CN110153849A - 一种多工位曲面高速数控磨床 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多工位曲面高速数控磨床，包括工作平台、转盘、机架、Z轴伺服电机、活动横梁以及AC轴模组；所述的转盘转动安装在工作平台上，所述的机架设置在工作平台上方，所述的Z轴伺服电机固定于机架上，所述的活动横梁与Z轴伺服电机的电机轴相连通，通过Z轴伺服电机的驱动，使活动横梁在转盘上方进行升降运动；所述的活动横梁上安装有多个AC轴模组；所述的AC轴模组包括直线模组、主体框架、C轴电机、AC框架、A轴电机以及工装板；本发明的有益效果是：实现了非线性三轴联动控制，加工效率和加工精度均满足市场批量化加工需求。

Description

一种多工位曲面高速数控磨床
技术领域
本发明涉及磨床技术领域，更具体的说，本发明涉及一种多工位曲面高速数控磨床。
背景技术
目前市场上2.5D或3D手机陶瓷后盖加工和抛磨的工艺手段，尚未形成市场统一的生产力。手机陶瓷后盖的3D减薄，一般是采用高速高刚性的CNC进行加工。有的则采用传统的大水磨分解工位进行加工。其缺陷是，效率低，投入大，CNC机床需专业设计，机床防护等级高，否则机床寿命会受到严重影响。
而当前陶瓷手机后盖的抛磨则采用平磨机加扫光机等工艺手段。其缺陷是对于复杂的3D后盖无法加工到位，或者加工时间过长。
随着5G的到来，各终端厂家都在进行陶瓷手机后盖的研发和生产布局，市场需求也在逐步升温，但受加工工艺的制约，陶瓷手机后盖迟迟不能放量投放市场，因此市场上所见的陶瓷后盖机型均为高端机。
当前市场陶瓷手机后盖3D减薄加工，采用专用设计的高刚性CNC或传统大水磨分解工艺的加工方法，效率低，投入大。抛磨则采用平磨机和扫光机等加工方法，不仅效率低，而且不能满足相对复杂的3D面的抛磨。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种多工位曲面高速数控磨床，实现了非线性三轴联动控制，加工效率和加工精度均满足市场批量化加工需求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多工位曲面高速数控磨床，其改进之处在于：包括工作平台、转盘、机架、Z轴伺服电机、活动横梁以及AC轴模组；
所述的转盘转动安装在工作平台上，所述的机架设置在工作平台上方，所述的Z轴伺服电机固定于机架上，所述的活动横梁与Z轴伺服电机的电机轴相连通，通过Z轴伺服电机的驱动，使活动横梁在转盘上方进行升降运动；所述的活动横梁上安装有多个AC轴模组；
所述的AC轴模组包括直线模组、主体框架、C轴电机、AC框架、A轴电机以及工装板，所述的主体框架滑动安装于直线模组下方，直线模组固定在活动横梁上，体框架通过直线模组的驱动而往复运动；
所述主体框架的两端向下延伸，并分别形成一延伸端，所述的AC框架转动安装在两个延伸端之间；所述的C轴电机固定在其中一个延伸端的外壁上，且C轴电机的电机轴与AC框架相连接；
所述的AC框架上设置有贯穿的通孔，所述的A轴电机固定在该通孔内，所述的工装板设置在AC框架的下方，且工装板与A轴电机的电机轴相连接。
在上述的结构中，所述的直线模组包括固定平板、直线电机、直线滑轨、滑块以及直线丝杆；
所述的固定平板与活动横梁固定连接；所述的直线电机固定在固定平板的一端，两条直线滑轨平行的固定在固定平板的下表面，所述的滑块滑动安装在直线滑轨上，所述的框架与滑块固定连接；
所述直线丝杆的一端与直线电机的电机轴相连接，固定平板下表面固定安装有一丝杆轴承，且丝杆轴承套在所述的直线丝杆上。
在上述的结构中，所述C轴电机固定安装在第一减速机上，且第一减速机固定在其中一个延伸端的外壁上，C轴电机的电机轴与第一减速机的输入端相连接，第一减速机的输出端与AC框架相连接。
在上述的结构中，所述主体框架的延伸端上安装有轴承，AC框架的一端与第一减速机的输出端相连接，AC框架的另一端固定于轴承的内圈中。
在上述的结构中，所述A轴电机固定安装在第二减速机上，第二减速机固定在AC框架的通孔中，A轴电机的电机轴与第二减速机的输入端相连接，第二减速机的输出端与工装板相连接。
在上述的结构中，所述的机架上还安装有一平衡门装置，该平衡门装置包括防护门、导轨、链条、链轮以及配重块；
所述的机架上设置有沿竖直方向的两条滑轨，所述防护门的两端分别滑动安装在两条导轨上；
所述的链轮转动安装在机架的顶端，所述链条的一端与防护门固定连接，且链条从链轮上绕过，链条的另一端与配重块固定连接，且两个配重块的重量与防护门的重量相等。
在上述的结构中，所述机架上还设置有沿竖直方向的导向杆，所述的配重块上设置有贯穿的通孔，所述的导向杆从配重块的通孔中穿过。
在上述的结构中，所述的配重块呈圆柱状。
在上述的结构中，所述的工作平台下方固定设置有一驱动电机，通过该驱动电机驱动转盘旋转。
本发明的有益效果是：通过C轴和A轴的配合，使工件即可以摆动角度又可以旋转，配合Z轴的控制，使工件按预定的3D轨迹在磨盘的耗材上进行运动，从而去除工件表层，达到打磨抛光和镜面的效果。可以磨削陶瓷和玻璃的3D手机外形，机床精度高，采用适合的磨材，可以完成工件的外形磨削加工，即3D减薄加工。
附图说明
图1为本发明的一种多工位曲面高速数控磨床的立体结构示意图。
图2为本发明的一种多工位曲面高速数控磨床的截面示意图。
图3为本发明的一种多工位曲面高速数控磨床的AC轴模组的立体结构示意图。
图4为本发明的一种多工位曲面高速数控磨床的AC轴模组的侧面结构示意图。
图5为本发明的一种多工位曲面高速数控磨床的平衡门装置的具体实施例图。
图6为本发明的一种多工位曲面高速数控磨床的平衡门装置的具体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参照图1、图2所示，本发明揭示了一种多工位曲面高速数控磨床，具体的，包括工作平台100、转盘1001、机架1002、Z轴伺服电机1003、活动横梁1004以及AC轴模组1005；所述的转盘1001转动安装在工作平台100上，所述的机架1002设置在工作平台100上方，所述的Z轴伺服电机1003固定于机架1002上，所述的活动横梁1004与Z轴伺服电机1003的电机轴相连通，通过Z轴伺服电机1003的驱动，使活动横梁1004在转盘1001上方进行升降运动；所述的活动横梁1004上安装有多个AC轴模组，所述的工作平台100下方固定设置有一驱动电机1006，通过该驱动电机1006驱动转盘1001旋转。
对于所述的AC轴模组1005，参照图3、图4所示，本发明提供了一具体实施例，包括直线模组10、主体框架20、C轴电机30、AC框架40、A轴电机50以及工装板60，所述的主体框架20滑动安装于直线模组10下方，直线模组10固定在活动横梁1004上，主体框架20通过直线模组10的驱动而往复运动；所述主体框架20的两端向下延伸，并分别形成一延伸端，所述的AC框架40转动安装在两个延伸端之间；所述的C轴电机30固定在其中一个延伸端的外壁上，且C轴电机30的电机轴与AC框架40相连接；所述的AC框架40上设置有贯穿的通孔，所述的A轴电机50固定在该通孔内，所述的工装板60设置在AC框架40的下方，且工装板60与A轴电机50的电机轴相连接。
在上述的实施例中，所述的直线模组10包括固定平板101、直线电机102、直线滑轨103、滑块104以及直线丝杆(图中不可见)；所述的固定平板101与活动横梁1004固定连接，所述的直线电机102固定在固定平板101的一端，两条直线滑轨103平行的固定在固定平板101的下表面，所述的滑块104滑动安装在直线滑轨103上，所述的框架与滑块104固定连接；所述直线丝杆的一端与直线电机102的电机轴相连接，固定平板101下表面固定安装有一丝杆轴承，且丝杆轴承套在所述的直线丝杆上。
另外，所述C轴电机30固定安装在第一减速机301上，且第一减速机301固定在其中一个延伸端的外壁上，C轴电机30的电机轴与第一减速机301的输入端相连接，第一减速机301的输出端与AC框架40相连接。所述主体框架20的延伸端上安装有轴承201，AC框架40的一端与第一减速机301的输出端相连接，AC框架40的另一端固定于轴承201的内圈中。进一步的，所述A轴电机50固定安装在第二减速机502上，第二减速机502固定在AC框架40的通孔中，A轴电机50的电机轴与第二减速机502的输入端相连接，第二减速机502的输出端与工装板60相连接。
通过上述的结构，将待加工的工件固定在工装板60上，通过直线模组10的驱动，可以在水平方向上移动，同时通过C轴电机30和A轴电机50的驱动，可以实现多个方向的复合运动；使工件在A轴驱动作旋转运动的同时进行直线往复运动，达到工件在机床的磨盘上产生复合运动，从而达到良好高效的磨削效果；将A轴固定在C轴上，通过通过直线模组10的驱动可作往复运动，实现工件在磨盘上作复合运动，确保工件表面获得良好的加工和磨削纹路。
另外，在上述的实施例中，如图2、图5以及图6所示，所述的机架1002上还安装有一平衡门装置70，该平衡门装置70包括防护门701、导轨702、链条703、链轮704以及配重块705，所述工作平台100上表面的两端设置有机架1002，机架1002顶部设置有横梁102；所述两端的机架1002上分别设置有沿竖直方向的导轨702，所述防护门701的两端分别滑动安装在两条导轨702上，因此防护门701可以沿着导轨702在垂直方向上往复运动。
进一步的，所述的链轮704转动安装在机架1002的顶端，所述链条703的一端与防护门701固定连接，且链条703从链轮704上绕过，链条703的另一端与配重块705固定连接，且两个配重块705的重量与防护门701的重量相等。
在上述的实施例中，所述机架1002上还设置有沿竖直方向的导向杆706，所述的配重块705上设置有贯穿的通孔，所述的导向杆从配重块705的通孔中穿过；所述的配重块705呈圆柱状。
通过上述的结构，采用配重块705的结构，使防护门701自由悬停在任意位置，并且能与设备Z轴的横梁刚性固定，保证与Z轴横梁贴合后，在设备加工过程中同时上下运动，有效防止水和研磨液溅出，同时门因为没有动力，没有夹伤操作者的风险，操作者更安全。
本发明的一种多工位曲面高速数控磨床，磨盘因直径大，线速度较高，打磨纹理合理，因此不仅做功快，打磨效率高，而且可以抛磨出极佳的镜面效果；本发明的一种多工位曲面高速数控磨床去掉了X和Y两根轴，为RRL型三轴模式，因此机床的运行时间也大为缩短。通过C轴和A轴的配合，使工件即可以摆动角度又可以旋转，配合Z轴的控制，使工件按预定的3D轨迹在磨盘的耗材上进行运动，从而去除工件表层，达到打磨抛光和镜面的效果。可以磨削陶瓷和玻璃的3D手机外形，机床精度高，采用适合的磨材，可以完成工件的外形磨削加工，即3D减薄加工。在上述的实施例中，本发明的一种多工位曲面高速数控磨床，活动横梁上安装有四个AC轴模组，每个AC轴模组可以同时安装两个工件，因此一次可以同时打磨8个相同的工件。每个AC轴模组的A轴和C轴均由一个独立的伺服电机驱动，四组A轴同步控制，四组C轴同步控制，A轴、C轴、Z轴联动控制，实现工件3D曲面抛磨及外形磨削加工。
本发明针对陶瓷3D手机后盖减薄加工和抛磨的技术痛点和难点，同步控制多台机器人的A轴和C轴，实现非线性三轴联动控制。此外结合磨削加工和抛磨加工的机理，机床在精度、刚性、防护等方面进行优化设计，加上机床磨盘线速高，因此加工效率和加工精度均满足市场批量化加工需求。除了陶瓷手机后盖的3D减薄和抛磨加工，手机其它所有材质的后盖均可以同样加工，不仅如此，IPAD、笔记本电脑以及汽车领域相关件等的抛磨和镜面加工均可以高效实现。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种多工位曲面高速数控磨床，其特征在于：包括工作平台、转盘、机架、Z轴伺服电机、活动横梁以及AC轴模组；
所述的转盘转动安装在工作平台上，所述的机架设置在工作平台上方，所述的Z轴伺服电机固定于机架上，所述的活动横梁与Z轴伺服电机的电机轴相连通，通过Z轴伺服电机的驱动，使活动横梁在转盘上方进行升降运动；所述的活动横梁上安装有多个AC轴模组；
所述的AC轴模组包括直线模组、主体框架、C轴电机、AC框架、A轴电机以及工装板，所述的主体框架滑动安装于直线模组下方，直线模组固定在活动横梁上，体框架通过直线模组的驱动而往复运动；
所述主体框架的两端向下延伸，并分别形成一延伸端，所述的AC框架转动安装在两个延伸端之间；所述的C轴电机固定在其中一个延伸端的外壁上，且C轴电机的电机轴与AC框架相连接；
所述的AC框架上设置有贯穿的通孔，所述的A轴电机固定在该通孔内，所述的工装板设置在AC框架的下方，且工装板与A轴电机的电机轴相连接。
2.根据权利要求1所述的一种多工位曲面高速数控磨床，其特征在于：所述的直线模组包括固定平板、直线电机、直线滑轨、滑块以及直线丝杆；
所述的固定平板与活动横梁固定连接；所述的直线电机固定在固定平板的一端，两条直线滑轨平行的固定在固定平板的下表面，所述的滑块滑动安装在直线滑轨上，所述的框架与滑块固定连接；
所述直线丝杆的一端与直线电机的电机轴相连接，固定平板下表面固定安装有一丝杆轴承，且丝杆轴承套在所述的直线丝杆上。
3.根据权利要求1所述的一种多工位曲面高速数控磨床，其特征在于：所述C轴电机固定安装在第一减速机上，且第一减速机固定在其中一个延伸端的外壁上，C轴电机的电机轴与第一减速机的输入端相连接，第一减速机的输出端与AC框架相连接。
4.根据权利要求3所述的一种多工位曲面高速数控磨床，其特征在于：所述主体框架的延伸端上安装有轴承，AC框架的一端与第一减速机的输出端相连接，AC框架的另一端固定于轴承的内圈中。
5.根据权利要求1所述的一种多工位曲面高速数控磨床，其特征在于：所述A轴电机固定安装在第二减速机上，第二减速机固定在AC框架的通孔中，A轴电机的电机轴与第二减速机的输入端相连接，第二减速机的输出端与工装板相连接。
6.根据权利要求1所述的一种多工位曲面高速数控磨床，其特征在于：所述的机架上还安装有一平衡门装置，该平衡门装置包括防护门、导轨、链条、链轮以及配重块；
所述的机架上设置有沿竖直方向的两条滑轨，所述防护门的两端分别滑动安装在两条导轨上；
所述的链轮转动安装在机架的顶端，所述链条的一端与防护门固定连接，且链条从链轮上绕过，链条的另一端与配重块固定连接，且两个配重块的重量与防护门的重量相等。
7.根据权利要求6所述的一种多工位曲面高速数控磨床，其特征在于：所述机架上还设置有沿竖直方向的导向杆，所述的配重块上设置有贯穿的通孔，所述的导向杆从配重块的通孔中穿过。
8.根据权利要求7所述的一种多工位曲面高速数控磨床，其特征在于：所述的配重块呈圆柱状。
9.根据权利要求1所述的一种多工位曲面高速数控磨床，其特征在于：所述的工作平台下方固定设置有一驱动电机，通过该驱动电机驱动转盘旋转。
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