CN103949951A - 多工位全角度自动化数控高效率水晶磨面机 - Google Patents

Abstract

多工位全角度自动化数控高效率水晶磨面机，包括机架、主轴总成、装夹机构、拖架、磨盘、水盘、工作固定头、磨面角度调整机构、动力输出系统、数控系统，在装夹机构上的蜗杆上增设连接轴，连接轴上连接有换面电机座和换面步进电机，换面步进电机由电脑控制；所述磨面角度调整机构包括正反蜗杆、大蜗轮，大蜗轮通过定位轴、正反蜗杆与铝排底板连接。本发明增设磨盘自动进给补偿装置、磨面角度调整机构结构、机电动平衡在线监控系统动力传送方式，使磨盘升降更趋稳定，实现机械误差自动进给补偿，磨削角度定位更精确，产品处于机电动平衡状态，水晶产品磨削精度更高；改进了装夹机构，增设机架自动旋转结构，使设备实现360°多工序、多工位磨削，在磨盘稳定的自动升降的同时，进一步减少人工操作时间，减少换盘、装卸产品的时间，提高水晶工件处理量。

Description

多工位全角度自动化数控高效率水晶磨面机

技术领域

本发明涉及水晶加工技术领域，具体涉及一种多工位全角度自动化数控高效率水晶磨面机。

背景技术

    水晶磨面机主要用于水晶表面的磨削加工，包括水晶表面的粗磨、细磨以及抛光等。目前国外水晶磨面机实现了磨削加工的高精度或加工，部分产品实现了水晶的超高精度加工，如施华洛世奇开发的高精度单头磨面机，磨削精度能达到Ra≤0.10μm，实现了磨盘的自动进给补偿，角度自动调整等；同时，产品磨削效率进一步提高，开发出嵌入式数控系统水晶磨面机，如德国、美国和日本等已经具有了比较成熟的嵌入式数控产品；但引进国外设备成本大，花费高，且设备的集成不够优化，水晶磨面机数控技术一般都只停留在PLC与单片机层面，虽在一定程度上提高了生产效率，但随着对水晶工件加工效率、质量及成本的要求越来越高，现行的水晶磨削机控制系统逐渐显现出各种弊端。而国内现有的水晶磨面机是将水晶工件通过装夹机构固定在机头上，通过机架上表面含金刚砂的磨盘对其进行加工，开发应用比较广泛的水晶磨面机主要有：磨盘升降式水晶磨面机和工件自动旋转式水晶磨面机。前者，大多数磨盘的自动升降主要通过人工转动升降齿轮，自动化水平不高，同时频繁的更换磨盘易造成磨盘与水晶工件之间距离和角度的偏差，磨削精确度受到很大影响；后者，水晶球加工过程中无法根据加工要求改变水晶球坯夹持机构与磨盘的相对位置，从而使水晶球磨面范围变小，降低了生产效率。综上，我国水晶磨面机现阶段正处于半自动化阶段，自动化程度较低，生产效率受到人力劳动效率限制。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种多工位全角度自动化数控高效率水晶磨面机，以降低人工劳动，提高产品生产效率，提高产品精度为目标，以最大程度的提高设备自动化水平、工业信息化水平。

本发明的技术方案是：多工位全角度自动化数控高效率水晶磨面机，包括机架、主轴总成、装夹机构、拖架、磨盘、水盘、工作固定头、磨面角度调整机构、动力输出系统、数控系统，其特征在于：在所述装夹机构上的蜗杆上增设连接轴，连接轴上连接有换面电机座和换面步进电机，换面步进电机由电脑控制；所述磨面角度调整机构包括正反蜗杆、大蜗轮，大蜗轮通过定位轴、正反蜗杆与铝排底板连接。

作为一个优选方案，还包括机架自动旋转机构、磨盘自动进给补偿装置、机电动平衡在线监控系统。

所述机架自动旋转机构包括圆导轨、旋转结构、#字型架、下镇扣、镇止气缸、镇止滑套、镇止轴、上镇扣，在机架上增设对位传感器。

所述磨盘自动进给补偿装置，包括伺服电机、分离式反射传感器、减速箱、补偿螺杆、螺母基座、滚珠螺杆、活动板、关节轴承，其中，补偿螺杆依次与减速箱、伺服电机相连接，补偿螺杆通过螺母基座与滚珠螺杆相连接，滚珠螺杆通过关节轴承与主轴连接，螺母基座通过活动板与升降机构相连，升降机构中有滚珠丝杠，其由步进电机带动，在关节轴承处设有以分离式反射传感检测器，分离式反射传感检测器与PC相连接。

机电动平衡在线监控系统包括振动传感器、平衡重块、紧固法兰、信号传输单位以及动平衡分析系统，其中由两块内装电子驱动元件并可在轴上相对转动的平衡重块、紧固法兰和信号传输单位构成一个完整的部件装在主轴内。

本发明的优点是：本发明增设磨盘自动进给补偿装置、磨面角度调整机构结构、机电动平衡在线监控系统动力传送方式，使磨盘升降更趋稳定，实现机械误差自动进给补偿，磨削角度定位更精确，产品处于机电动平衡状态，水晶产品磨削精度更高；2、改进了装夹机构，增设机架自动旋转结构，使设备实现360°多工序、多工位磨削，在磨盘稳定的自动升降的同时，进一步减少人工操作时间，减少换盘、装卸产品的时间，提高水晶工件处理量；3、对各个结构进行优化后，系统分析控制方式，实现对设备的集成优化。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明所述主轴总成结构示意图。

图3为本发明所述装夹机构结构示意图。

图4为本发明所述磨面角度调整机构结构示意图。

图5为本发明所述机电平衡在线监控系统工作示意图。

具体实施方式

现结合附图，对本发明进一步描述。

如图1所示，多工位全角度自动化数控高效率水晶磨面机，包括机架1、主轴总成、机电动平衡在线监控系统6、装夹机构7、拖架10、磨盘11、水盘12、工作固定头13、磨面角度调整机构14、动力输出系统、数控系统、机架自动旋转机构15、磨盘自动进给补偿装置。拖架10通过直线导轨4和直线轴承5装在机架1的顶部，其中直线导轨4通过支座固定在机架1上。

如图2所示，主轴总成包括主轴2、升降齿轮3、导管套19、导管20、底盖23，主轴2插入在导管20的内管中，导管20插入在导管套19的内管中，导管套19固定在机架1上，升降齿轮3装在导管套19的槽口处，在导管20的一外侧面上设有齿条，升降齿轮3与导管20的齿条相啮合，主轴2与导管20之间分别通过轴承A18、轴承B21连接，轴承18通过螺母17固定，轴承21通过螺母22相连接。底盖23固定在导管套19上，底盖23的凸台插入装在从动皮带轮25上的轴承C24的轴承孔内。主轴2的头部通过法兰盘26与磨盘11相连接，从动皮带轮25与主动皮带轮之间通过传动带连接。

如图3所示，传统的磨削磨削传统的装夹机构7包括铝排、蜗轮27、蜗杆28、铝排底板、铁杯、螺丝，铁杯装在铝排蜗轮上通过螺丝拉紧，装球时需把铝排放在自动粘球机上，并用专用夹具定位，同时把球粘在杯上。本发明创新之处是在装夹机构7（装夹机构7通过调角度扳手8装在定位座9上）上的蜗杆28上增设连接轴29，连接轴29上连接有换面电机座30和换面步进电机31，换面步进电机31由电脑控制。这样，工件在磨削角度可调的同时也可实现自动换面，水晶球坯能实现360°全球面磨削，无需重新进行水晶球坯的二次装卸与定位即可实现水晶的“多工位”磨削；同时将磨削参数输入数控系统，实现连续性自动化磨削、换面，彻底摒除人工操作，生产效率大幅度提升。

如图4所示，磨面角度调整机构14包括正反蜗杆32、大蜗轮33，大蜗轮33通过定位轴34、正反蜗杆32与铝排底板35连接，正反蜗杆由步进电机36带动。

机架自动旋转机构15包括圆导轨、旋转结构、#字型架、下镇扣、镇止气缸、镇止滑套、镇止轴、上镇扣，在机架上增设对位传感器，其中旋转结构包括链轮、链条、圆盘。工作时，由步进电机带动链轮、链条，从而带动圆盘及#字型架等机架上部整体旋转，通过对位传感器对机架进行自动对位，由下镇扣、镇止气缸、镇止滑套、镇止轴、上镇扣对机架进行锁紧与平衡定位，以保证水晶磨削时的设备稳定性。

磨盘自动进给补偿装置，包括伺服电机、分离式反射传感器、减速箱、补偿螺杆、螺母基座、滚珠螺杆、活动板、关节轴承，其中，补偿螺杆依次与减速箱、伺服电机相连接，补偿螺杆通过螺母基座与滚珠螺杆相连接，滚珠螺杆通过关节轴承与主轴连接，螺母基座通过活动板与升降机构相连，升降机构中有滚珠丝杠，其由步进电机带动，在关节轴承处设有以分离式反射传感检测器，分离式反射传感检测器与PC相连接。工作时，步进电机带动滚珠丝杆升降进而带动升降机构升降，关节轴承带动主轴升降；同时，关节轴承处的传感器检测磨削误差，经电脑分析后，催动伺服电机，减速器运作，使补偿螺杆旋转，进而使滚珠螺杆做升降运动，实现对磨削误差的机械进给。实现了磨盘的二次进给模式，第一次进给，由主轴带动磨盘升降，第二次进给由磨盘自动进给装置完成。由于项目采用的是电动方式与滚珠螺杆相结合的方式，比之有关气动方式的磨削进给补偿，相应更及时，进给更稳定。

如图5所示，机电动平衡在线监控系统6包括振动传感器、平衡重块、紧固法兰、信号传输单位以及动平衡分析系统，其中由两块内装电子驱动元件并可在轴上相对转动的平衡重块、紧固法兰和信号传输单位构成一个完整的部件装在主轴内。设备工作时，以某个位置为基准相位，主轴的动不平衡振幅值由振动传感器测出，动不平衡的相位则通过装在转子内的电子元件测量，同时，另一个振动传感器对工件的振动信息进行采集；两部分的振动信息经过动平衡分析系统分析后，一方面可通过控制角度磨面角度定位装置进行调整，另一面，电脑控制主轴上的两平衡重块做相对滑动及其磨盘自动进给补偿装置进行自动进给补偿，二者一起作用从而达到平衡的目的。

动力系统带动主轴旋转，主轴带动磨盘转动；采用滚珠丝杆进行动力方向转换，通过导管、主轴、磨盘自动进给补偿装置带动磨盘进行上下运动，通过关节轴承、可调凸轮、使拖板左右往复移动；通过动力系统带动正反蜗杆旋转，使两根铝排底板同时按相反方向旋转调整磨面角度；动力输出系统中步进电机通过步进电机输出轴、小齿轮、大齿轮、蜗杆带动蜗轮转动，蜗轮通过套筒、换面装置带动工件固定头转动、换面，从而实现转动水晶工件角度，实现水晶坯体360度的磨削；通过机架旋转结构，对机架进行旋转、紧锁平衡定位，进行连续性多工序磨削。

Claims (7)

1.多工位全角度自动化数控高效率水晶磨面机，包括机架、主轴总成、装夹机构、拖架、磨盘、水盘、工作固定头、磨面角度调整机构、动力输出系统、数控系统，其特征在于：在所述装夹机构上的蜗杆上增设连接轴，连接轴上连接有换面电机座和换面步进电机，换面步进电机由电脑控制；所述磨面角度调整机构包括正反蜗杆、大蜗轮，大蜗轮通过定位轴、正反蜗杆与铝排底板连接。

2.根据权利要求1所述的多工位全角度自动化数控高效率水晶磨面机，其特征在于：它还包括机架自动旋转机构。

3.根据权利要求2所述的多工位全角度自动化数控高效率水晶磨面机，其特征在于：机架自动旋转机构包括圆导轨、旋转结构、#字型架、下镇扣、镇止气缸、镇止滑套、镇止轴、上镇扣，在机架上增设对位传感器。

4.根据权利要求1或3所述的多工位全角度自动化数控高效率水晶磨面机，其特征在于：它还包括磨盘自动进给补偿装置。

5.根据权利要求4所述的多工位全角度自动化数控高效率水晶磨面机，其特征在于：所述磨盘自动进给补偿装置，包括伺服电机、分离式反射传感器、减速箱、补偿螺杆、螺母基座、滚珠螺杆、活动板、关节轴承，其中，补偿螺杆依次与减速箱、伺服电机相连接，补偿螺杆通过螺母基座与滚珠螺杆相连接，滚珠螺杆通过关节轴承与主轴连接，螺母基座通过活动板与升降机构相连，升降机构中有滚珠丝杠，其由步进电机带动，在关节轴承处设有分离式反射传感检测器，分离式反射传感检测器与PC相连接。

6.根据权利要求5所述的多工位全角度自动化数控高效率水晶磨面机，其特征在于：它还包括机电动平衡在线监控系统。

7.根据权利要求6所述的多工位全角度自动化数控高效率水晶磨面机，其特征在于：机电动平衡在线监控系统包括振动传感器、平衡重块、紧固法兰、信号传输单位以及动平衡分析系统，其中由两块内装电子驱动元件并可在轴上相对转动的平衡重块、紧固法兰和信号传输单位构成一个完整的部件装在主轴内。