CN108406453B - 一种数控磨刀机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磨刀机技术领域，具体涉及一种数控磨刀机，包括自由度数控车床、自由度调节机构和刀胚夹具，自由度调节机构包括均与所述刀胚夹具相连的第一驱动机构和第二驱动机构，所述第一驱动机构用于驱动所述刀胚夹具绕Z轴转动，所述刀胚夹具在所述第二驱动机构驱动下作旋转动作。有益效果：本发明通过将自由度调节机构和与所述自由度调节机构相连的刀胚夹具作为自由度夹具运动模块，配合自由度数控车床模块以及砂轮机构模块进行控制。通过五个自由度的运动设计，增加刀具的磨削角度范围，基于普通数控车床的改造再搭配第一回转电机与第二回转电机使得刀具的磨削精度得到了极大的提高，同时也提高了刀具的磨削效率。

Description

一种数控磨刀机

技术领域

本发明涉及磨刀机技术领域，具体涉及一种数控磨刀机。

背景技术

磨刀机是主要针对加工行业所用切削刀具进行刃磨的一种设备，由于在切削加工过程中刀具的磨损不可避免，因此通过磨刀机磨削刀胚或是对已磨削刀具进行修磨能够有效地降低加工成本，提高产品效益。而在已有的磨刀机中，数控磨刀机因为磨削刀具时具有高效、高精度、高质量的特点，成为高精度加工刀具的刃磨首选。然而数控磨刀机属于高精度特种加工机床，造价十分昂贵，通常工厂为降低成本采用普通磨刀机对刀具进行磨削，刀具的刃磨质量很大程度上取决于磨削工人的技术水平，使得刀具刃磨质量良莠不齐。因此，如何在普通工厂生产条件下，设计一台低成本、高精度的数控磨刀机，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种数控磨刀机，降低工厂使用高精度数控磨刀机的成本，提高刀具刃磨的磨削质量和磨削效率。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种数控磨刀机，包括自由度数控车床、自由度调节机构和刀胚夹具，所述自由度调节机构安装在所述自由度数控车床上并在所述自由度数控车床的驱动下前后或左右平移；所述刀胚夹具与所述自由度调节机构连接并配合所述自由度调节机构运动。

优选的，所述自由度调节机构包括：第一驱动机构和第二驱动机构，所述自由度数控车床、第一驱动机构、刀胚夹具和第二驱动机构依次连接，所述第一驱动机构用于驱动所述刀胚夹具绕Z轴转动，所述刀胚夹具在所述第二驱动机构驱动下作旋转动作。

优选的，所述自由度数控车床包括车床本体、第一移动平台和第二移动平台，所述车床本体上设有车床导轨，所述第一移动平台与所述车床导轨滑动连接，所述第二移动平台设置于所述第一移动平台上，且所述第二移动平台在所述第一移动平台上垂直于所述第一移动平台的运动方向移动，所述第一驱动机构安装于所述第二移动平台上。

优选的，所述第一驱动机构包括第一回转电机、传动机座和用于将所述第一回转电机固定于所述第二移动平台上的固定装置，所述第一回转电机与所述传动机座连接，传动机座与所述刀胚夹具连接，所述传动机座在所述第一回转电机的驱动下绕Z轴转动。

优选的，所述固定装置包括第一回转电机连接板和第一回转电机固定板，所述第一回转电机连接板与所述第二移动平台固定连接，第一回转电机固定板设置于所述第一回转电机连接板的上方，所述第一回转电机通过所述第一回转电机固定板支撑固定并且与所述传动机座连接。

优选的，所述传动机座包括回转连接底板和固定设置于回转连接底板上的支撑板，所述回转连接底板与所述第一回转电机连接，所述支撑板与所述刀胚夹具连接。

优选的，所述刀胚夹具包括夹头、带轮、带轮传动座和带轮连接轴，所述带轮连接轴的一端贯穿所述带轮传动座并与所述夹头连接，另一端与所述带轮连接，所述带轮连接轴与所述带轮传动座转动配合；所述带轮传动座与所述支撑板固定连接，所述带轮与所述第二驱动机构传动连接。

优选的，所述第二驱动机构包括第二回转电机和第二回转电机紧固装置，所述第二回转电机与所述第二回转电机紧固装置固定连接，第二回转电机紧固装置与所述带轮传动座固定连接，所述第二回转电机与所述带轮传动连接。

优选的，还包括砂轮机构，砂轮机构包括磨头电机、外锥刀头、电机固定座、固定支撑架和磨头砂轮，所述磨头电机通过所述电机固定座与所述固定支撑架固定连接，所述外锥刀头与所述磨头电机连接，所述磨头砂轮与所述外锥刀头连接。

优选的，所述砂轮机构还包括高度调节装置，所述高度调节装置包括第一连接板、Z向导轨平台、Z向滑台和第二连接板，所述电机固定座与所述第一连接板固定连接，所述第一连接板固定设置在所述Z向滑台上，Z向滑台与所述Z向导轨平台滑动连接，所述Z向导轨平台与所述第二连接板固定连接，所述第二连接板与固定支撑架固定连接。

优选的，所述固定支撑架包括L型支架、支架连接板、板架支撑块和固定底座，所述固定底座安装于所述自由度数控车床上，所述板架支撑块设置于所述固定底座上用于支撑支架连接板，所述支架连接板与所述固定底座固定连接，所述L型支架安装在所述支架连接板上，所述第二连接板与L型的支架固定连接。

优选的，所述固定底座与所述车床导轨滑动连接。

本发明与现有技术相比，有益效果是：本发明通过将自由度调节机构和与所述自由度调节机构相连的刀胚夹具作为自由度夹具运动模块，配合自由度数控车床模块以及砂轮机构模块进行控制；自由度数控车床床身模块作为底部，左侧设置自由度夹具运动模块，右侧设置砂轮机构模块。自由度调节机构包括：均与所述刀胚夹具相连的第一驱动机构和第二驱动机构，所述第一驱动机构用于驱动所述刀胚夹具绕Z轴转动，所述刀胚夹具在所述第二驱动机构驱动下作旋转动作。两者通过各自的第一回转电机与第二回转电机组合能够控制调整刀胚的刃磨角度；砂轮机构模块包括磨头电机、磨头砂轮、高度调节装置和固定支撑架，依次纵向排列；固定支撑架固定于普通数控车床床身上，可根据需要调整固定的位置；高度调节装置用于调整砂轮高度；通过五个自由度的运动设计，增加刀具的磨削角度范围，基于普通数控车床的改造再搭配第一回转电机与第二回转电机使得刀具的磨削精度得到了极大的提高，同时也提高了刀具的磨削效率。

附图说明

图1是本发明实施例的总体结构装配图；

图2是本发明实施例的正视图；

图3是本发明实施例的俯视图；

图4是本发明实施例的侧视图。

图中：1自由度数控车床，11车床本体，111车床导轨，12第一移动平台，13第二移动平台，2自由度调节机构，21第一驱动机构，211第一回转电机，212传动机座，2121回转连接底板，2122支撑板，213固定装置，2131第一回转电机连接板，2132第一回转电机固定板，2133支撑柱，22第二驱动机构，221第二回转电机，222第二回转电机紧固装置，3刀胚夹具，31夹头，32带轮，33带轮传动座，34带轮连接轴，4砂轮机构，41磨头电机，42外锥刀头，43电机固定座，44高度调节装置，441第一连接板，442Z向导轨平台，443Z向滑台，444第二连接板，45固定支撑架，451L型支架，452支架连接板，453板架支撑块，454固定底座，46磨头砂轮，5刀胚，6限位开关。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，本发明实施例的基于普通数控车床模块化改造的一种数控磨刀机，包括自由度数控车床1、自由度调节机构2、与所述自由度调节机构2相连的刀胚夹具3、刀胚夹具3上安装需要加工的刀胚5，在自由度数控车床1的另一侧安装有磨砂机构4。将自由度调节机构2、与所述自由度调节机构2相连的刀胚夹具3作为自由度夹具运动模块，配合自由度数控车床1进行控制。

所述自由度数控车床1包括车床本体11、第一移动平台12和第二移动平台13，所述车床本体11上设有车床导轨111，第一移动平台12通过车床本体11的车床导轨111来支撑上部重量。所述第一移动平台12与所述车床导轨111滑动连接。第一移动平台12上部安装有丝杆，通过沿车床导轨111方向设置的丝杆沿车床导轨111直线运动。

所述第二移动平台13安装在所述第一移动平台12上，且所述第二移动平台13下侧也安装有丝杆电机和丝杆，第二移动平台13通过丝杆螺母固定在所述丝杆上，所述第二移动平台13在所述第一移动平台12上垂直于所述第一移动平台12的运动方向移动，即第二移动平台13的运动轴线与所述第一移动平台12的运动轴线相互垂直。

所述自由度调节机构2包括：均与所述刀胚夹具3相连的第一驱动机构21和第二驱动机构22，所述第一驱动机构21用于驱动所述刀胚夹具3绕Z轴转动，所述刀胚夹具3在所述第二驱动机构22驱动下作旋转动作。所述第一驱动机构21设置于所述第二移动平台13上。

所述第一驱动机构21包括第一回转电机211、传动机座212和用于将所述第一回转电机211固定于所述第二移动平台13上的固定装置213，所述第一回转电机211与所述传动机座212连接，传动机座212与所述刀胚夹具3连接，所述传动机座212在所述第一回转电机211的驱动下绕Z轴转动。

所述固定装置213包括第一回转电机连接板2131和第一回转电机固定板2132，第一回转电机连接板2131上有两组各四个且沉头方向相反的沉头孔，朝上的一组沉头孔还设有两毫米的沉头，用于安装四根支撑柱2133，紧固四根支撑柱2133的螺栓从反面旋入，第一回转电机固定板2132用螺栓固定在四根支撑柱7上，保证与第一回转电机连接板2131相对固定。第二移动平台13最外侧设有四个螺纹孔，第一回转电机连接板2131的第二组沉头孔与其相对应，通过四个螺栓将所述第一回转电机连接板2131固定在第二移动平台13上，保证刀胚5在磨削过程中不易发生晃动。

第一回转电机固定板2132与第一回转电机211上端固定通孔固定连接，再用橡胶堵头堵住连接孔，以免在工作时冷却液渗入。所述第一回转电机211通过所述第一回转电机固定板2132支撑固定并且与所述传动机座212连接。

所述第一回转电机固定板2132的后部设有半圆形凸台，用于安置限位开关6。

所述传动机座212包括回转连接底板2121和固定设置于回转连接底板2121上的支撑板2122，所述回转连接底板2121与所述第一回转电机211连接，所述支撑板2122与所述刀胚夹具3连接。第一回转电机211的输出轴上端连接回转连接底板2121，并用螺栓固定连接，回转连接底板2121外侧左右各设置三个沉头孔，用于安装左右两块支撑板2122。

所述刀胚夹具3包括夹头31、带轮32、带轮传动座33和带轮连接轴34，所述带轮连接轴34的一端贯穿所述带轮传动座33并与所述夹头31连接，该夹头31为弹性夹头，另一端与所述带轮32紧固连接，所述带轮传动座33固定在两块支撑板2122上。带轮连接轴34安装在带轮传动座33的内圈中，所述带轮连接轴34可在所述带轮传动座33内滑动旋转。刀胚5安装在夹头31的紧固孔中，通过夹头压帽旋紧固定。

所述带轮32与所述第二驱动机构22传动连接。所述第二驱动机22构包括第二回转电机221和第二回转电机紧固装置222，所述第二回转电机221与所述第二回转电机紧固装置222固定连接，，第二回转电机紧固装置222与所述带轮传动座33固定连接。具体的为：带轮传动座33外侧还装有一块竖直板，通过四根长螺栓将竖直板与第二回转电机紧固装置222、第二回转电机221固定在一起，所述第二回转电机紧固装置222可调节带轮32的松紧度。

所述第二回转电机221与所述带轮32传动连接，所述第二回转电机221的输出轴通过同步带连接到所述带轮32上。

本实施例还包括砂轮机构4，砂轮机构4包括磨头电机41、外锥刀头42、电机固定座43，高度调节装置44、固定支撑架45、磨头砂轮46。

所述高度调节装置44包括第一连接板441、Z向导轨平台442、Z向滑台443和第二连接板444。所述固定支撑架45包括L型支架451、支架连接板452、板架支撑块453和固定底座454。

所述固定底座454安装于所述自由度数控车床1上，所述固定底座454上的左右两侧安装两个板架支撑块453用于支撑支架连接板452。固定底座454中部设有两个螺栓槽孔，所述支架连接板452中部设有两个螺栓通孔，长螺栓从下往上穿过固定底座454、支架连接板452将其固定。支架连接板452位置可基于槽孔宽度做一定微调以调整磨头电机41的位置。所述L型支架451的底部固定在所述支架连接板452的上侧，所述第二连接板444的一侧与L型的支架451的上端固定连接。

所述Z向导轨平台442与所述第二连接板444的另一侧固定连接，Z向滑台443与所述Z向导轨平台442滑动连接，所述第一连接板441固定设置在所述Z向滑台443上，所述电机固定座43与所述第一连接板441通过螺栓固定连接。所述磨头电机41与所述电机固定座43固定连接，所述磨头电机41与所述外锥刀头42连接，外锥刀头42穿过电机固定座43的内圈，再通过电机固定座43两侧的紧固螺丝固定。所述磨头砂轮46与所述外锥刀头42的输出轴相连接，用反向螺母固定。

本实施例提供的基于普通数控车床模块化改造的一种数控磨刀机，将自由度调节机构2、与所述自由度调节机构2相连的刀胚夹具3作为自由度夹具运动模块，其工作原理为：将刀胚5安装在弹性夹头上，用夹头压帽旋紧固定，通过第一移动平台12和第二移动平台13的平移来控制刀胚夹具3的前后、左右位置，并通过Z向滑台443调节磨头电机41的高度至磨头砂轮46的外圆水平线与刀胚5中心处于同一轴线，再通过数控编程系统完成自动磨刀工作。在整个磨刀过程中，回转连接底板2121可绕第一回转电机211旋转指定角度，从而控制刀胚5在Z轴的转角；而刀胚5本身还可绕带轮连接轴34旋转指定角度，从而控制刀胚5在X轴的转角。在整个磨刀过程中，自由度夹具运动模块和砂轮机构4高效配合，以调高磨刀的效率及磨刀的精度。此外，本实施例设计的数控磨刀机不仅使用便捷，同时其各模块不仅方便安装，便于维修更换，同时连接的稳定性较高。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (6)

1.一种数控磨刀机，其特征在于：包括自由度数控车床(1)、自由度调节机构(2)和刀胚夹具(3)，所述自由度调节机构(2)安装在所述自由度数控车床(1)上并在所述自由度数控车床(1)的驱动下前后或左右平移；所述刀胚夹具(3)与所述自由度调节机构(2)连接并配合所述自由度调节机构(2)运动；第一驱动机构(21)和第二驱动机构(22)，所述自由度数控车床(1)、第一驱动机构(21)、刀胚夹具(3)和第二驱动机构依次连接，所述第一驱动机构(21)用于驱动所述刀胚夹具(3)绕Z轴转动，所述刀胚夹具(3)在所述第二驱动机构(22)驱动下作旋转动作；所述自由度数控车床(1)包括车床本体(11)、第一移动平台(12)和第二移动平台(13)，所述车床本体(11)上设有车床导轨(111)，所述第一移动平台(12)与所述车床导轨(111)滑动连接，所述第二移动平台(13)设置于所述第一移动平台(12)上，且所述第二移动平台(13)在所述第一移动平台(12)上垂直于所述第一移动平台(12)的运动方向移动，所述第一驱动机构(21)安装于所述第二移动平台(13)上；

还包括砂轮机构(4)，砂轮机构(4)包括磨头电机(41)、外锥刀头(42)、电机固定座(43)、固定支撑架(45)和磨头砂轮(46)，所述磨头电机(41)通过所述电机固定座(43)与所述固定支撑架(45)固定连接，所述外锥刀头(42)与所述磨头电机(41)连接，所述磨头砂轮(46)与所述外锥刀头(42)连接；固定支撑架(45)包括固定底座(454)，固定底座(454)安装于自由度数控车床(1)；

所述砂轮机构(4)还包括高度调节装置(44)，所述高度调节装置(44)包括第一连接板(441)、Z向导轨平台(442)、Z向滑台 (443)和第二连接板(444)，所述电机固定座(43)与所述第一连接板(441)固定连接，所述第一连接板(441)固定设置在所述Z向滑台(443)上，Z向滑台(443)与所述Z向导轨平台(442)滑动连接，所述Z向导轨平台(442)与所述第二连接板(444)固定连接，所述第二连接板(444)与固定支撑架(45)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种数控磨刀机，其特征在于，所述第一驱动机构(21)包括第一回转电机(211)、传动机座(212)和用于将所述第一回转电机(211)固定于所述第二移动平台(13)上的固定装置(213)，所述第一回转电机(211)与所述传动机座(212)连接，传动机座(212)与所述刀胚夹具(3)连接，所述传动机座(212)在所述第一回转电机(211)的驱动下绕Z轴转动。

3.根据权利要求2所述的一种数控磨刀机，其特征在于，所述固定装置(213)包括第一回转电机连接板(2131)和第一回转电机固定板(2132)，所述第一回转电机连接板(2131)与所述第二移动平台(13)固定连接，第一回转电机固定板(2132)设置于所述第一回转电机连接板(2131)的上方，所述第一回转电机(211)通过所述第一回转电机固定板(2132)支撑固定并且与所述传动机座(212)连接。

4.根据权利要求3所述的一种数控磨刀机，其特征在于，所述传动机座(212)包括回转连接底板(2121)和固定设置于回转连接底板(2121)上的支撑板(2122)，所述回转连接底板(2121)与所述第一回转电机(211)连接，所述支撑板(2122)与所述刀胚夹具(3)连接。

5.根据权利要求4所述的一种数控磨刀机，其特征在于，所述刀胚夹具(3)包括夹头(31)、带轮(32)、带轮传动座(33)和带轮连接轴(34)，所述带轮连接轴(34)的一端贯穿所述带轮传动座(33)并与所述夹头(31)连接，另一端与所述带轮(32)连接，所述带轮连接轴(34)与所述带轮传动座(33)转动配合；所述带轮传动座(33)与所述支撑板(2122)固定连接，所述带轮(32)与所述第二驱动机构(22)传动连接。

6.根据权利要求5所述的一种数控磨刀机，其特征在于，所述第二驱动机构(22) 包括第二回转电机(221)和第二回转电机紧固装置(222)，所述第二回转电机(221)与所述第二回转电机紧固装置(222)固定连接，第二回转电机紧固装置(222)与所述带轮传动座(33)固定连接，所述第二回转电机(221)与所述带轮(32)传动连接。

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