CN102554624A - 一种实验室切铣磨一体加工中心 - Google Patents

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金凯
程一海
陆永斌
杨洋
尹如
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Abstract

本发明涉及一种实验室切铣磨一体加工中心，属于金属切削机床技术领域。该机的机架上部支撑横向轨道，横向轨道上安装与之形成动力驱动水平移动副的滑枕，滑枕上安装与之形成动力驱动垂向移动副的夹头座，夹头座上安装下端具有卡盘夹头的垂向夹头轴，机架下部装有至少三个沿横向轨道方向排列的垂向动力轴，动力轴的上端分别安装具有切刀片的切割头、具有砂轮的磨削头和具有铣刀片的铣削头。本发明实现了原先几台设备才能完成的加工，大大缩短了加工时间，避免了试样转移带来的种种问题。并且本发明将夹持和进给部分设置在设备的上部，而将切削动力设置在设备的下部，结构合理，不仅制造装配工艺性好，而且操作使用十分方便。

Description

一种实验室切铣磨一体加工中心
技术领域
本发明涉及一种冶金检验前处理设备，尤其是一种实验室切铣磨一体加工中心，属于金属切削机床技术领域。
背景技术
据申请人了解,金属试样在出炉后进行成分检验前，需要进行切割、磨削、铣削一系列加工处理，即需要先将试样切割，然后对其切割后的中心部分表面进行磨削或铣削（根据钢种的不同），达到光谱分析的要求。原有此类专用设备功能单一，因此需要切割机（参见申请号为200820191744的中国专利文献）、砂轮磨样机（ 参见申请号为200420062482、200920189683的中国专利文献）、快速铣样机（参见申请号为200420062481、201120034440的中国专利文献）分别进行加工。为了得到精确的结果，希望在最短时间内完成钢样成分数据的检测分析，而现有技术需要在各设备之间进行试样转移、装夹，因此既导致了时间上的延误，又操作繁琐，尤其是设备转移装夹过程中很容易使试样表面夹杂物较多，影响成分检测分析。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种将切割、磨削、铣削组合在一起的实验室切铣磨一体加工中心，从而有效保证检测分析的质量。
为了达到以上目的，本发明实验室切铣磨一体加工中心的基本技术方案为：该机具有机架，所述机架上部支撑横向轨道，所述横向轨道上安装与之形成动力驱动水平移动副的滑枕，所述滑枕上安装与之形成动力驱动垂向移动副的夹头座，所述夹头座上安装下端具有卡盘夹头的垂向夹头轴，所述机架下部装有至少三个沿横向轨道方向排列的垂向动力轴，所述动力轴的上端分别安装具有切刀片的切割头、具有砂轮的磨削头和具有铣刀片的铣削头。
工作时，试样朝下夹持在卡盘夹头中，可以随卡盘夹头按切削需要升降调节高度，并水平移动，先后达到切割头、磨削头和铣削头上方，一次完成所需的各种加工，快速制备出适合光谱仪分析、碳硫仪、荧光仪分析的冶金样品。与现有技术相比，本发明实现了原先几台设备才能完成的加工，大大缩短了加工时间，避免了试样转移带来的种种问题。并且本发明将夹持和进给部分设置在设备的上部，而将切削动力设置在设备的下部，结构合理，不仅制造装配工艺性好，而且操作使用十分方便。
本发明进一步的完善是，所述机架的输入端设有进样仓，所述进样仓内安装延伸到横向轨道下的水平导轨，所述水平导轨上装有水平气缸驱动的试样座，所述试样座上装有升降气缸驱动的试样夹，所述试样夹由夹紧气缸驱动的左右夹钳构成。这样，可以首先将试样放在初始位置处在机架一侧进样仓内的试样夹上夹持，由水平气缸驱动送至横向轨道下的转接托盘上，松开夹紧气缸，再通过升降气缸驱动试样夹下降，最后退回到初始位置。
本发明更进一步的完善是，所述垂向夹头座上装有制动夹头轴的电刹车装置。借助电刹车装置可以保证磨削或铣削过程中卡盘夹紧的试样保持绝对不旋转状态，从而确保磨削或铣削后的试样表面满足光谱分析的要求。
附图说明
    下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一个实施例的立体结构示意图。
图2为图1实施例的主视图。
图3为图2的侧视图。
图4为图2的俯视图。
图5为图2的外观图。
图6为图1实施例中夹头座的局部放大图。
具体实施方式
实施例一
本实施例的实验室切铣磨一体加工中心基本结构如图1至图5所示，机架1上部支撑横向轨道2，该横向轨道2上安装与之形成水平移动副的滑枕3，在位于水平导轨2上的电机驱动横向丝杆4和固定在滑枕3中螺母构成的横向螺旋副的作用下，滑枕3可以按需水平移动到所需位置。滑枕3上安装与之形成垂向移动副的夹头座5，该夹头座上安装下端具有三爪卡盘夹头6的垂向夹头轴7。垂向夹头轴7的上端与伺服电机21通过联轴器连接，可以按需驱使三爪卡盘夹头6的三爪夹紧或松开。为了保证在加工过程中三爪卡盘相对固定，垂向夹头座上装有制动夹头轴7的电刹车装置22。
在位于滑枕3上的电机驱动纵向丝杆8和固定在夹头座5中螺母构成的纵向螺旋副的作用下，夹头座5可以按需垂向移动到所需位置。机架1下部装有三个沿横向轨道方向排列的垂向动力轴11、12、13，各动力轴的上端分别安装具有切刀片的切割头14、具有砂轮的磨削头15和具有铣刀片的铣削头16。机架1的输入端设有进样仓17，进样仓17内安装延伸到横向轨道2下的水平导轨18，水平导轨18上装有水平气缸驱动的试样座19，试样座19上装有升降气缸驱动的试样夹，该试样夹由夹紧气缸驱动的左右夹钳20构成（参见图6）。
上述切割头14、磨削头15和铣削头16均位于装有罩窗23的可封闭加工仓内，因此加工十分安全，并有利于保持试样的清洁。该罩窗由可以罩住加工仓顶部和前侧的顶面和侧面构成，其顶面的后端通过与之固连的短杠杆24铰支在机架上，该短杠杆远离罩窗顶面的一端与连接杆25的外端铰接，该连接杆的内端与启闭气缸26的顶杆固连，该启闭气缸的缸体铰支在机架上。该结构简单实用，可以通过气缸的驱动，自动控制罩窗的启闭。
工作时，试样从左端的进样仓进入设备,此时升降气缸驱动试样夹升起，左右夹钳在夹紧气缸的作用下张开，将试样放到夹钳之间的放样托板上后，升降气缸下降，夹紧气缸使夹钳夹紧试样。水平气缸将试样座向右移动到一体机内的三爪卡盘之下。夹紧试样可以防止试样在传输过程中移位或掉落。
待三爪卡盘抓取试样后，试样夹退回原位。三爪卡盘随滑枕移动到加工位置后，第一道工序是切割工序：由动力轴电机11带动切割片旋转，三爪卡盘下降一定的高度，保证试样下端低于切割片约10mm左右，三爪卡盘和切割片同时旋转并且保证圆柱试样和切割片的旋转方向相反，随着三爪卡盘夹持试样向右移动，当切割片过试样中心时，样品就被切断，切割效率提高，同时可以防止过烧。去掉料头后，重复上述过程，得到厚度约为6mm的薄片作分析用。
第二道工序选择磨削或铣削工序。对试样经过第一道工序切割后的表面进一步制备。磨削由动力轴12带动杯型砂轮旋转完成，铣削由动力轴13带动的铣刀盘旋转完成。三爪卡盘夹紧的试样依然按需做纵横两个方向的运动。无论磨削还是铣削，都需要使三爪卡盘夹紧的试样保持绝对不旋转状态，由电刹车抱死夹头轴实现，这样可以保证磨削或铣削出来的试样表面能满足光谱分析的要求。加工完成后，由一体机右侧的出样口输出，该过程与进样过程相似，不另赘述。 
与现有技术相比，本实施例具有一下特点：
1、设备的夹持部分和进给部分位于上部，可以完成1）三爪卡盘夹紧试样、2）三爪卡盘夹紧试样后旋转、3）当不需要旋转时可以制动、4）可使三爪卡盘在纵横两个方向上按需运动；加工动力部分位于设备下部，分别由电机带动切割片、杯型砂轮、铣刀盘，因此可以一次性完成所需的各种加工操作，十分方便快捷。
2、试样制备根据国际特种钢冶炼工艺，成品样取样采用高35-50mm，直径分别为30-50mm的圆台样，取样后将其样品在60秒内快速制备成适合光谱仪分析、碳硫仪、荧光仪分析等样品，大大缩短了制杨时间，从而为获得精确的检测结果奠定了良好的基础。
总之，本实施例可以满足目前冶炼行业走“精钢线路”的需要，适于高要求的分析样品，采用国际特种钢的取样模式、成品分析样取成圆台（俗称：吊桶样）或者圆柱形状的样品（而以前的薄型球拍样表面夹杂物比较多，对分析成份有很大的影响）。成为一台综合性的专业制样设备，通常先将试样在三分之一处切割，然后间隔4毫米再度切割，得一个薄片，用于分析碳、硫、氮等元素分析仪样品专用，之后对其切割剩余部分的截面进行磨削或铣削（根据钢种的不同），从而使样品切实满足光谱、荧光分析的要求。
上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种实验室切铣磨一体加工中心，具有机架，其特征在于：所述机架上部支撑横向轨道，所述横向轨道上安装与之形成动力驱动水平移动副的滑枕，所述滑枕上安装与之形成动力驱动垂向移动副的夹头座，所述夹头座上安装下端具有卡盘夹头的垂向夹头轴，所述机架下部装有至少三个沿横向轨道方向排列的垂向动力轴，所述动力轴的上端分别安装具有切刀片的切割头、具有砂轮的磨削头和具有铣刀片的铣削头。
2.根据权利要求1所述的实验室切铣磨一体加工中心，其特征在于：所述机架的输入端设有进样仓，所述进样仓内安装延伸到横向轨道下的水平导轨，所述水平导轨上装有水平气缸驱动的试样座，所述试样座上装有升降气缸驱动的试样夹，所述试样夹由夹紧气缸驱动的左右夹钳构成。
3.根据权利要求1或2所述的实验室切铣磨一体加工中心，其特征在于：所述垂向夹头座上装有制动夹头轴的电刹车装置。
4.根据权利要求3所述的实验室切铣磨一体加工中心，其特征在于：所述切割头、磨削头和铣削头均位于装有罩窗的可封闭加工仓内。
5.根据权利要求4所述的实验室切铣磨一体加工中心，其特征在于：所述罩窗由可以罩住加工仓顶部和前侧的顶面和侧面构成。
6.根据权利要求5所述的实验室切铣磨一体加工中心，其特征在于：所述罩窗顶面的后端通过与之固连的短杠杆铰支在机架上，所述短杠杆远离罩窗顶面的一端与连接杆的外端铰接，所述连接杆的内端与启闭气缸的顶杆固连，所述启闭气缸的缸体铰支在机架上。
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