CN105345623B - 一种腰形冲头仿形磨制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种腰形冲头仿形磨制器及其磨削方法，属于异型冲头加工领域。该装置包括底板、弹簧、卡盘和主轴；所述的底板上平行间隔设置有两个竖直的导杆，两个导杆上套设有一个滑动块；所述的弹簧有两个，分别套设在底板与滑动块之间的两个导杆上；所述的两个导杆的顶端连接有矩形的限位板，所述的限位板后侧面上设置有导轮机构；所述的主轴水平设置，其后端安装有盘状的靠模，前端穿过滑动块后与卡盘连接；所述的导轮机构包括导轮，所述的导轮的侧面与靠模的上侧面接触。本发明能对腰形冲头一次性夹装磨削加工，效率高、磨削量少、精度高，磨削后腰形冲头的表面光洁度高。

Description

一种腰形冲头仿形磨制器

技术领域

本发明属于异型冲头加工领域，更具体地说，涉及一种腰形冲头仿形磨制器及其磨削方法。

背景技术

冲头是安装在冲压模具上的金属零件，进行连续冲裁冲压冲断作业，使被加工材料发生分离或塑性变形，从而获得所需要的成品或者半成品。目前国内的专业生产厂家生产冲头的精度可以达到±0.002mm，可加工的形状复杂；冲头在工作中，承受坯料的胀力，对结构强度、刚度、表面硬度、表面粗糙度和加工精度都有较高要求，冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与冲头的有着直接的关系。

模具的冲头使用后需要进行刀刃磨削，通常是在普通磨床上将刀刃进行平面磨削，磨损尺寸大，频率高，由于模具都是采用高强度材料加工而成，材料价格昂贵、加工工艺复杂，频繁磨削会造成材料的巨大浪费。此外，对于截面形状复杂的异型冲孔冲头，如图1所示是一种非常常用的冲孔冲头，其工作部位是横截面呈中间为矩形，两端为半圆的腰形结构，用以在板材上冲出腰形孔。此种冲头在经过多次使用后，其侧壁容易出现磨损和破坏，使得冲压时产生挂扯现象，需要进行侧壁的磨削修复。而其截面为非圆形，无法在磨床上进行磨削修复，目前基本采用手工磨削方式，修复费时费力，磨削量、形状、尺寸、一致性、表面粗糙度等均无法保证，维修后很难符合质量要求，只能进行强制报废，造成生产成本增加，大大降低了冲头的使用寿命。

现有技术中已有关于磨具冲头的专利，如中国专利公开号为CN 103962953 A，公开日为2014年8月6日的专利文献，公开了一种提高模具冲头磨削质量的设备，它在固定座上设置有主动转轮和从动转轮，主动转轮和从动转轮之间存在间隙，主动转轮连接有电机，主动转轮和从动转轮的轮面均内凹形成环形凹槽，固定座连接有压臂，压臂一端连接有压轮，压轮的轮面设置在主动转轮和从动转轮的凹槽中，固定座上设置有连接柱，连接柱一端设置有锁紧螺栓，锁紧螺栓和连接柱之间设置有支撑板，支撑板的一个端头为斜面，该端头朝向主动转轮和从动转轮之间的中心处，固定座上设置有固定台，固定台连接有拉伸弹簧和压缩弹簧，拉伸弹簧与压臂连接，压缩弹簧与支撑板连接。该设备通过增加对冲头磨削质量的提高，使得冲头维修加快，对于冲头在冲孔时能够保证冲孔质量。

也有对冲头圆弧进行磨削的专利，如中国专利公开号为CN 104708520 A，公开日为2015年6月17日的专利文献，公开了一种模具冲头圆弧自动磨削装置，该装置包括螺杆升降副、半径调整圆盘、摆动杆、驱动电机、驱动杆a、驱动杆b、磨头电机安装板、安装板自由度限制机构、磨头电机、碗型砂轮，驱动电机驱动摆动杆带动半径调整圆盘摆动，从而带动安装板及其上面的磨头电机做同半径圆弧轨迹摆动。该装置适用于冲模降冲裁力圆弧的磨削。

上述两种冲头磨削装置都能实现冲头的磨削，提高冲头磨削质量，但是它们都是针对冲头形状为圆形的冲头进行磨削，冲头形状简单易于实现，却无法对图1中的腰形冲头进行磨削加工。因此，现在急需提供一种能够对腰形冲头进行一次性磨削修复的装置。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有腰形冲头磨削加工难度大，效率低和质量差的问题，本发明提供一种腰形冲头仿形磨制器及其磨削方法，该装置通过根据腰形冲头外形设计的靠模的形状，使得腰形冲头在磨削过程中与砂轮的接触点位置不变，实现了腰形冲头外侧面的均匀磨削；该装置对腰形冲头一次夹装，一次磨削加工，大大提高了磨削质量、效率；使用该腰形冲头仿形磨制器的磨削方法磨削小、精度高，磨削后腰形冲头的表面光洁度高。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种腰形冲头仿形磨制器，包括底板、弹簧、卡盘和主轴；所述的底板上平行间隔设置有两个竖直的导杆，两个导杆上套设有一个滑动块；所述的弹簧有两个，分别套设在底板与滑动块之间的两个导杆上；所述的两个导杆的顶端连接有矩形的限位板，所述的限位板后侧面上设置有导轮机构；所述的主轴水平设置，其后端安装有盘状的靠模，前端穿过滑动块后与卡盘连接；所述的导轮机构包括导轮，所述的导轮的侧面与靠模的上侧面接触。

优先地，所述的主轴与滑动块通过轴承连接；主轴的前端设有圆盘状的卡爪安装盘，所述的主轴与卡盘的连接是通过将卡盘与卡爪安装盘螺栓连接。

优先地，所述的主轴的后端设有靠模安装部，靠模安装部的外侧面分别由两个对称的平面和两个对称的圆弧面构成；所述的靠模的中心设有与靠模安装部的形状相匹配的安装孔；所述的靠模安装部插入靠模的安装孔内；所述的靠模的外侧设有压盖，压盖与主轴通过螺栓连接。

优先地，所述的靠模的后侧面上设有手柄。

优先地，所述的导轮机构包括导轮轴；所述的导轮轴的一端与限位板连接，另一端安装导轮。

优先地，所述的滑动块与每个导杆之间均设有导向套。

一种腰形冲头的磨削方法，采用上述腰形冲头仿形磨制器进行磨削，其步骤为：

1)在安装靠模之前，使用卡盘夹紧腰形冲头，转动卡盘，并用百分表测量腰形冲头的径向跳动，满足精度要求后进行下一步操作；

2)将靠模安装到主轴上，使靠模的上侧面与导轮机构的导轮接触紧密；

3)调整限位板在导杆上的位置，使滑动块压紧弹簧；

4)砂轮磨具靠近腰形冲头，并使砂轮的下侧面与腰形冲头的外侧面接触，启动砂轮；

5)转动靠模，对腰形冲头进行磨削加工；

6)磨削完成后，移开砂轮，松开卡盘取下腰形冲头，对其去除毛刺飞边，腰形冲头加工完成。

优先地，所述的步骤1)中测量腰形冲头的径向圆跳动不大于0.05mm；卡盘采用三抓自定心卡盘。

优先地，所述的步骤3)中弹簧的预压缩量为ξ，ξ＝βF/k；其中，β为1-1.2，F为60-100N，k为弹簧的弹性系数。

优先地，所述的步骤5)中主轴每转动3-6周，砂轮沿主轴的径向进给0.5-2mm，在磨削过程中，砂轮沿主轴的轴向往复运动。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的一种腰形冲头仿形磨制器，靠模的形状与腰形冲头形状相同，但是其大小的数倍，靠模的上侧面与导轮机构的导轮滚动接触，靠模转动时，导轮给与靠模向下的力，带动滑动块压缩弹簧，弹簧在滑动块和底板之间动态平衡，使得卡盘在圆周转动的同时，在竖直方向位置随着靠模侧面轮廓形状变化，证夹持在卡盘上的腰形冲头在转动过程中与砂轮接触切线位置保持不变，从而对腰形冲头表面进行均匀的磨削，这种结构方式，腰形冲头只要一次夹装，即可完成磨削加工，结构设计巧妙，磨削效率高，表面磨削量最少、精度高，延长了腰形冲头的使用寿命，保证磨削后的腰形冲头与刚制造完成的腰形冲头外形的一致性，冲头磨削后加工的孔质量好；相比传统的磨削方式，其效率可提高10-20倍，精度可以达到0.02mm；

(2)本发明的一种腰形冲头仿形磨制器，采用两个导杆对滑动块进行滑动导向作用，稳定性更好，且为提高精确性和耐磨性，在导杆和导向孔间设置了导向套，该导向套采用耐磨铜套，使得滑动块运动顺畅，采用轴承对主轴旋转其稳定支撑作用，轴承使用圆锥滚子轴承，能够承受一定的轴向载荷，具有较好的向心作用；

(3)本发明的一种腰形冲头仿形磨制器，靠模套在主轴的靠模安装部上可避免主轴与靠模间的相对转动，同时压盖将靠模牢牢的压紧，这种可拆卸的方式，既进一步加强靠模与主轴的连接稳定性，又能方便的更换不同形状大小的靠模，使得该装置的通用性更强；

(4)本发明的一种腰形冲头仿形磨制器，靠模上的手柄方便靠模的转动操作，易于操控其匀速转动，实现冲头均匀磨削；

(5)本发明的一种腰形冲头的磨削方法，选择合适的靠模，并控制腰形冲头在卡盘上的夹装精确度，实现了腰形冲头的均匀磨削，且冲头的磨削量达到了最小，该方法效率高，操作简单易行；

(6)本发明的一种腰形冲头的磨削方法，保证在夹装时腰形冲头的径向圆跳动在0.05mm之内，该范围是综合考虑腰形冲头的表面磨削量和夹持精度得到，既保证最小的磨削量，又夹装速度快，卡盘采用三抓自定心卡盘，腰形冲头的夹持快捷，定心度高，减少夹持时间，在很短的时间内即可对腰形冲头定位；

(7)本发明的一种腰形冲头的磨削方法，弹簧的预压缩量为ξ，ξ＝βF/k；其中，β为1-1.2，F为60-100N，k为弹簧的弹性系数，此外，主轴每转动3-6周，砂轮沿主轴的径向进给0.5-2mm，它们之间的相互配合操作，保证腰形冲头在磨削过冲中与砂轮的贴合力刚好合适，磨削中摩擦力适中，腰形冲头发热量小，噪音小，磨削后表面光洁度高，整个表面的平行度好，肉眼看不出磨削痕。

附图说明

图1为腰形冲头的结构示意图；

图2为本发明的一种腰形冲头仿形磨制器的主视图；

图3为本发明的一种腰形冲头仿形磨制器的侧视剖视图；

图4为本发明的一种腰形冲头仿形磨制器的透视图；

图5为本发明的一种腰形冲头仿形磨制器的主轴的透视图；

图6为本发明的一种腰形冲头仿形磨制器的滑动块的透视图；

图7为本发明的一种腰形冲头仿形磨制器的导轮机构的透视图；

图8为本发明的一种腰形冲头仿形磨制器的工作状态示意图。

图中：1、底板；2、导杆；3、弹簧；4、卡盘；5、主轴；501、卡爪安装盘；502、靠模安装部；6、滑动块；601、主孔；602、轴承安装孔；603、导向孔；7、限位板；8、导轮机构；801、导轮轴；802、导轮；803、挡圈；804、卡簧；9、靠模；10、压盖；11、手柄；12、导向套。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明型进一步进行描述。

实施例1

如图2、图3和图4所示，本实施例的一种腰形冲头仿形磨制器，包括底板1、弹簧3、卡盘4和主轴5；其中，所述的底板1为“U”形板状结构，在减轻整个装置重量的同时保证的支撑稳定性，底板1上平行间隔设置有两个竖直的导杆2，两个导杆2上套设有一个滑动块6。结合图6，具体到本实施例中，滑动块6上设有分别与两个导杆2相配合的两个导向孔603，两个导杆2分别穿过两个导向孔603，在每个导向孔603内设置有两个导向套12，导向套12采用耐磨铜套，减小滑动块6在导杆2上运动的摩擦阻力，提高了腰形冲头的磨削质量；滑动块6上的两个导向孔603之间的位置设有一个贯通的主孔601，主孔601的轴线垂直于导向孔603的轴线，主孔601的两端是两个轴承安装孔602，两个轴承安装孔602内各安装有一个圆锥滚子轴承。

所述的弹簧3有两个，分别套设在底板1与滑动块6之间的两个导杆2上。

结合图5，所述的主轴5水平设置，其后端安装有盘状的靠模9，其外形与需要加工的腰形冲头的外形相同，即为腰形，但大小是腰形冲头的数倍，在本实施例中为6倍；主轴5的前端穿过轴承安装孔602内的轴承后与卡盘4连接。具体到本实施例中，所述的主轴5的后端设有靠模安装部502，靠模安装部502的外侧面分别由两个对称的平面和两个对称的圆弧面构成；所述的靠模9的中心设有与靠模安装部502的形状相匹配的安装孔；所述的靠模安装部502插入靠模9的安装孔内；所述的靠模9的外侧设有压盖10，压盖10与主轴5通过螺栓连接。所述的靠模9的后侧面上设有手柄11。主轴5的前端设有圆盘状的卡爪安装盘501，所述的主轴5与卡盘4的连接是通过将卡盘4与卡爪安装盘501螺栓连接，卡盘4采用三抓自定心卡盘。值得一提的是，卡爪安装盘501的端面上设有定位圆台，卡盘4上与定位圆台相对应的位置设有定位圆槽，通过定位凸台和定位圆槽的配合，保证卡盘4的回转中心与主轴5的回转中心重合，提高卡盘4夹装精度。

所述的两个导杆2的顶端连接有矩形的限位板7，所述的限位板7后侧面上设置有导轮机构8。如图7所示，所述的导轮机构8包括导轮轴801、导轮802、挡圈803和卡簧804；所述的导轮轴801的一端与限位板7螺纹连接，另一端依次安装导轮802、挡圈803和卡簧804。所述的导轮802的侧面与靠模9的上侧面接触。

如图8所示，采用上述的腰形冲头仿形磨制器对腰形冲头进行磨削，其步骤如下：

1)在安装靠模9之前，使用卡盘4夹紧腰形冲头，转动卡盘4，并用百分表测量腰形冲头的径向跳动，保证腰形冲头的径向圆跳动为不大于0.03mm后进行下一步操作；

2)将靠模9安装到主轴5上，使靠模9的上侧面与导轮机构8的导轮802接触紧密；

3)调整限位板7在导杆2上的位置，使滑动块6压紧弹簧3，弹簧3的预压缩量为ξ，ξ＝βF/k；其中，β为1-1.2，F为60-100N，k为弹簧的弹性系数；在本实施例中，取β＝1，F为60N，k＝950N/m，则ξ＝63mm；

4)砂轮磨具靠近腰形冲头，并使砂轮的下侧面与腰形冲头的外侧面接触，启动砂轮，控制砂轮速度在350r/min；

5)转动靠模9，对腰形冲头进行磨削加工，主轴5每转动3周，砂轮沿主轴5的径向进给2mm，在磨削过程中，砂轮沿主轴5的轴向往复运动；

6)磨削完成后，移开砂轮，松开卡盘4取下腰形冲头，对其去除毛刺飞边，腰形冲头加工完成。

采用上述方法加工后的腰形冲头，表面厚度磨削量较均匀，为2.3±0.1mm；表面光亮，粗糙度为3.2，肉眼看不出磨削痕迹。

实施例2

本实施例的一种腰形冲头仿形磨制器，结构与实施例1相同。

采用上述腰形冲头仿形磨制器对腰形冲头进行磨削，其步骤为：

1)在安装靠模9之前，使用卡盘4夹紧腰形冲头，转动卡盘4，并用百分表测量腰形冲头的径向跳动，保证腰形冲头的径向圆跳动为不大于0.05mm后进行下一步操作；

2)将靠模9安装到主轴5上，使靠模9的上侧面与导轮机构8的导轮802接触紧密；

3)调整限位板7在导杆2上的位置，使滑动块6压紧弹簧3，弹簧3的预压缩量为ξ，ξ＝βF/k；其中，β为1-1.2，F为60-100N，k为弹簧的弹性系数；在本实施例中，取β＝1.2，F为85N，k＝950N/m，则ξ＝89mm；

4)砂轮磨具靠近腰形冲头，并使砂轮的下侧面与腰形冲头的外侧面接触，启动砂轮，控制砂轮速度在400r/min；

5)转动靠模9，对腰形冲头进行磨削加工，主轴5每转动5周，砂轮沿主轴5的径向进给0.5mm，在磨削过程中，砂轮沿主轴5的轴向往复运动；

6)磨削完成后，移开砂轮，松开卡盘4取下腰形冲头，对其去除毛刺飞边，腰形冲头加工完成。

采用上述方法加工后的腰形冲头，表面厚度磨削量较均匀，为1.9±0.2mm；表面光亮，粗糙度为1.6，肉眼看不出磨削痕迹。

实施例3

本实施例的一种腰形冲头仿形磨制器，结构与实施例1相同。

采用上述腰形冲头仿形磨制器对腰形冲头进行磨削，其步骤为：

1)在安装靠模9之前，使用卡盘4夹紧腰形冲头，转动卡盘4，并用百分表测量腰形冲头的径向跳动，保证腰形冲头的径向圆跳动为不大于0.05mm后进行下一步操作；

2)将靠模9安装到主轴5上，使靠模9的上侧面与导轮机构8的导轮802接触紧密；

3)调整限位板7在导杆2上的位置，使滑动块6压紧弹簧3，弹簧3的预压缩量为ξ，ξ＝βF/k；其中，β为1-1.2，F为60-100N，k为弹簧的弹性系数；在本实施例中，取β＝1.2，F为100N，k＝1150N/m，则ξ＝87mm；

4)砂轮磨具靠近腰形冲头，并使砂轮的下侧面与腰形冲头的外侧面接触，启动砂轮，控制砂轮速度在420r/min；

5)转动靠模9，对腰形冲头进行磨削加工，主轴5每转动6周，砂轮沿主轴5的径向进给0.8mm，在磨削过程中，砂轮沿主轴5的轴向往复运动；

6)磨削完成后，移开砂轮，松开卡盘4取下腰形冲头，对其去除毛刺飞边，腰形冲头加工完成。

采用上述方法加工后的腰形冲头，表面厚度磨削量较均匀，为1.5±0.1mm；表面光亮，粗糙度为1.6，肉眼看不出磨削痕迹。

本发明的一种腰形冲头仿形磨制器及其磨削方法不仅适用于腰形冲头的磨削加工，也可以通过改变靠模的形状，磨削加工其它异型的冲头，如椭圆形冲头等，其通用性强。

本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种腰形冲头仿形磨制器，包括底板(1)，其特征在于：还包括弹簧(3)、卡盘(4)和主轴(5)；所述的底板(1)上平行间隔设置有两个竖直的导杆(2)，两个导杆(2)上套设有一个滑动块(6)；所述的弹簧(3)有两个，分别套设在底板(1)与滑动块(6)之间的两个导杆(2)上；所述的两个导杆(2)的顶端连接有矩形的限位板(7)，所述的限位板(7)后侧面上设置有导轮机构(8)；所述的主轴(5)水平设置，其后端安装有盘状的靠模(9)，前端穿过滑动块(6)后与卡盘(4)连接；所述的导轮机构(8)包括导轮(802)，所述的导轮(802)的侧面与靠模(9)的上侧面接触。

2.根据权利要求1所述的一种腰形冲头仿形磨制器，其特征在于：所述的主轴(5)与滑动块(6)通过轴承连接；主轴(5)的前端设有圆盘状的卡爪安装盘(501)，所述的主轴(5)与卡盘(4)的连接是通过将卡盘(4)与卡爪安装盘(501)螺栓连接。

3.根据权利要求2所述的一种腰形冲头仿形磨制器，其特征在于：所述的主轴(5)的后端设有靠模安装部(502)，靠模安装部(502)的外侧面分别由两个对称的平面和两个对称的圆弧面构成；所述的靠模(9)的中心设有与靠模安装部(502)的形状相匹配的安装孔；所述的靠模安装部(502)插入靠模(9)的安装孔内；所述的靠模(9)的外侧设有压盖(10)，压盖(10)与主轴(5)通过螺栓连接。

4.根据权利要求1所述的一种腰形冲头仿形磨制器，其特征在于：所述的靠模(9)的后侧面上设有手柄(11)。

5.根据权利要求1所述的一种腰形冲头仿形磨制器，其特征在于：所述的导轮机构(8)包括导轮轴(801)；所述的导轮轴(801)的一端与限位板(7)连接，另一端安装导轮(802)。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种腰形冲头仿形磨制器，其特征在于：所述的滑动块(6)与每个导杆(2)之间均设有导向套(12)。