CN105345611B - 一种用于磨削弧面轮廓度大于180°的r弧仿型刀的设备 - Google Patents

Abstract

一种用于磨削弧面轮廓大于180°R弧仿型刀的设备，包括工作台、设置在工作台上的砂轮，还包括设置在工作台上的刀体安装台，刀体安装台包括绕自身旋转的旋转台、安装在旋转台上的用于定位刀体的刀座，工作台还设置有用于微调刀体与砂轮磨削面之间距离的纵向微调进给机构，砂轮的圆周面为异形机构的磨削面，包括分别与两端面倒角的辅助斜面、和位于两辅助斜面之间的圆周磨削带，两辅助斜面之间的夹角小于90°，磨削带的宽度为0.3～0.4mm。本发明利用改进后的砂轮磨削面，配合安装在旋转台上的刀体，可手动或自动旋转刀体360°，在旋转过程中，砂轮的磨削带磨削刀尖，自动加工出圆滑轮廓面大于180°的圆弧刃口，并自动生成刃口后角。

Description

一种用于磨削弧面轮廓度大于180°的R弧仿型刀的设备

技术领域

本发明涉及一种用于加工制作R弧仿型刀的机械设备，具体的说是一种能够磨制出带刃口后角的、R弧的圆弧轮廓面的弧度大于180°的R弧仿型刀的磨削设备。

背景技术

“O”型胶圈密封技术广泛应用于工业、农业、国防军事等领域。胶圈模具的内圆弧精度直接影响胶圈的质量，而制造胶圈模具所使用R弧仿型刀具的精度高低直接影响胶圈模具的内圆弧精度。这里所说的R弧仿型刀具是指将常规刀具的主后面与副后面之间的交线加工为圆弧面刃口，该圆弧面刃口为具有一定直径参数的圆弧轮廓面，并且圆弧轮廓面的弧度(即R弧的弧面轮廓度)大于180°，刀尖处圆弧轮廓面的切线与过该处的切削平面(该切削平面可以理解为磨制刀具时，磨具切削点处的切线所在平面，也可以理解为建立刀具的正交平面参考系时，与切削刃相切并与基面垂直的切削平面)呈8°～12°的刃口后角。传统方法中，R弧仿型刀具一般采用光学磨磨制，靠光学磨只能磨制R弧≤180°的轮廓面，刃口后角8°～12°再由人工磨制加工。而且利用传统普通车床制造胶圈模具，磨制出的刀具只能实现一对一的加工，不同规格的胶圈模具需要不同尺寸的刀具，这严重影响生产效率。

中国专利201220584697.8公开了一种内外弧形刀口研磨机，它包括一砂轮单元，其具有一圆盘状砂轮、一刀口弧形调整单元以及一枢设在该刀口弧形调整单元上的进刀单元。刀口弧形调整单元与该进刀单元枢设的枢轴，其中心线位于砂轮外缘与刀具接触的切线延伸区，并能保持在该切线的内区或外区其中之一的位置。这种研磨机利用刀口弧形调整单元与进刀单元枢设的枢轴，可以研磨刀具内弧形刀口或外弧形刀口，但无法研磨其它类型的工件，且其结构复杂，精度也有待提高。

另一方面，随着现代数控机床加工技术发展，利用数控车床加工胶圈模具已变为现实。它优越性体现在：它克服了传统普通车床制造胶圈模具所使用的R弧仿型刀具只能一对一加工的缺点，数控加工时可以利用“刀补”技术达到一刀车制多规格型腔；数控加工可以自动进给，克服了人工操纵进给不稳定弊端，使胶圈模具精度大幅度提高；另外数控加工所用刀具材料优越，能替代传统的刀具材料，可以把原胶圈模具的模硬度HRC30～34提高HRC48～52，这就大大增加了胶圈模具的耐磨性，延长了使用寿命；基于数控加工诸多优点，胶圈模具加工效率得到极大发挥。数控加工利用“刀补”技术提高了生产效率，但是关键点还是需要加工出具有刃口后角的、圆弧轮廓面大于180°的R弧仿型刀具。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种能够加工出圆弧轮廓面大于180°的、能够磨制带刃口后角的R弧仿型刀的磨削设备。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种用于磨削弧面轮廓度大于180°的R弧仿型刀的设备，包括具有平面内横向和纵向进给机构的工作台、设置在工作台上方、具有空间内上下进给机构的砂轮，改进后，还包括设置在工作台上的刀体安装台，刀体安装台包括绕自身旋转的旋转台、安装在旋转台上的用于定位刀体的刀座，所述工作台还设置有用于微调刀体与砂轮磨削面之间距离的纵向微调进给机构，所述砂轮的圆周面为异形机构的磨削面，包括分别与两端面倒角的辅助斜面、和位于两辅助斜面之间的圆周磨削带，两辅助斜面之间的夹角小于90°，磨削带的宽度为0.3～0.4mm。

上述磨制带刃口后角的R弧仿型刀的磨削设备，所述旋转台包括与工作台固定连接的底板，底板上设置基座，基座的竖直轴孔内安装旋转轴，旋转轴上部的一侧固定连接一侧立柱，侧立柱上设置与旋转轴对应的刀座，旋转轴的上端面设置对刀座，所述对刀座是与旋转轴同轴的、顶部为尖的、母线是弧形的弧锥形。

上述磨制带刃口后角的R弧仿型刀的磨削设备，所述旋转轴与竖直轴孔之间安装轴承，包括安装在旋转轴上下两端的一对向心轴承、以及安装在向心轴承之间的推力轴承。

上述磨制带刃口后角的R弧仿型刀的磨削设备，所述侧立柱的中部安装旋转手柄。

上述磨制带刃口后角的R弧仿型刀的磨削设备，所述旋转轴的一侧安装与旋转轴并排设置的电机，电机的下端安装主动带轮，对应的旋转轴的下端安装与主动带轮通过皮带连接的被动带轮。

上述磨制带刃口后角的R弧仿型刀的磨削设备，所述刀体安装台上设置限定旋转台旋转角度的限位机构，限位机构包括通过螺钉固定在刀体安装台上的支杆，支杆的上端通过锁紧帽固定限止钮。

上述磨制带刃口后角的R弧仿型刀的磨削设备，所述刀座开设水平的刀体安装孔，刀体安装孔的末端设置有配合在刀座上用于调整刀体位置的螺纹帽，刀座的上方及两侧面设置用于伸入刀体安装孔内定位刀体位置的锁紧螺钉。

上述磨制带刃口后角的R弧仿型刀的磨削设备，所述砂轮通过横向设置的砂轮杆安装在工作台的一侧，砂轮杆的长度大于旋转台的回转半径，所述砂轮的两辅助斜面之间的夹角为30°～60°。

上述磨制带刃口后角的R弧仿型刀的磨削设备，所述纵向微调进给机构包括左滑块、右滑块、进刀螺杆、测标杆、千分表，所述左滑块和右滑块沿工作台预设的纵向滑槽移动并设置锁紧部件，进刀螺杆位于左滑块和右滑块之间，测标杆的中部与进刀螺杆螺纹连接，测标杆的下部与床身固定连接，千分表固定在测标杆上部一侧的工作台上用于测量测标杆的移动距离。

上述磨制带刃口后角的R弧仿型刀的磨削设备，所述纵向微调进给机构还包括与进刀螺杆同轴设置配合在右滑块预设的纵向轴孔内的滑杆和锁紧钉，滑杆滑动配合在纵向轴孔的左部，滑杆的左端伸出右滑块并与进刀螺杆的右端抵接，锁紧钉螺纹配合在纵向轴孔的右部，锁紧钉的左端在纵向轴孔内与滑杆的右端抵接，锁紧钉的右端伸出右滑块。

本发明在采用上述技术方案后，具有如下技术进步的效果：

本发明解决了具有刃口后角的圆弧轮廓面大于180°的R弧仿型刀具的磨制难题，研制的整套高精度装置，可以方便的夹装到通用的万能工具磨床上，利用改进后的砂轮磨削面，配合安装在旋转台上的刀体，可手动或自动旋转刀体360°，在旋转过程中，砂轮的磨削带磨削刀尖，自动加工出圆滑轮廓面大于180°的圆弧刃口，并自动生成刃口后角。增加的纵向操纵微调进给机构，不仅便于加装改进，而且提高了加工精度，磨制R弧仿型刀刀尺寸误差小于±0.005mm，从而保证了胶圈模具制造精度。

附图说明

图1是本发明的主要结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的E处局部放大图；

图4是图3的俯视图；

图5是纵向微调进给机构的结构示意图；

图6是图5的俯视图；

图7是图5的A-A向视图；

图8是图5的B-B向视图。

图中各标号表示为：1、砂轮，11、辅助斜面，12、磨削带，13、砂轮杆，2、刀座，21、锁紧螺钉，22、刀体，221、刃口，222、前刀面，223、刃口后角，23、螺纹帽，3、侧立柱，4、旋转手柄，5、旋转轴，51、对刀座，52、推力轴承，53、向心轴承，54、被动带轮，6、电机，61、主动带轮，62、皮带，7、基座，71、外壳，72、底板，8、支杆，81、限止钮，82、锁紧帽，9、工作台，91、左滑块，92、右滑块，93、进刀螺杆，94、测标杆，95、千分表，96、滑杆，97、锁紧钉，98、锁紧钮，99、紧定螺钉，10、床身，C、磨削带的宽度。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明：

一种用于磨削弧面轮廓度大于180°的R弧仿型刀的设备，在原有的通用的万能工具磨床改装而成。通用的万能工具磨床本身具备带有平面内横向和纵向进给机构的可移动的工作台9。工作台9的一侧安装砂轮1，砂轮1设置有空间内上下进给机构。如图1～图7所示，砂轮1通过砂轮杆13安装在工作台9上，砂轮杆13横向设置，即砂轮杆13的长度方向为横向，砂轮1径向的方向为纵向。在工作台9上增设刀体安装台，在工作台9与床身10之间增设纵向微调进给机构，并对砂轮1的磨削面进行特别加工。

所述刀体安装台如图1和图2所示，包括旋转台和刀座2。旋转台能实现绕自身的360°旋转。刀座2安装在旋转台上，用于安装定位刀体22。

所述旋转台包括底板72、基座7、旋转轴5、侧立柱3。底板72与工作台9固定连接，基座7位于底板72上方，基座7的外层罩设外壳71，外壳71与底板72固定连接，基座7通过外壳71紧固在底板72上方。基座7开设竖直轴孔。旋转轴5安装在竖直轴孔内，旋转轴5与竖直轴孔之间安装轴承，包括安装在旋转轴上下两端的一对向心轴承53、以及安装在向心轴承53之间的推力轴承52。侧立柱3固定连接在旋转轴5上部的一侧。

所述旋转台通过机械或电动方式驱动旋转轴5旋转。所述机械方式通过在侧立柱3的中部安装旋转手柄4，推动旋转手柄4，借助旋转轴5与轴承的配合实现旋转台的360°旋转。所述电动方式借助电机控制，在基座7的竖直轴孔的另一侧开设电机孔，电机孔内安装与旋转轴5并排设置的电机6，电机6的控制开关固定在基座7的上表面，电机6的输出端朝下，电机6的输出端安装主动带轮61，对应的旋转轴5的下端安装被动带轮54，被动带轮54与主动带轮61连接皮带62。皮带连接只是列举的一种实施方式，另外还可以通过齿轮传动、链轮传动实现电动控制。

所述旋转台还设置限定自身旋转角度的限位机构，限位机构包括通过螺钉固定在外壳71上的支杆8，支杆8的上端通过锁紧帽82固定有限止钮81。

所述刀座2固定设置在侧立柱3的上表面，刀座2开设水平的刀体安装孔，刀体安装孔的末端设置螺纹帽23，螺纹帽23配合在刀座2上用于调整刀体位置。刀座2的上方及两侧面设置与刀体安装孔连通的垂直螺纹孔，垂直螺纹孔内安装用于伸入刀体安装孔内定位刀体22位置的锁紧螺钉21。刀体22安装到刀体安装孔后，应调整刀体22的刀尖基本位于旋转轴5的中心，为了方便对刀，旋转轴的上端面设置与刀座2对应的对刀座51。对刀座51为上部是尖端的弧锥形，对刀座51的轴线与旋转轴5共线，母线是与砂轮1的圆周对应的弧形。

所述纵向微调进给机构如图5、图6和图7所示，包括左滑块91、右滑块92、进刀螺杆93、测标杆94、千分表95。在工作台9上沿纵向开设一道阶梯形式的滑槽，在滑槽内穿入左滑块91和右滑块92。其中，滑槽深处的阶梯用于装入锁紧帽82，滑槽外侧的阶梯用于装入与工作台9接触的左滑块和右滑块一部分，左滑块91和右滑块92的外部设置横向的、与滑槽垂直的、与锁紧帽82配合的锁紧钮98。进刀螺杆93位于左滑块91和右滑块92之间，测标杆94的中部与进刀螺杆93螺纹连接，测标杆94的下部通过紧定螺钉99与床身10固定连接。千分表95固定在测标杆94上部一侧的工作台9上，用于测量测标杆的移动距离。为了进一步调整进刀螺杆93，所述右滑块92内设置滑杆96和锁紧钉97。滑杆96和锁紧钉97与进刀螺杆93同轴设置，并位于同一个纵向轴孔内，滑杆96安装在纵向轴孔的左部，即对应进刀螺杆93的一侧，锁紧钉97对应安装在右部。纵向轴孔的左部与滑杆96为导向高精度的滑动配合，纵向轴孔的右部与锁紧钉97为螺纹配合，并且，滑杆96伸出右滑块92的左侧，伸出侧做成阶梯状的大头端，锁紧钉97伸出右滑块92的右侧。因此，进刀螺杆93的一端抵接在左滑块91的侧壁上，另一端抵接在伸出右滑块92的滑杆96的大头端。滑杆96的右端位于右滑块92的轴孔内，锁紧钉97在轴孔内的端部抵接滑杆96的右端。

将所述砂轮1的圆周加工为异形机构的磨削面，如图3和图4所示，包括分别与两端面倒角的辅助斜面11，倒角的角度大于45°，即两辅助斜面11之间的夹角小于90°，优选两辅助斜面11之间的夹角为30°～60°。两个辅助斜面11之间为一个宽度很小的圆周磨削带12，磨削带12的宽度为0.3～0.4mm。这样就可以避免由于旋转加工刀体到某一角度时引起的干涉问题。同样为了避免旋转台在旋转过程中发生干涉，设置砂轮杆13的长度大于旋转台的回转半径。

本发明工作时，把刀体夹装在刀座上，如图3所示，刀体被加工面调整在高于(或低于)砂轮中心线处，保证刃口后角为8°～12°左右，砂轮切削带的平面中心点对正所磨刀体的中心处，此时旋转刀体旋转台，转动的砂轮将切削刀体。砂轮的两辅助斜面11之间的夹角为60°时，转动到一半为120°之后，再返回到起点，然后再从起点转动磨削另一半的120°，两半旋转之和为240°，磨削后的刀体圆弧轮廓面即大于180°。实测圆弧轮廓面直径值，根据尺寸大小确定下次磨削进给量。

进给量通过调整纵向微调进给机构的旋转螺杆确定，旋动进刀螺杆，由于测标杆与床身固定，所以进刀螺杆带动滑块，进而带动整个工作台发生微量进给，由于千分表接触螺杆端面，进给量就在表盘上显示，根据设计要求值调整即可。调整过程中，进刀螺杆与测标杆有配合间隙，使用时应消除螺纹配合间隙。实测磨削后的刀体尺寸时，应调整千分表指针对应“0”点位置，旋转松开右侧锁紧钮，使刀体离开砂轮一定空间距离，千分尺实测刀体。磨削时回复千分表“0”点位置，锁住锁紧钮，继续再次磨削。直至达到刀体所需尺寸直，磨制后的刀体尺寸误差小于±0.005mm、刃口处Ra0.4以上R弧刀后角8～12°自动形成，省去了人工修磨，保证了R刀加工精度，与原光学磨刀相比，功效以提高10倍以上。

Claims (9)

1.一种用于磨削弧面轮廓大于180°R弧仿型刀的设备，包括具有平面内横向和纵向进给机构的工作台(9)、设置在工作台(9)上方、具有空间内上下进给机构的砂轮(1)，其特征在于：

还包括设置在工作台(9)上的刀体安装台，刀体安装台包括绕自身旋转的旋转台、安装在旋转台上的用于定位刀体(22)的刀座(2)，所述工作台(9)还设置有用于微调刀体(22)与砂轮磨削面之间距离的纵向微调进给机构，所述砂轮(1)的圆周面为异形机构的磨削面，包括分别与两端面倒角的辅助斜面(11)、和位于两辅助斜面(11)之间的圆周磨削带(12)，两辅助斜面(11)之间的夹角小于90°，磨削带(12)的宽度为0.3～0.4mm；

所述旋转台包括与工作台(9)固定连接的底板(72)，底板(72)上设置基座(7)，基座(7)的竖直轴孔内安装旋转轴(5)，旋转轴(5)上部的一侧固定连接一侧立柱(3)，侧立柱(3)上设置与旋转轴对应的刀座(2)，旋转轴(5)的上端面设置对刀座(51)，所述对刀座(51)是与旋转轴同轴的、顶部为尖的、母线是弧形的弧锥形。

2.根据权利要求1所述的用于磨削弧面轮廓大于180°R弧仿型刀的设备，其特征在于：所述旋转轴(5)与竖直轴孔之间安装轴承，包括安装在旋转轴上下两端的一对向心轴承(53)、以及安装在向心轴承之间的推力轴承(52)。

3.根据权利要求2所述的用于磨削弧面轮廓大于180°R弧仿型刀的设备，其特征在于：所述侧立柱(3)的中部安装旋转手柄(4)。

4.根据权利要求3所述的用于磨削弧面轮廓大于180°R弧仿型刀的设备，其特征在于：所述旋转轴(5)的一侧安装与旋转轴(5)并排设置的电机(6)，电机(6)的下端安装主动带轮(61)，对应的旋转轴(5)的下端安装与主动带轮(61)通过皮带(62)连接的被动带轮(54)。

5.根据权利要求4所述的用于磨削弧面轮廓大于180°R弧仿型刀的设备，其特征在于：所述刀体安装台上设置限定旋转台旋转角度的限位机构，限位机构包括通过螺钉固定在刀体安装台上的支杆(8)，支杆(8)的上端通过锁紧帽(82)固定限止钮(81)。

6.根据权利要求5所述的用于磨削弧面轮廓大于180°R弧仿型刀的设备，其特征在于：所述刀座(2)开设水平的刀体安装孔，刀体安装孔的末端设置有配合在刀座(2)上用于调整刀体位置的螺纹帽(23)，刀座的上方及两侧面设置用于伸入刀体安装孔内定位刀体(22)位置的锁紧螺钉(21)。

7.根据权利要求6所述的用于磨削弧面轮廓大于180°R弧仿型刀的设备，其特征在于：所述砂轮(1)通过横向设置的砂轮杆(13)安装在工作台(9)的一侧，砂轮杆(13)的长度大于旋转台的回转半径，所述砂轮的两辅助斜面(11)之间的夹角为30°～60°。

8.根据权利要求7所述的用于磨削弧面轮廓大于180°R弧仿型刀的设备，其特征在于：所述纵向微调进给机构包括左滑块(91)、右滑块(92)、进刀螺杆(93)、测标杆(94)、千分表(95)，所述左滑块(91)和右滑块(92)沿工作台(9)预设的纵向滑槽移动并设置锁紧部件，进刀螺杆(93)位于左滑块(91)和右滑块(92)之间，测标杆(94)的中部与进刀螺杆(93)螺纹连接，测标杆(94)的下部与床身(10)固定连接，千分表(95)固定在测标杆(94)上部一侧的工作台(9)上用于测量工作台(9)的移动距离。

9.根据权利要求8所述的用于磨削弧面轮廓大于180°R弧仿型刀的设备，其特征在于：所述纵向微调进给机构还包括与进刀螺杆(93)同轴设置的配合在右滑块(92)预设的纵向轴孔内的滑杆(96)和锁紧钉(97)，滑杆(96)滑动配合在纵向轴孔的左部，滑杆(96)的左端伸出右滑块(92)并与进刀螺杆(93)的右端抵接，锁紧钉(97)螺纹配合在纵向轴孔的右部，锁紧钉(97)的左端在纵向轴孔内与滑杆(96)的右端抵接，锁紧钉(97)的右端伸出右滑块(92)。