CN103143993B - 一种可调式高速动态跟随切割刀片刃磨和鐾刀装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调式高速动态跟随切割刀片刃磨和鐾刀装置。所述刃磨和鐾刀装置包括装在切割刀盘传动箱伸出的凸台上并可相对凸台转动的多个转动支架；至少一个转动支架上装有可沿着平行于切割刀盘径向方向滑动的滑板，该滑板上装有转动底座，所述转动底座上安装有可相对转动底座转动的磨头；至少一个转动支架上装有可沿着平行于切割刀盘径向方向滑动的滑板，该滑板上装有转动底座，所述转动底座上安装有可相对转动底座转动的鐾刀头。本发明准确地在线刃磨出确定刃口形状的刀片，更好地满足了高速动态跟随切割工艺的需求。

Description

一种可调式高速动态跟随切割刀片刃磨和鐾刀装置

技术领域

本发明涉及刀具加工领域，具体为一种适用于对高速旋转的刀片进行动态刃磨的装置，具体说是用于完成高速动态跟随虎克式切割刀盘上刀片的在线刃磨工艺并且获取确定的刃口形状的场所，如两刀头或四刀头高速动态跟随虎克式切割刀盘上刀片的刃磨和鐾刀等。

背景技术

高速动态跟随虎克式切割刀盘的刀片在切割时须与高速轴向运动的被切割工件垂直，刃磨时则与刀盘的旋转轴线垂直，合理的在线刃磨技术必须建立在针对刀片摆动参数的分析之上，并以可控的方式获得确定的刃口形状。此类技术的典型应用之一的烟支虎克式切割刀片刃磨和鐾刀装置由德国虹霓(HAUNI)公司的PROTOS系列卷接机和国内YJ系列卷接机提供，对应的装置由一个磨刀砂轮和一个鐾刀轮组成，二者的结构和工作原理基本相同，磨刀砂轮安装在刀盘的上部，完成磨刀的工艺，鐾刀轮安装在刀盘的下部，起去除刀片刃口毛刺的作用。现有刃磨和鐾刀装置的设计没有考虑刀片的摆动特性和适用于不同刀头数目刀盘的需求，没有提供可用的参数调整机构对刃磨参数进行准确的定量调整，完全依赖于操作人员的经验，费时费力，尤其是无法通过刃磨和鐾刀装置的调整完成对确定刃口形状刀片的在线刃磨，致使工件的切割质量得不到保障。

目前还没有有关高速动态跟随虎克式切割刀盘的刀片刃口形状控制与在线刃磨实现技术方面的资料，尤其未见用三个刃磨特性参数L、γ和β控制刀片刃口形状，可以适用于不同刀头数目的刀盘并设计有对应刃磨特性参数调节机构的可调式高速动态跟随切割刀片刃磨和鐾刀装置的理论与技术。

发明内容

针对目前高速动态跟随虎克式切割刀盘的刀片刃口形状控制与在线刃磨没有解决的关键技术问题，导致工件的切割质量得不到保障，本发明旨在提供一种可调式高速动态跟随切割刀片刃磨和鐾刀装置，该装置可以准确地在线刃磨出确定刃口形状的刀片，更好地满足高速动态跟随切割工艺的需求。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种可调式高速动态跟随切割刀片刃磨和鐾刀装置，其结构特点是，包括装在切割刀盘传动箱伸出的凸台上并可相对凸台转动的多个转动支架；至少一个转动支架上装有可沿着平行于切割刀盘径向方向滑动的滑板，该滑板上装有转动底座，所述转动底座上安装有可相对转动底座转动的磨头；至少一个转动支架上装有可沿着平行于切割刀盘径向方向滑动的滑板，该滑板上装有转动底座，所述转动底座上安装有可相对转动底座转动的鐾刀头；所述磨头或鐾刀头的位置与切割刀片的形状之间的关系为：

f(x,y,γ,L,β)＝-y*sinδ+cotγ*(x*cosθ-y*cosδ*sinθ-L)＝0

其中，x,y是切割刀片刃口曲线在刀片坐标系中的坐标，角度θ为与切割刀片(10)配合工作的支撑装置(11)的旋转轴线与切割刀盘旋转轴心线的安装角度，α为切割刀片上的点在刀片坐标系中的角度，L为磨头或鐾刀头轴线与切割刀片所在平面的交点到切割刀盘旋转中心的距离，γ为磨头或鐾刀头绕自身调整中心旋转的角度，β为切割刀片刃磨点B与切割刀片切割点A相对于切割刀盘旋转中心圆心角的余角。

以下为本发明的进一步改进的技术方案：

为了方便调整参数L，所述转动支架上设有导轨槽，装在该导轨槽内的所述滑板与一调节螺杆相连，该调节螺杆驱动滑板在导轨槽往复滑动调整参数L。

为了方便调整参数γ，所述转动底座通过一调整中心孔与所述滑板相连，具有弧形齿轮的转动底座与一调节齿轮构成齿轮副，旋转该调节齿轮驱动转动底座转动调整参数γ。

为了方便调整参数β，所述凸台为圆形凸台，该圆形凸台上刻有刻度，旋转转动支架调整参数β。

多个转动支架周向布置在切割刀盘传动箱伸出的凸台上，且转动支架与凸台之间设有转动支架锁止螺母。进一步地，转动支架优选为两个，两个转动支架对称布置。

藉由上述结构，一种可调式高速动态跟随切割刀片刃磨和鐾刀装置，确定的刀片刃口刃磨形状与三个刃磨特性参数之间如图1和图2所示的关系，即磨头或鐾刀头轴线与刀盘上刀片所在平面的交点到刀盘旋转中心的距离L、磨头或鐾刀头绕自身调整中心旋转的角度γ、刀片刃磨点B与刀片切割点A相对于刀盘旋转中心圆心角的余角β。据此设计的刀片刃磨和鐾刀装置与高速动态跟随切割刀盘配合使用，可以根据要求完成对指定刃口形状切割刀片的在线刃磨和毛刺去除工作。

对应于三个刃磨特性参数L、γ和β分别设计有三个刃磨特性参数调节机构，这些调节机构相互配合使用实现对刃磨特性参数的控制，在线刃磨出所需刃口形状的切割刀片并去除刃磨产生的毛刺。

所述调节螺杆与滑板之间为螺纹连接，转动螺杆使滑板带动磨头或鐾刀头沿刀盘径向方向运动，从而实现参数L的调节。滑座安装在转动支架上的导轨槽中，通过导轨保证其运动的精度。

磨头或鐾刀头转动底座上安装有磨头或鐾刀头并通过调整中心孔与滑板上的轴相连。磨头或鐾刀头转动底座的弧形齿轮与同样安装在滑板上的调节齿轮构成齿轮副，通过转动调节齿轮可使磨头或鐾刀头转动底座绕其自身的调节中心转动，从而实现对参数γ的控制。

对动态跟随支撑装置支撑的工件进行切割的刀片确定的切割位置中心点A和刃磨中心点B形成的相对于刀盘旋转中心圆心角的余角β，是通过对套装在刻有刻度的切割刀盘传动箱的圆形凸台上且其中心轴线与刀盘的旋转轴线重合的转动支架的调整实现的，即根据刻度调整转动支架相对于切割刀盘传动箱的位置，从而完成对参数β的设定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计了满足L、γ和β这三个关键刃磨参数控制需求的调整机构以及对应的螺杆、齿轮和转动支架等刃磨参数控制和调整的专用机构，它们相互配合可以准确地在线刃磨出确定刃口形状的刀片，更好地满足高速动态跟随切割工艺的需求。本发明与高速动态跟随切割刀盘配合使用，具有结构简单、工作可靠和调整方便的优点。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

附图说明

图1为安装在切割刀盘传动箱体上的刃磨调整装置外观示意图；

图2为本发明刃磨和鐾刀装置中沿刀盘径向位移调整机构示意图；

图3为本发明刃磨和鐾刀装置中沿刀盘径向位移调整机构部件分离图；

图4为所述转动底座角度调整机构示意图；

图5为所述转动底座角度调整机构调整过程示意图；

图6为本发明一种实施例的实际使用安装示意图；

图7为本发明刃磨后的刀片形状图；

图8为本发明一种实施例的刃磨参数调整位置图；

图9为图8的侧视图；

图10为本发明一种实施例的轴向剖视图。

在图中：

1-滑板；2-磨头；3-转动底座；4-调节齿轮；5-调节螺杆；6-转动支架；

7-鐾刀头；8-切割刀盘；9-切割刀盘传动箱；10-切割刀片；

11-切割刀片支撑装置；12-转动支架锁止螺母；13-滑板锁止螺母；

14-轴承；15-刻度盘；16-转动底座锁止螺母。

具体实施方式

一种可调式高速动态跟随切割刀片刃磨和鐾刀装置，如图1,6,10所示，主要由滑板1、磨头2、磨头转动底座3、调节齿轮4、调节螺杆5、转动支架6、转动支架锁止螺母12和与刃磨装置对称布置相向安装的鐾刀装置7组成，如图1所示。鐾刀装置7具有与磨头或鐾刀头相同的结构和安装方法，不同之处在于其上安装有与刃磨砂轮形状和尺寸相同的金属鐾刀轮，用以去除刀片上因刃磨产生的毛刺，因而，鐾刀装置与磨头的调整方法相同。磨头和鐾刀装置对称地安装在转动支架6上，转动支架6套装在切割刀盘传动箱体9的圆形凸台上，该圆形凸台的中心线与刀盘的旋转轴线重合，转动支架6和切割刀盘传动箱体9上刻有刻度，用于定量确定调整参数β的值，转动支架6的调整位置确定以后通过锁止螺母固定在切割刀盘传动箱体9上。

图2为刃磨调整装置中磨头和鐾刀轮沿刀盘径向位移调整的机构，转动调节螺杆5可带动滑板1沿转动支架6上的导轨运动。调节螺杆5的末端刻有刻度，若设螺纹的螺距为A(mm)，那么调节螺杆每转动1^°，滑板1的进给量为

$\mathrm{\Δl}=\frac{A}{360}\left(\mathrm{mm}\right).$

调整完成后，可以通过滑板锁止螺母13固定滑板1。

图3为本刃磨和鐾刀装置沿刀盘径向位置调整机构的部件分离图，调节螺杆5通过轴承14安装在转动支架6上，滑板1的螺纹孔与螺杆5连接，滑块1和转动支架6之间通过方形导轨形成移动副，滑板锁止螺母13用于将调整位置确定后的滑板1固定在转动支架6上。

图4为本刃磨和鐾刀装置γ角调整机构示意图，磨头或鐾刀头2通过螺纹固连在转动底座3上，转动底座3的一侧为圆弧形齿轮(用圆弧代替，没有画出轮齿)，圆弧形齿轮的转动中心处有一旋转轴，可以套装在滑板1的孔内转动，从而使圆弧形齿轮与安装在滑板1上的调节齿轮4构成齿轮传动副，调节齿轮4的轴上装有刻度盘15。调节齿轮4的模数范围为：1-2.5，齿数范围为17-22，传动比范围为1-4，刻度盘16的最小单位为1°，计算出调节齿轮4每转1°对应γ角度值。转动底座锁止螺母16用于将调整后的磨头或鐾刀头转动底座3固定在滑板1上。

本刃磨装置刃磨的切割刀片10需保证切口锋利平整，其伸出长度以能一次性切断工件并便于刃磨为准。具体实施例所示刀片10刃口形状如图7所示为近似于直径192mm的圆弧，其所对应的三个刃磨参数为L＝300mm,γ＝65°,β≈62.4880o。具体控制过程如下：将磨头或鐾刀头轴线与刀盘上刀片所在平面的交点到刀盘旋转中心的距离L调整至300mm，将磨头或鐾刀头绕自身调整中心旋转的角度γ调整至65o，将刀片刃磨点B与刀片切割点A相对于刀盘旋转中心圆心角的夹角β调整至63o，因此得出的刀片边缘的曲线方程为：

$-y*\sin \left[\frac{19*[1-\cos (62.4880-\mathrm{\α})]*\mathrm{\π}}{180}\right]+\cot (\frac{65}{180}*\mathrm{\π})*[x*\cos (\frac{19}{180}*\mathrm{\π})-y*\cos [\frac{\mathrm{\θ}*[1-\cos (62.4880-\mathrm{\α})]*\mathrm{\π}}{180}]*\sin (\frac{19}{180}*\mathrm{\π})-300]=0$

其中 $\mathrm{\α}=\arcsin \frac{y}{\sqrt{x^2+y^2}}.$

图6所示为本发明涉及的可调式高速动态跟随切割刀片刃磨和鐾刀装置实际使用时的安装示意图，图中标号11为可调式枢轴高速动态跟随切割支撑装置，标号8为四刀头高速动态跟随切割刀盘，标号9为切割刀盘传动箱。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (6)

1.一种可调式高速动态跟随切割刀片刃磨和鐾刀装置，其特征在于，包括装在切割刀盘传动箱(9)伸出的凸台上并可相对凸台转动的多个转动支架(6)；至少一个转动支架(6)上装有可沿着平行于切割刀盘径向方向滑动的滑板(1)，该滑板(1)上装有转动底座(3)，所述转动底座(3)上安装有可相对转动底座(3)转动的磨头(2)；至少一个转动支架(6)上装有可沿着平行于切割刀盘径向方向滑动的滑板(1)，该滑板(1)上装有转动底座(3)，所述转动底座(3)上安装有可相对转动底座(3)转动的鐾刀头(7)；所述磨头(2)或鐾刀头(7)的位置与切割刀片(10)的形状之间的关系为：

f(x,y,γ,L,β)＝-y*sinδ+cotγ*(x*cosθ-y*cosδ*sinθ-L)＝0

其中，x,y是切割刀片(10)刃口曲线在刀片坐标系中的坐标，角度θ为与切割刀片(10)配合工作的支撑装置(11)的旋转轴线与切割刀盘旋转轴心线的安装角度，α为切割刀片上的点在刀片坐标系中的角度，L为磨头(2)或鐾刀头(7)轴线与切割刀片(10)所在平面的交点到切割刀盘(8)旋转中心的距离，γ为磨头(2)或鐾刀头(7)绕自身调整中心旋转的角度，β为切割刀片(10)刃磨点B与切割刀片(10)切割点A相对于切割刀盘(8)旋转中心圆心角的余角。

2.根据权利要求1所述的可调式高速动态跟随切割刀片刃磨和鐾刀装置，其特征在于，所述转动支架(6)上设有导轨槽，装在该导轨槽内的所述滑板(1)与一调节螺杆(5)相连，该调节螺杆(5)驱动滑板(1)在导轨槽往复滑动调整参数L。

3.根据权利要求1所述的可调式高速动态跟随切割刀片刃磨和鐾刀装置，其特征在于，所述转动底座(3)通过一调整中心孔与所述滑板(1)相连，具有弧形齿轮的转动底座(3)与一调节齿轮(4)构成齿轮副，旋转该调节齿轮(4)驱动转动底座(3)转动调整参数γ。

4.根据权利要求1所述的可调式高速动态跟随切割刀片刃磨和鐾刀装置，其特征在于，所述凸台为圆形凸台，该圆形凸台上刻有刻度，旋转转动支架(6)调整参数β。

5.根据权利要求1所述的可调式高速动态跟随切割刀片刃磨和鐾刀装置，其特征在于，多个转动支架(6)周向布置在切割刀盘传动箱(9)伸出的凸台上，且转动支架(6)与凸台之间设有转动支架锁止螺母(12)。

6.根据权利要求5所述的可调式高速动态跟随切割刀片刃磨和鐾刀装置，其特征在于，转动支架(6)为两个，两个转动支架(6)对称布置。