CN107952996A - 一种锉刀齿纹的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锉刀齿纹的加工工艺，包括以下步骤：确定锉刀数控剁齿机的X轴轴向驱动装置、Z轴轴向驱动装置、S轴轴向驱动装置的工作零位，并回零后开始工作；X轴轴向驱动装置用于驱动锉刀毛坯沿水平轴向移动，S轴轴向驱动装置用于驱动剁刀往复运动剁压锉刀毛坯形成锉齿，Z轴轴向驱动装置用于驱动调整剁刀基座在竖直方向的高度；当锉刀数控剁齿机的剁刀工作到锉刀毛坯宽度变化区间时，利用Z轴轴向驱动装置依照仿形量驱动剁刀基座在竖直方向形成与仿形量对应高度；所述仿形量为在锉刀毛坯宽度变化区间的长度范围内、由0到N变化，0表示工作零时，剁刀基座的初始高度位置，N表示剁刀基座的最终高度位置与初始高度位置的差值。
Description
技术领域
本发明涉及一种锉刀齿纹的加工工艺，是锉刀生产过程中的一道关键工序。锉刀齿纹的成形质量直接影响到锉刀的锋利性、耐久性及实用性。
背景技术
锉刀是传统机械加工行业应用最广泛的一种打磨类工具，其表面上有许多细密齿纹，用于锉光工件表面，对金属、木料、皮革等表层做微量加工。
传统先进的锉刀加工技术是采用数控剁齿机来进行加工的，数控剁齿机包括X轴轴向驱动装置、Z轴轴向驱动装置、S轴轴向驱动装置，在传统的数控剁齿机技术中，X轴轴向驱动装置用于驱动锉刀毛坯沿水平轴向移动，S轴轴向驱动装置用于驱动剁刀往复运动剁压锉刀毛坯形成锉齿，Z轴轴向驱动装置用于驱动剁刀基座向上到最高位置，方便放置锉刀毛坯，使得锉刀毛坯安装到位后，再驱动剁刀基座向下到最低位置。在传统技术中，数控剁齿机的冲程是一定不变的，冲击力大小也是预先设定好了的，在这种设置下，会出现锉齿冲压深度不一致的问题，其原因也没有研究出来，为了解决该问题，传统技术采用靠模联动式齿纹加工工艺主要通过专用靠模来解决，相当于是在锉刀毛坯一旁设置一个靠模，依靠靠模来限定锉齿冲压深度，但由于不同款式、类型的锉刀，如10寸尖头扁锉、12寸尖头扁锉等，需要对应不同的靠模。这就意味着，同一台设备加工不同款式、类型的锉刀时，要更换不同的仿形靠模，从而影响了设备的加工效率，增加了操作人员的劳动强度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锉刀齿纹的加工工艺，解决不依赖靠模也能冲压出锉齿冲压深度一致的锉刀齿纹。
本发明通过下述技术方案实现：
一种锉刀齿纹的加工工艺，包括以下步骤：
确定锉刀数控剁齿机的X轴轴向驱动装置、Z轴轴向驱动装置、S轴轴向驱动装置的工作零位，并回零后开始工作；
X轴轴向驱动装置用于驱动锉刀毛坯沿水平轴向移动，S轴轴向驱动装置用于驱动剁刀往复运动剁压锉刀毛坯形成锉齿，Z轴轴向驱动装置用于驱动调整剁刀基座在竖直方向的高度；
当锉刀数控剁齿机的剁刀工作到锉刀毛坯宽度变化区间时，利用Z轴轴向驱动装置依照仿形量驱动剁刀基座在竖直方向形成与仿形量对应高度；
所述仿形量为在锉刀毛坯宽度变化区间的长度范围内、由0到N变化，0表示工作零时，剁刀基座的初始高度位置，N表示剁刀基座的最终高度位置与初始高度位置的差值。
本发明上述内容提到了一个新的名词为：仿形量，为了解释仿形量，需要了解本发明的设计原理：
本发明研究认为：造成锉齿冲压深度不一致的问题是由于锉刀形状导致的，具体原因为：由于锉刀种类及样式多种多样，如尖头扁锉，锉身厚度相同，但由于其呈前窄后宽形，因此在相同冲量高度、相同冲力大小的情况下，前窄部位受力面小，后宽部分受力面大，因此会出现前窄部位的锉齿冲压深度较深，后宽部分的锉齿冲压深度较浅，因此，得出针对宽度变化的锉刀，剁刀加工出相同齿深所需的冲击力因此不同，本发明研究后发现，由于数控剁齿机的结构能改变冲击力的部分有S轴轴向驱动装置中的剁齿弹簧，但由于为弹簧结构，无法有效的或快速的改变其弹力的大小，因此针对剁齿弹簧的改变无法进行，本发明研究发现，需要剁刀冲击力的大小还与剁刀下落的高度距离产生变化有关，研究发现：窄处所需冲击力小，剁刀下落距离小；宽处所需冲击力大，剁刀下落距离大，因此，本发明通过重新设置Z轴轴向驱动装置，使得Z轴轴向驱动装置与仿形量建立关联，同时该关联关系还需要依赖宽度变化的情况、例如变化方向、变化量、还有变化区间长度，因此，研究除了依赖仿形量控制Z轴轴向驱动装置、再由Z轴轴向驱动装置驱动控制剁刀基座的高度，从而间接控制剁刀下落距离，最终达到控制冲击力大小的目的；这就使得在锉刀齿纹加工过程中，剁刀基座要沿锉刀纵长方向作上下方向微量调整，因此，这种控制与锉刀形状存在必要的关联，因此称之为“仿形”，这种关联量，因此也称为本申请的仿形量。
本发明实际就是以控制所述仿形量，即控制仿形量在锉刀毛坯宽度变化区间的长度范围内、由0到N变化的大小，来决定冲击力的大小，0表示工作零时，剁刀基座的初始高度位置，N表示剁刀基座的最终高度位置与初始高度位置的差值。该差值存在2种或其他情况，一种是正差值，一种是负差值，与剁刀工作方向、宽度变化情况等有关。N的大小与锉刀具体参数、例如锉齿深度设置、材质、宽度等有关系。
N的正负取值与剁刀工作方向、宽度变化情况等有关具体如下：
当剁刀工作方向是沿锉刀毛坯A到B方向工作时，A的宽度向B的宽度变化为由窄到宽，此时仿形量为在锉刀毛坯宽度变化区间的长度范围内、由0到+N变化，表示Z轴轴向驱动装置驱动剁刀基座从工作零位向上驱动N的距离，使得剁刀基座的最终高度位置与初始高度位置的差值为+N；
当剁刀工作方向是沿锉刀毛坯A到B方向工作时，A的宽度向B的宽度变化为由宽到窄，此时仿形量为在锉刀毛坯宽度变化区间的长度范围内、由0到-N变化，表示Z轴轴向驱动装置驱动剁刀基座从工作零位向下驱动N的距离，使得剁刀基座的最终高度位置与初始高度位置的差值为-N。
优选的，当锉刀毛坯宽度变化呈线性，0到N变化也呈线性；当锉刀毛坯宽度变化呈突变，0到N变化也呈突变。
优选的，对于国标12寸尖头扁锉粗齿，所述锉刀毛坯宽度变化区间的长度为110mm，仿形量0mm到2.5mm。
优选的，对于美标12寸尖头扁米尔锉细齿，所述锉刀毛坯宽度变化区间的长度为100mm，仿形量0mm到2mm。
优选的，Z轴轴向驱动装置包括Z轴伺服电机、梯形丝杠副组成，Z轴伺服电机根据输入的仿形量参数驱动梯形丝杠副转动，带动剁刀基座向上或向下移动，实现仿形动作。
优选的，确定锉刀数控剁齿机的X轴轴向驱动装置、Z轴轴向驱动装置、S轴轴向驱动装置的工作零位的方法是：调整锉刀数控剁齿机压脚，压脚将锉刀毛坯在专用夹具上能进行微量侧倾调整，直至锉刀毛坯待剁齿面与剁刀刃部平行，此时X轴轴向驱动装置、Z轴轴向驱动装置、S轴轴向驱动装置的工作位置为工作零位，此时的剁刀基座的高度为初始高度。
优选的，还包括齿数设置过程：通过设置每厘米齿数、S轴轴向驱动装置的主轴转速、X轴轴向驱动装置的导程、X轴轴向驱动装置的传动减速比参数计算出加工当前齿数所需的X轴轴向驱动装置的X轴伺服电机转速，通过调整X轴轴向驱动装置的X轴伺服电机转速，实现与S轴轴向驱动装置的主轴转速不同配比，可实现锉刀齿纹加工过程中粗齿、中齿及细齿的齿数设置。
本发明具体处理时：
本发明的具体的加工工艺为：
1)在锉刀数控剁齿机上安装剁刀；
2)确定所述X、Z、S轴的工作零位(以下“回到工作零位的运动”简称“回零”)并回零；
3)调整锉刀数控剁齿机压脚，压脚将锉刀毛坯在专用夹具上能进行微量侧倾调整，直至锉刀毛坯待剁齿面与剁刀刃部平行，保证左右齿深均匀；
4)确定X轴剁齿起始位置、Z轴剁齿位置、主轴转速等参数，并输入数控系统；
5)在数控系统上根据工件加工需要输入锉刀参数，包括剁齿长度(剁齿分布长度)、每厘米齿数、仿形长度(锉刀毛坯宽度变化区间的长度)、仿形量(在锉刀毛坯宽度变化区间的长度内剁刀基座的冲击高度随宽度变化的变化量)等；
6)根据需要调整并设置剁齿弹簧压缩量(弹力大小)；
7)启动机床，完成锉刀表面的剁齿工作。
其中，本发明的Z轴轴向驱动装置不再单纯的作为调整固定位置的作用，还是有意识的让其随形状变化进行调整，可以称为仿形机构，其具体可以由Z轴伺服电机、梯形丝杠副组成。Z轴伺服电机根据输入的仿形量参数，通过梯形丝杠副带动剁刀基座上下方向微量调整，实现仿形动作。
其中，S轴轴向驱动装置的主轴转动一转，则剁刀加工一齿。
本发明的一种锉刀齿纹的加工工艺，较好的适应了锉刀齿纹的加工需求。经试验以及应用验证，本发明的一种锉刀齿纹的加工工艺不仅满足了锉刀齿纹加工过程中对仿形的特殊需要，且提高了生产效率，降低了加工成本，减轻了劳动强度，降低了操作技能需求。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1是数控剁齿机的结构视图。
图1中，1、Z轴轴向驱动装置，2、剁刀基座，3、S轴轴向驱动装置，4、剁刀，5、X轴轴向驱动装置，6、锉刀毛坯。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例一
如图1所示，
一种锉刀齿纹的加工工艺，包括以下步骤：
确定锉刀数控剁齿机的X轴轴向驱动装置5、Z轴轴向驱动装置1、S轴轴向驱动装置3的工作零位，并回零后开始工作；
X轴轴向驱动装置用于驱动锉刀毛坯沿水平轴向移动，S轴轴向驱动装置用于驱动剁刀4往复运动剁压锉刀毛坯6形成锉齿，Z轴轴向驱动装置用于驱动调整剁刀基座2在竖直方向的高度；
当锉刀数控剁齿机的剁刀工作到锉刀毛坯宽度变化区间时，利用Z轴轴向驱动装置依照仿形量驱动剁刀基座在竖直方向形成与仿形量对应高度；
所述仿形量为在锉刀毛坯宽度变化区间的长度范围内、由0到N变化，0表示工作零时，剁刀基座的初始高度位置，N表示剁刀基座的最终高度位置与初始高度位置的差值。
本发明上述内容提到了一个新的名词为：仿形量，为了解释仿形量，需要了解本发明的设计原理：
本发明研究认为：造成锉齿冲压深度不一致的问题是由于锉刀形状导致的，具体原因为：由于锉刀种类及样式多种多样，如尖头扁锉，锉身厚度相同，但由于其呈前窄后宽形，因此在相同冲量高度、相同冲力大小的情况下，前窄部位受力面小，后宽部分受力面大，因此会出现前窄部位的锉齿冲压深度较深，后宽部分的锉齿冲压深度较浅，因此，得出针对宽度变化的锉刀，剁刀加工出相同齿深所需的冲击力因此不同，本发明研究后发现，由于数控剁齿机的结构能改变冲击力的部分有S轴轴向驱动装置中的剁齿弹簧，但由于为弹簧结构，无法有效的或快速的改变其弹力的大小，因此针对剁齿弹簧的改变无法进行，本发明研究发现，需要剁刀冲击力的大小还与剁刀下落的高度距离产生变化有关，研究发现：窄处所需冲击力小，剁刀下落距离小；宽处所需冲击力大，剁刀下落距离大，因此，本发明通过重新设置Z轴轴向驱动装置，使得Z轴轴向驱动装置与仿形量建立关联，同时该关联关系还需要依赖宽度变化的情况、例如变化方向、变化量、还有变化区间长度，因此，研究除了依赖仿形量控制Z轴轴向驱动装置、再由Z轴轴向驱动装置驱动控制剁刀基座的高度，从而间接控制剁刀下落距离，最终达到控制冲击力大小的目的；这就使得在锉刀齿纹加工过程中，剁刀基座要沿锉刀纵长方向作上下方向微量调整，因此，这种控制与锉刀形状存在必要的关联，因此称之为“仿形”，这种关联量，因此也称为本申请的仿形量。
本发明实际就是以控制所述仿形量，即控制仿形量在锉刀毛坯宽度变化区间的长度范围内、由0到N变化的大小，来决定冲击力的大小，0表示工作零时，剁刀基座的初始高度位置，N表示剁刀基座的最终高度位置与初始高度位置的差值。该差值存在2种或其他情况，一种是正差值，一种是负差值，与剁刀工作方向、宽度变化情况等有关。N的大小与锉刀具体参数、例如锉齿深度设置、材质、宽度等有关系。
N的正负取值与剁刀工作方向、宽度变化情况等有关具体如下：
当剁刀工作方向是沿锉刀毛坯A到B方向工作时，A的宽度向B的宽度变化为由窄到宽，此时仿形量为在锉刀毛坯宽度变化区间的长度范围内、由0到+N变化，表示Z轴轴向驱动装置驱动剁刀基座从工作零位向上驱动N的距离，使得剁刀基座的最终高度位置与初始高度位置的差值为+N；
当剁刀工作方向是沿锉刀毛坯A到B方向工作时，A的宽度向B的宽度变化为由宽到窄，此时仿形量为在锉刀毛坯宽度变化区间的长度范围内、由0到-N变化，表示Z轴轴向驱动装置驱动剁刀基座从工作零位向下驱动N的距离，使得剁刀基座的最终高度位置与初始高度位置的差值为-N。
优选的，当锉刀毛坯宽度变化呈线性，0到N变化也呈线性；当锉刀毛坯宽度变化呈突变，0到N变化也呈突变。
优选的，对于国标12寸尖头扁锉粗齿，所述锉刀毛坯宽度变化区间的长度为110mm，仿形量0mm到2.5mm。
优选的，对于美标12寸尖头扁米尔锉细齿，所述锉刀毛坯宽度变化区间的长度为100mm，仿形量0mm到2mm。
优选的，Z轴轴向驱动装置包括Z轴伺服电机、梯形丝杠副组成，Z轴伺服电机根据输入的仿形量参数驱动梯形丝杠副转动，带动剁刀基座向上或向下移动，实现仿形动作。
优选的，确定锉刀数控剁齿机的X轴轴向驱动装置、Z轴轴向驱动装置、S轴轴向驱动装置的工作零位的方法是：调整锉刀数控剁齿机压脚，压脚将锉刀毛坯在专用夹具上能进行微量侧倾调整，直至锉刀毛坯待剁齿面与剁刀刃部平行，此时X轴轴向驱动装置、Z轴轴向驱动装置、S轴轴向驱动装置的工作位置为工作零位，此时的剁刀基座的高度为初始高度。
优选的，还包括齿数设置过程：通过设置每厘米齿数、S轴轴向驱动装置的主轴转速、X轴轴向驱动装置的导程、X轴轴向驱动装置的传动减速比参数计算出加工当前齿数所需的X轴轴向驱动装置的X轴伺服电机转速，通过调整X轴轴向驱动装置的X轴伺服电机转速，实现与S轴轴向驱动装置的主轴转速不同配比，可实现锉刀齿纹加工过程中粗齿、中齿及细齿的齿数设置。
本发明具体处理时：
本发明的具体的加工工艺为：
1、在锉刀数控剁齿机上安装剁刀；
2、确定所述X、Z、S轴的工作零位(以下“回到工作零位的运动”简称“回零”)并回零；
3、调整锉刀数控剁齿机压脚，压脚将锉刀毛坯在专用夹具上能进行微量侧倾调整，直至锉刀毛坯待剁齿面与剁刀刃部平行，保证左右齿深均匀；
4、确定X轴剁齿起始位置、Z轴剁齿位置、主轴转速等参数，并输入数控系统；
5、在数控系统上根据工件加工需要输入锉刀参数，包括剁齿长度(剁齿分布长度)、每厘米齿数、仿形长度(锉刀毛坯宽度变化区间的长度)、仿形量(在锉刀毛坯宽度变化区间的长度内剁刀基座的冲击高度随宽度变化的变化量)等；
6、根据需要调整并设置剁齿弹簧压缩量(弹力大小)；
7、启动机床，完成锉刀表面的剁齿工作。
其中，本发明的Z轴轴向驱动装置不再单纯的作为调整固定位置的作用，还是有意识的让其随形状变化进行调整，可以称为仿形机构，其具体可以由Z轴伺服电机、梯形丝杠副组成。Z轴伺服电机根据输入的仿形量参数，通过梯形丝杠副带动剁刀基座上下方向微量调整，实现仿形动作。
其中，S轴轴向驱动装置的主轴转动一转，则剁刀加工一齿。
实施例2
以加工国标12寸尖头扁锉粗齿为例，其剁齿长度为256mm，仿形长度为110mm，仿形量2.5mm，齿数标准为8条/cm。
1)在锉刀数控剁齿机上安装剁刀；
2)确定所述X、Z、S轴的工作零位(以下“回到工作零位的运动”简称“回零”)并回零；
3)调整锉刀数控剁齿机压脚，压脚将锉刀毛坯在专用夹具上能进行微量侧倾调整，直至锉刀毛坯待剁齿面与剁刀刃部平行，保证左右齿深均匀；
4)确定X轴剁齿起始位置-10、Z轴剁齿位置-27、主轴转速500rpm，并输入数控系统；
5)在数控系统上输入剁齿长度256mm(剁齿分布长度、也可以称为工作区间)、仿形长度110mm(锉刀毛坯宽度变化区间的长度)、仿形量0-2.5mm(在锉刀毛坯宽度变化区间的长度内剁刀基座的冲击高度随宽度变化的变化量)、每厘米齿数8等；
6)调整并设置剁齿弹簧弹力3000N；
7)启动机床，完成锉刀表面的剁齿工作。
实施例2
以加工美标12寸尖头扁米尔锉细齿为例，其剁齿长度为250mm，仿形长度为100mm，仿形量2mm，齿数标准为16条/cm。
将实施例1中的1～4步骤取消。
1)在数控系统上输入剁齿长度250、仿形长度100、仿形量2、每厘米齿数16等；
2)调整并设置剁齿弹簧弹力1500N(由于为细齿，齿深变浅，剁齿力变小)；
3)启动机床，完成锉刀表面的剁齿工作。
本发明的一种锉刀齿纹的加工工艺有以下特点：
锉刀加工过程中的仿形量易于设置，并且可根据实际加工情况进行微量调整，操作方便；锉刀加工齿数设置便捷，操作人员劳动强度低、技能要求低，加工效率高；所加工锉刀齿纹外形均匀，齿深一致，提高了锉刀的产品质量。
如上所述，结合附图和实施例所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
以上所描述的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种锉刀齿纹的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
确定锉刀数控剁齿机的X轴轴向驱动装置、Z轴轴向驱动装置、S轴轴向驱动装置的工作零位，并回零后开始工作；
X轴轴向驱动装置用于驱动锉刀毛坯沿水平轴向移动，S轴轴向驱动装置用于驱动剁刀往复运动剁压锉刀毛坯形成锉齿，Z轴轴向驱动装置用于驱动调整剁刀基座在竖直方向的高度；
当锉刀数控剁齿机的剁刀工作到锉刀毛坯宽度变化区间时，利用Z轴轴向驱动装置依照仿形量驱动剁刀基座在竖直方向形成与仿形量对应高度；
所述仿形量为在锉刀毛坯宽度变化区间的长度范围内、由0到N变化，0表示工作零时，剁刀基座的初始高度位置，N表示剁刀基座的最终高度位置与初始高度位置的差值。
2.如权利要求1所述的一种锉刀齿纹的加工工艺，其特征在于，
当剁刀工作方向是沿锉刀毛坯A到B方向工作时，A的宽度向B的宽度变化为由窄到宽，此时仿形量为在锉刀毛坯宽度变化区间的长度范围内、由0到+N变化，表示Z轴轴向驱动装置驱动剁刀基座从工作零位向上驱动N的距离，使得剁刀基座的最终高度位置与初始高度位置的差值为+N；
当剁刀工作方向是沿锉刀毛坯A到B方向工作时，A的宽度向B的宽度变化为由宽到窄，此时仿形量为在锉刀毛坯宽度变化区间的长度范围内、由0到-N变化，表示Z轴轴向驱动装置驱动剁刀基座从工作零位向下驱动N的距离，使得剁刀基座的最终高度位置与初始高度位置的差值为-N。
3.如权利要求1所述的一种锉刀齿纹的加工工艺，其特征在于，当锉刀毛坯宽度变化呈线性，0到N变化也呈线性；当锉刀毛坯宽度变化呈突变，0到N变化也呈突变。
4.如权利要求1所述的一种锉刀齿纹的加工工艺，其特征在于，
对于国标12寸尖头扁锉粗齿，所述锉刀毛坯宽度变化区间的长度为110mm，仿形量0mm到2.5mm。
5.如权利要求1所述的一种锉刀齿纹的加工工艺，其特征在于，
对于美标12寸尖头扁米尔锉细齿，所述锉刀毛坯宽度变化区间的长度为100mm，仿形量0mm到2mm。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的一种锉刀齿纹的加工工艺，其特征在于，
Z轴轴向驱动装置包括Z轴伺服电机、梯形丝杠副组成，Z轴伺服电机根据输入的仿形量参数驱动梯形丝杠副转动，带动剁刀基座向上或向下移动，实现仿形动作。
7.如权利要求1-5中任意一项所述的一种锉刀齿纹的加工工艺，其特征在于，
确定锉刀数控剁齿机的X轴轴向驱动装置、Z轴轴向驱动装置、S轴轴向驱动装置的工作零位的方法是：调整锉刀数控剁齿机压脚，压脚将锉刀毛坯在专用夹具上能进行微量侧倾调整，直至锉刀毛坯待剁齿面与剁刀刃部平行，此时X轴轴向驱动装置、Z轴轴向驱动装置、S轴轴向驱动装置的工作位置为工作零位，此时的剁刀基座的高度为初始高度。
8.如权利要求1-5中任意一项所述的一种锉刀齿纹的加工工艺，其特征在于，
还包括齿数设置过程：通过设置每厘米齿数、S轴轴向驱动装置的主轴转速、X轴轴向驱动装置的导程、X轴轴向驱动装置的传动减速比参数计算出加工当前齿数所需的X轴轴向驱动装置的X轴伺服电机转速，通过调整X轴轴向驱动装置的X轴伺服电机转速，实现与S轴轴向驱动装置的主轴转速不同配比，实现锉刀齿纹加工过程中粗齿、中齿及细齿的齿数设置。
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2017
- 2017-11-21 CN CN201711164639.3A patent/CN107952996B/zh active Active
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