CN104400583A - 数控打磨机 - Google Patents

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陈红兵
刘伯军
焦洋
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Abstract

本发明公开了一种数控打磨机，它包括工件四轴移位装置，该工件四轴移位装置包括立柱、Y轴滑座、X轴旋臂、Z轴旋臂、A轴回转工作台、Y轴驱动组件、X轴驱动组件、Z轴驱动组件和A轴驱动组件；旋转式磨头，该旋转式磨头具有主磨机构，主磨机构包括主砂轮组件、主转臂和主砂轮立卧变换组件，主砂轮组件安装在主转臂上，主砂轮立卧变换组件驱动主转臂旋转以便实现旋转式磨头在立卧之间任意角度的变换，从而全方面打磨A轴回转工作台上的工件。本发明能够实现对铸件的自动打磨，并有效去除铸件的飞边毛刺，高效、环保、安全，操作简便、降低了劳动强度，提高了打磨质量。

Description

数控打磨机
技术领域
本发明涉及一种数控打磨机，是一种便于去除外形复杂的铸造零件飞边和毛刺的高效设备。
背景技术
目前，铸造行业中，外形复杂零件的飞边及毛刺的去除，通常都是用砂轮机及其它手持工具来完成；有的使用专用设备来完成；国际上只有少数国家生产优质数控打磨机。
手工方式有以下弊端：
1).操作危险性和劳动强度大，对工人的身体有伤害。
2).噪音大，粉尘多，环境污染严重。
3).无法保证大批量铸件打磨质量的一致性。
4).需使用大量人工。
5).复杂外形铸件打磨效率低下。
专用设备一般由几个固定方向的动力头对零件进行组合加工，自动化程度不高，调整困难，灵活性差，难以同时适应不同尺寸和不同种类的零件。
国外进口的数控打磨机虽然能较好地完成此项工作，但价格昂贵，且维修服务不便；国内虽已有个别企业开发出了数控打磨机，但性能和水平仍有较大差距，目前尚未进入实用阶段。
“十二五”期间我国将进一步加快产业结构调整，改变经济增长方式，由粗放型向集约型方向发展。目前，越来越多的企业为符合国家保护环境、提高效率的可持续发展战略，对高效、低耗、环保的加工设备的需求也越来越多。因此，大力发展数字化控制、劳动强度低、自动化程度高、操作简便灵敏、生产效率高、环境污染少、性能稳定可靠的铸件后处理加工设备，已成为必然趋势。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种数控打磨机，它能够实现对铸件的自动打磨，并有效去除铸件的飞边毛刺，高效、环保、安全，操作简便、降低了劳动强度，提高了打磨质量。
本发明解决上述技术问题采取的技术方案是：一种数控打磨机，它包括：
工件四轴移位装置，该工件四轴移位装置包括立柱、Y轴滑座、X轴旋臂、Z轴旋臂、A轴回转工作台、Y轴驱动组件、X轴驱动组件、Z轴驱动组件和A轴驱动组件，A轴回转工作台用于装夹工件，Y轴滑座滑配在立柱上，X轴旋臂可摆动地支承在Y轴滑座上，Z轴旋臂可摆动地支承在X轴旋臂上，A轴回转工作台可旋转地支承在Z轴旋臂上，Y轴驱动组件设置在Y轴滑座和立柱之间以便其驱动Y轴滑座在立柱上上下移动，X轴驱动组件设置在X轴旋臂和Y轴滑座之间以便其驱动X轴旋臂在Y轴滑座上摆动，Z轴驱动组件设置在Z轴旋臂和X轴旋臂之间以便其驱动Z轴旋臂在X轴旋臂上摆动，A轴驱动组件设置在A轴回转工作台和Z轴旋臂之间以便其驱动A轴回转工作台在Z轴旋臂上转动；
旋转式磨头，该旋转式磨头具有主磨机构，主磨机构包括主砂轮组件、主转臂和主砂轮立卧变换组件，主砂轮组件安装在主转臂上，主砂轮立卧变换组件驱动主转臂旋转以便实现旋转式磨头在立卧之间任意角度的变换，从而全方面打磨A轴回转工作台上的工件。
进一步，为了使旋转式磨头形成双磨头机构，并且提高磨削速度，实现一次装夹可快速完成全部加工，所述的旋转式磨头还具有辅磨机构，该辅磨机构包括辅砂轮组件、辅转臂和辅砂轮位置变换组件，辅砂轮组件安装在辅转臂上，辅转臂可转动地安装在主砂轮组件上，辅砂轮位置变换组件驱动辅转臂旋转以便辅助臂带动辅砂轮组件围绕主砂轮组件做翻转动作。
进一步，为了使本数控打磨机具备自动上下料的功能以便更好地提高其自动化水准，数控打磨机还包括工件自动交换机构，工件自动交换机构包括交换臂、支架和交换臂换位驱动组件，交换臂可旋转地安装在支架上，交换臂的两端分别具有装夹工位，交换臂换位驱动组件驱动交换臂相对于支架作180°旋转以便两个装夹工位进行轮换，从而使待加工工件与A轴回转工作台上的已完工工件进行交换。
进一步，为了很好地实现工件自动交换机构和A轴回转工作台上的工件的交换，交换臂的两端的装夹工位上安装有装夹组件，所述的A轴回转工作台上安装有压紧装置，压紧装置包括压紧缸和压紧杆，压紧缸的活动端与压紧杆的一端连接，压紧杆的另一端可与A轴回转工作台上的装夹组件相连接以便将装夹组件固定于A轴回转工作台上。
进一步，为了能够在打磨工件时对工件进行很好压紧从而更好地提高其打磨质量，工件四轴移位装置还包括工件压紧机构，该工件压紧机构包括工件压紧杆、压紧支架及工件压紧缸，工件压紧杆可滑动地安装在压紧支架上，工件压紧缸的活动端与工件压紧杆相连接；当工件压紧缸动作时，工件压紧杆可抵接在A轴回转工作台上的工件的顶面以便实现压紧。
进一步，提供了一种Y轴驱动组件的具体结构以便实现Y轴滑座在立柱上的移动，Y轴驱动组件包括Y轴动力件、Y轴同步带传动机构、滚珠丝杠和螺母座，Y轴动力件通过Y轴同步带传动机构驱动滚珠丝杠旋转，螺母座与所述的Y轴滑座固定连接，螺母座与滚珠丝杠组成滚珠丝杠副。
进一步，提供了一种X轴驱动组件的具体结构，X轴驱动组件包括X轴动力件和X轴减速机，X轴动力件与X轴减速机的输入轴相传动连接，X轴减速机的输出轴与X轴旋臂固定连接。
进一步，提供了一种Z轴驱动组件的具体结构，Z轴驱动组件包括Z轴动力件和Z轴减速机，Z轴动力件与Z轴减速机的输入轴相传动连接，Z轴减速机的输出轴与Z轴旋臂固定连接。
进一步，提供了一种A轴驱动组件的具体结构，A轴驱动组件包括A轴动力件、A轴同步带传动机构和A轴减速机，A轴动力件通过A轴同步带传动机构与A轴减速机的输入轴相传动连接，A轴减速机的输出轴与A轴回转工作台相连接。
进一步，为了改善打磨环境，提高安全性，数控打磨机还包括防护罩，所述的工件四轴移位装置和旋转式磨头均安装在防护罩内。
采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：
1、提高了打磨质量：本发明采用了工件四轴移位装置，而且采用的旋转式磨头可自动地任意变换角度，提高了复杂外形铸件浇冒口及飞边的打磨质量，保证了大批量生产铸件打磨质量的一致性。
2、提高了打磨效率：本数控打磨机可以自动完成打磨，各个相对应的动力件可由数控系统控制，工件各方向的进给及定位快速准确；加之有主磨机构和辅磨机构的组合，且磨削线速度极高，一次装夹可快速完成全部加工；并且还采用工件自动交换机构，可将已完工零件与待加工零件进行自动交换，让上料时间与加工时间重合，因此生产效率得到进一步提高。
3、确保安全：本数控打磨机由于采用防护罩全封闭防护，且有开门联锁保护功能，操作部位设有光幕保护，可确保打磨操作者的安全。
4、彻底改善打磨环境：本数控打磨机由于采用全封闭防护，磨削后产生的铁屑收集进机床底部的集屑箱内；顶部设有圆形除尘接口与除尘设备连接，以随时吸除切削时所产生的粉尘；加工时产生的噪音亦被封闭在内部，外测分贝数很低。
5、节省人工：由于本数控打磨机具有工序集中、效率高和操作简便等特点，可大量节省人工方式下打磨工的数量。
6、降低劳动强度：本数控打磨机由于采用数控系统、自动夹具、工件自动交换机构，可大大降低工人在切削操作、工件装夹、上下料方面的劳动强度。
附图说明
图1为本发明的数控打磨机的结构示意图；
图2为图1的右视图；
图3为本发明的工件四轴移位装置的结构示意图；
图4为图1的俯视图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
如图1～4所示，一种数控打磨机，它包括：
工件四轴移位装置，该工件四轴移位装置包括立柱2、Y轴滑座3、X轴旋臂4、Z轴旋臂5、A轴回转工作台6、Y轴驱动组件、X轴驱动组件、Z轴驱动组件和A轴驱动组件，A轴回转工作台6用于装夹工件，Y轴滑座3滑配在立柱2上，X轴旋臂4可摆动地支承在Y轴滑座3上，Z轴旋臂5可摆动地支承在X轴旋臂4上，A轴回转工作台6可旋转地支承在Z轴旋臂5上，Y轴驱动组件设置在Y轴滑座3和立柱2之间以便其驱动Y轴滑座3在立柱2上上下移动，X轴驱动组件设置在X轴旋臂4和Y轴滑座3之间以便其驱动X轴旋臂4在Y轴滑座3上摆动，Z轴驱动组件设置在Z轴旋臂5和X轴旋臂4之间以便其驱动Z轴旋臂5在X轴旋臂4上摆动，A轴驱动组件设置在A轴回转工作台6和Z轴旋臂5之间以便其驱动A轴回转工作台6在Z轴旋臂5上转动；其中，立柱2安装在底座1上；
旋转式磨头，它通过头部支架25安装在立柱2上，该旋转式磨头具有主磨机构，主磨机构包括主砂轮组件、主转臂7和主砂轮立卧变换组件，主砂轮组件安装在主转臂7上，主砂轮立卧变换组件驱动主转臂7旋转以便实现旋转式磨头在立卧之间任意角度的变换，从而全方面打磨A轴回转工作台6上的工件；主砂轮组件包括主砂轮伺服电机23和主砂轮24，并且主砂轮伺服电机23直接驱动主砂轮24旋转；主砂轮立卧变换组件包括主砂轮动力件19和主砂轮减速机20，主砂轮动力件19与主砂轮减速机20的输入轴相连接，主砂轮减速机20的输出轴与主转臂7相连接；主砂轮动力件19可以采用伺服电机。
如图2所示，旋转式磨头还具有辅磨机构，该辅磨机构包括辅砂轮组件、辅转臂10和辅砂轮位置变换组件，辅砂轮组件安装在辅转臂10上，辅转臂10可转动地安装在主砂轮组件上，辅砂轮位置变换组件驱动辅转臂10旋转以便辅助臂10带动辅砂轮组件围绕主砂轮组件做翻转动作；辅砂轮组件包括高速电机22和辅砂轮21，高速电机22直接驱动辅砂轮21旋转；辅砂轮位置变换组件为翻转气缸39。
如图1所示，数控打磨机还包括工件自动交换机构，工件自动交换机构包括交换臂8、支架9和交换臂换位驱动组件，交换臂8可旋转地安装在支架9上，交换臂8的两端分别具有装夹工位，交换臂换位驱动组件驱动交换臂8在支架9作180°旋转以便两个装夹工位进行轮换，从而使待加工工件15与A轴回转工作台6上的已完工工件14进行交换。交换臂换位驱动组件可以为交换臂驱动件18和交换臂减速机17，交换臂驱动件18可以为伺服电机。
如图1所示，交换臂8的两端的装夹工位上安装有装夹组件，A轴回转工作台6上安装有压紧装置，压紧装置包括压紧缸38和压紧杆37，压紧缸38的活动端与压紧杆37的一端连接，压紧杆37的另一端可与A轴回转工作台6上的装夹组件相连接以便将装夹组件固定于A轴回转工作台6上；装夹组件为装夹托盘13和安装在其上的夹具16。
如图2所示，工件四轴移位装置还包括工件压紧机构，该工件压紧机构包括工件压紧杆11、压紧支架12及工件压紧缸40，工件压紧杆11可滑动地安装在压紧支架12上，工件压紧缸40的活动端与工件压紧杆11相连接；当工件压紧缸40动作时，工件压紧杆11可抵接在A轴回转工作台6上的工件的顶面以便实现压紧。工件压紧缸40可以为气缸。
如图1、3所示，Y轴驱动组件包括Y轴动力件26、Y轴同步带传动机构27、滚珠丝杠28和螺母座29，Y轴动力件26通过Y轴同步带传动机构27驱动滚珠丝杠28旋转，螺母座29与Y轴滑座3固定连接，螺母座29与滚珠丝杠28组成滚珠丝杠副。
如图1、3所示，X轴驱动组件包括X轴动力件30和X轴减速机31，X轴动力件30与X轴减速机31的输入轴相传动连接，X轴减速机31的输出轴与X轴旋臂4固定连接。
如图1、3所示，Z轴驱动组件包括Z轴动力件33和Z轴减速机32，Z轴动力件33与Z轴减速机32的输入轴相传动连接，Z轴减速机32的输出轴与Z轴旋臂5固定连接。
如图1、3所示，A轴驱动组件包括A轴动力件34、A轴同步带传动机构35和A轴减速机36，A轴动力件34通过A轴同步带传动机构35与A轴减速机36的输入轴相传动连接，A轴减速机36的输出轴与A轴回转工作台6相连接。
其中，Y轴动力件26、X轴动力件30、Z轴动力件33和A轴动力件34均可采用伺服电机。
如图1所示，数控打磨机还包括防护罩43，工件四轴移位装置和旋转式磨头均安装在防护罩43内。
本发明还具有电控箱42和数控系统41，采用数控系统41，提高了自动化程度，不但增强了对不同工件的适应性，提高了效率，而且大大减轻了操作人员的劳动强度。
防护罩右前方为数控系统41和启停按钮46；正前方上下料位置两侧设有安全光幕47，以保护操作者在工件旋转交换时免受伤害；右侧设有安全门锁开关48，在门处于打开状态下防止机床运转，确保操作者的安全。顶部设有圆形除尘接口44，以便与除尘设备连接，可随时吸除磨削所产生的粉尘。底座下方置有集屑箱45，以承接磨削产生的铁屑。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数控打磨机，其特征在于，它包括：
工件四轴移位装置，该工件四轴移位装置包括立柱(2)、Y轴滑座(3)、X轴旋臂(4)、Z轴旋臂(5)、A轴回转工作台(6)、Y轴驱动组件、X轴驱动组件、Z轴驱动组件和A轴驱动组件，A轴回转工作台(6)用于装夹工件，Y轴滑座(3)滑配在立柱(2)上，X轴旋臂(4)可摆动地支承在Y轴滑座(3)上，Z轴旋臂(5)可摆动地支承在X轴旋臂(4)上，A轴回转工作台(6)可旋转地支承在Z轴旋臂(5)上，Y轴驱动组件设置在Y轴滑座(3)和立柱(2)之间以便其驱动Y轴滑座(3)在立柱(2)上上下移动，X轴驱动组件设置在X轴旋臂(4)和Y轴滑座(3)之间以便其驱动X轴旋臂(4)在Y轴滑座(3)上摆动，Z轴驱动组件设置在Z轴旋臂(5)和X轴旋臂(4)之间以便其驱动Z轴旋臂(5)在X轴旋臂(4)上摆动，A轴驱动组件设置在A轴回转工作台(6)和Z轴旋臂(5)之间以便其驱动A轴回转工作台(6)在Z轴旋臂(5)上转动；
旋转式磨头，该旋转式磨头具有主磨机构，主磨机构包括主砂轮组件、主转臂(7)和主砂轮立卧变换组件，主砂轮组件安装在主转臂(7)上，主砂轮立卧变换组件驱动主转臂(7)旋转以便实现旋转式磨头在立卧之间任意角度的变换，从而全方面打磨A轴回转工作台(6)上的工件。
2.根据权利要求1所述的数控打磨机，其特征在于：所述的旋转式磨头还具有辅磨机构，该辅磨机构包括辅砂轮组件、辅转臂(10)和辅砂轮位置变换组件，辅砂轮组件安装在辅转臂(10)上，辅转臂(10)可转动地安装在主砂轮组件上，辅砂轮位置变换组件驱动辅转臂(10)旋转以便辅助臂(10)带动辅砂轮组件围绕主砂轮组件做翻转动作。
3.根据权利要求1所述的数控打磨机，其特征在于：还包括工件自动交换机构，工件自动交换机构包括交换臂(8)、支架(9)和交换臂换位驱动组件，交换臂(8)可旋转地安装在支架(9)上，交换臂(8)的两端分别具有装夹工位，交换臂换位驱动组件驱动交换臂(8)在支架(9)作180°旋转以便两个装夹工位进行轮换，从而使待加工工件(15)与A轴回转工作台(6)上的已完工工件(14)进行交换。
4.根据权利要求3所述的数控打磨机，其特征在于：所述的交换臂(8)的两端的装夹工位上安装有装夹组件，所述的A轴回转工作台(6)上安装有压紧装置，压紧装置包括压紧缸(38)和压紧杆(37)，压紧缸(38)的活动端与压紧杆(37)的一端连接，压紧杆(37)的另一端可与A轴回转工作台(6)上的装夹组件相连接以便将装夹组件固定于A轴回转工作台(6)上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的数控打磨机，其特征在于：所述的工件四轴移位装置还包括工件压紧机构，该工件压紧机构包括工件压紧杆(11)、压紧支架(12)及工件压紧缸(40)，工件压紧杆(11)可滑动地安装在压紧支架(12)上，工件压紧缸(40)的活动端与工件压紧杆(11)相连接；当工件压紧缸(40)动作时，工件压紧杆(11)可抵接在A轴回转工作台(6)上的工件的顶面以便实现压紧。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的数控打磨机，其特征在于：所述的Y轴驱动组件包括Y轴动力件(26)、Y轴同步带传动机构(27)、滚珠丝杠(28)和螺母座(29)，Y轴动力件(26)通过Y轴同步带传动机构(27)驱动滚珠丝杠(28)旋转，螺母座(29)与所述的Y轴滑座(3)固定连接，螺母座(29)与滚珠丝杠(28)组成滚珠丝杠副。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的数控打磨机，其特征在于：所述的X轴驱动组件包括X轴动力件(30)和X轴减速机(31)，X轴动力件(30)与X轴减速机(31)的输入轴相传动连接，X轴减速机(31)的输出轴与X轴旋臂(4)固定连接。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的数控打磨机，其特征在于：所述的Z轴驱动组件包括Z轴动力件(33)和Z轴减速机(32)，Z轴动力件(33)与Z轴减速机(32)的输入轴相传动连接，Z轴减速机(32)的输出轴与Z轴旋臂(5)固定连接。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的数控打磨机，其特征在于：A轴驱动组件包括A轴动力件(34)、A轴同步带传动机构(35)和A轴减速机(36)，A轴动力件(34)通过A轴同步带传动机构(35)与A轴减速机(36)的输入轴相传动连接，A轴减速机(36)的输出轴与A轴回转工作台(6)相连接。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的数控打磨机，其特征在于：还包括防护罩(43)，所述的工件四轴移位装置和旋转式磨头均安装在防护罩(43)内。
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