CN106625047B - 一种圆弧刀研磨机及其工装夹具和使用方法 - Google Patents

一种圆弧刀研磨机及其工装夹具和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种圆弧刀研磨机及其工装夹具和使用方法，属于刀具研磨设备领域，其解决了现有研磨机存在研磨内收圆弧刀质量和效率低的问题。本发明的工装夹具包括底座，所述的底座上设置有底板；所述的底板上固定设置有工装模心；所述的工装模心为圆盘形；所述的工装模心的侧面固定设置有夹具托块；所述的夹具托块包括一个内弧面；所述的内弧面与所述的工装模心的外圆面贴合；所述的夹具托块上设置有压块。本发明能够专用于研磨内收圆弧刀，起到了研磨质量好、研磨效率高的技术效果。

Description

一种圆弧刀研磨机及其工装夹具和使用方法
技术领域
本发明属于刀具研磨设备领域，具体地说，涉及一种圆弧刀研磨机及其工装夹具和使用方法。
背景技术
刀具的研磨一般分为手动研磨和机械研磨，手动研磨效率低，人工劳动强度大；机械研磨受到刀具不规则形状限制，研磨需要多轴才能完成要求，但机械研磨采用自动化研磨设备，不需要人力参与，只需要控制各种参数，即可令设备自动完成，研磨效率很高，所以在刀具制造行业应用广泛。
圆弧刀是指刃口呈圆弧形的圆形刀具，多用于圆形和圆凹痕加工，在雕刻传统花卉上也有很大用处，如花叶、花瓣及花枝干的圆面都需用圆刀适形处理。圆弧刀横向运刀比较省力，对大的起伏、小的变化都能适应。根据不同的用途，圆弧刀的型号应有所区别，大小范围基本在5厘米-0.5厘米之间。做圆雕人物的刀口两角要磨去，呈圆弧形，否则雕衣纹或其它凹痕时，不但推不动，还会使凹痕道的两旁破损。倘若做浮雕时，则应保留刀口两角，并利用其角尖的功能雕刻角落。由于圆刀用途不同，所对应的刀口形状也不同，所以对应不同的圆弧刀应采用不同的研磨设备。如图1所示，一种异形圆弧刀，其刀口内收成圆弧，且为半圆状，普通研磨机很难实现这种圆弧刀的加工，因此需要设计一种专用设备。
中国专利申请号201420441494.2，公开日2014年12月31日的专利文件，公开了一种多头圆刀刀口数控研磨机，包括有机座，机座上设置有三个Y轴滑台，滑台前端一一对应安装有中心轴竖直设置的A主轴转盘、B主轴转盘、C主轴转盘，每个滑台座上分别装有各自Z轴滑台，各自滑台装有砂轮座，三个砂轮座上一一对应转动安装有A主轴砂轮、B主轴砂轮、C主轴砂轮。机架上装有Y1、Y2、Y3轴，Y轴滑台由伺服电机传动滚珠螺杆，带动上滑座做往返动作。上滑座装有Z轴伺服电机传动滚珠螺杆，带动Z轴滑块做上下进退刀。W轴步进电机控制旋转角度的自动设备。该实用新型与传统的研磨机相比效率和精度大为提高。
中国专利申请号201320086582.0，公开日2013年8月7日的专利文件，公开了一种数控精密圆刀研磨机。它包括机座、X轴导轨底座、X轴导轨、X轴滑块、X轴滑板、X轴伺服电机机箱、砂轮紧固螺母、砂轮、工件紧固螺母、工件固定圆盘、工件、Z轴伺服电机机箱、输入键盘、计算机、操作面板、机壳、Z轴进给伺服电机、Z轴滑块、旋转底盘、Z轴滑板、Z轴导轨、Z轴导轨底座、X轴进给伺服电机、X轴联轴器、旋转滑块、Z轴联轴器、Z轴进给伺服电机。该实用新型适用于磨削一些圆形工件，操作简单、方便灵活，更换刀片简单快捷，能满足各种规格刀片的磨削，而且对工人技术要求较低，磨削过程完全可以由程序控制，生产效率较高。
上述两份专利文件公开的技术方案中研磨砂轮均为圆盘式窄边结构，但由于工装的缺陷，无法高质量地实现图1所示圆弧刀的研磨加工。
发明内容
1、要解决的问题
针对现有研磨机存在研磨内收圆弧刀质量和效率低的问题，本发明提供一种圆弧刀研磨机及其工装夹具和使用方法，能够专用于研磨内收圆弧刀，起到了研磨质量好、研磨效率高的技术效果。
2、技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种圆弧刀研磨机工装夹具，包括底座，所述的底座上设置有底板；所述的底板上固定设置有工装模心；所述的工装模心为圆盘形；所述的工装模心的侧面固定设置有夹具托块；所述的夹具托块包括一个内弧面；所述的内弧面与所述的工装模心的外圆面贴合；所述的夹具托块上设置有压块。
优选地，所述的夹具托块为两个；两个所述的夹具托块对称设置在所述的工装模心的两侧。
优选地，还包括旋转主轴；所述的旋转主轴一端与所述的底板下端固定，另一端与设置在所述的底座内的转动齿轮固定连接；所述的底座内还设置有与所述的转动齿轮齿轮啮合的推动齿条；所述的推动齿条设置在齿条卡座的滑槽内，且其一端与油缸的活塞杆固定连接；所述的齿条卡座固定设置在所述的底座内；所述的油缸固定设置在所述的底座外侧。
优选地，所述的夹具托块的厚度大于所述的工装模心的厚度。
优选地，所述的夹具托块通过螺栓固定设置在所述的底板上。
一种圆弧刀研磨机，包括机座，还包括上述工装夹具；所述的工装夹具的底座固定在所述的机座上。
优选地，所述的工装夹具上方设置有砂轮组件；所述的砂轮组件设置在滑台固定座上；所述的滑台固定座设置在所述的底座上。
优选地，所述的砂轮组件包括连接板、砂轮、主轴头、皮带轮和电机；所述的砂轮固定在所述的主轴头的一端，主轴头另一端与所述的皮带轮固定连接；所述的主轴头和电机均固定在所述的连接板上；所述的皮带轮与所述的电机通过皮带连接。
优选地，所述的机座上还固定设置有X轴滑台座，所述的X轴滑台座上设置有滑轨；所述的滑轨上设置有X轴滑台；所述的X轴滑台通过丝杠装置实现在所述的X轴滑台座上移动；所述的滑台固定座固定设置在X轴滑台上；所述的滑台固定座的侧面也设置有滑动轨道；所述的滑动轨道上设置有Z轴滑台；所述的滑台固定座内设置有Z轴滚珠螺杆；所述的Z轴滚珠螺杆上端与Z轴减速机连接，Z轴滚珠螺杆上设置有丝母；所述的丝母与所述的Z轴滑台固定连接；所述的Z轴减速机固定设置在所述的滑台固定座上；所述的砂轮组件通过所述的连接板固定设置在所述的Z轴滑台上。
一种圆弧刀研磨机的使用方法，包括如下步骤：
步骤1，打开工装夹具上的压块，将一待研磨圆弧刀工件放置于任意一个夹具托块上，对准待研磨圆弧刀工件的位置使其内弧面与工装模心外圆面、夹具托块内弧面处于同一圆心上，锁紧压块；
步骤2，将另一待研磨圆弧刀工件放置于另一个夹具托块上，按上述步骤1中相同要求，与步骤1中锁紧的待研磨圆弧刀工件对称设置；
步骤3，调节控制X轴滑台在X轴滑台座上移动的丝杠装置，使砂轮组件中的砂轮处在所述的工装夹具的正上方；
步骤4，调节Z轴减速机，使砂轮组件下落至其砂轮与工件距离2-5mm；
步骤5，启动油缸，驱动旋转主轴带动工件旋转至工件刃口起点与砂轮最低点对应；
步骤6，启动电机，砂轮旋转，调节Z轴减速机，使砂轮进刀量为0.5-1mm，间隔0.5s后启动油缸，使工件保持1-2rad/min匀速旋转；
步骤7，上述步骤6中一个工件研磨完后，不停机，在另一工件研磨结束前更换已研磨工件；
步骤8，重复上述步骤7直至工期内所有工件加工完成。
3、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的工装夹具设置工装模心能够帮助工件准确安装，同时在组装本工装夹具时容易使各部件保持准确的相对位置；
(2)本发明的工装夹具设置夹具托块一方面用于放置工件，另一方面与工装模心结合使用能够提高工件安装位置的准确度；
(3)本发明的工装夹具设置两个夹具托块能够实现两个工件顺序加工，节省了工件安装需要停机的时间，提高了生产效率；
(4)本发明的工装夹具采用齿轮、齿条实现其旋转，一方面能够适用于精度研磨，更重要的是能够结合本发明中两个工位的设置，给其提高生产效率的效果清除了技术障碍；
(5)本发明的研磨机设置了具有上述技术效果的工装夹具因而能够提高生产效率，提供研磨的精度；
(6)本发明的研磨机能够实现多轴调节，扩大了圆刀弧面刃口的研磨范围，研磨精度随着丝杆调节精度的提高也相应增加，且自动化程度高，进一步提高了生产效率；
(7)本发明的方法在工件安装的精度上有了提高，因而在同样研磨条件的情况下能够研磨出质量更佳的圆弧刀片，同时由于可以不停机直接更换工件，因而在效率上至少较传统工艺提高了一倍。
附图说明
图1为本发明所研磨圆弧刀工件图；
图2为本发明的工装夹具结构图；
图3为本发明的工装夹具另一视角图；
图4为本发明的研磨机等轴测图；
图5为本发明的研磨机的另一视角的等轴测图；
图6为本发明实施例2中改进结构的示意图。
图中：1、底座；2、转动齿轮；3、推动齿条；4、齿条卡座；5、旋转主轴；6、底板；7、工装模心；8、夹具托块；9、压块；10、圆弧刀工件；11、油缸；
12、机座；13、配电按钮箱；14、工装夹具；15、砂轮；16、主轴头；17、皮带轮；18、电机；19、Z轴减速机；20、Z轴手轮；21、Z轴滚珠螺杆；22、Z轴滑台；23、滑台固定座；24、X轴手轮；25、X轴滑台；26、X轴滑台座；27、Y轴滑台座；28、Y轴滑台；29、撞块；30、限位开关。
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2和图3所示，一种圆弧刀研磨机工装夹具，包括底座1，所述的底座1上设置有旋转主轴5和底板6；所述的旋转主轴5一端与所述的底板6下端固定，另一端与设置在所述的底座1内的转动齿轮2固定连接；
所述的底板6上固定设置有工装模心7；所述的工装模心7为圆盘形；所述的工装模心7的两侧各固定设置有一夹具托块8；所述的夹具托块8通过螺栓固定设置在所述的底板6上；两个所述的夹具托块8对称设置，所述的夹具托块8的厚度大于所述的工装模心7的厚度，可以防止工装模心7的磨损；所述的夹具托块8包括一个内弧面；所述的内弧面与所述的工装模心7的外圆面贴合；所述的夹具托块8上设置有压块9；
所述的底座1内还设置有与所述的转动齿轮2齿轮啮合的推动齿条3；所述的推动齿条3设置在齿条卡座4的滑槽内，且其一端与油缸11的活塞杆固定连接；所述的齿条卡座4固定设置在所述的底座1内；所述的油缸11固定设置在所述的底座1外侧。
如图4和5所示，一种圆弧刀研磨机，包括机座12和工装夹具14；所述的工装夹具14为图1所示的工装夹具；所述的工装夹具14的底座1固定在所述的机座12上；
所述的机座12上还固定设置有X轴滑台座26，所述的X轴滑台座26上设置有滑轨；所述的滑轨上设置有X轴滑台25；所述的X轴滑台25通过丝杠装置实现在所述的X轴滑台座26上移动；所述的杠杆装置的端部设置有X轴手轮24；
所述的X轴滑台25上固定设置有滑台固定座23；所述的滑台固定座23的侧面也设置有滑动轨道；所述的滑动轨道上设置有Z轴滑台22；所述的滑台固定座23内设置有Z轴滚珠螺杆21；所述的Z轴滚珠螺杆21上端与Z轴减速机19连接，所述的Z轴减速机19上设置有Z轴手轮20，所述的Z轴滚珠螺杆21上设置有丝母；所述的丝母与所述的Z轴滑台22固定连接；所述的Z轴减速机19固定设置在所述的滑台固定座23上；
所述的工装夹具14上方设置有砂轮组件；所述的砂轮组件包括连接板、砂轮15、主轴头16、皮带轮17和电机18；所述的砂轮组件通过所述的连接板固定设置在所述的Z轴滑台22上；
所述的砂轮15固定在所述的主轴头16的一端，主轴头16另一端与所述的皮带轮17固定连接；所述的主轴头16和电机18均固定在所述的连接板上；所述的皮带轮17与所述的电机18通过皮带连接。
本发明的研磨机上设置的工装夹具具有安装工件精度高，安装方便、快捷，更换工件效率高等优点，因而本发明的研磨机具有能够提高生产效率，提供研磨的精度的技术效果。
一种圆弧刀研磨机的使用方法，包括如下步骤：
步骤1，打开工装夹具14上的压块9，将一待研磨圆弧刀工件10放置于任意一个夹具托块8上，对准待研磨圆弧刀工件10的位置使其内弧面与工装模心7外圆面、夹具托块8内弧面处于同一圆心上，锁紧压块9；
步骤2，将另一待研磨圆弧刀工件10放置于另一个夹具托块8上，按上述步骤1中相同要求，与步骤1中锁紧的待研磨圆弧刀工件10对称设置；
步骤3，调节控制X轴滑台25在X轴滑台座26上移动的丝杠装置，使砂轮组件中的砂轮15处在所述的工装夹具14的正上方；
步骤4，调节Z轴减速机19，使砂轮组件下落至其砂轮15与工件距离2mm；
步骤5，启动油缸11，驱动旋转主轴5带动工件旋转至工件刃口起点与砂轮15最低点对应；
步骤6，通过设置在基座12一侧的配电按钮箱13启动电机18，砂轮15旋转，调节Z轴减速机19，使砂轮15进刀量为0.5mm，间隔0.5s后启动油缸11，使工件保持2rad/min匀速旋转；
步骤7，上述步骤6中一个工件研磨完后，不停机，在另一工件研磨结束前更换已研磨工件；
步骤8，重复上述步骤7直至工期内所有工件加工完成。
本发明的方法在工件安装的精度上有了提高，因而在同样研磨条件的情况下能够研磨出质量更佳的圆弧刀片，同时由于可以不停机直接更换工件，因而在效率上至少较传统工艺提高了一倍。
实施例2
本实施例中一种圆弧刀研磨机工装夹具，与实施例1基本相同，所不同的是，所述的油缸11采用双杆液压缸；双杠液压缸是活塞两端都带有活塞杆的液压缸。
本实施例中一种圆弧刀研磨机，采用带上述双杆液压缸的工装夹具，如图6所示，还包括Y轴滑台座27和Y轴滑台28；所述的Y轴滑台座27固定在机座12上；所述的Y轴滑台28通过轨道卡接在所述的Y轴滑台座27上；所述的Y轴滑台28通过丝杠装置在所述的Y轴滑台座27上移动；所述的Y轴滑台28上设置有限位开关30；双杆液压缸上伸向所述的限位开关30的一端设置有两个撞块29；两个所述的撞块29之间的距离即为双杆液压缸的行程。
本实施例中设置撞块29、限位开关30能有效控制油缸11的行程，即对旋转主轴5的旋转角度作出限定，确保了旋转动作安全可靠。

Claims (3)

1.一种圆弧刀研磨机的使用方法，所述圆弧刀研磨机包括机座(12)和工装夹具(14)；所述的工装夹具(14)的底座(1)固定在所述的机座(12)上；
所述的工装夹具(14)上方设置有砂轮组件；所述的砂轮组件设置在滑台固定座(23)上；所述的滑台固定座(23)设置在所述的底座(1)上；
所述的砂轮组件包括连接板、砂轮(15)、主轴头(16)、皮带轮(17)和电机(18)；所述的砂轮(15)固定在所述的主轴头(16)的一端，主轴头(16)另一端与所述的皮带轮(17)固定连接；所述的主轴头(16)和电机(18)均固定在所述的连接板上；所述的皮带轮(17)与所述的电机(18)通过皮带连接；
所述的机座(12)上还固定设置有X轴滑台座(26)，所述的X轴滑台座(26)上设置有滑轨；所述的滑轨上设置有X轴滑台(25)；所述的X轴滑台(25)通过丝杠装置实现在所述的X轴滑台座(26)上移动；所述的滑台固定座(23)固定设置在X轴滑台(25)上；所述的滑台固定座(23)的侧面也设置有滑动轨道；
所述的滑动轨道上设置有Z轴滑台(22)；所述的滑台固定座(23)内设置有Z轴滚珠螺杆(21)；所述的Z轴滚珠螺杆(21)上端与Z轴减速机(19)连接，Z轴滚珠螺杆(21)上设置有丝母；所述的丝母与所述的Z轴滑台(22)固定连接；所述的Z轴减速机(19)固定设置在所述的滑台固定座(23)上；所述的砂轮组件通过所述的连接板固定设置在所述的Z轴滑台(22)上；
其特征在于：该方法包括如下步骤：
步骤1，打开工装夹具(14)上的压块(9)，将一待研磨圆弧刀工件放置于任意一个夹具托块(8)上，对准待研磨圆弧刀工件的位置使其内弧面与工装模心(7)外圆面、夹具托块(8)内弧面处于同一圆心上，锁紧压块(9)；
步骤2，将另一待研磨圆弧刀工件放置于另一个夹具托块(8)上，按上述步骤1中相同要求，与步骤1中锁紧的待研磨圆弧刀工件对称设置；
步骤3，调节控制X轴滑台(25)在X轴滑台座(26)上移动的丝杠装置，使砂轮组件中的砂轮(15)处在所述的工装夹具(14)的正上方；
步骤4，调节Z轴减速机(19)，使砂轮组件下落至其砂轮(15)与工件距离2-5mm；
步骤5，启动油缸(11)，驱动旋转主轴(5)带动工件旋转至工件刃口起点与砂轮(15)最低点对应；
步骤6，启动电机(18)，砂轮(15)旋转，调节Z轴减速机(19)，使砂轮(15)进刀量为0.5-1mm，间隔0.5s后启动油缸(11)，使工件保持1-2rad/min匀速旋转；
步骤7，上述步骤6中一个工件研磨完后，不停机，在另一工件研磨结束前更换已研磨工件；
步骤8，重复上述步骤7直至工期内所有工件加工完成；
所述圆弧刀研磨机工装夹具包括底座(1)和旋转主轴(5)，所述的底座(1)上设置有底板(6)；所述的底板(6)上固定设置有工装模心(7)；所述的工装模心(7)为圆盘形；所述的工装模心(7)的侧面固定设置有夹具托块(8)；所述的夹具托块(8)包括一个内弧面；所述的内弧面与所述的工装模心(7)的外圆面贴合；所述的夹具托块(8)上设置有压块(9)；
所述的夹具托块(8)为两个；两个所述的夹具托块(8)对称设置在所述的工装模心(7)的两侧；所述的旋转主轴(5)一端与所述的底板(6)下端固定，另一端与设置在所述的底座(1)内的转动齿轮(2)固定连接；所述的底座(1)内还设置有与所述的转动齿轮(2)齿轮啮合的推动齿条(3)；所述的推动齿条(3)设置在齿条卡座(4)的滑槽内，且其一端与油缸(11)的活塞杆固定连接；所述的齿条卡座(4)固定设置在所述的底座(1)内；所述的油缸(11)固定设置在所述的底座(1)外侧。
2.根据权利要求1所述的圆弧刀研磨机的使用方法，其特征在于：所述的夹具托块(8)的厚度大于所述的工装模心(7)的厚度。
3.根据权利要求2所述的圆弧刀研磨机的使用方法，其特征在于：所述的夹具托块(8)通过螺栓固定设置在所述的底板(6)上。
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