行有毒或放射性物质加工时，存在的磨屑收集效果不好、磨削热冷却效果不好等问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种磨床自适应砂轮装置的除尘冷却方法，其特征在于，所述除尘冷却方法包括如下步骤：
S1、所述砂轮装置通过砂轮基体部的砂轮基体轮轴支撑在支座的轴承上，利用传动机构驱动所述砂轮基体部带动砂轮磨片部旋转；
S2、所述砂轮磨片部的多个砂轮磨片依次进入磨削点后，开启对应风通道上的通风门，相应的所述风通道连通砂轮主风道；
S3、自适应冷却除尘过程：
所述通风门开启时，所述砂轮磨片与待加工工件接触，对工件进行磨削加工，同时开启风道部的风机，在所述风机的冷却空气吸力作用下，沿所述砂轮磨片切向飞出的磨屑经过所述砂轮磨片与砂轮基体间隙、所述风通道、所述主风道、柔性伸缩风道、气溶胶过滤件至回收装置回收，实现除尘；同时，冷却空气在对流作用下带走所述砂轮磨片由摩擦产生的热量，实现降温冷却；
S4、所述砂轮磨片出摩擦点时、关闭所述通风门，切断所述风通道与所述砂轮主风道的连通；
S5、随着所述砂轮基体旋转，当一个所述砂轮磨片脱离摩擦点时，下一个所述砂轮磨片进入磨削点，与之对应的所述通风门开启，下一个所述砂轮磨片进行磨削加工。
优选地，所述砂轮磨片的周向方向中部通过弹簧与所述砂轮基体相连接；在步骤S2中，进行粗磨加工，所述砂轮磨片部旋转时，所述砂轮磨片部在离心力的作用下，所述砂轮磨片活动端向外转动，当离心力与所述弹簧的拉力平衡时，所述砂轮磨片达到平衡位置，所述砂轮磨片进入摩擦点位置。
优选地，精磨加工时，通过安装在磨削工件侧的砂轮磨片控制部控制所述砂轮磨片的磨削轨迹。
优选地，所述砂轮磨片控制部包括导向轮组件、轨道组件、轨道支撑件，所述导向轮组件与所述砂轮磨片的活动端相连接，所述轨道组件为伸缩式轨道，通过所述轨道支撑件固定于所述磨床移动架上；
在步骤S3中，通过所述导向轮组件的导向轮沿着所述轨道组件的轨道内壁运动，通过所述轨道支撑件调节所述轨道组件的形状，精确控制所述砂轮磨片转动端的位置，实现所述砂轮磨片对工件的精磨加工。
优选地，所述通风门为翻板阀；所述通风门开关包括通风门开关固定端和通风门开关转动端，所述通风门的翻板阀阀芯与所述通风门开关转动端固定连接，所述通风门开关固定端固定在所述磨床移动架上进摩擦点处和出摩擦点处；
在步骤S2中，所述砂轮磨片进入摩擦点位置时，对应所述风通道上的所述通风门开关转动端与进摩擦点处的所述通风门开关固定端相接触，所述通风门开关转动端带动所述通风门转动90度开启所述通风门；
在步骤S4中，在所述砂轮磨片出摩擦点处，所述通风门开关转动端与出摩擦点处的所述通风门开关固定端接触，所述通风门开关转动端带动所述通风门转动90度，关闭当前所述砂轮磨片对应的所述通风门。
优选地，所述主风道与多个均布在所述砂轮基体内的所述风通道相连通，多个所述风通道在所述砂轮基体内沿径向方向呈辐射状分布，其末端出风口设置于所述砂轮基体上。
优选地，在步骤S1中，是经减速机减速的电机驱动所述砂轮基体部带动所述砂轮磨片部高速旋转。
本发明的有益效果：
本发明能够实现自适应除尘冷却，通过风机吸气作用经风道部无间隙回收磨屑，且通过砂轮磨片控制部砂轮装置可以调整砂轮磨片位置，进而精确磨削轨迹，而且回收间隙的大小(即砂轮磨片与砂轮基体之间间隙)能够根据磨屑数量自适应调整，能够大幅提高磨削除尘效果，保证除尘效果可靠。本发明通过风道部将冷却空气作用于砂轮磨片内部，实现对砂轮磨片的整体冷却作用，避免砂轮表面烧蚀。本发明冷却与与除尘同向作用，并且冷却空气是吸力作用，经过气溶胶过滤件避免产生气溶胶效果和有毒或放射性物质危害扩散。
附图说明
图1为本发明磨床自适应砂轮装置结构示意图；
图2为本发明图1中A-A向截面结构图；
图3为本发明图2中B-B向截面结构图；
图4为本发明中砂轮磨片控制部侧视结构图；
图5为本发明中风道控制部结构图。
其中：1-支座、1.1-轴承座、1.2-轴承、2-砂轮基体部、2.1-砂轮基体轮轴、2.2-砂轮基体、3-砂轮磨片部、3.1-转轴、3.2-弹簧、3.3-砂轮磨片、4-砂轮磨片控制部、4.1-导向轮组件、4.1.1-导向轮、4.1.2-轴承、4.1.3-轮支座、4.2-轨道组件、4.3轨道支撑件、5-风道部、5.1-风机、5.2-气溶胶过滤件、5.3-柔性伸缩风道、5.4-主风道、5.5-风通道、6-风道控制部、6.1-通风门、6.2-通风门开关、6.2.1-通风门开关固定端、6.2.2-通风门开关转动端。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。
本发明中，术语“安装”、“相连”、“相接”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是一体地连接，也可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信，也可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元器件内部的联通，也可以是两个元器件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本实施例记载了一种磨床自适应砂轮装置的除尘冷却方法，其砂轮装置加装在原有的防尘罩内，实现无间隙回收，并能够实现干式磨床的自适应除尘冷却，即便是在进行有毒或放射性物质加工时，也能很好的实现自适应除尘冷却，并保证物质不外泄。
如图1至图5所示，砂轮装置包括支座1、砂轮基体部2、砂轮磨片部3、砂轮磨片控制部4、风道部5、风道控制部6。砂轮基体部2通过支座1安装在防尘罩内的磨床移动架(图中未示出)上，砂轮磨片部3沿砂轮基体部2周向安装，并与砂轮基体部2一起旋转，由砂轮磨片控制部4控制磨削轨道，并通过风道部5收集磨屑，进行除尘冷却，风道控制部6用于控制风道部5的开闭。
如图1所示，支座1由轴承座1.1和轴承1.2组成，两个轴承座1.1对称固定于磨床移动架上，轴承1.2安装于轴承座1.1上，砂轮基体部2左右两端通过轴承1.2置于轴承座1.1上，随移动架移动，从而实现砂轮装置的整体进刀磨削，也实现砂轮基体部2的转动与移动架的动静分离。
如图1所示，砂轮基体部2由砂轮基体轮轴2.1、砂轮基体2.2组成，砂轮基体2.2为中心具有通孔的圆柱体结构，砂轮基体轮轴2.1与砂轮基体2.2同轴设置，砂轮基体2.2通过砂轮基体轮轴2.1固定于支座1的轴承1.2上，砂轮基体轮轴2.1与轴承1.2配合，实现相对旋转。砂轮基体2.2与砂轮基体轮轴2.1可一体成形制作，此时在砂轮基体2.2两端分别具有同轴的砂轮基体轮轴2.1，与分体制作(砂轮基体轮轴2.1由砂轮基体2.2中心贯穿砂轮基体2.2两端)相比，在减少零部件数量的同时，还可增强磨削精度。
如图1和图2所示，砂轮磨片部3沿砂轮基体2.2周向安装在砂轮基体2.2上，包括转轴3.1、弹簧3.2、砂轮磨片3.3，多个砂轮磨片3.3的固定端分别通过转轴3.1沿砂轮基体2.2周向依次与砂轮基体2.2相连接，砂轮磨片3.3能够围绕转轴3.1自由转动，砂轮磨片3.3的周向方向中部通过弹簧3.2与砂轮基体2.2相连接，实现砂轮磨片3.3与砂轮基体部2的静态紧密相连。
如图1、图3和图4所示，砂轮磨片控制部4位于磨削工件侧，由导向轮组件4.1、轨道组件4.2、轨道支撑件4.3组成。导向轮组件4.1由导向轮4.1.1、轴承4.1.2和轮支座4.1.3组成，导向轮4.1.1通过轴承4.1.2固定于轮支座4.1.3上，轮支座4.1.3利用螺栓与砂轮磨片3.3的活动端相连接。轨道组件4.2为伸缩式轨道，利用轨道支撑件4.3固定于磨床移动架上。导向轮4.1.1与轨道组件4.2相接触，实现轨道组件4.2对导向轮4.1.1的支撑作用。轨道支撑件4.3为液压缸系统，通过轨道支撑件4.3的伸缩可改变轨道组件4.2的轨道半径，使砂轮磨片3.3更适宜磨削工件，实现轨道在不同位置的连续性。为保证轨道组件4.2轨道半径整体一致，可沿轨道组件4.2间隔均布多个轨道支撑件4.3，也可以轨道组件4.2中心对称布置多个轨道支撑件4.3，通过多个轨道支撑件4.3同步调整轨道组件4.2的半径，在保证轨道半径一致的同时，可进一步保证砂轮磨削精度及效率。
如图1和图2所示，风道部5由风机5.1、气溶胶过滤件5.2、柔性伸缩风道5.3、主风道5.4、风通道5.5组成，风机5.1与气溶胶过滤件5.2相连接，气溶胶过滤件5.2通过柔性伸缩风道5.3与主风道5.4相连，主风道5.4设置于砂轮基体轮轴2.1内，主风道5.4与多个均布在砂轮基体2.2内的风通道5.5相连通，多个风通道5.5在砂轮基体2.2内沿径向方向呈辐射状分布，其末端出风口设置于砂轮磨片3.3的周向1/2位置处的砂轮基体2.2上。柔性伸缩风道5.3可调节风道长度，可采用波纹管等。
如图2和图5所示，风道控制部6包括通风门6.1、通风门开关6.2，多个通风门6.1一一对应安装在风通道5.5上，用于开闭风通道5.5。本实施例中通风门6.1为翻板阀。通风门开关6.2由通风门开关固定端6.2.1和通风门开关转动端6.2.2组成，通风门6.1的翻板阀阀芯与通风门开关转动端6.2.2固定连接，且一起随砂轮基体部2转动，翻板阀随通风门开关转动端6.2.2转动90度，可实现风通道5.5的开关交替，通风门开关固定端6.2.1固定在磨床移动架上需要调整通风门6.1开关状态的位置处，本实施例中为进摩擦点位置和出摩擦点位置，不同工件摩擦点位置不同时，可调整通风门开关固定端6.2.1的安装位置。通风门开关转动端6.2.2随砂轮基体部2转动，与通风门开关固定端6.2.1接触后实现90度转动，进而实现通风门6.1的开关交替。
磨床磨削作业时，该砂轮装置通过砂轮基体部2支撑在支座1上，砂轮基体部2在电机的带动下实现高速旋转，砂轮基体部2上的砂轮磨片部3在离心力的作用下，活动端向外转动，当离心力与弹簧3.2的拉力平衡时，砂轮磨片3.3达到平衡位置，砂轮磨片3.3与待加工工件接触，对工件进行磨削加工。同时砂轮磨片3.3与砂轮基体部2之间存在一定间隙，此间隙与风道部5相连通，此时通风门6.1处于开启风通道5.5状态。在风机5.1吸力作用下，磨削产生的沿切向飞出的磨屑通过风通道5.5吸入风道部5，由风道部5排出。砂轮磨片3.3与砂轮基体部2之间间隙与砂轮旋转速度呈正比，磨屑数量也与砂轮旋转速度呈正比，并且飞行角度也与砂轮旋转速度呈正向关系，能够自适应实现磨屑的回收。而通过风机5.1的吸气运转，空气由外部进入砂轮基体2.2内部，经过砂轮磨片3.3内部时对流传热，对砂轮起到良好的冷却作用，避免砂轮磨片3.3烧蚀。而冷却砂轮磨片3.3后的空气被吸入气溶胶过滤件5.2，避免了冷却空气产生气溶胶污染，磨削热与砂轮旋转速度呈正比关系，随着转速提高，砂轮磨片3.3与砂轮基体部2之间的间隙逐渐增大，风阻将减小，能够自适应控制砂轮磨片3.3的冷却作用。砂轮磨片3.3单纯在离心力与弹簧3.2的拉力作用时，存在一定不确定性，因此适用于粗磨。
本实施例通过砂轮磨片控制部4对砂轮磨片3.3位置的控制实现精细加工，轨道组件4.2与导向轮组件4.1共同作用，一起控制砂轮磨片3.3活动端的位置，从而精确控制砂轮磨片3.3的转动磨削位置，实现精细加工。同时轨道组件4.2在轨道支撑件4.3的作用下，可调整轨道组件4.2相对于工件的位置，实现对磨削精度的精确控制。
本实施例中对砂轮磨片3.3位置的控制只针对磨削点，当砂轮磨片3.3与工件脱开时，轨道组件4.2应与导向轮组件4.1脱开，保证砂轮磨片3.3与砂轮基体部2在离心力作用下，自适应除尘和冷却作用。
砂轮磨片3.3在背向工件时，对应的风通道5.5的通风门6.1在通风门开关6.2带动下关闭，最大限度的保证与工件接触的砂轮磨片3.3的除尘和冷却。
本实施例中通风门开关6.2的工作原理：通风门开关转动端6.2.2在砂轮旋转作用下，在需要调整通风门6.1开关状态的位置，与通风门开关固定端6.2.1发生接触，每次接触通风门开关转动端6.2.2转动90度，从而实现风通道5.5开和关的交替状态，在进入磨削点之前实现开，在远离磨削点后实现关。
具体地，磨削作业时，此磨床自适应砂轮装置的除尘冷却方法如下：
S1、利用传动机构带动砂轮磨片部3旋转；
砂轮装置通过砂轮基体部2支撑在支座1的轴承1.2上，通过传动机构驱动砂轮基体部2旋转，本实施例是经减速机减速(电机直接输出的动力转速大扭矩小，用减速机起到降速增扭的作用)的电机驱动砂轮基体部2带动砂轮磨片部3高速旋转；
S2、进入磨削点后，开启通风门6.1；
多个砂轮磨片部3在离心力的作用下，活动端向外转动，当离心力与弹簧3.2的拉力平衡时，砂轮磨片3.3达到平衡位置，砂轮磨片3.3依次进入摩擦点位置；此时，对应风通道5.5上的通风门6.1的通风门开关转动端6.2.2与进摩擦点处安装在磨床移动架上的通风门开关固定端6.2.1相接触，通风门开关转动端6.2.2带动通风门6.1转动90度开启通风门6.1，相应的风通道5.5连通砂轮主风道5.4；
其中，通过调节弹簧3.2刚度，可控制砂轮磨片3.3在同等离心力作用下绕转轴3.1的摆动幅度，摆动幅度越大则砂轮磨片3.3与砂轮基体2.2间的间隙越大、风阻越小，以使其达到合适的除尘、冷却效果；
S3、自适应冷却除尘；
通风门6.1开启时，砂轮磨片3.3与待加工工件接触，对工件进行磨削加工，同时开启风机5.1，沿砂轮磨片3.3切向飞出的磨屑在风机5.1的冷却空气吸力作用下，经过砂轮磨片3.3与砂轮基体2.2间隙、风通道5.5、主风道5.4、柔性伸缩风道5.3、气溶胶过滤件5.2至回收装置回收，实现除尘；其中气溶胶过滤件5.2能够避免冷却空气产生气溶胶污染；同时，砂轮磨片3.3由摩擦产生的热量，能够在冷却空气的对流作用下被带走，降低砂轮磨片3.3表面温度，避免磨削热聚集而烧蚀工件及砂轮磨片3.3，实现降温冷却；磨削热、磨削数量与砂轮旋转速度呈正比关系，随着转速提高，砂轮磨片3.3与砂轮基体2.2之间的间隙逐渐增大，风阻将减小，能够在工件的粗磨加工中，自适应控制砂轮磨片3.3的除尘和冷却。
当砂轮装置整体随着移动架做进给运动，同时砂轮基体2.2转动，砂轮磨片3.3的转动端在离心力与弹簧3.2拉力作用下向外摆动的同时，通过导向轮4.1.1沿着轨道组件4.2的轨道内壁运动，通过轨道支撑件4.3调节可伸缩式轨道组件4.2的形状，可精确控制砂轮磨片3.3转动端的位置，实现砂轮磨片3.3对工件的精磨加工，也能实现很好的自适应除尘冷却；此加工过程中，通风门6.1的开关、冷却除尘原理同粗磨加工过程；
此精磨加工与粗磨加工相比，减少了砂轮磨片3.3运动的不确定性，并且通过轨道形状来调整砂轮磨片3.3与砂轮基体2.2之间的间隙，进给量大时，轨道半径越大，从而间隙增大、风阻减小，有益于除尘和冷却；
S4、出摩擦点、关闭通风门6.1；
当一个砂轮磨片3.3完成磨削加工，将脱离摩擦点时，通风门开关转动端6.2.2与磨床移动架上设置在出摩擦点处的通风门开关固定端6.2.1接触，通风门开关转动端6.2.2带动通风门6.1转动90度，关闭当前砂轮磨片3.3对应的通风门6.1，切断风通道5.5与砂轮主风道5.4的连通；
S5、下一个砂轮磨片3.3进入磨削点；
随着砂轮基体2.2旋转，当一个砂轮磨片3.3脱离摩擦点时，下一个砂轮磨片3.3进入摩擦点，与之对应的通风门6.1开启，该砂轮磨片3.3进行磨削加工；由此，多个砂轮磨片3.3随着砂轮基体2.2的转动循环进入摩擦点，共同完成磨削加工。
虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释，并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本发明保护范围之内。
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