CN109434684B - 一种普通磨床用加工陶瓷圆锥板两侧面的磨削工装及其装夹方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种普通磨床用加工陶瓷圆锥板两侧面的磨削工装，包括安装于普通磨床导轨上的底板、安装于底板上的转向板、安装于转向板上的锥板托板、安装于锥板托板上的陶瓷圆锥板，底板上表面保持水平，转向板的中轴线上端设置有一定位销孔，中间设置有一中心定位螺钉，定位销孔与底板中轴线上一孔销接，转向板可围绕中心定位螺钉旋转，转向板下端的中轴线上另设置有与上端定位销孔相对于中心定位螺钉对称的用于将转向板旋转后定位的对称定位销孔；锥板托板与转向板的中轴线共线，固定于锥板托板上的陶瓷圆锥板与锥板托板的中轴线共线；锥形托板上表面加工有与陶瓷圆锥体外表面贴合的弧面。

Description

一种普通磨床用加工陶瓷圆锥板两侧面的磨削工装及其装夹 方法

技术领域

本发明涉及一种用于加工无污染粉体加工设备下锥体陶瓷内衬板的陶瓷圆锥板的两侧面的工装夹具以及夹持加工方法。

背景技术

随着高端材料行业的不断发展壮大，对于无污染粉体深加工设备的高产能要求也越发明显。陶瓷内衬是解决金属污染问题的最佳途径之一，而大且厚的陶瓷板相比马赛克陶瓷贴片来说有着更好的耐磨性与更长的使用寿命，而在一些如流化床、分级机设备的下锥体部分（见附图一）也需要对应形状的陶瓷圆锥板。如附图二所示，一般为了加工方便将整个下锥体分为上下两部分，分别十二等分和八等分（工装设计以八等分圆锥板为对象，十二等分及其他类似圆锥板设计方法完全等同），即完成一个完整的陶瓷下锥体制造需要两种形状的陶瓷圆锥板，而这样的异形圆锥板的加工难度在于，其形状怪异（见附图二），内外圆径渐进变化，上下为斜面，特别是两侧为一空间斜面，现有加工技术较难加工到位。传统的双侧面加工方法为手工打磨至大致的角度，一边磨一边装，然后再调整磨削角度以求大致贴合。这种方法精度差，每块圆锥板尺寸不一，难以一次装配到位，并且随着大型化和多型号的趋势，越发费时费力。

如运行数控加工中心虽然可以保证加工精度，但设备陈本昂贵，并且需要专业的数控程序员进行调试，由于其加工路径复杂对刀具的要求也尽一步提高，传统制作厂家无法运用，普通工人无法操作，有待改进。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明的目的是：提出了一种可利用普通的磨床即可对异形的陶瓷圆锥板的侧面进行一步式加工，大大降低了制作成本，并且工人操作简便，生产效率高。

本发明的技术解决方案是这样实现的：一种普通磨床用加工陶瓷圆锥板两侧面的磨削工装，包括安装于普通磨床导轨上的底板、安装于底板上的转向板、安装于转向板上的锥板托板、安装于锥板托板上的陶瓷圆锥板，其特征在于底板上表面保持水平，转向板的中轴线上端设置有一定位销孔，中间设置有一中心定位螺钉，定位销孔与底板中轴线上一孔销接，转向板可围绕中心定位螺钉旋转，转向板下端的中轴线上另设置有与上端定位销孔相对于中心定位螺钉对称的用于将转向板旋转后定位的对称定位销孔；

锥板托板与转向板的中轴线共线，固定于锥板托板上的陶瓷圆锥板与锥板托板的中轴线共线；

锥板托板上表面加工有与陶瓷圆锥体外表面贴合的弧面；

锥板托板下表面为一保证陶瓷圆锥体的侧面上下边线与底板上表面平行的倾斜面。

作为优选，锥板托板大头端设置有沿中轴线对称的两个限位销。

作为优选，转向板上位于锥板托板的头尾部设置有上、下压板，上、下压板对锥板托板上的陶瓷圆锥板的头尾端进行压紧固定。

作为优选，锥板托板表面开设有凹槽，凹槽内设置有固定螺钉与转向板固接。

为实现本发明目的，提高了一种普通磨床用加工陶瓷圆锥板两侧面的磨削工装的装夹方法,其特征在于包括以下步骤：

A. 将需要加工的陶瓷圆锥板安装在锥板托板上，锥板托板的上表面与陶瓷圆锥板外表面直接贴合，锥板托板下表面为倾斜面与转向板上表面接触固定，使陶瓷圆锥体的侧面上下边线与底板上表面相互平行，锥板托板下表面的倾斜面与水平面的夹角设置为β角；

B. 锥板托板上的定位销用来抵住陶瓷圆锥板的大头外圆弧，从而固定圆锥板，保证陶瓷圆锥板水平放置；

C. 将锥板托板用固定螺钉与转向板连接固定；

D. 将底板固定在普通磨床导轨上，转向板上端通过定位销孔与底板上的孔通过销轴连接，转向板旋转后通过中心定位螺钉与可调定位销将旋转角度固定，调节转向板中轴线与底板中轴线的夹角α，使陶瓷圆锥板的侧面与底板上表面的垂直面相互平行；

E. 确定最后加工磨头主轴倾角γ需要以前α和β两个角度作为基础，测量陶瓷圆锥板侧面与经过侧面边线及投影线的垂直面（即为磨头主轴垂直状态下的磨削平面）之间的角度得到γ；

F. 将磨削头主轴倾斜γ角度后沿轨道前后直线移动工件即可以开始加工陶瓷圆锥板双侧面，磨削至端面弦长符合标准为止，然后将可调定位销旋转180°后的对称位置即可用相同方法加工另一侧面。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1.加工精度高：由于采用了先进的三维软件辅助制图，从陶瓷圆锥板的最终产品尺寸出发，反推加工过程中需要涉及的各个尺寸、角度数据，避免了仅仅依靠人工主观判断，造成尺寸不精确，装配困难的情况。通过本发明工装精加工的陶瓷圆锥板组装后配合精密，有缝无隙，保证了产品的质量。

2.突破了空间斜面难以一次性加工到位的难题。由于内外圆径渐进变化的缘故，导致陶瓷圆锥板双侧面的空间位置难以把握，本发明中利用三维软件的强大功能，对锥板托板进行激光加工圆弧面保证水平贴合未加工陶瓷圆锥板，同时确认了一种圆锥板所对应的三个特征角度α、β和γ，保证在加工时仅仅需要把工装（含加工工件）在机床平面上正常沿轨道推进即可一次性加工完成。

3.本发明创造的工装设计制造方法对于类似的锥体等异型件加工具有普适性并且操作简易。对于一种规格的下锥体一般需要两种形状的陶瓷圆锥板，因此只需要分别进行前期计算以设计锥板托板的三维形状，转向板角度只需要在底板上选取不同位置的可调定位销孔就可以快速转变，不管下锥体规格如何变化，均可以快速设计制造新的工装，精确且一步到位地加工双侧面，提高加工效率两倍，可节约一倍人力成本。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1为陶瓷下锥体示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为陶瓷下锥体分板示意图；

图4为图3中陶瓷圆锥板示意图；

图5为本发明工装装配示意图。

具体实施方式

下面结合附图来说明本发明。

实施例1：本实施例以八等分陶瓷圆锥板为对象，如附图3所示的本发明所述的一种普通磨床用加工陶瓷圆锥板两侧面的磨削工装，包括安装于普通磨床导轨1上的底板3、安装于底板3上的转向板4、安装于转向板4上的锥板托板7、安装于锥板托板7上的陶瓷圆锥板8，普通磨床导轨1上设置有底板固定螺孔2，底板3上表面保持水平，转向板4上端的中轴线上设置有一定位销孔14和一中心定位螺钉9，定位销孔14与底板3中轴线上一孔销接，使转向板4可围绕中心定位螺钉9旋转，转向板4下端的中轴线上另设置有与定位销孔14相对于中心定位螺钉9对称的用于将转向板4旋转后定位的可调定位销12；

锥板托板7与转向板4的中轴线共线，固定于锥板托板7上的陶瓷圆锥板8与锥板托板7的中轴线共线；锥板托板7上表面加工有与陶瓷圆锥体8外表面贴合的弧面；锥板托板7下表面为一保证陶瓷圆锥体8的侧面上下边线与底板3上表面平行的倾斜面。锥板托板7大头端设置有沿中轴线对称的两个限位销6。

转向板4上位于锥板托板7的头尾部设置有上、下压板5、11，上、下压板5、11对锥板托板7上的陶瓷圆锥板8的头尾端进行压紧固定。

锥板托板7表面开设有凹槽，凹槽内设置有固定螺钉10与转向板4固接。

实施例2：一种普通磨床用加工陶瓷圆锥板两侧面的磨削工装的装夹方法,包括以下步骤：将需要加工的陶瓷圆锥板8安装在锥板托板7上，锥板托板7的上表面与陶瓷圆锥板8外表面直接贴合，锥板托板7下表面为倾斜面与转向板4上表面接触固定，使陶瓷圆锥体8的侧面上下边线与底板3上表面相互平行，锥板托板7下表面的倾斜面与水平面的夹角设置为β角；锥板托板7上的定位销用来抵住陶瓷圆锥板的大头外圆弧，从而固定圆锥板，保证陶瓷圆锥板水平放置；将锥板托板7用固定螺钉与转向板4连接固定；将底板3固定在普通磨床导轨1上，转向板4上端通过定位销孔与底板3上的孔通过销轴连接，转向板4旋转后通过中心定位螺钉9与可调定位销12将旋转角度固定，调节转向板4中轴线与底板3中轴线的夹角α，使陶瓷圆锥板8的侧面与底板3上表面的垂直面相互平行；确定最后加工磨头13主轴倾角γ需要以前α和β两个角度作为基础，将锥板托板7连同陶瓷圆锥板8转过角度α并且“大头”下沉角度β之后，再测量陶瓷圆锥板8侧面与经过侧面边线及投影线的垂直面（即为磨头主轴垂直状态下的磨削平面）之间的角度得到γ;

具体可在三维软件中绘制最终要加工到的陶瓷圆锥板成品的立体图，利用三维投影与角度分析等功能确定三个特征角度α、β、γ，并提取陶瓷圆锥板的外圆面对锥板托板上表面进行激光雕刻加工，以及线切割底部以进行β角度修正，制得锥板托板；将锥板托板固定在转向板上，转向板旋转角度α后固定在底板上，底板平行固定在机床加工平面上，把加工好内外圆面的陶瓷圆锥板抵在锥板托板的定位销处并用上下压板压紧固定；将磨削头主轴倾斜γ角度后沿轨道前后直线移动装有工件的底板，即可以开始加工陶瓷圆锥板双侧面，磨削至端面弦长符合标准为止（不同形状对应弦长不同），然后将可调定位销旋转180°后的对称位置即可用相同方法加工另一侧面，前七块圆锥板均用该方法一步加工到位进行装配，最后一块圆锥板人工打磨以便灵活装配。

本发明的核心在于找到三个特殊的角度α、β和γ。这三个角度与下锥体的锥度和分块等分数目有关，其中α为转向板相对底板所转过的角度，因为陶瓷圆锥板的侧面与其中轴线并不是水平的，而普通磨床的工件行程方向只可能是沿着中轴线，所以旋转α角的目的就是为了使得陶瓷圆锥板的侧面与底板上表面的垂直面相互平行，这样磨削时才能从“小头”一直磨至“大头”；β角为锥板托板与转向板接触的下表面做的角度修正，因为陶瓷圆锥板的内外圆并不是固定大小而是渐进缩放的圆弧，导致侧面为一在空间倾斜的斜面，直观上即为“大头”相比“小头”略有翘起，这里的修正做法为将锥板托板的下表面沿窄的一头向宽的一头利用线切割割去一个角度为β的部分，使得陶瓷圆锥体的“大头”下沉，目的是保证侧面上下边线的水平，具体位置见附图四。

所谓的“利用三维制图软件辅助设计”体现在两个方面：

其一为锥板托板的加工方法，最重要的是上表面，如果仅仅是一个平面或是简单的折角很难保证陶瓷圆锥板是水平放置的，唯一的方法是上表面的形状与陶瓷圆锥板的外圆面（已提前加工到规定尺寸）完全贴合，制造方法为依照附图二中外圆的三维曲面通过激光雕刻技术在金属模具（即锥板托板）平面上雕刻完成；

其二为三个特殊角度α、β、γ的确定方法，核心为正确理解双侧面的空间属性，突破口为抓住特征直线——与内外圆相交的上下两条边线，实际上由于平行关系，它们可以被看作是一种直线。具体方法为作其中一条边线（例如选取下边线）在水平面上的垂直投影，目的是为了排除翘起角度的干扰，找到投影线与中轴线所成角度α，这里的值为12.69°；这一投影线的另一个用处是找到翘起角度β，即为原始边线与其投影线所成夹角，这里的值为2.05°；确定最后加工磨头主轴倾角γ需要以前两个角度作为基础，将锥板托板连同陶瓷圆锥板转过角度α并且“大头”下沉角度β之后，再测量陶瓷圆锥板侧面与经过侧面边线及投影线的垂直面（即为磨头13主轴垂直状态下的磨削平面）之间的角度得到γ。以上所有的三维制图变换与角度测量均在AutoCAD及Pro\E中完成。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种普通磨床用加工陶瓷圆锥板两侧面的磨削工装，包括安装于普通磨床导轨上的底板、安装于底板上的转向板、安装于转向板上的锥板托板、安装于锥板托板上的陶瓷圆锥板，其特征在于底板上表面保持水平，转向板的中轴线上端设置有一定位销孔，中间设置有一中心定位螺钉，定位销孔与底板中轴线上一孔销接，转向板可围绕中心定位螺钉旋转，转向板下端的中轴线上另设置有与上端定位销孔相对于中心定位螺钉对称的用于将转向板旋转后定位的对称定位销孔；

锥板托板与转向板的中轴线共线，固定于锥板托板上的陶瓷圆锥板与锥板托板的中轴线共线；

锥板托板上表面加工有与陶瓷圆锥体外表面贴合的弧面；

锥板托板下表面为一保证陶瓷圆锥体的侧面上下边线与底板上表面平行的倾斜面。

2.根据权利要求1所述的一种普通磨床用加工陶瓷圆锥板两侧面的磨削工装，其特征在于锥板托板大头端设置有沿中轴线对称的两个限位销。

3.根据权利要求1所述的一种普通磨床用加工陶瓷圆锥板两侧面的磨削工装，其特征在于转向板上位于锥板托板的头尾部设置有上、下压板，上、下压板对锥板托板上的陶瓷圆锥板的头尾端进行压紧固定。

4.根据权利要求1所述的一种普通磨床用加工陶瓷圆锥板两侧面的磨削工装，其特征在于锥板托板表面开设有凹槽，凹槽内设置有固定螺钉与转向板固接。

5.一种如权利要求1~4之一所述的普通磨床用加工陶瓷圆锥板两侧面的磨削工装的装夹方法,其特征在于包括以下步骤：

将需要加工的陶瓷圆锥板安装在锥板托板上，锥板托板的上表面与陶瓷圆锥板外表面直接贴合，锥板托板下表面为倾斜面与转向板上表面接触固定，使陶瓷圆锥体的侧面上下边线与底板上表面相互平行，锥板托板下表面的倾斜面与水平面的夹角设置为β角；

锥板托板上的限位销用来抵住陶瓷圆锥板的大头外圆弧，从而固定圆锥板，保证陶瓷圆锥板水平放置；

将锥板托板用固定螺钉与转向板连接固定；

将底板固定在普通磨床导轨上，转向板上端通过定位销孔与底板上的孔通过销轴连接，转向板旋转后通过中心定位螺钉与可调定位销将旋转角度固定，调节转向板中轴线与底板中轴线的夹角α，使陶瓷圆锥板的侧面与底板上表面的垂直面相互平行；

确定最后加工磨头主轴倾角γ需要以前α和β两个角度作为基础，将锥板托板连同陶瓷圆锥板转过角度α并且“大头”下沉角度β之后，再测量陶瓷圆锥板侧面与经过侧面边线及投影线的垂直面之间的角度得到γ;

将磨削头主轴倾斜γ角度后沿轨道前后直线移动工件即可以开始加工陶瓷圆锥板双侧面，磨削至端面弦长符合标准为止，然后将可调定位销旋转180°后的对称位置即可用相同方法加工另一侧面。

6.根据权利要求5所述的普通磨床用加工陶瓷圆锥板两侧面的磨削工装的装夹方法,其特征在于夹角α、β、γ均通过三维软件辅助制图演算获得。

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