CN108406864A - 一种泡棉热切割机及泡棉加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种泡棉热切割机及泡棉加工方法，泡棉热切割机包括机架、XYZR运动平台、切割头组件和工装治具，XYZR运动平台由X轴、Y轴直线运动模组、Z轴升降气缸和R回转电机组成，X轴直线运动模组固定在机架的台面上，Y轴直线运动模组位于X轴直线运动模组的下方并固定在机架的台面上，Z轴升降气缸和R回转电机均为两个，两Z轴升降气缸分别连接在X轴直线运动模组上并可沿X轴在X轴直线运动模组上移动，两R回转电机分别对应安装在Z轴升降气缸下方并可沿Z轴随对应的Z轴升降气缸进行垂直升降；切割头组件包括用于外轮廓切割和用于内轮廓切割的两个切割头组件，两切割头组件对应安装在两R回转电机的转轴上。本发明提高了切割效率，且设备简单，能耗低。
Description
技术领域
本发明涉及泡棉加工设备领域，具体涉及一种泡棉热切割机及泡棉加工方法。
背景技术
现有市场上外包耳廓式耳机内一般都含有圈型泡棉，以减小对耳朵的压迫、优化重低音声音效果等功能。此泡棉外型多为圆环型，截面也为封闭曲线型，切割完成后的工件不能有烧结而堵住泡棉孔等缺陷，采用普通加工方式生产，如线切割、刀割等简单工艺只能进行2D加工，不能满足复杂3D外形加工工艺的要求。
现有可靠的加工方式为数控铣床加工，由于泡棉工件为柔软工件，进刀太多会引起整体工件变形，不能保证加工精度，所以必须以小进刀量进行切削。以导致现有的可靠的加工方式存在效率低下问题。采用标准数控铣床进行泡棉加工，还存在占地面积大、价格昂贵、噪音大、功率大等缺陷。
发明内容
本发明为了解决现有技术存在的上述问题，提供了一种泡棉热切割机及泡棉加工方法，解决现有泡棉加工设备只能进行2D加工，不能满足复杂3D外形加工工艺的要求，且采用数控铣床加工存在效率低下的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种泡棉热切割机，以用于外包耳廓式耳机的圈型泡棉生产加工，包括机架、XYZR运动平台、切割头组件和工装治具，其中：
XYZR运动平台，由X轴直线运动模组、Y轴直线运动模组、Z轴升降气缸和R回转电机组成，所述X轴直线运动模组呈单龙门架结构固定在机架的台面上，所述Y轴直线运动模组位于X轴直线运动模组的下方并固定在机架的台面上，所述Z轴升降气缸和R回转电机的数量均为两个，两Z轴升降气缸分别传动连接在X轴直线运动模组上并可沿X轴在X轴直线运动模组上移动，两R回转电机分别对应安装在Z轴升降气缸下方并可沿Z轴随对应的Z轴升降气缸进行垂直升降；
切割头组件包括分别用于外轮廓切割和用于内轮廓切割的两个切割头组件，两个切割头组件分别对应安装在两R回转电机的转轴上，所述切割头组件由与R回转电机的转轴转动连接的快换机构，以及可拆卸安装在快换机构下方的切割刀片组成，所述切割刀片为电阻发热刀片；
工装治具，安装在Y轴直线运动模组上并可沿Y轴在Y轴直线运动模组上移动。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述第一切割头组件由第一刀片快换机构和第一切割刀片组成，所述第一刀片快换机构位于对应R回转电机的下方可旋转地连接在该R回转电机的转轴上，所述第一切割刀片可拆卸的安装在第一刀片快换机构的下端；所述第二切割头组件由第二刀片快换机构和第二切割刀片组成，所述第二刀片快换机构位于对应R回转电机的下方可旋转地连接在该R回转电机的转轴上，所述第二切割刀片可拆卸的安装在第二刀片快换机构的下端。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述第一切割头组件上还设有用于检测第一切割刀片温度的第一热电偶，所述第二切割头组件上还设有用于检测第二切割刀片温度的第二热电偶。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述工装治具由治具支架、顶升气缸、内轮廓粗定位治具和双面胶定位治具组成；所述治具支架安装在Y轴直线运动模组上并可沿Y轴在Y轴直线运动模组上移动，所述顶升气缸安装在治具支架的安装板下方，且顶升气缸的升降轴穿过该安装板与位于该安装板上方的内轮廓粗定位治具传动连接；所述双面胶定位治具呈环状结构，双面胶定位治具固定在安装板上且内轮廓粗定位治具可升降地位于双面胶定位治具的环状结构中，双面胶定位治具的上边缘设有用于粘接固定泡棉的双面胶。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述泡棉热切割机还包括除尘机构，所述除尘机构包括设置在机架台面上的吸气管道，且吸气管道的吸气口与工装治具相对设置。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述机架上方还设有罩盖住XYZR运动平台、切割头组件和工装治具的机架外罩。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述机架外罩上设有控制面板、操控按钮、报警器及温控器。
根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种采用上述任一顶所述泡棉热切割机的泡棉加工方法，其包括以下步骤：
步骤S1、将待加工的泡棉产品放置在工装治具上，并通过双面胶粘接固定；
步骤S2、两个切割头组件分别对对应的切割刀片进行加热，并调节温度至设定范围；
步骤S3、XYZR运动平台带动两个切割头组件运动到相应切割位置，并根据预设运动轨迹完成切割动作；
步骤S4、Y轴直线运动模组退出，将加工完成的泡棉从工装治具的双面胶上取下，并撕下加工所产生的余料。
本发明的泡棉热切割机及泡棉加工方法可以达到如下有益效果：
本发明的泡棉热切割机，以用于外包耳廓式耳机的圈型泡棉生产加工，通过包括机架、XYZR运动平台、切割头组件和工装治具，其中：XYZR运动平台，由X轴直线运动模组、Y轴直线运动模组、Z轴升降气缸和R回转电机组成，所述X轴直线运动模组呈单龙门架结构固定在机架的台面上，所述Y轴直线运动模组位于X轴直线运动模组的下方并固定在机架的台面上，所述Z轴升降气缸和R回转电机的数量均为两个，两Z轴升降气缸分别传动连接在X轴直线运动模组上并可沿X轴在X轴直线运动模组上移动，两R回转电机分别对应安装在Z轴升降气缸下方并可沿Z轴随对应的Z轴升降气缸进行垂直升降；切割头组件包括分别用于外轮廓切割和用于内轮廓切割的两个切割头组件，两个切割头组件分别对应安装在两R回转电机的转轴上，所述切割头组件由与R回转电机的转轴转动连接的快换机构，以及可拆卸安装在快换机构下方的切割刀片组成，所述切割刀片为电阻发热刀片；工装治具，安装在Y轴直线运动模组上并可沿Y轴在Y轴直线运动模组上移动，加工过程中，通过XYZR运动平台控制切割头组件运动，并加热电阻发热刀对泡棉进行热切割，使得可完成复杂截面形状的泡棉切割成型，极大提高了切割效率，为普通热切割方式效率的10倍以上，而且设备相对普通数控铣床简单，能耗低，占地小。
本发明的泡棉加工方法，通过采用以下步骤：将待加工的泡棉产品放置在工装治具上，并通过双面胶粘接固定；两个切割头组件分别对对应的切割刀片进行加热，并调节温度至设定范围；XYZR运动平台带动两个切割头组件运动到相应切割位置，并根据预设运动轨迹完成切割动作；Y轴直线运动模组退出，将加工完成的泡棉从工装治具的双面胶上取下，并撕下加工所产生的余料；加工过程中，通过XYZR运动平台控制切割头组件运动，并加热电阻发热刀对泡棉进行热切割，使得可完成复杂截面形状的泡棉切割成型，极大提高了切割效率，为普通热切割方式效率的10倍以上，而且设备相对普通数控铣床简单，能耗低，占地小。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明泡棉热切割机提供的一实例的结构示意图；
图2为本发明的切割头组件提供的结构示意图；
图3为本发明的Y轴直线运动模组与工装模组提供的结构示意图；
图4为本发明泡棉热切割机提供的总装图；
图5为本发明泡棉加工方法提供的一实例的方法流程图。
图中：1、X轴直线运动模组，2、Z轴升降气缸，3、R回转电机，4、切割头组件，5、泡棉，6、工装治具，61、治具支架，62、顶升气缸，63、内轮廓粗定位治具，64、双面胶定位治具，7、吸气管道，8、Y轴直线运动模组，9、机架，10、操控按钮，11、控制面板，12、温控器，13、机架外罩，14、报警器。
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1至图3所示，泡棉热切割机以用于外包耳廓式耳机的圈型泡棉5生产加工，包括机架9、XYZR运动平台、切割头组件4和工装治具6，XYZR运动平台主要用于辅助切割头组件4按设定运动轨迹运动，以完成在XY平面内走复杂外形轮廓的切割工作；切割头组件4主要完成电阻切割刀片的定位、装夹工作；工装治具6主要是针对泡棉5类工件定制的定位组件，其中：
XYZR运动平台，由X轴直线运动模组1、Y轴直线运动模组8、Z轴升降气缸2和R回转电机3组成，所述X轴直线运动模组1呈单龙门架结构固定在机架9的台面上，所述Y轴直线运动模组8位于X轴直线运动模组1的下方并固定在机架9的台面上，所述Z轴升降气缸2和R回转电机3的数量均为两个，两Z轴升降气缸2分别传动连接在X轴直线运动模组1上并可沿X轴在X轴直线运动模组1上移动，两R回转电机3分别对应安装在Z轴升降气缸2下方并可沿Z轴随对应的Z轴升降气缸2进行垂直升降；
切割头组件4包括分别用于外轮廓切割和用于内轮廓切割的两个切割头组件4，两个切割头组件4分别对应安装在两R回转电机3的转轴上，所述切割头组件4由与R回转电机3的转轴转动连接的快换机构，以及可拆卸安装在快换机构下方的切割刀片组成，所述切割刀片为电阻发热刀片；
工装治具6，安装在Y轴直线运动模组8上并可沿Y轴在Y轴直线运动模组8上移动，工装治具6由治具支架61、顶升气缸62、内轮廓粗定位治具63和双面胶定位治具64组成，内轮廓粗定位治具63用来保证放料时的大概位置，不至于偏差太多，进行泡棉5原料的粗定位，粘贴有双面胶的双面胶定位治具64，用来直接粘住来料产品，以便于后续的切割加工，顶升气缸62用于在产品粘住后进行下降，内轮廓粗定位治具63下降，从而避让出内轮廓切割空间；所述治具支架61安装在Y轴直线运动模组8上并可沿Y轴在Y轴直线运动模组8上移动，所述顶升气缸62安装在治具支架61的安装板下方，且顶升气缸62的升降轴穿过该安装板与位于该安装板上方的内轮廓粗定位治具63传动连接；所述双面胶定位治具64呈环状结构，双面胶定位治具64固定在安装板上且内轮廓粗定位治具63可升降地位于双面胶定位治具64的环状结构中，双面胶定位治具64的上边缘设有用于粘接固定泡棉5的双面胶。
本发明的泡棉5热切割机以高温电阻发热刀片热切割海绵，一次性走到位进行切割成型，效率较普通CNC机床加工提高10倍左右。且由于切割工艺不同，并针对泡棉5切割进行设计，从而使设备小、成本低、无噪音等优点。
用于泡棉5热切割机加工的泡棉5材料相对于普通常用金属类、非金属类机加工材料，泡棉5具有非常软的特性。而普通刚性的、以工件外轮廓定位的工装无法完成对泡棉5的定位。故针对泡棉5的这个特点，本发明的工装治具6采用了具有双面胶的双面胶定位治具64进行粘接定位，以内轮廓粗定位治具63来保证来料放置偏差不太大，以双面胶定位治具64进行定位加工，最后粗定位治具在顶升气缸62的带动下完全撤回，来让出切割空间。
针对泡棉5遇高温会融化的特性，本发明的电阻切割刀通过加热其电阻片来切割海绵。由于电阻切割刀是采用薄片电阻片，可以根据需要将电阻片折弯成想要的特殊形状，对于特殊的且同一截面形状的海绵可一次切割成型，可极大提高了加工效率。
具体实施中，所述割头组件上还设有用于检测切割刀片工作温度的热电偶，使得本发明可采用热电偶实时反馈温度，并将温度控制在设置的范围内。由于不同的切割路径(比如圆弧段和直线段)都会出现不同的切割效果，本发明的用于泡棉5热切割机的软件上还设置温度与速度的调节功能，对不同路径的不同路段均可设置不同温度，通过调节切割的温度和速度来保证达到稳定的切割效果。
具体实施中，所述泡棉5热切割机还包括除尘机构，所述除尘机构包括设置在机架9台面上的吸气管道7，且吸气管道7的吸气口与工装治具6相对设置。
如图4所示，所述机架9上方还设有罩盖住XYZR运动平台、切割头组件4和工装治具6的机架外罩13，所述机架外罩13上设有控制面板11、操控按钮10、报警器14及温控器12。
根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种采用上述任一项所述泡棉热切割机的泡棉加工方法，如图5所示，其包括以下步骤：
步骤S1、将待加工的泡棉5产品放置在工装治具6上，并通过双面胶粘接固定；
步骤S2、两个切割头组件4分别对对应的切割刀片进行加热，并调节温度至设定范围；
步骤S3、XYZR运动平台带动两个切割头组件4运动到相应切割位置，并根据预设运动轨迹完成切割动作；
步骤S4、Y轴直线运动模组8退出，将加工完成的泡棉5从工装治具6的双面胶上取下，并撕下加工所产生的余料。具体实施中，可由人工将加工完成的泡棉5从工装治具6的双面胶上取下，当然，也可采用机械手将加工完成的泡棉5从工装治具6的双面胶上取下。
其中，在步骤S2中，设定温度范围为750℃至850℃，正常工作温度为800℃。在步骤S4中，预设运动轨迹为切割头组件4加工泡棉5产品时的进刀轨迹，并采用热控技术及速度控制技术，保证切割时的温度在预设的范围内，且针对不同切割路径可设置分段速度，以调节切割的最佳温度、速度，针对不同材料快速调节合适的温度、速度，并且可通过切割机系统自带导入功能，提供加工件的CAD文件即可导入走刀路径，即切割头组件4的预设运动轨迹。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式做出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质，本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。
Claims (7)
1.一种泡棉热切割机，以用于外包耳廓式耳机的圈型泡棉生产加工，其特征在于，包括机架、XYZR运动平台、切割头组件和工装治具，其中：
XYZR运动平台，由X轴直线运动模组、Y轴直线运动模组、Z轴升降气缸和R回转电机组成，所述X轴直线运动模组呈单龙门架结构固定在机架的台面上，所述Y轴直线运动模组位于X轴直线运动模组的下方并固定在机架的台面上，所述Z轴升降气缸和R回转电机的数量均为两个，两Z轴升降气缸分别传动连接在X轴直线运动模组上并可沿X轴在X轴直线运动模组上移动，两R回转电机分别对应安装在Z轴升降气缸下方并可沿Z轴随对应的Z轴升降气缸进行垂直升降；
切割头组件包括分别用于外轮廓切割和用于内轮廓切割的两个切割头组件，两个切割头组件分别对应安装在两R回转电机的转轴上，所述切割头组件由与R回转电机的转轴转动连接的快换机构，以及可拆卸安装在快换机构下方的切割刀片组成，所述切割刀片为电阻发热刀片；
工装治具，安装在Y轴直线运动模组上并可沿Y轴在Y轴直线运动模组上移动。
2.按照权利要求1所述的泡棉热切割机，其特征在于，所述割头组件上还设有用于检测切割刀片工作温度的热电偶。
3.按照权利要求1或2所述的泡棉热切割机，其特征在于，所述工装治具由治具支架、顶升气缸、内轮廓粗定位治具和双面胶定位治具组成；所述治具支架安装在Y轴直线运动模组上并可沿Y轴在Y轴直线运动模组上移动，所述顶升气缸安装在治具支架的安装板下方，且顶升气缸的升降轴穿过该安装板与位于该安装板上方的内轮廓粗定位治具传动连接；所述双面胶定位治具呈环状结构，双面胶定位治具固定在安装板上且内轮廓粗定位治具可升降地位于双面胶定位治具的环状结构中，双面胶定位治具的上边缘设有用于粘接固定泡棉的双面胶。
4.按照权利要求3所述的泡棉热切割机，其特征在于，所述泡棉热切割机还包括除尘机构，所述除尘机构包括设置在机架台面上的吸气管道，且吸气管道的吸气口与工装治具相对设置。
5.按照权利要求4所述的泡棉热切割机，其特征在于，所述机架上方还设有罩盖住XYZR运动平台、切割头组件和工装治具的机架外罩。
6.按照权利要求5所述的泡棉热切割机，其特征在于，所述机架外罩上设有控制面板、操控按钮、报警器及温控器。
7.一种采用权利要求1至6任一项所述泡棉热切割机的泡棉加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、将待加工的泡棉产品放置在工装治具上，并通过双面胶粘接固定；
步骤S2、两个切割头组件分别对对应的切割刀片进行加热，并调节温度至设定范围；
步骤S3、XYZR运动平台带动两个切割头组件运动到相应切割位置，并根据预设运动轨迹完成切割动作；
步骤S4、Y轴直线运动模组退出，将加工完成的泡棉从工装治具的双面胶上取下，并撕下加工所产生的余料。
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