[发明专利]超精加工机和方法

说明书

技术领域

本发明涉及高加工量的杯形砂轮超精加工系统和方法，特别是涉及工件识别、装载、卸载以及重新定位。

背景技术

超精加工是一种公知的工艺，其中通过产生非常少的热量或表面应力的加工来去除工件的外表面，从而生成具有精确轮廓和与主体材料类似特性的光滑表面。

超精加工操作能够在几乎任何之前已经机加工过的表面上进行，所述已经机加工过的表面可以是平面、柱面、球面或其它特定构造。这种超精加工通过去除表面材料或由之前的机加工操作留下的“切屑”，以及通过切除工件的基质金属表面上的隆起来改善之前已经机加工过的表面的光洁度。超精加工还能够实现对工件的尺寸或形状的小型修正。超精加工的表面还具有有益于润滑的微小划痕的图案的特征。这种划痕的形式可以是由工件移动和磨石移动的组合切割而成的网格状图案。

公知的工艺采用例如具有相对恒定的相对速度的精磨杯形砂轮来产生研磨图案，所述精磨杯形砂轮因杯体和工件的旋转而以近似直角的角度在接触区域中作用于表面上，从而产生特征化的网格状表面图案。所述过程通常被控制以便在杯形砂轮快速旋转并且工件缓慢移动时在工件的表面上施加恒定的力，从而杯形砂轮对表面的所有区域进行至少一次(通常为多次)处理。这种设置有利于对平面或球面进行精加工。

常规的超精加工磨石形成为实心的磨料块并且依赖于冷却剂，所述冷却剂通常具有相对较高的粘度、通过外部供应喷嘴或通过浸没浇灌在磨石和工件表面上。这种常规的磨石根据使用者对尺寸、砂粒材料、粘结度以及硬度的具体要求进行特别地配制。

通常，基于磨料在工件上的压力来控制超精加工操作。不论最初的表面构造如何，这提供了对各工件的相应部分的均匀处理，并且提供了全局的均匀处理以致解决了拓扑问题。相应地这又需要闭环伺服反馈控制系统，以便根据工件和磨料的相对力来对工件和磨料进行定位。

发明内容

考虑到上述因素，本发明的第一目的在于提供一种超精加工系统和方法，其中工件被自动装载、定位、和卸载到所述装置内。

通过提供一种自动化工件处理系统，所述过程易于进行并且无需进行手工操作。这种自动化因此潜在地使得能够提高连续工作的机器的生产效率和人工操作员的生产效率，其中人工操作员能够同时管理多个工作中心或者执行其它任务。

转台(即，斜角转台)提供具有相互倾斜的轴线的一组元件，因此一个转台位置中的工件具有不同于另一转台位置中的工件的位置和斜度。另一方面，分度工作台使所述工件的轴线保持平行关系。

尽管机加工转台是公知的，但是这些机加工转台通常用于加工刀具，而不是工件，并且这些机加工转台通常设计成在面向水平或竖直向下的活动刀具位置中具有刀具。转台可以填充流体并包括液压元件，因而从向下的刀具方向的方位变化可能导致操作困难。同样，虽然转台通常设计成能够耐受冷却流体，但是转台通常并不设计成能够在流体中冲刷，正如转台用于安装需要大量流体的超精加工操作的工件时所期望的。由于相对的主轴是水平的，因此转台设计在与竖直主轴相同的平面中提供相对敞开的空间，从而易于观察加工过程，以及装载和卸载非机加工主轴。采用转台可以在机器的基座上节省空间，因而比分度工作台设计占用更少的底板空间。

尽管已知一种系统顺序地加工不同卡盘中的单一类型的工件的相对面，并且一种自动化系统用于插入工件、翻转工件，以及将所述工件抽送到成品工件区域，然而采用分度工作台的公知的超精加工系统不能处理不同类型的工件。这种类型的系统被特别地设计为用于单一应用场合，因此适应性不是特别强。本发明改进了这种系统，所述改进通过下列方式实现：采用例如直接驱动分度工作台的增量式旋转分度工作台，以便选择性地控制杯形砂轮轴线和工件轴线之间的偏置量，从而避免或减轻在杯形砂轮驱动装置上对这种偏置量进行控制的需求并且使工件轴线相对于机加工轴线具有不同的位置。这种控制还使得能够加工工件的两个不同的表面(或者同时加工多个工件)而无须重新安装。

本发明的第二目的在于提供根据不同加工参数对工件的两个不同表面的自动化超精加工。

在各种实施方式中，尽管更换时间可能削弱本系统的优点，然而也可以提供用于替换或更换杯形砂轮的机构。例如，可以提供分度工作台或转台以便安装杯形砂轮。