CN104589190B - 磨金刚石刀头装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种磨金刚石刀头装置，属于磨削技术领域。它解决了现有的金刚石刀头磨削装置通用性差的问题。本磨金刚石刀头装置包括机架，机架上定位有一转盘，转盘上至少固定有三组刀头夹具，机架上固定有能驱动转盘角度等分旋转的等分驱动结构；转盘外侧沿转盘旋转方向依次设有能将刀头送入刀头夹具内的进料组件和能对刀头一外表面进行磨削的磨头总成；一组刀头夹具与进料组件相对时，另一组刀头夹具同时与磨头总成相对。本磨金刚石刀头装置中磨头总成根据程序磨平面、斜面以及圆弧面，因而具有通用性高的优点。本磨金刚石刀头装置中磨头总成的砂轮在磨削刀头过程中能根据砂轮磨损量实时补偿，保证刀头一次磨削后便符合设计要求。
Description
技术领域
本发明属于磨削技术领域，涉及一种磨削装置，特别是一种磨金刚石刀头装置。
背景技术
金刚石刀头是金刚石锯片的工作主体。金刚石刀头一个面为切削面、与切削面相背的基体连接面、两个端面和两个侧面。
金刚石刀头先采用热压工艺生产得到坯料，再通过磨削得到合格的产品；磨削包括磨底面、磨斜面和磨棱角等。为此人们曾提出了各种磨削装置，如中国专利文献记载的金刚石刀头斜面磨削装置(申请公布号CN103317407A)、金刚石刀头棱角磨削装置(申请公布号CN103317408A)、金刚石刀头底面磨削装置申请(公布号CN103331488A)。上述磨削装置虽然能够对某面进行磨削，但金刚石刀头生产商希望能提高设备的通用性以及提高生产效率，降低投资成本及生产成本。
发明内容
本发明提出了一种磨金刚石刀头装置，本发明要解决的技术问题是如何提高磨金刚石刀头装置生产效率。
本发明的要解决的技术问题可通过下列技术方案来实现：
本磨金刚石刀头装置，包括机架，机架上定位有一转盘，转盘上至少固定有三组沿转盘周向均匀分布的刀头夹具，机架上固定有能驱动转盘角度等分旋转的等分驱动结构；转盘外侧沿转盘旋转方向依次设有能将刀头送入刀头夹具内的进料组件和能对刀头一外表面进行磨削的磨头总成；一组刀头夹具与进料组件相对时，另一组刀头夹具同时与磨头总成相对。
利用本磨金刚石刀头装置加工金刚石刀头，下述工序同时进行，进料组件将待磨削的刀头装入一刀头夹具内、磨头总成磨刀头夹具内刀头的一外表面，刀头夹具将刀头夹具内已磨削的刀头推出；即上料、磨削和下料同时进行，因而具有生产效率高的优点。
在上述的磨金刚石刀头装置中，本磨金刚石刀头装置包括旋转气电接头，旋转气电接头的外壳固定在机架上；机架上定位有竖直设置的空芯转轴，空芯转轴的上端与转盘固定连接，空芯转轴的下端与旋转气电接头的转子固定连接；等分驱动结构与空芯转轴相连。夹具中会采用气缸夹具以及会安装传感器进行信号反馈，气管和电线穿过空芯转轴与旋转气电接头转子的接口相连通，旋转气电接头外壳的接口与气源和PLC相连通；保证转盘能连续旋转且不会导致气管和电线缠绕而断裂；进而提高了磨金刚石刀头装置的生产效率。
在上述的磨金刚石刀头装置中，所述进料组件包括与刀头夹具的夹口相对设置的推料杆和与推料杆垂直设置的进料通道，机架上固定有推料气缸，推料气缸的活塞杆与推料杆固定连接。进料通道的进口与振动盘相连，振动盘将待磨削的刀头源源不断地供入进料通道内；推料气缸驱动推料杆运动，将进料通道出口端的一个刀头推入刀头夹具的夹口内。
进料组件还可采用下述方案替换：在上述的磨金刚石刀头装置中，所述进料组件包括与刀头夹具的夹口相对设置的推料杆、与推料杆垂直设置的进料通道和位于进料通道与转盘之间能使进料通道与刀头夹具的夹口相连通的连通通道，机架上固定有推料气缸和退让气缸，推料气缸的活塞杆与推料杆固定连接；退让气缸的活塞杆与连通通道固定连接。进料通道的进口与振动盘相连，振动盘将待磨削的刀头源源不断地供入进料通道内；将刀头推入刀头夹具的夹口内之前，退让气缸带动连通通道运动使进料通道与刀头夹具的夹口相连通，连通通道运动优选为向上运动；推料气缸驱动推料杆运动，将进料通道出口端的一个刀头推入刀头夹具的夹口内；之后，退让气缸带动连通通道向下运动；进而既保证能将刀头稳定地送入刀头夹具的夹口内，又避免转盘旋转时刀头夹具与进料组件发生擦碰而影响加工刀头效率以及设备正常运行。
在上述的磨金刚石刀头装置中，所述磨头总成包括十字拖板组件、砂轮和用于监测砂轮磨削面位置的轮面监测传感器，十字拖板组件中具有底板、顶板、磨削量补偿伺服电机和磨削进给伺服电机；十字拖板组件的底板固定在机架上，砂轮定位在十字拖板组件的顶板上，十字拖板组件的顶板上固定有与砂轮相连的第一电机；十字拖板组件的顶板上还固定有能驱动轮面监测传感器沿垂直于砂轮轴芯线方向运动的伺服电机驱动结构。
磨金刚石刀头装置中磨头总成的控制策略为伺服电机驱动结构和磨削量补偿伺服电机均与PLC电连接，伺服电机驱动结构根据砂轮磨损量驱动轮面监测传感器始终监测砂轮磨削面位置，PLC根据轮面监测传感器移动距离控制磨削量补偿伺服电机带动顶板运动使砂轮向刀头夹具方向移动且补偿距离与轮面监测传感器移动距离相同。
利用具有上述磨头总成和上述控制策略的磨金刚石刀头装置加工刀头，保证加工出来的刀头符合设计要求，无需多次磨削同一外表面；进而有效地提高了生产效率。
在上述的磨金刚石刀头装置中，所述磨头总成还包括砂轮托持板和砂轮托持气缸，砂轮托持气缸和砂轮托持板位于砂轮下方，砂轮托持气缸的缸体与顶板固定连接，砂轮托持气缸的活塞杆与砂轮托持板固定连接。本磨头总成中转轴竖直设置，砂轮水平设置，安装砂轮时需要从上向上安装，在更换砂轮过程中，砂轮托持气缸和砂轮托持板能保证砂轮的状态，进而方便旋转锁紧螺母，即方便更换砂轮，尤其是能使更换砂轮由一人操作完成；进而提高了生产效率。
在上述的磨金刚石刀头装置中，所述转盘外侧还设有落料接管，落料接管固定在机架上，沿转盘旋转方向依次为进料组件、磨头总成和落料接管；刀头夹具的数量为三个，三个刀头夹具与进料组件、磨头总成和落料接管一一对应。
在上述的磨金刚石刀头装置中，所述刀头夹具的数量为四个，转盘外侧沿转盘旋转方向依次为进料组件、磨头总成、落料接管、落料确认组件，落料确认组件固定在机架上，四个刀头夹具与进料组件、磨头总成、落料接管和落料确认组件一一对应。落料确认组件用于确认刀头夹具中夹口内的刀头在上一工位中是否已掉落，若确认已掉落则可继续执行转盘旋转，反之可报警及做对应的处理措施。
在上述的磨金刚石刀头装置中，所述落料确认组件为一磁性传感器；刀头夹具中夹口内有无刀头磁性传感器反馈的信号不同，PLC根据上述反馈的信号进行控制。根据实际情况，落料确认组件可采用下述方案：在上述的磨金刚石刀头装置中，所述落料确认组件包括落料确认推杆和落料确认气缸，落料确认气缸的缸体固定在机架上，落料确认气缸的活塞杆与落料确认推杆固定连接。落料确认气缸驱动落料确认推杆推出后迅速回缩，若刀头夹具中夹口内没有刀头，则落料确认推杆推动刀头夹具后靠山并压缩弹簧；若刀头夹具中夹口内有刀头，则落料确认推杆推动刀头并带动刀头夹具后靠山移动以及压缩弹簧；刀头在弹簧的弹力作用下顶出刀头夹具的夹口，既本磨金刚石刀头装置无需停机便能处理未掉落的刀头，进而保证了生产效率。
与现有技术相比，本磨金刚石刀头装置中磨头总成根据程序磨平面、斜面以及圆弧面，因而具有通用性高的优点。本磨金刚石刀头装置中磨头总成的砂轮在磨削刀头过程中能根据砂轮磨损量实时补偿，保证刀头一次磨削后便符合设计要求；本磨金刚石刀头装置上料、磨削、下料同时进行，因而具有生产效率高的优点。
附图说明
图1是本磨金刚石刀头装置的俯视结构示意图。
图2是本磨金刚石刀头装置的主视结构示意图。
图3是本磨金刚石刀头装置的立体结构示意图。
图4是本磨金刚石刀头装置中进料组件的立体结构示意图。
图5是本磨金刚石刀头装置另一视角的立体结构示意图。
图6是图5中落料确认组件处局部结构放大图。
图7是本磨金刚石刀头装置中磨头总成的立体结构示意图。
图中，1、机架；2、转盘；3、刀头夹具；3a、夹口；3b、下垫板；3c、后靠山；3d、侧靠山；3e、上压板；3f、第一气缸；3g、弹簧；3h、第二气缸；4、进料组件；4a、推料杆；4b、进料通道；4c、连通通道；4d、推料气缸；4e、退让气缸；5、磨头总成；5a、十字拖板组件；5a1、顶板；5a2、磨削量补偿伺服电机；5a3、磨削进给伺服电机；5b、砂轮；5c、转轴；5d、轮面监测传感器；5e、伺服电机驱动结构；5e1、支架；5e2、第一伺服电机；5e3、导轨；5f、砂轮托持气缸；5g、第一电机；6、落料接管；7、落料确认组件；7a、落料确认推杆；7b、落料确认气缸；8、旋转气电接头；9、空芯转轴；10、等分驱动结构；11、红外对射传感器。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
如图1至图7所示，本磨金刚石刀头装置包括机架1、PLC、转盘2、刀头夹具3、进料组件4、磨头总成5、落料接管6、落料确认组件7和旋转气电接头8。
机架1为本磨金刚石刀头装置的基础件，机架1放置在地面上。
机架1上定位有竖直设置的空芯转轴9，转盘2与空芯转轴9的上端部固定连接。机架1上固定有能驱动转盘2角度等分旋转的等分驱动结构10，具体来说，等分驱动结构10包括电机和角度分度器，本说明书附图给出的刀头夹具3数量为四组，则角度分度器为四等分的角度分度器；即角度分度器等分数与刀头夹具3数量相同。角度分度器和电机的壳体固定在机架1上，角度分度器的输入轴与电机转轴相连，角度分度器的输出轴与空芯转轴9相连。旋转气电接头8的外壳固定在机架1上，空芯转轴9的下端部与旋转气电接头8的转子固定连接；
刀头夹具3具有夹口3a、下垫板3b、后靠山3c、侧靠山3d、上压板3e、与后靠山3c相连的第一气缸3f和弹簧3g、与上压板3e相连的第二气缸3h。四组刀头夹具3沿着空芯转轴9周向均匀分布，夹口3a朝外。与刀头夹具3相连的气管以及与设置在转盘2上传感器相连的电线均穿在空芯转轴9内且均通过旋转气电接头8的接气口和接线口一一对应地相连接。
进料组件4、磨头总成5、落料接管6、落料确认组件7均位于转盘2的外侧，且沿着沿转盘2旋转方向依次设置。当一组刀头夹具3与进料组件4处于对应位置时，其余三组刀头夹具3与磨头总成5、落料接管6、落料确认组件7位置处于一一对应状态。
如图3和图4所示，进料组件4能将刀头推入刀头夹具3的夹口3a内。进料组件4包括与刀头夹具3的夹口3a相对设置的推料杆4a、与推料杆4a垂直设置的进料通道4b和位于进料通道4b与转盘2之间能使进料通道4b与刀头夹具3的夹口3a相连通的连通通道4c，机架1上固定有推料气缸4d和退让气缸4e，推料气缸4d的活塞杆与推料杆4a固定连接；退让气缸4e的活塞杆与连通通道4c固定连接。退让气缸4e的活塞杆竖直设置。
本磨金刚石刀头进料组件4控制策略为将先控制退让气缸4e带动连通通道4c向上运动使进料通道4b的出口与刀头夹具3的夹口3a相连通；再控制推料气缸4d驱动推料杆4a运动将进料通道4b出口端的一个刀头推过连通通道4c并推入刀头夹具3的夹口3a内；最后控制推料气缸4d带动推料杆4a复位运动和控制退让气缸4e带动连通通道4c向下运动。
磨头总成5能对刀头一外表面进行磨削。磨头总成5包括十字拖板组件5a、砂轮5b、转轴5c、第一电机5g和用于监测砂轮5b磨削面位置的轮面监测传感器5d；十字拖板组件5a中具有底板、顶板5a1、磨削量补偿伺服电机5a2和磨削进给伺服电机5a3，底板固定在机架1上，转轴5c竖直设置且定位在顶板5a1上，砂轮5b固定在转轴5c的下端部，第一电机5g固定在顶板5a1上，第一电机5g的转轴与转轴5c相连；顶板5a1上还固定有能驱动轮面监测传感器5d沿垂直于砂轮5b轴芯线方向运动的伺服电机驱动结构5e。具体来说，伺服电机驱动结构5e包括支架5e1和第一伺服电机5e2，轮面监测传感器5d为激光传感器或红外对射传感器，轮面监测传感器5d固定在支架5e1上，支架5e1通过导轨5e3与顶板5a1相连接，第一伺服电机5e2固定在顶板5a1上，第一伺服电机5e2的转轴与支架5e1之间通过丝杆丝母相连。伺服电机驱动结构5e和磨削量补偿伺服电机5a2均与PLC电连接。
轮面监测传感器5d发出的光线刚被砂轮5b阻挡为本磨金刚石刀头装置中磨头总成5需要保持的状态。磨金刚石刀头装置中磨头总成5的控制策略为根据砂轮5b磨损量第一伺服电机5e2驱动支架5e1运动保持轮面监测传感器5d发出的光线刚被砂轮5b阻挡，PLC根据轮面监测传感器5d移动距离控制磨削量补偿伺服电机5a2带动顶板5a1运动使砂轮5b向刀头夹具3方向移动且补偿距离与轮面监测传感器5d移动距离相同。显然轮面监测传感器5d移动方向与转轴5c轴向相垂直。
金刚石刀头外表面可能含有金刚石，因而磨削刀头外表面砂轮5b磨损量较大，不及时补偿便导致磨出的刀头不符合设计要求，需要二次，甚至三次磨削。本磨头总成5既磨头总成5的控制策略保证被磨削的砂轮5b及时得到补偿，保证应有的磨削量，进而保证依次磨削后的刀头便符合设计要求。
磨头总成5还包括砂轮托持板和砂轮托持气缸5f，砂轮托持气缸5f和砂轮5b托持板位于砂轮5b下方，砂轮托持气缸5f的缸体与顶板5a1固定连接，砂轮托持气缸5f的活塞杆与砂轮5b托持板固定连接。
进料组件4和磨头总成5之间设有用于调节磨削量的调节结构，具体来说，调节结构包括红外对射传感器11和调整红外对射传感器11位置的游标尺，红外对射传感器11移动方向与磨削量补偿伺服电机5a2驱动砂轮5b运动方向相同。
本磨金刚石刀头装置磨削刀头策略，首先控制磨削量补偿伺服电机5a2和磨削进给伺服电机5a3使砂轮5b外端点与红外对射传感器11发出的光线相对；再控制磨削进给伺服电机5a3驱动砂轮5b移动完成对刀头外表面磨削；在磨削过程中执行磨头总成5的控制策略。
操作游标尺调节红外对射传感器11的位置，即改变砂轮5b外端点与红外对射传感器11发出的光线相对所处位置，进而增大或减少磨削量。
落料接管6倾斜设置，上端口与刀头夹具3的夹口3a相对，在此工序中，控制停止向第一气缸3f和第二气缸3h供气，刀头夹具3中弹簧3g在弹力作用下将刀头推出，从刀头夹具3掉落的刀头自动落入落料接管6内，进而自动向下滑入，方便收集刀头。
落料确认组件7包括落料确认推杆7a和落料确认气缸7b，落料确认气缸7b的缸体固定在机架1上，落料确认气缸7b的活塞杆与落料确认推杆7a固定连接。本磨金刚石刀头落料确认组件7的控制策略为控制停止向第一气缸3f和第二气缸3h供气，控制落料确认气缸7b驱动落料确认推杆7a推出后迅速回缩。上一工序中刀头夹具3中弹簧3g可能卡住而未将刀头推出，落料确认推杆7a推动刀头并带动刀头夹具3后靠山3c移动以及压缩弹簧3g；能有效地解除弹簧3g卡塞，进而刀头在弹簧3g的弹力作用下顶出刀头夹具3的夹口3a。
实施例二
本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，基本相同之处不再累赘描述，仅描述不一样的地方，不一样的地方在于：转盘2刀头夹具3的数量为三个，转盘2外侧沿转盘2旋转方向依次仅设有进料组件4、磨头总成5和落料接管6；三个刀头夹具3与进料组件4、磨头总成5和落料接管6位置一一对应。
实施例三
本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，基本相同之处不再累赘描述，仅描述不一样的地方，不一样的地方在于：进料组件4中没有连通通道4c，仅包括与刀头夹具3的夹口3a相对设置的推料杆4a和与推料杆4a垂直设置的进料通道4b，机架1上固定有推料气缸4d，推料气缸4d的活塞杆与推料杆4a固定连接。进料通道4b出口与刀头夹具3的夹口3a相连通，推料气缸4d驱动推料杆4a运动，将进料通道4b出口端的一个刀头直接推入刀头夹具3的夹口3a内。
实施例四
本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，基本相同之处不再累赘描述，仅描述不一样的地方，不一样的地方在于：落料确认组件7为一磁性传感器；刀头夹具3中夹口3a内有无刀头磁性传感器反馈的信号不同，PLC根据上述反馈的信号进行控制。
Claims (9)
1.一种磨金刚石刀头装置，包括机架(1)，其特征在于，所述机架(1)上定位有一转盘(2)，转盘(2)上至少固定有三组沿转盘(2)周向均匀分布的刀头夹具(3)，机架(1)上固定有能驱动转盘(2)角度等分旋转的等分驱动结构(10)；转盘(2)外侧沿转盘(2)旋转方向依次设有能将刀头送入刀头夹具(3)内的进料组件(4)和能对刀头一外表面进行磨削的磨头总成(5)；一组刀头夹具(3)与进料组件(4)相对时，另一组刀头夹具(3)同时与磨头总成(5)相对；所述磨头总成(5)包括十字拖板组件(5a)、砂轮(5b)和用于监测砂轮(5b)磨削面位置的轮面监测传感器(5d)，十字拖板组件(5a)中具有底板、顶板(5a1)、磨削量补偿伺服电机(5a2)和磨削进给伺服电机(5a3)；十字拖板组件(5a)的底板固定在机架(1)上，砂轮(5b)定位在十字拖板组件(5a)的顶板(5a1)上，十字拖板组件(5a)的顶板(5a1)上固定有与砂轮(5b)相连的第一电机(5g)；十字拖板组件(5a)的顶板(5a1)上还固定有能驱动轮面监测传感器(5d)沿垂直于砂轮(5b)轴芯线方向运动的伺服电机驱动结构(5e)。
2.根据权利要求1所述的磨金刚石刀头装置，其特征在于，本磨金刚石刀头装置还包括旋转气电接头(8)，旋转气电接头(8)的外壳固定在机架(1)上；机架(1)上定位有竖直设置的空芯转轴(9)，空芯转轴(9)的上端与转盘(2)固定连接，空芯转轴(9)的下端与旋转气电接头(8)的转子固定连接；等分驱动结构(10)与空芯转轴(9)相连。
3.根据权利要求1所述的磨金刚石刀头装置，其特征在于，所述进料组件(4)包括与刀头夹具(3)的夹口(3a)相对设置的推料杆(4a)和与推料杆(4a)垂直设置的进料通道(4b)，机架(1)上固定有推料气缸(4d)，推料气缸(4d)的活塞杆与推料杆(4a)固定连接。
4.根据权利要求1所述的磨金刚石刀头装置，其特征在于，所述进料组件(4)包括与刀头夹具(3)的夹口(3a)相对设置的推料杆(4a)、与推料杆(4a)垂直设置的进料通道(4b)和位于进料通道(4b)与转盘(2)之间能使进料通道(4b)与刀头夹具(3)的夹口(3a)相连通的连通通道(4c)，机架(1)上固定有推料气缸(4d)和退让气缸(4e)，推料气缸(4d)的活塞杆与推料杆(4a)固定连接；退让气缸(4e)的活塞杆与连通通道(4c)固定连接。
5.根据权利要求1所述的磨金刚石刀头装置，其特征在于，所述伺服电机驱动结构(5e)包括支架(5e1)和第一伺服电机(5e2)，轮面监测传感器(5d)固定在支架(5e1)上，支架(5e1)通过导轨(5e3)与顶板(5a1)相连接，第一伺服电机(5e2)固定在顶板(5a1)上，第一伺服电机(5e2)的转轴与支架(5e1)之间通过丝杆丝母相连。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的磨金刚石刀头装置，其特征在于，所述磨头总成(5)还包括砂轮(5b)托持板和砂轮托持气缸(5f)，砂轮托持气缸(5f)和砂轮(5b)托持板位于砂轮(5b)下方，砂轮托持气缸(5f)的缸体与顶板(5a1)固定连接，砂轮托持气缸(5f)的活塞杆与砂轮(5b)托持板固定连接。
7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的磨金刚石刀头装置，其特征在于，所述转盘(2)外侧还设有落料接管(6)，落料接管(6)固定在机架(1)上，沿转盘(2)旋转方向依次为进料组件(4)、磨头总成(5)和落料接管(6)；刀头夹具(3)的数量为三个，三个刀头夹具(3)与进料组件(4)、磨头总成(5)和落料接管(6)一一对应。
8.根据权利要求1或2或3或4或5所述的磨金刚石刀头装置，其特征在于，所述刀头夹具(3)的数量为四个，转盘(2)外侧沿转盘(2)旋转方向依次为进料组件(4)、磨头总成(5)、落料接管(6)、落料确认组件(7)，落料确认组件(7)固定在机架(1)上，四个刀头夹具(3)与进料组件(4)、磨头总成(5)、落料接管(6)和落料确认组件(7)一一对应。
9.根据权利要求8所述的磨金刚石刀头装置，其特征在于，所述落料确认组件(7)为一磁性传感器；或所述落料确认组件(7)包括落料确认推杆(7a)和落料确认气缸(7b)，落料确认气缸(7b)的缸体固定在机架(1)上，落料确认气缸(7b)的活塞杆与落料确认推杆(7a)固定连接。
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