CN106985009A - 一种在硬质合金异型齿上开刀刃的五轴仿型设备及外径检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在硬质合金异型齿上开刀刃的五轴仿型设备，它包括水平滑台（1）、纵向滑台（2）和垂向滑台（3），芯轴包括顺次连接的阶梯轴（5）和螺纹杆（6），大轴上安装有与芯轴共轴的圆盘（8），圆盘（8）的圆跳动与合格硬质合金异型齿的外径圆跳动相等，垂向滑台（3）设置于纵向滑台（2）台面上，垂向滑台（3）台面上设置有平台（9），平台（9）顶表面上且由后往前顺次设置有电机A（10）和减速器（11），电机A（10）的输出端与减速器（11）的输入轴连接；它还公开了外径检测方法。本发明的有益效果是：砂磨精度高、有效检测外径圆跳动、加工工艺步骤少、砂磨效率高。

Description

一种在硬质合金异型齿上开刀刃的五轴仿型设备及外径检测 方法

技术领域

本发明涉及硬质合金异型齿上开刀刃及外径检测的技术领域，特别是一种在硬质合金异型齿上开刀刃的五轴仿型设备及外径检测方法。

背景技术

硬质合金异型刀用于加工木头，如图1所示为硬质合金异型刀的结构示意图。硬质合金异型刀的刀体的外边缘均匀分布有3~4个硬质合金异型齿（21），每个齿上均开设有刀刃，如图2所示，为刀刃的结构示意图，刀刃包括刀刃A（22）和刀刃B（23），刀刃A（22）与刀刃B（23）呈夹角设置，刀刃A（22）与刀刃B（23）相交的点为刀尖，切割时刀尖先切入工件中，随后刀刃A（22）和刀刃B（23）同时切入工件中，达到切削工件的目的。刀刃在打磨时，需先制定磨削余量，然后用高速转动的砂轮的外边缘磨削刀刃，最终才能形成用互所需规格的刀刃，由于刀刃A（22）和刀刃B（23）的斜角不相同，需要两次调整砂轮的角度，生产效率低下，此外还需要控制砂轮上升或下降高度，这对传统的砂轮机来说太困难，因为一般的砂轮机上砂轮的倾角是不变的。

硬质合金异型刀的硬质合金异型齿（21）上的刀尖绕硬质合金异型刀轴线周向转动形成的轨迹圆为刀尖外径，外径的圆跳动非常重要，若圆跳动过大，则切削工件后形成的产品质量差，精度达不到要求，且切削过程中发生摆动存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种结构紧凑、砂磨精度高、有效检测外径圆跳动、加工工艺步骤少、砂磨效率高的在硬质合金异型齿上开刀刃的五轴仿型设备及外径检测方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种在硬质合金异型齿上开刀刃的五轴仿型设备，它包括水平滑台、纵向滑台和垂向滑台，所述的水平滑台台面上固定安装有动力单元，动力单元输出端连接有卡盘，卡盘内卡紧有水平设置有芯轴，芯轴包括顺次连接的阶梯轴和螺纹杆，阶梯轴由大轴和小轴组成，大轴夹紧于卡盘内，小轴与螺纹杆连接，螺纹杆上连接有螺母，大轴上安装有与芯轴共轴的圆盘，圆盘的圆跳动与合格硬质合金异型齿的外径圆跳动相等，所述的垂向滑台设置于纵向滑台台面上，垂向滑台台面上设置有平台，平台顶表面上且由后往前顺次设置有电机A和减速器，电机A的输出端与减速器的输入轴连接，减速器输出轴上设置有L板，L板的水平板设置于减速器上方，水平板上固定安装有横向设置的电机B，L板的竖直板设置于减速器的前侧，竖直板上设置有立板，立板上旋转安装有转轴，转轴的另一端上安装有砂轮，转轴与电机B输出端之间设置有传动装置。

它还包括PLC控制器，所述的PLC控制器与水平滑台、纵向滑台和垂向滑台、电机A、电机B连接。

所述的传动装置由主动皮带轮、从动皮带轮和皮带组成，所述的主动皮带轮安装于电机B的输出端，从动皮带轮安装于转轴上，主动皮带轮和从动皮带轮之间安装有皮带。

所述的立板端面上设置有套筒，所述的转轴旋转安装于套筒内。

所述的五轴仿型设备在硬质合金异型齿上开刀刃后检测外径的方法，它包括以下步骤：

S1、硬质合金异型刀的工装，先将硬质合金异型刀的中心孔套装于阶梯轴的小轴上，由大轴与小轴形成的台肩限位，再在螺纹杆上拧紧螺母，螺母将硬质合金异型刀锁紧于台肩和螺母之间，从而实现了硬质合金异型刀的工装；工装后利用跳动表测定圆盘的圆跳度；

S2、砂轮外缘与刀刃B的对刀，先经PLC控制器调整水平滑台、纵向滑台和垂向滑台的位置，使砂轮移动到第一个硬质合金异型齿刀刃B的上方，再经PLC控制器控制电机A转动，电机A的转矩经减速器传递到L板上，L板做摆动，使刀刃B与砂轮呈夹角，且与刀刃B接触，接触后关闭电机A，从而实现了砂轮外缘与刀刃B的对刀；

S3、刀刃B的磨削，先控制电机B转动，电机B带动主动皮带轮转动，主动皮带轮经皮带带动从动皮带轮转动，从动皮带轮带动转轴转动，转轴带动砂轮旋转，再控制水平滑台的台面向右移动，同时垂向滑台的台面向上移动，以使砂轮沿着刀刃B磨削，从而实现了刀刃B的磨削，随后关闭水平滑台和垂向滑台；

S4、砂轮外缘与刀刃A的对刀，步骤S3结束后，先控制纵向滑台的台面向后移动，当砂轮与刀刃B分离后经PLC控制器调整水平滑台、纵向滑台和垂向滑台的位置，使砂轮移动到第一个硬质合金异型齿刀刃A的上方，再经PLC控制器控制电机A反转，电机A的转矩经减速器传递到L板上，L板做摆动，使刀刃A与砂轮呈夹角，且与刀刃A接触，然后关闭电机A，从而实现了砂轮外缘与刀刃A的对刀；

S5、刀刃A的磨削，控制水平滑台的台面向右移动，同时垂向滑台的台面向下移动，以使砂轮沿着刀刃A磨削，从而实现了刀刃A的磨削，随后停止水平滑台和垂向滑台，形成的刀刃A与刀刃B之间构成刀尖；

S6、外径的检测，将跳动表工作端与刀尖接触，控制动力单元转动一周，此时即可检测出刀尖的圆跳动，检测出的圆跳度与圆盘圆跳度进行比较，若小于圆盘圆跳度则说明合格，若大于圆盘圆跳度则说明不合格，还需要重新重复步骤S2~S5，直到加工后该刀尖圆跳度小于圆盘圆跳度，从而实现快速检测外径。

本发明具有以下优点：本发明的。

附图说明

图1 为硬质合金异型刀的结构示意图；

图2 为硬质合金异型齿上刀刃的结构示意图；

图3 为本实用新的俯视图；

图4 为本发明的主视图；

图5 为图4的A向视图；

图中，1-水平滑台，2-纵向滑台，3-垂向滑台，4-动力单元，5-阶梯轴，6-螺纹杆，7-螺母，8-圆盘，9-平台，10-电机A，11-减速器，12-L板，13-电机B，14-立板，15-转轴，16-砂轮，17-主动皮带轮，18-从动皮带轮，19-皮带，20-硬质合金异型刀，21-硬质合金异型齿，22-刀刃A，23-刀刃B。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：

如图3~5所示，一种在硬质合金异型齿上开刀刃的五轴仿型设备，它包括水平滑台1、纵向滑台2和垂向滑台3，所述的水平滑台1台面上固定安装有动力单元4，动力单元4输出端连接有卡盘，卡盘内卡紧有水平设置有芯轴，芯轴包括顺次连接的阶梯轴5和螺纹杆6，阶梯轴5由大轴和小轴组成，大轴夹紧于卡盘内，小轴与螺纹杆6连接，螺纹杆6上连接有螺母7，大轴上安装有与芯轴共轴的圆盘8，圆盘8的圆跳动与合格硬质合金异型齿的外径圆跳动相等，所述的垂向滑台3设置于纵向滑台2台面上，垂向滑台3台面上设置有平台9，平台9顶表面上且由后往前顺次设置有电机A10和减速器11，电机A10的输出端与减速器11的输入轴连接，减速器11输出轴上设置有L板12，L板12的水平板设置于减速器11上方，水平板上固定安装有横向设置的电机B13，L板12的竖直板设置于减速器11的前侧，竖直板上设置有立板14，立板14上旋转安装有转轴15，转轴15的另一端上安装有砂轮16，转轴15与电机B13输出端之间设置有传动装置，所述的传动装置由主动皮带轮17、从动皮带轮18和皮带19组成，所述的主动皮带轮17安装于电机B13的输出端，从动皮带轮18安装于转轴15上，主动皮带轮17和从动皮带轮18之间安装有皮带19。

它还包括PLC控制器，所述的PLC控制器与水平滑台1、纵向滑台2和垂向滑台3、电机A10、电机B13连接，所述的水平滑台1、纵向滑台2和垂向滑台3均为液压滑台，PLC控制器能够控制滑台的移动；此外，PLC控制器还能控制电机A10和电机B13的启动或关闭，并能独立控制电机的旋转速度。所述的立板14端面上设置有套筒，所述的转轴15旋转安装于套筒内。

如图3~5所示，所述的五轴仿型设备在硬质合金异型齿上开刀刃后检测外径的方法，它包括以下步骤：

S1、硬质合金异型刀的工装，先将硬质合金异型刀20的中心孔套装于阶梯轴5的小轴上，由大轴与小轴形成的台肩限位，再在螺纹杆6上拧紧螺母7，螺母7将硬质合金异型刀20锁紧于台肩和螺母7之间，从而实现了硬质合金异型刀的工装；工装后利用跳动表测定圆盘8的圆跳度；

S2、砂轮外缘与刀刃B的对刀，先经PLC控制器调整水平滑台1、纵向滑台2和垂向滑台3的位置，使砂轮16移动到第一个硬质合金异型齿刀刃B23的上方，再经PLC控制器控制电机A10转动，电机A10的转矩经减速器11传递到L板12上，L板12做摆动，使刀刃B23与砂轮16呈夹角，且与刀刃B23接触，接触后关闭电机A10，从而实现了砂轮16外缘与刀刃B23的对刀；

S3、刀刃B的磨削，先控制电机B13转动，电机B13带动主动皮带轮17转动，主动皮带轮17经皮带19带动从动皮带轮18转动，从动皮带轮18带动转轴15转动，转轴15带动砂轮16旋转，再控制水平滑台1的台面向右移动，同时垂向滑台3的台面向上移动，以使砂轮16沿着刀刃B23磨削，从而实现了刀刃B23的磨削，随后关闭水平滑台1和垂向滑台3；

S4、砂轮外缘与刀刃A的对刀，步骤S3结束后，先控制纵向滑台2的台面向后移动，当砂轮16与刀刃B23分离后经PLC控制器调整水平滑台1、纵向滑台2和垂向滑台3的位置，使砂轮16移动到第一个硬质合金异型齿刀刃A22的上方，再经PLC控制器控制电机A10反转，电机A10的转矩经减速器11传递到L板12上，L板12做摆动，使刀刃A22与砂轮16呈夹角，且与刀刃A22接触，然后关闭电机A10，从而实现了砂轮16外缘与刀刃A22的对刀；

S5、刀刃A的磨削，控制水平滑台1的台面向右移动，同时垂向滑台3的台面向下移动，以使砂轮16沿着刀刃A22磨削，从而实现了刀刃A22的磨削，随后停止水平滑台1和垂向滑台3，形成的刀刃A22与刀刃B23之间构成刀尖；因此本五轴仿型设备相比传统的砂轮机，实现了自动调整砂轮的角度，即自动调整砂轮外缘与刀刃的夹角，极大提高了砂磨的效率；

S6、外径的检测，将跳动表工作端与刀尖接触，控制动力单元4转动一周，此时即可检测出刀尖的圆跳动，检测出的圆跳度与圆盘圆跳度进行比较，若小于圆盘圆跳度则说明合格，若大于圆盘圆跳度则说明不合格，还需要重新重复步骤S2~S5，直到加工后该刀尖圆跳度小于圆盘圆跳度，从而实现快速检测一个硬质合金异型齿21外径，检测后控制动力单元4转动，实现下一个硬质合金异型齿21的成型；磨削成型后是直接在五轴仿型设备上进行检测外径的，能够有效保证成型后产品的合格率，无需拆卸进行检测，极大提高了检测效率；此外通过与圆盘8的圆跳度作为参照，成型后产品与圆盘8共轴，以提高检测精度。

Claims (5)

1.一种在硬质合金异型齿上开刀刃的五轴仿型设备，其特征在于：它包括水平滑台（1）、纵向滑台（2）和垂向滑台（3），所述的水平滑台（1）台面上固定安装有动力单元（4），动力单元（4）输出端连接有卡盘，卡盘内卡紧有水平设置有芯轴，芯轴包括顺次连接的阶梯轴（5）和螺纹杆（6），阶梯轴（5）由大轴和小轴组成，大轴夹紧于卡盘内，小轴与螺纹杆（6）连接，螺纹杆（6）上连接有螺母（7），大轴上安装有与芯轴共轴的圆盘（8），圆盘（8）的圆跳动与合格硬质合金异型齿的外径圆跳动相等，所述的垂向滑台（3）设置于纵向滑台（2）台面上，垂向滑台（3）台面上设置有平台（9），平台（9）顶表面上且由后往前顺次设置有电机A（10）和减速器（11），电机A（10）的输出端与减速器（11）的输入轴连接，减速器（11）输出轴上设置有L板（12），L板（12）的水平板设置于减速器（11）上方，水平板上固定安装有横向设置的电机B（13），L板（12）的竖直板设置于减速器（11）的前侧，竖直板上设置有立板（14），立板（14）上旋转安装有转轴（15），转轴（15）的另一端上安装有砂轮（16），转轴（15）与电机B（13）输出端之间设置有传动装置。

2.根据权利要求1所述的一种在硬质合金异型齿上开刀刃的五轴仿型设备，其特征在于：它还包括PLC控制器，所述的PLC控制器与水平滑台（1）、纵向滑台（2）和垂向滑台（3）、电机A（10）、电机B（13）连接。

3.根据权利要求1所述的一种在硬质合金异型齿上开刀刃的五轴仿型设备，其特征在于：所述的传动装置由主动皮带轮（17）、从动皮带轮（18）和皮带（19）组成，所述的主动皮带轮（17）安装于电机B（13）的输出端，从动皮带轮（18）安装于转轴（15）上，主动皮带轮（17）和从动皮带轮（18）之间安装有皮带（19）。

4.根据权利要求1所述的一种在硬质合金异型齿上开刀刃的五轴仿型设备，其特征在于：所述的立板（14）端面上设置有套筒，所述的转轴（15）旋转安装于套筒内。

5.根据权利要求1~4中任意一项所述的五轴仿型设备在硬质合金异型齿上开刀刃后检测外径的方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、硬质合金异型刀的工装，先将硬质合金异型刀（20）的中心孔套装于阶梯轴（5）的小轴上，由大轴与小轴形成的台肩限位，再在螺纹杆（6）上拧紧螺母（7），螺母（7）将硬质合金异型刀（20）锁紧于台肩和螺母（7）之间，从而实现了硬质合金异型刀的工装；工装后利用跳动表测定圆盘（8）的圆跳度；

S2、砂轮外缘与刀刃B的对刀，先经PLC控制器调整水平滑台（1）、纵向滑台（2）和垂向滑台（3）的位置，使砂轮（16）移动到第一个硬质合金异型齿刀刃B（23）的上方，再经PLC控制器控制电机A（10）转动，电机A（10）的转矩经减速器（11）传递到L板（12）上，L板（12）做摆动，使刀刃B（23）与砂轮（16）呈夹角，且与刀刃B（23）接触，接触后关闭电机A（10），从而实现了砂轮（16）外缘与刀刃B（23）的对刀；

S3、刀刃B的磨削，先控制电机B（13）转动，电机B（13）带动主动皮带轮（17）转动，主动皮带轮（17）经皮带（19）带动从动皮带轮（18）转动，从动皮带轮（18）带动转轴（15）转动，转轴（15）带动砂轮（16）旋转，再控制水平滑台（1）的台面向右移动，同时垂向滑台（3）的台面向上移动，以使砂轮（16）沿着刀刃B（23）磨削，从而实现了刀刃B（23）的磨削，随后关闭水平滑台（1）和垂向滑台（3）；

S4、砂轮外缘与刀刃A的对刀，步骤S3结束后，先控制纵向滑台（2）的台面向后移动，当砂轮（16）与刀刃B（23）分离后经PLC控制器调整水平滑台（1）、纵向滑台（2）和垂向滑台（3）的位置，使砂轮（16）移动到第一个硬质合金异型齿刀刃A（22）的上方，再经PLC控制器控制电机A（10）反转，电机A（10）的转矩经减速器（11）传递到L板（12）上，L板（12）做摆动，使刀刃A（22）与砂轮（16）呈夹角，且与刀刃A（22）接触，然后关闭电机A（10），从而实现了砂轮（16）外缘与刀刃A（22）的对刀；

S5、刀刃A的磨削，控制水平滑台（1）的台面向右移动，同时垂向滑台（3）的台面向下移动，以使砂轮（16）沿着刀刃A（22）磨削，从而实现了刀刃A（22）的磨削，随后停止水平滑台（1）和垂向滑台（3），形成的刀刃A（22）与刀刃B（23）之间构成刀尖；

S6、外径的检测，将跳动表工作端与刀尖接触，控制动力单元（4）转动一周，此时即可检测出刀尖的圆跳动，检测出的圆跳度与圆盘圆跳度进行比较，若小于圆盘圆跳度则说明合格，若大于圆盘圆跳度则说明不合格，还需要重新重复步骤S2~S5，直到加工后该刀尖圆跳度小于圆盘圆跳度，从而实现快速检测外径。