CN105666288B - 一种用于冲床模具加工的数控自动研磨机及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于冲床模具加工的数控自动研磨机及其使用方法，属于研磨机领域，其解决了现有研磨机冷却效果不佳、研磨环境恶劣，设备寿命低，加工精度低的问题。本发明的装置包括主轴砂轮座、设置在主轴砂轮座上的磨头电机、设置在磨头电机上的砂轮，还包括冷却水盘；所述的冷却水盘为中空圆盘形，其设置于磨头电机与砂轮之间，且环绕于磨头电机与砂轮之间的主轴上；所述的冷却水盘内壁上设置有喷水孔。本发明能有效提高冷却效果，改善研磨环境，从而延长设备使用寿命，提高了研磨精度，同时具有较高的安全性能，为安全生产提供了保障。

Description

一种用于冲床模具加工的数控自动研磨机及其使用方法

技术领域

本发明属于研磨机领域，具体地说，涉及一种用于冲床模具加工的数控自动研磨机及其使用方法。

背景技术

研磨机属于磨床的一种。磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工，少数的是使用油石、砂带等其他磨具和游离磨料进行加工，如珩磨机、超精加工机床、砂带磨床、研磨机和抛光机等。研磨机是用涂上或嵌入磨料的研具对工件表面进行研磨的磨床，主要用于研磨工件中的高精度平面、内外圆柱面、圆锥面、球面、螺纹面和其他型面。研磨机的主要类型有圆盘式研磨机、转轴式研磨机和各种专用研磨机。冲床模具包括冲头和下模，用于冲压加工各种不同形状的工件，由于所加工工件形状特异、多样，因此对冲床模具的制造要求很高，如果不能制造出高质量、高精度的冲压模具，那所对应的工件也必然无法满足精度要求。现有研磨机无法满足高精度冲床磨具的加工要求，因此限制了部分冲压工艺质量的提高。

中国专利申请号201520730490.0，公开日2016年2月4日的专利文件，公开了一种自动刃磨机，包括机体，所述机体内设有电气控制箱、驱动机构、下降头、模具固定座及设于所述下降头上的激光检测装置，所述模具固定座设于所述下降头下方，所述下降头设有砂轮，所述激光检测装置包括激光发射器及激光接收器，所述激光发射器与所述激光接收器对称设于所述砂轮两侧。该实用新型的有益效果是在下降头上设置激光检测装置，不仅可以直接对砂轮的磨损情况进行实时检测，而且还省去人员目测砂轮下降位置，对刀更加方便，降低人员劳动强度，并且还能够自动识别卡盘上有无工件，防止作业员操作撞击机床及模具，避免工伤意外的发生。但是，该专利文件公开的技术方案仍然很难满足高精度模具的加工，采用激光对刀容易受到外界因素干扰，电流的扰动容易造成对刀误差，限制了研磨精度的进一步提高；同时由于其冷却系统冷却效果不佳，极容易导致工件过热产生退火现象，影响工件研磨质量；同时由于环境温度过高、研磨环境恶劣，磨头电机、主轴、砂轮等部件寿命低，增加了后期维护、保养的成本。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有研磨机冷却效果不佳、研磨环境恶劣，设备寿命低，加工精度低的问题，本发明提供一种用于冲床模具加工的数控自动研磨机及其使用方法，能有效提高冷却效果，改善研磨环境，从而延长设备使用寿命，提高了研磨精度，同时具有较高的安全性能，为安全生产提供了保障。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种用于冲床模具加工的数控自动研磨机，包括主轴砂轮座、设置在主轴砂轮座上的磨头电机、设置在磨头电机上的砂轮，还包括冷却水盘；所述的冷却水盘为中空圆盘形，其设置于磨头电机与砂轮之间，且环绕于磨头电机与砂轮之间的主轴上；所述的冷却水盘内壁上设置有喷水孔。

优选地，所述的主轴砂轮座为封闭式结构，包裹于磨头电机与冷却水盘外。

优选地，所述的喷水孔绕冷却水盘内壁等间距排列，其间隔角度为8°～10°。

优选地，所述的喷水孔在冷却水盘内壁上设置有上下两排；上下两排喷水孔的轴线延伸线相交，且夹角为25°～40°。

优选地，上机壳上正对主轴砂轮座的一面设置有横向双开式门。

优选地，所述的横向双开式门上设置有安全传感报警器。

优选地，电控箱内设置有激光监测电路，所述的激光监测电路与激光对刀传感器相连；所述的激光监测电路上设置有电频调整器。

一种用于冲床模具加工的数控自动研磨机的使用方法，包括如下步骤：

1)在工作台夹盘上装夹工件，关闭横向双开式门；

2)开启激光对刀传感器电源，同时接通设置有电频调整器的激光监测电路，进行对刀；

3)首先启动磨头电机，调节砂轮旋转速度为2600～2800rpm，1～2s后启动工作台电机电源，调节工作台旋转方向与砂轮旋转方向相反，调节工作台的旋转速度为砂轮旋转速度的0.02～0.03倍；

4)启动伺服电机，丝杆旋转带动主轴砂轮座以v＝3～5mm/s的速度向下运动，当砂轮碰到工件时砂轮进刀速度将为0.5v；

5)在步骤4)中砂轮碰到工件前5s时启动冷却系统，通过计时器控制冷却水盘间断向主轴和砂轮喷射冷却液；

6)停止砂轮进刀，控制主轴砂轮座向上运动复位，主轴砂轮座复位后停止冷却系统，依次关闭工作台电机电源、磨头电机、总电源；

7)取出工件，工件加工完成。

优选地，所述的步骤5)中冷却水盘喷射冷却液的频率为砂轮旋转50～60转每次。

优选地，所述的冷却液包括蒸馏水和防锈切削液或者防锈研磨液，按质量百分比蒸馏水97.3％、防锈切削液或者防锈研磨液2.7％混合。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明装置的冷却水盘环绕包裹于磨头电机与砂轮之间的连接主轴上，间断喷水使该主轴始终处于冷却状态，延长了主轴的使用寿命，同时冷却水盘包裹砂轮能够防止砂轮爆裂时对人员产生的伤害；另外，冷却水盘在其内壁四周开设了喷水孔，这样在工作过程中冷却液可以全面覆盖并冷却被加工工件的所有面，能很好的起到保护加工件、避免因过热而出现的退火现象；

(2)本发明装置的主轴砂轮座为封闭式结构，包裹于磨头电机和冷却水盘外，封闭式主轴砂轮座不仅能够保护磨头电机，起到防尘、防误碰作用，还与冷却水盘起到相辅相成的作用，当冷却水盘向磨头电机与砂轮之间的连接主轴、砂轮喷洒冷却液时，主轴砂轮座能防止溅起的水影响周围部件，同时主轴砂轮座内壁形成相对湿冷的环境，有利于磨头电机、砂轮以及主轴的降温，稳定了本发明装置的磨削性能，能够延长设备的使用寿命；

(3)本发明装置的喷水孔绕冷却水盘内壁等间距排列，其间隔角度为8°～10°，能有效提高主轴及砂轮的冷却效果，提高研磨精度并延长主轴寿命；

(4)本发明装置的喷水孔在冷却水盘内壁上设置有上下两排，能够进一步提高冷却效果，且上下两排喷水孔的轴线延伸线相交，夹角为25°～40°，能使冷却水交叉喷射至主轴及砂轮上，加快了冷却速度，提高了冷却效果；

(5)本发明装置的横向双开式门具有操作灵活、安全性能高的优点；

(6)本发明装置的安全传感报警器，当机床运转时打开防护门，自动断电报警，停止工作，安全性高；

(7)本发明的装置在激光监测电路中设置电频调整器，能够使激光对刀传感器供应电流稳定、平稳，消除了电流大小波动干扰，提高了激光对刀传感器的对刀精度，从而提高了本发明装置的加工精度；另外，激光对刀传感器同时起到了过载保护功能，当加工时出现操作意外机床磨头电机会自动断电，同时砂轮自动退回原点，对操作员工及机床起到很好的保护；

(8)本发明的方法首先控制砂轮以一定速度旋转，1～2s后，砂轮旋转稳定后再启动工作台电机电源，使工作台产生与砂轮相逆向旋转，且控制速度为砂轮旋转速度的0.02～0.03倍，能有效避免相对速度过快使工件产生崩裂，以提高磨削精度；调节伺服电机带动主轴砂轮座先快后慢地向下运动，避免砂轮与工件突然撞击产生危险、损坏工件甚至设备；砂轮碰到工件前5s时启动冷却系统，对砂轮与工件提前预冷并进行湿润，能够使工件表面在冷却液浸润环境里从始至终保持相对稳定的温度，也有效地提高了研磨精度；

(9)本发明方法控制冷却水盘喷射冷却液的频率为砂轮旋转50～60转每次，使工件与砂轮之间保持适宜的湿润度和温度，以获得符合精度要求的产品；

(10)本发明方法中冷却液采用97.3％蒸馏水、1.0％防锈切削液、1.7％防锈研磨液的配比，能够有效配合砂轮及工作台旋转工况，获得湿度、温度适宜的磨削环境，提高加工精度；另外该配比能够有效控制冷却液挥发速度，防止冷却液过快挥发，节省了成本。

附图说明

图1为本发明装置的内部结构示意图；

图2为本发明装置内部结构的主视图；

图3为本发明装置电控箱内部结构布局图；

图4为图2的后视图；

图5为本发明装置的整体立体图。

图中：1、主轴砂轮座；2、激光对刀传感器；3、电控箱；4、磨头电机；

5、升降装置；51、伺服电机；52、丝杆；53、丝母座；

6、砂轮；7、冷却水盘；8、冷却液泵；9、出水阀；10、上机壳；11、横向双开式门；12、导轨立板。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

如图1和图2所示，一种用于冲床模具加工的数控自动研磨机，包括主轴砂轮座1、设置在主轴砂轮座1上的磨头电机4、设置在磨头电机4上的砂轮6，还包括冷却水盘7；冷却水盘7为中空圆盘形，其设置于磨头电机4与砂轮6之间，且环绕于磨头电机4与砂轮6之间的主轴上；冷却水盘7内壁上设置有喷水孔；如图1所示，主轴砂轮座1为封闭式结构，包裹于磨头电机4与冷却水盘7外；如图2所示，冷却水盘7通过与其连接的冷却液泵8提供冷却液，出水阀9与冷却液泵8相连，实现过载泄压的作用。

本实施例中冷却水盘7环绕包裹于磨头电机4与砂轮6之间的连接主轴上，间断喷水使该主轴始终处于冷却状态，延长了该主轴的使用寿命，同时冷却水盘7包裹砂轮6能够防止砂轮6爆裂时对人员产生伤害；另外，冷却水盘7在其内壁四周开设了喷水孔，这样在工作过程中冷却液可以全面覆盖并冷却被加工工件的所有面，能很好的起到保护加工件、避免因过热而出现的退火现象；本实施例中主轴砂轮座1为封闭式结构，包裹于磨头电机4和冷却水盘7外，封闭式主轴砂轮座1不仅能够保护磨头电机，起到防尘、防误碰作用，还与冷却水盘7起到相辅相成的作用，当冷却水盘7向磨头电机4与砂轮6之间的连接主轴、砂轮6喷洒冷却液时，主轴砂轮座1能防止溅起的水影响周围部件，同时主轴砂轮座1内壁形成相对湿冷的环境，有利于磨头电机4、砂轮6以及磨头电机4与砂轮6之间的连接主轴的降温，稳定了本发明装置的磨削性能，能够延长设备的使用寿命。

为了进一步提高磨头电机4与砂轮6之间的连接主轴及砂轮的冷却效果，本实施例中还对冷却水盘7作了进一步地改进：绕冷却水盘7内壁等间距排列设置喷水孔，其间隔角度为8°～10°，该8°～10°的角度对应冷却水盘7所在圆的圆心角，这样设置后一般200mm直径的冷却水盘可以设置多达30个5mm直径大小的喷水孔，大大提高了冷却水盘的冷却面积；另外，为了使冷却更加均匀，同时能够覆盖磨头电机4与砂轮6之间的连接主轴及砂轮各个面，本实施例中喷水孔在冷却水盘7内壁上设置有上下两排；上下两排喷水孔的轴线向冷却水盘圆心一端的延伸线相交，且夹角为25°～40°；从实际生产来看，这样设置的研磨机磨头电机4与砂轮6之间的连接主轴使用寿命平均延长了6至8个月；通过比较研磨产品的质量发现，采用本实施例中研磨机生产的模具表面精度达到IT3至IT4，较一般研磨机床的研磨精度提高了一到两个精度等级，在模具加工行业产生了重大影响。

实施例2

与实施例1相同，所不同的是：如图1和图4所示，带动主轴砂轮座1升降的升降装置5包括伺服电机51、与伺服电机连接的丝杆52以及套在丝杠52上的丝母座53；丝母座53与主轴砂轮座1固定连接；如图1所示，还包括导轨立板12，导轨立板12设置在主轴砂轮座1与升降装置5之间；主轴砂轮座1通过滑轨连接设置在导轨立板12上。

本实施例升降装置能够实现主轴砂轮座上下自动升降，提高了自动化性能；设置导轨立板使升降装置的结构更加稳定。

实施例3

与实施例2相同，所不同的是：如图1所示，如图5所示，上机壳10上正对主轴砂轮座1的一面设置有横向双开式门11；横向双开式门11上设置有安全传感报警器。

本实施例中设置横向双开式门具有操作灵活、安全性能高的优点；设置安全传感报警器，当机床运转时打开防护门，自动断电报警，停止工作，安全性高；

一种用于冲床模具加工的数控自动研磨机的使用方法，包括如下步骤：

1)在工作台夹盘上装夹工件，关闭横向双开式门；

2)开启激光对刀传感器电源，进行对刀；

3)首先启动磨头电机，调节砂轮旋转速度为2700rpm，1.5s后启动工作台电机电源，调节工作台旋转方向与砂轮旋转方向相反，调节工作台的旋转速度为54rpm；

4)启动伺服电机51，丝杆52旋转带动主轴砂轮座1以v＝4mm/s的速度向下运动，当砂轮碰到工件时砂轮进刀速度将为2mm/s；

5)在步骤4)中砂轮碰到工件前5s时启动冷却系统，通过计时器控制冷却水盘每隔1.2s向主轴和砂轮喷射一次冷却液，喷射持续时间为2s；冷却液包括蒸馏水和防锈切削液，按质量百分比蒸馏水97.3％和防锈切削液2.7％混合；

6)停止砂轮进刀，控制主轴砂轮座1向上运动复位，主轴砂轮座1复位后停止冷却系统，依次关闭工作台电机电源、磨头电机、总电源；

7)取出工件，工件加工完成。

本实施例中的方法首先控制砂轮以一定速度旋转，1.5s后，砂轮旋转稳定后再启动工作台电机电源，使工作台产生与砂轮相逆向旋转，且控制速度为砂轮旋转速度的0.02倍，能有效避免相对速度过快使工件产生崩裂，以提高磨削精度；调节伺服电机带动主轴砂轮座先快后慢地向下运动，避免砂轮与工件突然撞击产生危险、损坏工件甚至设备；砂轮碰到工件前5s时启动冷却系统，对砂轮与工件提前预冷并进行湿润，能够使工件表面在冷却液浸润环境里从始至终保持相对稳定的温度，也有效地提高了研磨精度；控制冷却水盘喷射冷却液的频率为砂轮旋转54转每次，使工件与砂轮之间保持适宜的湿润度和温度，以获得符合精度要求的产品；冷却液采用97.3％蒸馏水和2.7％防锈切削液(型号：KE-9608)(也还可以采用97.3％蒸馏水和2.7％防锈研磨液(型号：KE-9609)混合)混合均匀，能够有效配合砂轮及工作台旋转工况，获得湿度、温度适宜的磨削环境，提高加工精度；实际应用结果显示，普通冷却液喷射10s才有明显的冷却、降温效果，而本实施例中冷却液间隔喷射2～3次即可明显降低主轴、砂轮及工件的表面温度，持续间隔喷射能够保持主轴温度不超过80°，大大延长了磨头电机4与砂轮6之间的连接主轴的使用寿命，确保了工作性能，从而提高了研磨精度；从另一方面来看，由于本实施例中冷却液使冷却效果提高，以及间隔喷射的控制，也节省了冷却液的使用，从长远生产来看，大大降低生产成本的投入。

实施例4

与实施例3相同，所不同的是：如图1和图3所示，电控箱3内设置有激光监测电路，激光监测电路上设置有电频调整器31、隔离变压器32、伺服驱动器33以及PLC34，激光监测电路与激光对刀传感器2连接。

本实施中在激光监测电路中设置电频调整器，能够使激光对刀传感器供应电流稳定、平稳，消除了电流大小波动干扰，提高了激光对刀传感器的对刀精度，从而提高了本发明装置的加工精度；另外，激光对刀传感器同时起到了过载保护功能，当加工时出现操作意外机床磨头电机会自动断电，同时砂轮自动退回原点，对操作员工及机床起到很好的保护。

一种用于冲床模具加工的数控自动研磨机的使用方法，与实施例3相同，所不同的是：步骤1中开启激光对刀传感器电源后，同时接通设置有电频调整器31的激光监测电路，再进行对刀；能有效提高激光对刀传感器的对刀精度。

Claims (10)

1.一种用于冲床模具加工的数控自动研磨机的使用方法，包括如下步骤：

1）在工作台夹盘上装夹工件，关闭横向双开式门；

2）开启激光对刀传感器电源，同时接通设置有电频调整器（31）的激光监测电路，进行对刀；

3）首先启动磨头电机，调节砂轮旋转速度为2600～2800 rpm，1～2 s后启动工作台电机电源，调节工作台旋转方向与砂轮旋转方向相反，调节工作台的旋转速度为砂轮旋转速度的0.02～0.03倍；

4）启动伺服电机（51），丝杆（52）旋转带动主轴砂轮座（1）以v=3～5 mm/s的速度向下运动，当砂轮碰到工件时砂轮进刀速度将为0.5v；

5）在步骤4）中砂轮碰到工件前5s时启动冷却系统，通过计时器控制冷却水盘间断向主轴和砂轮喷射冷却液；

6）停止砂轮进刀，控制主轴砂轮座（1）向上运动复位，主轴砂轮座（1）复位后停止冷却系统，依次关闭工作台电机电源、磨头电机、总电源；

7）取出工件，工件加工完成。

2.根据权利要求1所述的一种用于冲床模具加工的数控自动研磨机的使用方法，其特征在于：所述的步骤5）中冷却水盘喷射冷却液的频率为砂轮旋转50～60转每次。

3.根据权利要求2所述的一种用于冲床模具加工的数控自动研磨机的使用方法，其特征在于：所述的冷却液包括蒸馏水和防锈切削液或者防锈研磨液，按质量百分比蒸馏水97.3%、防锈切削液或者防锈研磨液2.7%混合。

4.根据权利要求3所述的一种用于冲床模具加工的数控自动研磨机的使用方法，其特征在于：所述的研磨机包括主轴砂轮座（1）、设置在主轴砂轮座（1）上的磨头电机（4）、设置在磨头电机（4）上的砂轮（6），还包括冷却水盘（7）；所述的冷却水盘（7）为中空圆盘形，其设置于磨头电机（4）与砂轮（6）之间，且环绕于磨头电机（4）与砂轮（6）之间的主轴上；所述的冷却水盘（7）内壁上设置有喷水孔。

5.根据权利要求4所述的一种用于冲床模具加工的数控自动研磨机的使用方法，其特征在于：所述的主轴砂轮座（1）为封闭式结构，包裹于磨头电机（4）与冷却水盘（7）外。

6.根据权利要求5所述的一种用于冲床模具加工的数控自动研磨机的使用方法，其特征在于：所述的喷水孔绕冷却水盘（7）内壁等间距排列，其间隔角度为8°～10°。

7.根据权利要求6所述的一种用于冲床模具加工的数控自动研磨机的使用方法，其特征在于：所述的喷水孔在冷却水盘（7）内壁上设置有上下两排；上下两排喷水孔的轴线延伸线相交，且夹角为25°～40°。

8.根据权利要求4所述的一种用于冲床模具加工的数控自动研磨机的使用方法，其特征在于：还包括上机壳（10），所述的上机壳（10）上正对主轴砂轮座（1）的一面设置有横向双开式门（11）。

9.根据权利要求8所述的一种用于冲床模具加工的数控自动研磨机的使用方法，其特征在于：所述的横向双开式门（11）上设置有安全传感报警器。

10.根据权利要求4所述的一种用于冲床模具加工的数控自动研磨机的使用方法，其特征在于：还包括电控箱（3），所述的电控箱（3）内设置有激光监测电路，所述的激光监测电路与激光对刀传感器（2）相连；所述的激光监测电路上设置有电频调整器（31）。