CN104209837B - 水钻加工方法和水钻自动磨抛系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水钻加工方法和水钻自动磨抛系统，完成上半球磨抛加工和对接后，对需要进行顶端面加工的下半球先进行顶端面磨削加工和圆锥面磨削加工，从而将水钻坯件的下半球加工形成圆台；再进行顶端面和斜面的磨抛加工，本方案提升了下半球斜面抛光加工速度，减少抛光磨具消耗，同时使得自动磨抛系统中各工位布置更加合理，设备利用率更高，使用成本降低。

Description

水钻加工方法和水钻自动磨抛系统

技术领域

本发明属于水晶制品磨抛加工领域，尤其涉及一种对水钻类产品进行自动化磨抛加工的水钻加工方法和自动磨抛系统。

背景技术

现有技术中，水晶坯件的自动磨抛系统(包括顶端面磨抛加工)，包括：上料工位，设置有能够将水晶坯件固定在夹具上的上料机构；至少一个对水晶坯件的上半球进行磨削加工的上半球磨削工位和至少一个对水晶坯件的上半球进行抛光加工的上半球抛光工位；对接工位，设置有能够将水晶坯件从一个夹具转接固定到另一个夹具上并能够将两个夹具进行位置对换的对接机构；至少一个对水晶坯件的下半球进行磨削加工的下半球磨削工位和至少一个对水晶坯件的下半球进行抛光加工的下半球抛光工位；至少一个对水晶坯件的下半球进行顶端面磨削加工的顶端面磨削工位和至少一个对水晶坯件的下半球进行顶端面抛光加工的顶端面抛光工位；下料工位，设置有能够将水晶坯件从夹具上拆卸下来的下料机构；其中，所述磨削工位上均设有磨削机构，所述抛光工位上均设有抛光机构。将水晶坯件在各工位之间进行流转的转移机构，有机头旋转架形式、机械手旋转架形式和机械手轨道形式。

如图7所示，现有技术中，水钻类产品的磨抛加工方法如下：

上料(包括空夹具的夹具针预热→沾粉→上珠→粘接)→上半球斜面磨削加工→上半球斜面抛光加工→对接(包括空夹具的夹具针预热→沾粉→夹具对抵→对空夹具的夹具针加热熔胶粘接上水晶坯件→对另一夹具的夹具针加热去胶→冷却夹具针使粘接固定)→下半球斜面磨削加工→下半球斜面抛光加工→顶端面磨削加工→顶端面抛光加工→下料(包括对夹具加热去胶→下珠及清洁夹具针)端面磨抛加工。采用上述加工方法的自动磨抛系统如公开号为CN203676331U、CN203622136U、CN102366914A、CN103072059A、CN103273397A、CN203622137U、CN203622134U、CN203622135U等专利文献所公开的设备。

但是，在水钻类产品的磨抛加工过程中，磨削加工速度快并且磨削磨具消耗慢，而抛光加工速度慢并且抛光磨具消耗快。上述加工方法中，由于采用先进行下半球斜面磨抛加工，然后进行顶端面磨抛加工，这样导致斜面抛光加工时间较长，斜面抛光加工的抛光磨具消耗较快，设备使用成本较高。并且上述加工方法的流程布置也会导致自动磨抛设备的工位布置比较复杂，设备利用率低，使用成本较高。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的之一是提供一种水钻加工方法，对需要进行顶端面加工的下半球采用先进行磨削加工后形成圆台后，再进行顶端面和斜面的磨抛加工，提升斜面抛光加工速度，减少抛光磨具消耗，同时使得自动磨抛系统中各工位布置更加合理，设备利用率更高，使用成本降低。

本发明的目的之二是提供一种采用上述加工方法的自动磨抛系统。

为了达到上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种水钻加工方法，包括如下步骤：

1)将待加工的水钻坯件粘接固定在一个夹具的夹具针上，水钻坯件的上半球暴露在外；

2)对水钻坯件的上半球进行斜面磨削加工和斜面抛光加工，从而在水钻坯件的上半球形成多个斜面A；

3)将完成上半球磨抛加工的水钻坯件对接固定在另一个夹具的夹具针上，水钻坯件的下半球暴露在外；

4)对水钻坯件的下半球进行顶端面磨削加工和圆锥面磨削加工，从而将水钻坯件的下半球加工形成圆台；顶端面磨削加工和圆锥面磨削加工不分先后；

5)对圆台的顶部进行顶端面抛光加工，从而形成顶端面；对圆台的腰部进行斜面磨削加工和斜面抛光加工，从而在水钻坯件的下半球形成多个斜面B；顶端面抛光加工和斜面磨削加工不分先后；

其中，所述圆锥面磨削加工是指：固定有水钻坯件的夹具针与磨削磨具的磨削面呈锐角夹角进行磨削，并且在磨削过程中夹具针连续自转；所述斜面磨削加工是指：固定有水钻坯件的夹具针与磨削磨具的磨削面呈锐角夹角进行磨削；所述斜面抛光加工是指：固定有水钻坯件的夹具针与抛光磨具的抛光面呈锐角夹角进行抛光；所述顶端面磨削加工是指：固定有水钻坯件的夹具针与磨削磨具的磨削面垂直进行磨削；所述顶端面抛光加工是指：固定有水钻坯件的夹具针与抛光磨具的抛光面垂直进行抛光。磨具可以是辊筒式，也可以是平盘式。

实施上述水钻加工方法的水钻自动磨抛系统，可以有多种形式，作为优选的方案主要有以下两种：

一种是采用两磨一抛形式，即包括：呈直线依次排列设置的对接机构、第一磨削加工机构、第一抛光加工机构、第二磨削加工机构、第三磨削加工机构、第二抛光加工机构和上下料机构；第一磨削加工机构包括用于磨削加工的第一磨削磨具，第一磨削磨具的一侧为顶端面磨削加工和圆锥面磨削加工位置，第一磨削磨具的另一侧为等待位置A；第一抛光加工机构包括用于抛光加工的第一抛光磨具，第一抛光磨具的一侧为顶端面抛光位置，第一抛光磨具的另一侧为上半球斜面抛光位置；第二磨削加工机构包括用于磨削加工的第二磨削磨具，第二磨削磨具的一侧为下半球斜面磨削位置，第二磨削磨具的另一侧为上半球斜面磨削位置A；第三磨削加工机构包括用于磨削加工的第三磨削磨具，第三磨削磨具的一侧为等待位置B，第三磨削磨具的另一侧为上半球斜面磨削位置B；第二抛光加工机构包括用于抛光加工的第二抛光磨具，第二抛光磨具的一侧为下半球斜面抛光位置，第二抛光磨具的另一侧为等待位置C；其中，顶端面磨削加工和圆锥面磨削加工位置上设置有用于安装夹具和驱动夹具进行磨抛加工的顶端面磨抛机构，顶端面抛光位置上设置有用于安装夹具和驱动夹具进行磨抛加工的顶端面磨抛机构；上半球斜面抛光位置、下半球斜面磨削位置、上半球斜面磨削位置A、上半球斜面磨削位置B和下半球斜面抛光位置上均设置有用于安装夹具和驱动夹具进行磨抛加工的斜面磨抛机构；上下料机构、等待位置C、上半球斜面磨削位置B、上半球斜面磨削位置A、上半球斜面抛光位置、等待位置A和对接机构之间通过第一左右转移机构实现夹具的依次流转；对接机构、顶端面磨削加工和圆锥面磨削加工位置、顶端面抛光位置、下半球斜面磨削位置、等待位置B、下半球斜面抛光位置和上下料机构之间通过第二左右转移机构实现夹具的流转。该方案相对于采用传统加工方法的公开号为CN203676331U的专利文献所公开的自动磨抛系统，采用同样的磨具数量却增加了顶端面磨抛工序，提高了机台利用率，并且用于下半球斜面抛光加工的抛光磨具消耗减少很多，抛光磨具使用寿命延长。

另一种是采用一磨一抛形式，即包括：呈直线依次排列设置的对接机构、第一磨削加工机构、第一抛光加工机构、第二磨削加工机构、第二抛光加工机构和上下料机构；第一磨削加工机构包括用于磨削加工的第一磨削磨具，第一磨削磨具的一侧为顶端面磨削加工和圆锥面磨削加工位置，第一磨削磨具的另一侧为等待位置A；第一抛光加工机构包括用于抛光加工的第一抛光磨具，第一抛光磨具的一侧为顶端面抛光位置，第一抛光磨具的另一侧为上半球斜面抛光位置；第二磨削加工机构包括用于磨削加工的第二磨削磨具，第二磨削磨具的一侧为下半球斜面磨削位置，第二磨削磨具的另一侧为上半球斜面磨削位置；第二抛光加工机构包括用于抛光加工的第二抛光磨具，第二抛光磨具的一侧为下半球斜面抛光位置，第二抛光磨具的另一侧为等待位置B；其中，顶端面磨削加工和圆锥面磨削加工位置上设置有用于安装夹具和驱动夹具进行磨抛加工的顶端面磨抛机构，顶端面抛光位置上设置有用于安装夹具和驱动夹具进行磨抛加工的顶端面磨抛机构；上半球斜面磨削位置、上半球斜面抛光位置、下半球斜面磨削位置和下半球斜面抛光位置上均设置有用于安装夹具和驱动夹具进行磨抛加工的斜面磨抛机构；上下料机构、等待位置B、上半球斜面磨削位置、上半球斜面抛光位置、等待位置A和对接机构之间通过第一左右转移机构实现夹具的依次流转；对接机构、顶端面磨削加工和圆锥面磨削加工位置、顶端面抛光位置、下半球斜面磨削位置、下半球斜面抛光位置和上下料机构之间通过第二左右转移机构实现夹具的流转。该方案相对于采用传统加工方法的公开号为CN203622136U的专利文献所公开的自动磨抛系统，用于下半球斜面抛光加工的抛光磨具消耗减少很多，抛光磨具使用寿命延长。

作为优选，所述上下料机构包括上料位置、上料沾粉位置和下料位置，上料位置上设有上料夹具座和上料机构，上料沾粉位置上设有上料沾粉夹具座和上料沾粉机构，下料位置上设有下料夹具座和下料机构，上料位置、上料沾粉位置和下料位置之间设有能够拾取和放下夹具并能够将夹具在三个位置之间进行转移的上下料转移装置。

作为优选，所述对接机构包括对接上夹具安装位置、对接沾粉位置和对接下夹具安装位置，对接上夹具安装位置上设置对接上夹具座，对接下夹具安装位置上设置对接下夹具座，对接下夹具座固定在对接板上，对接上夹具座与对接板滑动连接并通过滑动驱动装置驱动其靠近或远离对接下夹具座，所述对接板的上方设置有能够拾取和放下夹具并能够将夹具在对接上夹具安装位置、对接沾粉位置和对接下夹具安装位置之间进行转移的对接转移装置；所述对接沾粉位置上设置对接沾粉夹具座和对接沾粉机构。

作为优选，所述顶端面磨抛机构可以采用下述两种方案：一是，顶端面磨抛机构包括磨抛底座，所述磨抛底座上设有进给拖架和磨抛夹具座，进给拖架与磨抛底座倾斜滑动连接并由驱动装置驱动移动，磨抛夹具座在进给拖架上沿固定轨道移动并由驱动气缸驱动；其中，所述轨道包括相连接的第一直线轨道和第二直线轨道，第一直线轨道和第二直线轨道的夹角呈钝角；所述驱动气缸的一端与进给拖架活动连接，所述驱动气缸的另一端与磨抛夹具座活动连接；磨抛夹具座上设有夹具锁紧装置和夹具针转动装置；进一步优选，所述轨道为设置在进给拖架左右两侧侧壁上的滑槽，每个滑槽均包括相连接的第一直线滑槽和第二直线滑槽，第一直线滑槽和第二直线滑槽的夹角呈钝角；磨抛夹具座下部左右两侧各设置有两个导轮，同侧的两个导轮在同侧的滑槽内移动。二是，所述顶端面磨抛机构包括磨抛底座，所述磨抛底座上设有进给拖架和磨抛夹具座，进给拖架与磨抛底座倾斜滑动连接并由驱动装置驱动移动，磨抛夹具座的前侧安装夹具，磨抛夹具座的后侧与进给拖架铰接并由驱动气缸驱动转动，驱动气缸的一端与进给拖架活动连接，驱动气缸的另一端与磨抛夹具座活动连接；磨抛夹具座上设有夹具锁紧装置和夹具针转动装置。

上述顶端面磨抛机构均可以实现下述功能：夹具固定在夹具座上进行顶端面磨抛加工时，驱动气缸动作，固定有水钻坯件的夹具针与磨削磨具的磨削面垂直进行磨削；进行圆锥面磨削加工时，驱动气缸复位，固定有水钻坯件的夹具针与磨削磨具的磨削面呈锐角夹角进行磨削，并且在磨削过程中通过夹具针转动装置驱动夹具针连续自转。

作为优选，所述驱动气缸与进给拖架铰接，所述驱动气缸的活塞杆通过关节轴承与磨抛夹具座活动连接。所述驱动装置为伺服电机或气缸。

作为优选，所述夹具锁紧装置包括设置在磨抛夹具座上与夹具燕尾相对应的燕尾滑槽和燕尾夹紧块，燕尾滑槽和燕尾夹紧块分别位于夹具燕尾的两侧，磨抛夹具座上设置有锁紧气缸，锁紧气缸的活塞杆上固定燕尾夹紧块和推块，燕尾夹紧块和推块分别位于夹具燕尾的两侧。

所述夹具针转动装置包括设置在磨抛夹具座上的电机，电机的输出轴与夹具的蜗杆轴端连接从而驱动蜗杆转动，在夹具内部蜗杆通过蜗轮蜗杆传动带动整排夹具针转动。

所述斜面磨抛机构包括磨抛底座，所述磨抛底座上设有进给拖架和磨抛夹具座，进给拖架与磨抛底座倾斜滑动连接并由驱动装置驱动移动，磨抛夹具座固定在进给拖架上，磨抛夹具座上设有夹具锁紧装置和夹具针转动装置。夹具固定在夹具座上进行斜面磨抛加工时，固定有水钻坯件的夹具针与磨削磨具的磨削面呈锐角夹角，一个斜面加工完成时，通过夹具针转动装置驱动夹具针进行分度转换至下一个斜面磨抛加工。

所述等待位置上设有用于吹除夹具的夹具针上的水滴的气枪。所述第一左右转移机构和第二左右转移机构均包括直线轨道，沿直线轨道滑动设置若干个能够拾取和放下夹具的平移机械手。

本发明由于采用了以上的技术方案，对需要进行顶端面加工的下半球采用先进行磨削加工后形成圆台后，再进行顶端面和下半球斜面的磨抛加工，提升了下半球斜面抛光加工速度，减少了抛光磨具消耗，同时使得自动磨抛系统中各工位布置更加合理，设备利用率更高，使用成本降低。适用于水晶坯件的上半球磨抛和下半球磨抛在同一个加工循环中，采用单夹具流转加工，相对于现有技术，各机构组合更加合理、动作更加简单、成本更低、运行更加可靠，在磨具的前后两侧分别设置不同的加工工位，提高了机台使用率，各工位布局也更加合理。整个系统结构简单、布局合理，方便安装调试和后期维护，进一步提高了整个自动磨抛系统的加工效率和可靠性。

附图说明

图1是本发明的一个自动磨抛系统方案的结构示意图；

图2是本发明的一个顶端面磨抛机构实施方式的立体图；

图3是本发明的另一个顶端面磨抛机构实施方式的立体图(夹具倾斜状态)；

图4是本发明的另一个顶端面磨抛机构实施方式的立体图(夹具水平状态)；

图5是本发明的另一个顶端面磨抛机构实施方式中轨道的设置示意图；

图6是本发明的另一个自动磨抛系统方案的结构示意图；

图7是现有水钻加工方法的流程示意图；

图8是本发明水钻加工方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。

实施例1：

如图8所示的一种水钻加工方法，包括如下步骤：

1)将待加工的水钻坯件粘接固定在一个夹具的夹具针上，水钻坯件的上半球暴露在外；

2)对水钻坯件的上半球进行斜面磨削加工和斜面抛光加工，从而在水钻坯件的上半球形成多个斜面A101；

3)将完成上半球磨抛加工的水钻坯件对接固定在另一个夹具的夹具针上，水钻坯件的下半球暴露在外；

4)对水钻坯件的下半球进行顶端面磨削加工和圆锥面磨削加工，从而将水钻坯件的下半球加工形成圆台102；

5)对圆台102的顶部进行顶端面抛光加工，从而形成顶端面103；对圆台102的腰部进行斜面磨削加工和斜面抛光加工，从而在水钻坯件的下半球形成多个斜面B104；

其中，所述圆锥面磨削加工是指：固定有水钻坯件的夹具针与磨削磨具的磨削面呈锐角夹角进行磨削，并且在磨削过程中夹具针连续自转；所述斜面磨削加工是指：固定有水钻坯件的夹具针与磨削磨具的磨削面呈锐角夹角进行磨削；所述斜面抛光加工是指：固定有水钻坯件的夹具针与抛光磨具的抛光面呈锐角夹角进行抛光；所述顶端面磨削加工是指：固定有水钻坯件的夹具针与磨削磨具的磨削面垂直进行磨削；所述顶端面抛光加工是指：固定有水钻坯件的夹具针与抛光磨具的抛光面垂直进行抛光。

实施上述水钻加工方法的水钻自动磨抛系统之一，如图1所示，包括：呈直线依次排列设置的对接机构、第一磨削加工机构、第一抛光加工机构、第二磨削加工机构、第三磨削加工机构、第二抛光加工机构和上下料机构；第一磨削加工机构包括用于磨削加工的第一磨削磨具51，第一磨削磨具51的一侧为顶端面磨削加工和圆锥面磨削加工位置41，第一磨削磨具51的另一侧为等待位置A25；第一抛光加工机构包括用于抛光加工的第一抛光磨具52，第一抛光磨具52的一侧为顶端面抛光位置42，第一抛光磨具52的另一侧为上半球斜面抛光位置24；第二磨削加工机构包括用于磨削加工的第二磨削磨具53，第二磨削磨具53的一侧为下半球斜面磨削位置43，第二磨削磨具53的另一侧为上半球斜面磨削位置A23；第三磨削加工机构包括用于磨削加工的第三磨削磨具54，第三磨削磨具54的一侧为等待位置B44，第三磨削磨具54的另一侧为上半球斜面磨削位置B22；第二抛光加工机构包括用于抛光加工的第二抛光磨具55，第二抛光磨具55的一侧为下半球斜面抛光位置45，第二抛光磨具55的另一侧为等待位置C21；其中，顶端面磨削加工和圆锥面磨削加工位置41上设置有用于安装夹具和驱动夹具进行磨抛加工的顶端面磨抛机构，顶端面抛光位置42上设置有用于安装夹具和驱动夹具进行磨抛加工的顶端面磨抛机构；上半球斜面抛光位置24、下半球斜面磨削位置43、上半球斜面磨削位置A23、上半球斜面磨削位置B22和下半球斜面抛光位置45上均设置有用于安装夹具和驱动夹具进行磨抛加工的斜面磨抛机构；上下料机构、等待位置C21、上半球斜面磨削位置B22、上半球斜面磨削位置A23、上半球斜面抛光位置24、等待位置A25和对接机构之间通过第一左右转移机构实现夹具的依次流转；对接机构、顶端面磨削加工和圆锥面磨削加工位置41、顶端面抛光位置42、下半球斜面磨削位置43、等待位置B44、下半球斜面抛光位置45和上下料机构之间通过第二左右转移机构实现夹具的流转。

实施上述水钻加工方法的水钻自动磨抛系统之二，如图6所示，包括：呈直线依次排列设置的对接机构、第一磨削加工机构、第一抛光加工机构、第二磨削加工机构、第二抛光加工机构和上下料机构；第一磨削加工机构包括用于磨削加工的第一磨削磨具91，第一磨削磨具91的一侧为顶端面磨削加工和圆锥面磨削加工位置81，第一磨削磨具91的另一侧为等待位置A74；第一抛光加工机构包括用于抛光加工的第一抛光磨具92，第一抛光磨具92的一侧为顶端面抛光位置82，第一抛光磨具92的另一侧为上半球斜面抛光位置73；第二磨削加工机构包括用于磨削加工的第二磨削磨具93，第二磨削磨具93的一侧为下半球斜面磨削位置83，第二磨削磨具93的另一侧为上半球斜面磨削位置72；第二抛光加工机构包括用于抛光加工的第二抛光磨具94，第二抛光磨具94的一侧为下半球斜面抛光位置84，第二抛光磨具94的另一侧为等待位置B71；其中，顶端面磨削加工和圆锥面磨削加工位置81上设置有用于安装夹具和驱动夹具进行磨抛加工的顶端面磨抛机构，顶端面抛光位置82上设置有用于安装夹具和驱动夹具进行磨抛加工的顶端面磨抛机构；上半球斜面磨削位置72、上半球斜面抛光位置73、下半球斜面磨削位置83和下半球斜面抛光位置84上均设置有用于安装夹具和驱动夹具进行磨抛加工的斜面磨抛机构；上下料机构、等待位置B71、上半球斜面磨削位置72、上半球斜面抛光位置73、等待位置A74和对接机构之间通过第一左右转移机构实现夹具的依次流转；对接机构、顶端面磨削加工和圆锥面磨削加工位置81、顶端面抛光位置82、下半球斜面磨削位置83、下半球斜面抛光位置84和上下料机构之间通过第二左右转移机构实现夹具的流转。

上述两个水钻自动磨抛系统中：

所述上下料机构包括上料位置11、上料沾粉位置12和下料位置13，上料位置11上设有上料夹具座和上料机构，上料沾粉位置12上设有上料沾粉夹具座和上料沾粉机构，下料位置13上设有下料夹具座和下料机构，上料位置11、上料沾粉位置12和下料位置13之间设有能够拾取和放下夹具并能够将夹具在三个位置之间进行转移的上下料转移装置。

所述对接机构包括对接上夹具安装位置31、对接沾粉位置32和对接下夹具安装位置33，对接上夹具安装位置31上设置对接上夹具座，对接下夹具安装位置33上设置对接下夹具座，对接下夹具座固定在对接板上，对接上夹具座与对接板滑动连接并通过滑动驱动装置驱动其靠近或远离对接下夹具座，所述对接板的上方设置有能够拾取和放下夹具并能够将夹具在对接上夹具安装位置31、对接沾粉位置32和对接下夹具安装位置33之间进行转移的对接转移装置；所述对接沾粉位置32上设置对接沾粉夹具座和对接沾粉机构。

所述等待位置上设有用于吹除夹具的夹具针上的水滴的气枪。所述第一左右转移机构和第二左右转移机构均包括直线轨道，沿直线轨道滑动设置若干个能够拾取和放下夹具的平移机械手。

所述斜面磨抛机构包括磨抛底座，所述磨抛底座上设有进给拖架和磨抛夹具座，进给拖架与磨抛底座倾斜滑动连接并由驱动装置驱动移动，磨抛夹具座固定在进给拖架上，磨抛夹具座上设有夹具锁紧装置和夹具针转动装置。夹具固定在夹具座上进行斜面磨抛加工时，固定有水钻坯件的夹具针与磨削磨具的磨削面呈锐角夹角，一个斜面加工完成时，通过夹具针转动装置驱动夹具针进行分度转换至下一个斜面磨抛加工。

所述顶端面磨抛机构的一个实施方式，如图2所示，包括磨抛底座411，所述磨抛底座411上设有进给拖架412和磨抛夹具座414，进给拖架412与磨抛底座411倾斜滑动连接并由驱动装置413驱动移动，磨抛夹具座414的前侧安装夹具6，磨抛夹具座414的后侧与进给拖架412通过转轴417铰接并由驱动气缸415驱动转动，驱动气缸415的一端与进给拖架412活动连接，驱动气缸415的另一端与磨抛夹具座414活动连接；磨抛夹具座414上设有夹具锁紧装置和夹具针转动装置。

所述顶端面磨抛机构的另一个实施方式，如图3、图4所示，包括磨抛底座411，所述磨抛底座411上设有进给拖架412和磨抛夹具座414，进给拖架412与磨抛底座411倾斜滑动连接并由驱动装置413驱动移动，磨抛夹具座414在进给拖架412上沿固定轨道418移动并由驱动气缸415驱动；其中，所述轨道418包括相连接的第一直线轨道和第二直线轨道，第一直线轨道和第二直线轨道的夹角呈钝角；所述驱动气缸415的一端与进给拖架412活动连接，所述驱动气缸415的另一端与磨抛夹具座414活动连接；磨抛夹具座414上设有夹具锁紧装置和夹具针转动装置。如图5所示，所述轨道418为设置在进给拖架412左右两侧侧壁上的滑槽，每个滑槽均包括相连接的第一直线滑槽和第二直线滑槽，第一直线滑槽和第二直线滑槽的夹角呈钝角；磨抛夹具座414下部左右两侧各设置有两个导轮，同侧的两个导轮在同侧的滑槽内移动。

上述两个顶端面磨抛机构中：夹具固定在夹具座上进行顶端面磨抛加工时，驱动气缸动作，如图4所示，固定有水钻坯件的夹具针与磨削磨具的磨削面垂直进行磨削；进行圆锥面磨削加工时，驱动气缸复位，如图3所示，固定有水钻坯件的夹具针与磨削磨具的磨削面呈锐角夹角进行磨削，并且在磨削过程中通过夹具针转动装置驱动夹具针连续自转。所述驱动气缸415与进给拖架412铰接，所述驱动气缸415的活塞杆通过关节轴承与磨抛夹具座44活动连接。所述夹具锁紧装置包括设置在磨抛夹具座414上与夹具6燕尾相对应的燕尾滑槽和燕尾夹紧块，燕尾滑槽和燕尾夹紧块分别位于夹具燕尾的两侧，磨抛夹具座414上设置有锁紧气缸416，锁紧气缸416的活塞杆上固定燕尾夹紧块和推块，燕尾夹紧块和推块分别位于夹具燕尾的两侧。所述夹具针转动装置包括设置在磨抛夹具座上的电机，电机的输出轴与夹具的蜗杆轴端连接从而驱动蜗杆转动，在夹具内部蜗杆通过蜗轮蜗杆传动带动整排夹具针转动。所述驱动装置413为伺服电机或气缸。

上述两个系统方案中，每个位置采用单夹具加工，所述磨具可以是辊式或者滚筒式磨抛磨具，也可以是平盘磨具。所述对接上夹具座、对接下夹具座和对接沾粉夹具座上均设置有用于锁紧固定夹具的夹具锁紧装置。所述上料夹具座、下料夹具座、上均设置有用于锁紧固定夹具的夹具锁紧装置。所述磨具驱动机构、上料机构、下料机构、夹具锁紧装置、斜面磨抛机构、第一左右转移机构、第二左右转移机构、平移机械手、对接转移机械手、对接机构等可以参考公开号为CN102366914A、CN103273397A、CN103072059A、CN203676331U、CN203622136U、CN102366914A、CN203622137U、CN203622134U、CN203622135U等现有技术文献所公开的结构。

Claims (17)

1.一种水钻加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将待加工的水钻坯件粘接固定在一个夹具的夹具针上，水钻坯件的上半球暴露在外；

2)对水钻坯件的上半球进行斜面磨削加工和斜面抛光加工，从而在水钻坯件的上半球形成多个斜面A(101)；

3)将完成上半球磨抛加工的水钻坯件对接固定在另一个夹具的夹具针上，水钻坯件的下半球暴露在外；

4)对水钻坯件的下半球进行顶端面磨削加工和圆锥面磨削加工，从而将水钻坯件的下半球加工形成圆台(102)；

5)对圆台(102)的顶部进行顶端面抛光加工，从而形成顶端面(103)；对圆台(102)的腰部进行斜面磨削加工和斜面抛光加工，从而在水钻坯件的下半球形成多个斜面B(104)；

其中，所述圆锥面磨削加工是指：固定有水钻坯件的夹具针与磨削磨具的磨削面呈锐角夹角进行磨削，并且在磨削过程中夹具针连续自转；所述斜面磨削加工是指：固定有水钻坯件的夹具针与磨削磨具的磨削面呈锐角夹角进行磨削；所述斜面抛光加工是指：固定有水钻坯件的夹具针与抛光磨具的抛光面呈锐角夹角进行抛光；所述顶端面磨削加工是指：固定有水钻坯件的夹具针与磨削磨具的磨削面垂直进行磨削；所述顶端面抛光加工是指：固定有水钻坯件的夹具针与抛光磨具的抛光面垂直进行抛光。

2.实施权利要求1所述水钻加工方法的水钻自动磨抛系统，其特征在于，包括：呈直线依次排列设置的对接机构、第一磨削加工机构、第一抛光加工机构、第二磨削加工机构、第三磨削加工机构、第二抛光加工机构和上下料机构；第一磨削加工机构包括用于磨削加工的第一磨削磨具(51)，第一磨削磨具(51)的一侧为顶端面磨削加工和圆锥面磨削加工位置(41)，第一磨削磨具(51)的另一侧为等待位置A(25)；第一抛光加工机构包括用于抛光加工的第一抛光磨具(52)，第一抛光磨具(52)的一侧为顶端面抛光位置(42)，第一抛光磨具(52)的另一侧为上半球斜面抛光位置(24)；第二磨削加工机构包括用于磨削加工的第二磨削磨具(53)，第二磨削磨具(53)的一侧为下半球斜面磨削位置(43)，第二磨削磨具(53)的另一侧为上半球斜面磨削位置A(23)；第三磨削加工机构包括用于磨削加工的第三磨削磨具(54)，第三磨削磨具(54)的一侧为等待位置B(44)，第三磨削磨具(54)的另一侧为上半球斜面磨削位置B(22)；第二抛光加工机构包括用于抛光加工的第二抛光磨具(55)，第二抛光磨具(55)的一侧为下半球斜面抛光位置(45)，第二抛光磨具(55)的另一侧为等待位置C(21)；其中，顶端面磨削加工和圆锥面磨削加工位置(41)上设置有用于安装夹具和驱动夹具进行磨抛加工的顶端面磨抛机构，顶端面抛光位置(42)上设置有用于安装夹具和驱动夹具进行磨抛加工的顶端面磨抛机构；上半球斜面抛光位置(24)、下半球斜面磨削位置(43)、上半球斜面磨削位置A(23)、上半球斜面磨削位置B(22)和下半球斜面抛光位置(45)上均设置有用于安装夹具和驱动夹具进行磨抛加工的斜面磨抛机构；上下料机构、等待位置C(21)、上半球斜面磨削位置B(22)、上半球斜面磨削位置A(23)、上半球斜面抛光位置(24)、等待位置A(25)和对接机构之间通过第一左右转移机构实现夹具的依次流转；对接机构、顶端面磨削加工和圆锥面磨削加工位置(41)、顶端面抛光位置(42)、下半球斜面磨削位置(43)、等待位置B(44)、下半球斜面抛光位置(45)和上下料机构之间通过第二左右转移机构实现夹具的流转。

3.根据权利要求2所述的水钻自动磨抛系统，其特征在于，所述上下料机构包括上料位置(11)、上料沾粉位置(12)和下料位置(13)，上料位置(11)上设有上料夹具座和上料机构，上料沾粉位置(12)上设有上料沾粉夹具座和上料沾粉机构，下料位置(13)上设有下料夹具座和下料机构，上料位置(11)、上料沾粉位置(12)和下料位置(13)之间设有能够拾取和放下夹具并能够将夹具在三个位置之间进行转移的上下料转移装置。

4.根据权利要求2所述的水钻自动磨抛系统，其特征在于，所述对接机构包括对接上夹具安装位置(31)、对接沾粉位置(32)和对接下夹具安装位置(33)，对接上夹具安装位置(31)上设置对接上夹具座，对接下夹具安装位置(33)上设置对接下夹具座，对接下夹具座固定在对接板上，对接上夹具座与对接板滑动连接并通过滑动驱动装置驱动其靠近或远离对接下夹具座，所述对接板的上方设置有能够拾取和放下夹具并能够将夹具在对接上夹具安装位置(31)、对接沾粉位置(32)和对接下夹具安装位置(33)之间进行转移的对接转移装置；所述对接沾粉位置(32)上设置对接沾粉夹具座和对接沾粉机构。

5.根据权利要求2所述的水钻自动磨抛系统，其特征在于，所述顶端面磨抛机构包括磨抛底座(411)，所述磨抛底座(411)上设有进给拖架(412)和磨抛夹具座(414)，进给拖架(412)与磨抛底座(411)倾斜设置滑动连接并由驱动装置(413)驱动移动，磨抛夹具座(414)在进给拖架(412)上沿固定轨道(418)移动并由驱动气缸(415)驱动；其中，所述轨道(418)包括相连接的第一直线轨道和第二直线轨道，第一直线轨道和第二直线轨道的夹角呈钝角；所述驱动气缸(415)的一端与进给拖架(412)活动连接，所述驱动气缸(415)的另一端与磨抛夹具座(414)活动连接；磨抛夹具座(414)上设有夹具锁紧装置和夹具针转动装置。

6.根据权利要求5所述的水钻自动磨抛系统，其特征在于，所述轨道(418)为设置在进给拖架(412)左右两侧侧壁上的滑槽，每个滑槽均包括相连接的第一直线滑槽和第二直线滑槽，第一直线滑槽和第二直线滑槽的夹角呈钝角；磨抛夹具座(414)下部左右两侧各设置有两个导轮，同侧的两个导轮在同侧的滑槽内移动。

7.根据权利要求2所述的水钻自动磨抛系统，其特征在于，所述顶端面磨抛机构包括磨抛底座(411)，所述磨抛底座(411)上设有进给拖架(412)和磨抛夹具座(414)，进给拖架(412)与磨抛底座(411)倾斜设置滑动连接并由驱动装置(413)驱动移动，磨抛夹具座(414)的前侧安装夹具(6)，磨抛夹具座(414)的后侧与进给拖架(412)铰接并由驱动气缸(415)驱动转动，驱动气缸(415)的一端与进给拖架(412)活动连接，驱动气缸(415)的另一端与磨抛夹具座(414)活动连接；磨抛夹具座(414)上设有夹具锁紧装置和夹具针转动装置。

8.根据权利要求7所述的水钻自动磨抛系统，其特征在于，所述驱动气缸(415)与进给拖架(412)铰接，所述驱动气缸(415)的活塞杆通过关节轴承与磨抛夹具座(44)活动连接。

9.根据权利要求7所述的水钻自动磨抛系统，其特征在于，所述夹具锁紧装置包括设置在磨抛夹具座(414)上与夹具(6)燕尾相对应的燕尾滑槽和燕尾夹紧块，燕尾滑槽和燕尾夹紧块分别位于夹具燕尾的两侧，磨抛夹具座(414)上设置有锁紧气缸(416)，锁紧气缸(416)的活塞杆上固定燕尾夹紧块和推块，燕尾夹紧块和推块分别位于夹具燕尾的两侧。

10.实施权利要求1所述水钻加工方法的水钻自动磨抛系统，其特征在于，包括：呈直线依次排列设置的对接机构、第一磨削加工机构、第一抛光加工机构、第二磨削加工机构、第二抛光加工机构和上下料机构；第一磨削加工机构包括用于磨削加工的第一磨削磨具(91)，第一磨削磨具(91)的一侧为顶端面磨削加工和圆锥面磨削加工位置(81)，第一磨削磨具(91)的另一侧为等待位置A(74)；第一抛光加工机构包括用于抛光加工的第一抛光磨具(92)，第一抛光磨具(92)的一侧为顶端面抛光位置(82)，第一抛光磨具(92)的另一侧为上半球斜面抛光位置(73)；第二磨削加工机构包括用于磨削加工的第二磨削磨具(93)，第二磨削磨具(93)的一侧为下半球斜面磨削位置(83)，第二磨削磨具(93)的另一侧为上半球斜面磨削位置(72)；第二抛光加工机构包括用于抛光加工的第二抛光磨具(94)，第二抛光磨具(94)的一侧为下半球斜面抛光位置(84)，第二抛光磨具(94)的另一侧为等待位置B(71)；其中，顶端面磨削加工和圆锥面磨削加工位置(81)上设置有用于安装夹具和驱动夹具进行磨抛加工的顶端面磨抛机构，顶端面抛光位置(82)上设置有用于安装夹具和驱动夹具进行磨抛加工的顶端面磨抛机构；上半球斜面磨削位置(72)、上半球斜面抛光位置(73)、下半球斜面磨削位置(83)和下半球斜面抛光位置(84)上均设置有用于安装夹具和驱动夹具进行磨抛加工的斜面磨抛机构；上下料机构、等待位置B(71)、上半球斜面磨削位置(72)、上半球斜面抛光位置(73)、等待位置A(74)和对接机构之间通过第一左右转移机构实现夹具的依次流转；对接机构、顶端面磨削加工和圆锥面磨削加工位置(81)、顶端面抛光位置(82)、下半球斜面磨削位置(83)、下半球斜面抛光位置(84)和上下料机构之间通过第二左右转移机构实现夹具的流转。

11.根据权利要求10所述的水钻自动磨抛系统，其特征在于，所述上下料机构包括上料位置(11)、上料沾粉位置(12)和下料位置(13)，上料位置(11)上设有上料夹具座和上料机构，上料沾粉位置(12)上设有上料沾粉夹具座和上料沾粉机构，下料位置(13)上设有下料夹具座和下料机构，上料位置(11)、上料沾粉位置(12)和下料位置(13)之间设有能够拾取和放下夹具并能够将夹具在三个位置之间进行转移的上下料转移装置。

12.根据权利要求10所述的水钻自动磨抛系统，其特征在于，所述对接机构包括对接上夹具安装位置(31)、对接沾粉位置(32)和对接下夹具安装位置(33)，对接上夹具安装位置(31)上设置对接上夹具座，对接下夹具安装位置(33)上设置对接下夹具座，对接下夹具座固定在对接板上，对接上夹具座与对接板滑动连接并通过滑动驱动装置驱动其靠近或远离对接下夹具座，所述对接板的上方设置有能够拾取和放下夹具并能够将夹具在对接上夹具安装位置(31)、对接沾粉位置(32)和对接下夹具安装位置(33)之间进行转移的对接转移装置；所述对接沾粉位置(32)上设置对接沾粉夹具座和对接沾粉机构。

13.根据权利要求10所述的水钻自动磨抛系统，其特征在于，所述顶端面磨抛机构包括磨抛底座(411)，所述磨抛底座(411)上设有进给拖架(412)和磨抛夹具座(414)，进给拖架(412)与磨抛底座(411)倾斜设置滑动连接并由驱动装置(413)驱动移动，磨抛夹具座(414)在进给拖架(412)上沿固定轨道(418)移动并由驱动气缸(415)驱动；其中，所述轨道(418)包括相连接的第一直线轨道和第二直线轨道，第一直线轨道和第二直线轨道的夹角呈钝角；所述驱动气缸(415)的一端与进给拖架(412)活动连接，所述驱动气缸(415)的另一端与磨抛夹具座(414)活动连接；磨抛夹具座(414)上设有夹具锁紧装置和夹具针转动装置。

14.根据权利要求13所述的水钻自动磨抛系统，其特征在于，所述轨道(418)为设置在进给拖架(412)左右两侧侧壁上的滑槽，每个滑槽均包括相连接的第一直线滑槽和第二直线滑槽，第一直线滑槽和第二直线滑槽的夹角呈钝角；磨抛夹具座(414)下部左右两侧各设置有两个导轮，同侧的两个导轮在同侧的滑槽内移动。

15.根据权利要求10所述的水钻自动磨抛系统，其特征在于，所述顶端面磨抛机构包括磨抛底座(411)，所述磨抛底座(411)上设有进给拖架(412)和磨抛夹具座(414)，进给拖架(412)与磨抛底座(411)倾斜设置滑动连接并由驱动装置(413)驱动移动，磨抛夹具座(414)的前侧安装夹具(6)，磨抛夹具座(414)的后侧与进给拖架(412)铰接并由驱动气缸(415)驱动转动，驱动气缸(415)的一端与进给拖架(412)活动连接，驱动气缸(415)的另一端与磨抛夹具座(414)活动连接；磨抛夹具座(414)上设有夹具锁紧装置和夹具针转动装置。

16.根据权利要求15所述的水钻自动磨抛系统，其特征在于，所述驱动气缸(415)与进给拖架(412)铰接，所述驱动气缸(415)的活塞杆通过关节轴承与磨抛夹具座(44)活动连接。

17.根据权利要求15所述的水钻自动磨抛系统，其特征在于，所述夹具锁紧装置包括设置在磨抛夹具座(414)上与夹具(6)燕尾相对应的燕尾滑槽和燕尾夹紧块，燕尾滑槽和燕尾夹紧块分别位于夹具燕尾的两侧，磨抛夹具座(414)上设置有锁紧气缸(416)，锁紧气缸(416)的活塞杆上固定燕尾夹紧块和推块，燕尾夹紧块和推块分别位于夹具燕尾的两侧。