CN111408959A - 一种陶瓷模具数控车床的模料加工固定装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陶瓷模具数控车床的模料加工固定装置，其技术属于陶瓷模具加工制造设备领域，包括模料加工盘的一套真空吸附装置。本发明的技术方案主要改变了现有陶瓷模具数控车床在模料固定上仅依靠模料与加工平台之间的摩擦力的简单方法，给模具数控车床加装一套模料加工盘的真空吸附装置和一套模料悬臂压盘装置，以及两套压力传感控制开关，克服了现有设备在陶瓷模料加工过程中抖动、摆动、位移、变形等缺陷，提高了模具加工精度，解决了加工模具内外同心度偏差大、壁厚不均匀、产品重量不确定等问题，广泛适用于不同质量、不同形状的陶瓷模具加工。

Description

一种陶瓷模具数控车床的模料加工固定装置

技术领域

本发明涉及陶瓷模具数控车床设备领域，特别涉及一种陶瓷模具数控车床的模料加工固定装置。

背景技术

陶瓷模具数控车床是用于陶瓷制造行业的一种专门加工陶瓷模具的设备，采用科学的模料加工固定方式对模具的加工精度有很大的影响。目前国内市场销售的陶瓷模具数控车床的模料加工固定工作原理是：将模料(主要是石膏泥料)放置在车床的模料加工盘上，模料加工盘呈圆形，电动机通过传动皮带及模料加工盘旋转轴(实心轴)带动模料加工盘转动，继而带动模料转动，数控刀具按程序控制对模料进行切削加工。现有设备在模料加工定位固定方面，仅仅是把模料放在加工平台上，靠模料与平台面之间产生的摩擦力来固定定位。这种固定方式适用于模料质量较大，外形矮粗，加工时间较短的模具制造。模料一开始是含水率较高的湿料，其表面有一定的粘附性，与平台面之间产生的摩擦力也较大，但是随着加工时间的延长，模料开始硬化，其表面的粘附力降低，和平台的摩擦力也减小，特别是在加工质量轻、形状细且高、加工时间较长的模料时，由于模料重心高，数控刀具接触模料，模料会发生抖动、摆动、变形和位移，导致被加工模型内圆与模型外圆不同心、模型外套偏差或大或小、模型内外壁厚度不均匀、产品重量不确定甚至加工失败等问题，为了满足生产需要，本发明针对这些缺陷进行了设计发明。

发明内容

本发明的目的是提供一种陶瓷模具数控车床的模料加工固定装置，除了利用湿泥模料的粘附性以外，还利用模料与加工盘接触面之间真空负压形成的吸附力以及模料压盘对模料的压力，解决陶瓷模料在数控加工过程中的定位固定问题，不论模料质量轻重、形状高低粗细，都能克服现有加工设备存在的模料抖动、摆动、位移、变形等缺陷，保证加工精度。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种陶瓷模具数控车床的模料加工固定装置，包括模料加工盘的一套真空吸附装置，其特征在于：在所述陶瓷模具数控车床机箱(1)的上平面有一个可旋转的圆形模料加工盘(2)，模料加工盘由一根空心轴(3)带动旋转，空心轴由电机(4)及传动皮带(5)带动，空心轴内套装一根金属抽真空管(6)，金属抽真空管(6)通过轴管连接器(7)与空心轴(3)套接，金属抽真空管的一端开口在模料加工盘(2)盘面，另一端与PU泵气管(8)插接，PU泵气管(8)与真空泵(9)连接，真空泵(9)上连接一个气压传感控制开关(10)，当电源接通时，气压传感控制开关(10)自动控制真空泵(9)工作，使其达到并保持在一个设定的真空负压值区间。

进一步地本发明还包括如下优化的技术方案，一种陶瓷模具数控车床的模料加工固定装置，包括一套模料悬臂压盘装置，其特征在于：在陶瓷模具数控车床模料加工盘(2)左侧的数控车床机箱(1)侧面，通过轴承座和轴承安装一根可在水平方向转动的Φ40mm竖向圆钢立轴(11)，其作用类似建筑塔吊的塔身，竖向圆钢立轴(11)的高度取决于数控车床切削刀具的最大竖向加工高度，立柱上端利用销键连接固定一根水平方向的100×50×3槽钢悬臂(12)，槽钢悬臂(12)的长度取决于竖向圆钢立轴(11)轴心至模料加工盘(2)旋转轴心的距离，槽钢悬臂(12)另一端安装一个Φ100mm竖向圆柱式气缸(13)和气缸活塞伸缩杆(14)，气缸活塞伸缩杆(14)下端通过轴承连接一个可在水平方向旋转的圆形模料压盘(15)，可以按照加工模具的大小调换不同直径的圆形模料压盘(15)，圆形模料压盘(15)由尼龙底盘和橡胶缓冲盘组成，竖向圆钢立轴(11)轴心至模料压盘(15)转动轴心的距离等于竖向圆钢立轴(11)轴心至模料加工盘空心轴(3)轴心的距离，经过测量计算，在竖向圆钢立轴(11)上和数控车床机箱上平面用Φ25mm圆钢制作焊接一个悬臂摆动限位器(16)，当槽钢悬臂(12)逆时针旋转至限位器(16)时即到达工作位置，这时模料压盘(15)旋转轴心与模料加工盘(2)旋转轴心重合，模料压盘(15)属于从动装置，其随着模料的转动而转动。

优先地，所述Φ100mm竖向圆柱式气缸(13)安装在槽钢悬臂(12)与竖向圆钢立轴(11)轴心相反的另一端，安装位置在槽钢悬臂(12)长度方向可以微调，以保证竖向圆柱式气缸(13)的轴线在工作状态下与模料加工盘(2)旋转轴心重合，竖向圆柱式气缸(13)的活塞杆就是模料压盘的气压伸缩杆(14)，竖向圆柱式气缸(13)有一个泵气口通过PU泵气管(17)与气泵(18)连接，气缸正压力值时气压伸缩杆(14)伸长使模料压盘(15)压在要加工的模料顶部，并保持一个设定的压力值，气缸负压力值时气压伸缩杆缩短，模料压盘(15)与加工的模料分开，气泵(18)上连接一个气压传感控制开关(19)，当电源接通时，气压传感控制开关(19)自动控制气泵(18)工作，使其达到并保持一个设定的正压力值。

与现有技术相比，本发明带来的有益效果：

(1)通过给现有陶瓷数控车床加装一套模料加工盘的真空吸附装置：将陶瓷模具数控车床原有的模料加工盘中心的实心轴用空心轴替换，空心轴外径与原实心轴直径相同，保持在Φ40mm，空心轴轴管厚度9mm，轴芯空管直径22mm，轴芯内套接一根Φ12mm的金属真空泵气管，用2个管轴连接器将金属真空泵气管在空心轴内与空心轴套接，管轴连接器的作用就是保证空心轴旋转时空芯内的金属真空泵气管不发生旋转，金属真空泵气管上端开口在模料加工盘盘面中心，端口加装滤网防止模料碎屑被吸进泵气管造成堵塞，金属真空泵气管下端口与PU泵气管插接，PU泵气管再与真空泵连接，真空泵工作时在要加工的模料与模料加工盘接触面之间形成负压吸附力，起到对模料的固定作用。

(2)随着模料加工时间延长，模料含水率散失，石膏模料强度增强，模料与加工盘面之间粘附力逐渐减小，抽真空泵形成的模料与加工盘面之间的负压值也逐渐降低，模料发生位移的可能性增大，本发明增加了一个气压传感控制开关，当电源接通时，负压传感控制开关自动控制气泵工作，并使其达到并保持在一个设定的压力值区间，保证负压形成的吸附力不变；给现有陶瓷模具数控车床加装一套模料悬臂压盘装置：在陶瓷模具数控车床模料加工盘左侧的数控车床机箱侧立面，通过轴承座和轴承安装一根可在水平方向转动的Φ40mm竖向圆钢立轴，其作用类似建筑塔吊的塔身，竖向圆钢立轴的高度取决于数控车床切削刀具的最大竖向加工高度，立柱上端利用销键连接固定一根水平方向的100×50×3槽钢悬臂，槽钢悬臂另一端安装一个Φ100mm竖向圆柱式气缸和气缸活塞伸缩杆，伸缩杆下端通过轴承连接一个可在水平方向旋转的圆形模料压盘，模料压盘由尼龙底盘和橡胶缓冲盘组成，模料压盘是从动装置，其随着模料的转动而转动，竖向圆钢立轴轴心至模料压盘转动轴心的距离等于竖向圆钢立轴轴心至模料加工盘空心轴轴心的距离，掌握好这两个距离的关系才能确定模料压盘在悬臂上的固定位置，才能保证在工作状态下模料压盘与模料加工盘旋转轴心重合，经过计算测量，在竖向圆钢立轴上和数控车床机箱上平面用Φ25mm圆钢制作焊接一个悬臂摆动限位器，当槽钢悬臂逆时针旋转至限位器时即到达工作位置，竖向圆柱式气缸的活塞杆就是连接模料压盘的伸缩杆，竖向圆柱式气缸有一个泵气口通过PU泵气管与另一台气泵连接，气缸正压工作时模料压盘的活塞伸缩杆伸长，使模料压盘压在模料顶部，并保持一个设定的压力值，气缸负压工作时伸缩杆缩短，模料压盘与模料分离，气泵上连接一个气压传感控制开关，当电源接通时，气压传感控制开关自动控制气泵工作，并使其达到并保持在一个设定的压力值区间，模料压盘从顶部给模料一个压力，起到对模料的固定作用。

(3)将要加工的模具湿泥料放在陶瓷数控车床的模料加工盘中部，开启数控车床对模料进行初步切销，再调整模料位置使模料居中，将模料悬臂压盘逆时针旋摆至限位器处。

(4)将真空泵电源接通，真空泵开始工作，在模料加工盘面与待加工模料底面之间逐渐形成吸附力，将要加工的模料紧紧吸附在加工盘上，避免了现有模料在加工过程中随着泥料强度增加、模料粘附力丧失而发生的模料摆动和位移缺陷。再将模料悬臂压盘装置中的气泵电源接通，气泵开始工作，气压使气缸活塞伸缩杆伸长，将压盘压在要加工的模料顶部，逐渐形成一定的压力值，杜绝了现有设备在加工质量轻、形状细而高的模具时因为模料重心高而出现的模料摆动、变形和位移等缺陷。开启数控车床，让数控刀具按照预先编好的加工程序对模料进行切削加工。切削完成后，关停数控车床和真空泵，释放负压，再将模料压盘气泵关停，释放正压，将压盘伸缩杆手动推回气缸内(也可开启气泵负压工作状态，伸缩杆自动缩回气缸内)，悬臂顺时针摆至待机位置，就可以搬移加工好的模具，进行下一个模具加工。

附图说明

图1为本发明的正立面结构示意图；

图2为本发明的平面结构示意图；

图中：

1-数控车床机箱，2-模料加工盘，3-空心轴，4-电机，5-传动皮带，6-金属抽真空管，7-轴管连接器，8-PU泵气管，9-真空泵，10-真空泵气压传感控制开关，11-竖向圆钢立轴，12-槽钢悬臂，13-竖向圆柱式气缸，14-气缸活塞伸缩杆，15-模料压盘，16-悬臂摆动限位器，17-PU泵气管，18-气泵，19-气泵气压传感控制开关，20-数控刀架，21-数控刀架竖向移位丝杠，22-数控刀架水平移位丝杠，23-竖向圆柱式气缸进气口。

具体实施方式

下面将结合本发明说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2，本发明提供一种技术方案：

一种陶瓷模具数控车床的模料加工固定装置，包括模料加工盘的一套真空吸附装置，其特征在于：在所述陶瓷模具数控车床机箱(1)的上平面有一个可旋转的圆形模料加工盘(2)，模料加工盘由一根空心轴(3)带动旋转，空心轴由电机(4)及传动皮带(5)带动，空心轴内套装一根金属抽真空管(6)，金属抽真空管(6)通过轴管连接器(7)与空心轴(3)套接，金属抽真空管的一端开口在模料加工盘(2)盘面，另一端与PU泵气管(8)插接，PU泵气管(8)与真空泵(9)连接，真空泵(9)上连接一个气压传感控制开关(10)，当电源接通时，气压传感控制开关(10)自动控制真空泵(9)工作，使其达到并保持在一个设定的真空负压值区间。

进一步地，一种陶瓷模具数控车床的模料加工固定装置，包括一套模料悬臂压盘装置，其特征在于：在陶瓷模具数控车床模料加工盘(2)左侧的数控车床机箱(1)侧面，通过轴承座和轴承安装一根可在水平方向转动的Φ40mm竖向圆钢立轴(11)，其作用类似建筑塔吊的塔身，竖向圆钢立轴(11)的高度取决于数控车床切削刀具的最大竖向加工高度，立柱上端利用销键连接固定一根水平方向的100×50×3槽钢悬臂(12)，槽钢悬臂(12)的长度取决于竖向圆钢立轴(11)轴心至模料加工盘(2)旋转轴心的距离，槽钢悬臂(12)另一端安装一个Φ100mm竖向圆柱式气缸(13)和气缸活塞伸缩杆(14)，气缸活塞伸缩杆(14)下端通过轴承连接一个可在水平方向旋转的圆形模料压盘(15)，可以按照加工模具的大小调换不同直径的圆形模料压盘(15)，圆形模料压盘(15)由尼龙底盘和橡胶缓冲盘组成，竖向圆钢立轴(11)轴心至模料压盘(15)转动轴心的距离等于竖向圆钢立轴(11)轴心至模料加工盘空心轴(3)轴心的距离，经过测量计算，在竖向圆钢立轴(11)上和数控车床机箱上平面用Φ25mm圆钢制作焊接一个悬臂摆动限位器(16)，当槽钢悬臂(12)逆时针旋转至限位器(16)时即到达工作位置，这时模料压盘(15)旋转轴心与模料加工盘(2)旋转轴心重合，模料压盘(15)属于从动装置，其随着模料的转动而转动。

实施例1：

利用本发明技术方案对原有陶瓷模具数控车床加装模料固定装置以后，制造一个瓷瓶底直径200mm、上瓶口直径280mm、瓶体胸径有10-100mm不同数值的变化、高990mm的圆柱形花瓶的模具，模料材质为石膏混合泥料，模料外形尺寸为直径400mm，高度1200mm，圆柱形，根据不同部位形状模型设计壁厚为10-20mm变化值。

1将制造花瓶模具的模料放置在车床模料加工盘(图示1)上，通过手动将模料中心与模料加工盘的旋转轴心尽量重合；

2.开启真空泵(图示3)，压力表负压值达到一定数值(经过测试确定的相应压力值)，模料被吸附在模料加工盘上；

3.将悬臂模料压盘(图示5)转至限位器处(经过测量计算确定的限位器位置)，模料压盘与模料加工盘轴心重合，开启气泵(图示3)至正压力工作状态，气缸活塞伸缩杆(图示7)连接的模料压盘压在模料顶部，并达到和保持设定的压力值；

4.通过多次调整数控车床的加工数值并对模料切削，最终给模料定位，切削刀具按预先输入的加工数据开始切削加工；

5.模具加工完成后，经测量盘底圆心与盘上口圆心发生0.05mm以下偏差，壁厚9.5-20.2mm变化值，模具加工面光滑，模具产品合格。

对比例1：

利用现有陶瓷模具数控车床设备制造一个瓷瓶底直径200mm、瓶口直径280mm、瓶体胸径有10-100mm不同数值的变化、高990mm的圆柱形花瓶的模具，模料材质为石膏混合泥料，模料外形尺寸为直径400mm，高度1200mm，圆柱形；

1.将制造花瓶模具的模料放置在车床模料加工盘(图示1)上，通过手动将模料中心与模料加工盘的旋转轴心尽量重合；

2.通过多次调整数控车床的加工数值并对模料切削，最终给模料定位，切削刀具按预先输入的加工数据开始切削加工；

3.随着重复切削加工时间的推移，石膏模料在一定程度上由湿变干，硬度增加；

4.再随着刀具加工位置上移，模料出现抖动，用肉眼尚不能发现模料中心发生了位移；

5.模具加工完成后，经测量瓶底圆心与瓶口圆心发生0.8mm偏差，模具加工面粗糙，模具产品报废。

对比例2：

利用现有陶瓷模具数控车床设备制造一个瓷盘底直径480mm、盘上口直径580mm、瓶体胸径有10-50mm不同数值的变化、高50mm的圆柱形花瓶的模具，模料材质为石膏混合泥料，模料外形尺寸为直径700mm，高度120mm，圆柱形；

1.将制造花瓶模具的模料放置在车床模料加工盘(图示1)上，通过手动将模料中心与模料加工盘的旋转轴心尽量重合；

2.通过多次调整数控车床的加工数值并对模料切削，最终给模料定位，切削刀具按预先输入的加工数据开始切削加工；

3.随着重复切削加工时间的推移，石膏模料在一定程度上由湿变干，硬度增加，加工过程未出现明显抖动；

4.模具加工完成后，经测量盘底圆心与盘上口圆心发生0.5mm以下偏差，模具加工面光滑，模具产品基本合格，品质不佳；

5.存在的问题是模型内外面之间厚度不均匀，厚度根据不同部位设定值为10-20mm变化，实际成品值成为8-22mm，分析认为是模料在加工过程中不显著位移造成。

实施案例说明现有陶瓷模具数控车床适合加工模料质量重、外形粗矮、模料底与加工盘接触面大的模具，不适合加工质量轻、外形细高、模料底与模料加工盘接触面小的模具；应用本发明技术的设备则适合多种质量、外形的陶瓷模具加工。

Claims (3)

1.一种陶瓷模具数控车床的模料加工固定装置，包括模料加工盘的一套真空吸附装置，其特征在于：在所述陶瓷模具数控车床机箱(1)的上平面有一个可旋转的圆形模料加工盘(2)，模料加工盘由一根空心轴(3)带动旋转，空心轴由电机(4)及传动皮带(5)带动，空心轴内套装一根金属抽真空管(6)，金属抽真空管(6)通过轴管连接器(7)与空心轴(3)套接，金属抽真空管的一端开口在模料加工盘(2)盘面，另一端与PU泵气管(8)插接，PU泵气管(8)与真空泵(9)连接，真空泵(9)上连接一个气压传感控制开关(10)，当电源接通时，气压传感控制开关(10)自动控制真空泵(9)工作，使其达到并保持在一个设定的真空负压值区间。

2.一种陶瓷模具数控车床的模料加工固定装置，包括一套模料悬臂压盘装置，其特征在于：在陶瓷模具数控车床模料加工盘(2)左侧的数控车床机箱(1)侧面，通过轴承座和轴承安装一根可在水平方向转动的Φ40mm竖向圆钢立轴(11)，其作用类似建筑塔吊的塔身，竖向圆钢立轴(11)的高度取决于数控车床切削刀具的最大竖向加工高度，立柱上端利用销键连接固定一根水平方向的100×50×3槽钢悬臂(12)，槽钢悬臂(12)的长度取决于竖向圆钢立轴(11)轴心至模料加工盘(2)旋转轴心的距离，槽钢悬臂(12)另一端安装一个Φ100mm竖向圆柱式气缸(13)和气缸活塞伸缩杆(14)，气缸活塞伸缩杆(14)下端通过轴承连接一个可在水平方向旋转的圆形模料压盘(15)，可以按照加工模具的大小调换不同直径的圆形模料压盘(15)，圆形模料压盘(15)由尼龙底盘和橡胶缓冲盘组成，竖向圆钢立轴(11)轴心至模料压盘(15)转动轴心的距离等于竖向圆钢立轴(11)轴心至模料加工盘空心轴(3)轴心的距离，经过测量计算，在竖向圆钢立轴(11)上和数控车床机箱上平面用Φ25mm圆钢制作焊接一个悬臂摆动限位器(16)，当槽钢悬臂(12)逆时针旋转至限位器(16)时即到达工作位置，这时模料压盘(15)旋转轴心与模料加工盘(2)旋转轴心重合，模料压盘(15)属于从动装置，其随着模料的转动而转动。

3.根据权利要求2所述的一种陶瓷模具数控车床的模料加工固定装置，其特征在于：所述Φ100mm竖向圆柱式气缸(13)安装在槽钢悬臂(12)与竖向圆钢立轴(11)轴心相反的另一端，安装位置在槽钢悬臂(12)长度方向可以微调，以保证竖向圆柱式气缸(13)的轴线在工作状态下与模料加工盘(2)旋转轴心重合，竖向圆柱式气缸(13)的活塞杆就是模料压盘的气压伸缩杆(14)，竖向圆柱式气缸(13)有一个泵气口通过PU泵气管(17)与气泵(18)连接，气缸正压力值时气压伸缩杆(14)伸长使模料压盘(15)压在要加工的模料顶部，并保持一个设定的压力值，气缸负压力值时气压伸缩杆缩短，模料压盘(15)与加工的模料分开，气泵(18)上连接一个气压传感控制开关(19)，当电源接通时，气压传感控制开关(19)自动控制气泵(18)工作，使其达到并保持一个设定的正压力值。

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