CN111993166A - 一种五轴联动数控磨刀机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种五轴联动数控磨刀机，包括磨床以及钣金防护模块，磨床包括机架、基座、X轴滑台、Y轴滑台、Z轴运动机构、磨刀砂轮动力总成、C轴摆转机构、A轴摆转机构；X轴滑台驱动C轴摆转机构沿X轴滑台水平运动，A轴摆转机构在C轴摆转机构驱动下进行转动，A轴摆转机构用于水平夹持待磨刀胚并驱动刀胚自转；Y轴滑台驱动Z轴运动机构沿Y轴滑台水平运动，Z轴运动机构驱动磨刀砂轮动力总成沿Z轴运动机构竖向运动，且磨刀砂轮动力总成上设有磨削刀胚的磨刀砂轮；磨床外包裹有防止冷却液飞溅以及防尘的钣金防护模块。本发明实现了多自由度磨削复杂刃形合金刀具，且钣金防护设计完善，解决了磨床设备磨削液雾化外泄的通病。

Description

一种五轴联动数控磨刀机

技术领域

本发明涉及数控磨刀技术领域，尤其涉及一种五轴联动数控磨刀机。

背景技术

磨削加工是指用砂轮或砂带等磨削工具将表面的细小微粒去除被磨削工件表面材料的一中高效精密的终加工工艺方法。由于磨削加工的零件表面质量好、加工精度高，非常适合用于精加工，因此各个国家的研究机构与企业对其进行了深入的研究，磨削技术快速发展。特别是我国近几年来制造业的转型升级及快速发展，国内市场对高精度复杂刃形刀具的需求量很大越来越大，使得自动数控磨刀装置成为切削刀具生产以及二次修磨的关键重要设备之一。刀具刃磨的质量直接决定了刀具的加工效率和质量，因此刃面磨削工艺是非常重要的环节，传统工具磨床只能磨削简单刃形的非标刀具，且需要定制专用的磨削夹具，存在磨削精度差、效率低、灵活性差等问题。若是希望高效率地加工出高质量的复杂刃形刀具，则数控磨削设备是最好的选择，但是目前国内现有普通数控刀具磨削设备主要针对市面主流标准刀具刃形定向设计，不适用于复杂刃形刀具的数控刃磨，系统整体设计以及关键功能部件的研发相对迟缓，用于复杂刃形刀具制造与修磨的全自动数控磨削设备还主要依赖进口。这类设备往往价格非常昂贵且受到西方国家的层层限制，很大程度上阻碍了复杂刃形刀具的生产制造以及相关的应用推广，所以研制一款拥有独立自主知识产权的、功能相当的、经济实用的五轴联动数控磨刀机，有着很好的社会经济价值和推广意义。

申请号为CN201510927731.5的中国专利，公开了一种全自动数控磨刀机，其结构复杂，且缺少一种用来控制磨刀夹具的运动机构，不能有效地控制磨刀砂轮和待磨刀胚的位置，无法从多个角度对待磨刀胚进行加工，因此无法加工高精度复杂刃形刀具，此外机床的钣金油液防护设计存在不足，未能有效地解决磨床设备磨削液雾化外泄的通病，减少污染，使工作环境更加适宜的问题。

申请号为CN201810088634.5的中国专利，公开了一种磨削非标刀具及刀片的五轴联动数控磨削装置，其结构同样复杂，操作过程繁琐，其可磨削加工的非标刀具刃形也较为单一，不适合对于复杂刃形刀具的磨削与修复加工。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种五轴联动数控磨刀机，可用于刃磨复杂刃形的刀具，具有高效率、高精度结构设计，可充分实现五轴联动数控磨削的功能，并且磨床钣金油液防护设计完善。为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种五轴联动数控磨刀机，包括磨床以及钣金防护模块，磨床包括机架、基座、X轴滑台、Y轴滑台、Z轴运动机构、磨刀砂轮动力总成、C轴摆转机构、A轴摆转机构；

所述基座固定安装于机架上，X轴滑台、Y轴滑台两者呈T型结构水平固设于基座上，C轴摆转机构设置于X轴滑台上，X轴滑台驱动C轴摆转机构沿X轴滑台水平运动，C轴摆转机构包括C轴，C轴与X轴滑台垂直，A轴摆转机构设置于C轴上，A轴摆转机构在C轴摆转机构驱动下进行转动，A轴摆转机构用于水平夹持待磨刀胚并驱动待磨刀胚自转；

Z轴运动机构垂直设置于Y轴滑台上，Y轴滑台驱动Z轴运动机构沿Y轴滑台水平运动，磨刀砂轮动力总成设于Z轴运动机构上，Z轴运动机构驱动磨刀砂轮动力总成沿Z轴运动机构竖向运动，且磨刀砂轮动力总成上设有用于磨削待磨刀胚的磨刀砂轮；

磨床外包裹有防止冷却液飞溅以及防尘的钣金防护模块。

优选的，磨床还包括冷却模块，冷却模块包括冷却循环泵、冷却管路、冷却液循环过滤槽、A轴冷却喷头、砂轮端部冷却管，冷却循环泵、冷却液循环过滤槽均设于机架内，A轴冷却喷头设于A轴摆转机构上，砂轮端部冷却管设于磨刀砂轮动力总成上，冷却液循环过滤槽下侧与冷却循环泵一端连接，冷却循环泵另一端通过冷却管路分别与A轴冷却喷头、砂轮端部冷却管连接，通过冷却循环泵将冷却液循环过滤槽中的冷却液输送到A轴冷却喷头和砂轮端部冷却管中。

优选的，基座包括基座托油盘出液孔、基座底板、基座挡液板、X轴滑台基座固定板、Y轴滑台基座固定板；

基座底板与机架固定连接，基座底板上平面设有由四块基座挡液板形成的封闭挡边结构，基座托油盘出液孔设于基座底板上用于将基座挡液板内的冷却液流入冷却液循环过滤槽中；

X轴滑台基座固定板固设于基座底板上用于安装X轴滑台；

Y轴滑台基座固定板固设于基座底板上用于安装Y轴滑台。

优选的，X轴滑台包括X轴滑台基座、X轴直线导轨、X轴U型滑台、X轴滚珠丝杠以及X轴伺服电机；

X轴滑台基座固设于X轴滑台基座固定板上，X轴滑台基座两侧均设有与Y轴滑台垂直的X轴直线导轨，X轴滚珠丝杠平行设置在两X轴直线导轨的内侧，X轴U型滑台与两X轴直线导轨滑动连接，X轴滚珠丝杠与X轴U型滑台的下侧通过X轴滚珠丝杆螺母座连接，X轴滚珠丝杠的一端与X轴伺服电机的输出端连接，X轴滚珠丝杠在X轴伺服电机驱动下转动并带动X轴U型滑台延X轴直线导轨方向进行水平运动。

优选的，Y轴滑台包括Y轴滑台基座、Y轴直线导轨、Y轴U型滑台、Y轴滚珠丝杠以及Y轴伺服电机；

Y轴滑台基座固设于Y轴滑台基座固定板上，Y轴滑台基座两侧均设有与X轴滑台垂直的Y轴直线导轨，Y轴滚珠丝杠平行设置在两Y轴直线导轨的内侧，Y轴U型滑台与两Y轴直线导轨滑动连接，Y轴滚珠丝杠与Y轴U型滑台的下侧通过Y轴滚珠丝杆螺母座连接，Y轴滚珠丝杠的一端与Y轴伺服电机的输出端连接，Y轴滚珠丝杠在Y轴伺服电机驱动下转动并带动Y轴U型滑台延Y轴直线导轨方向进行水平运动。

优选的，C轴摆转机构还包括C轴方基板、C轴电机筒座、C轴伺服谐波减速一体电机，C轴方基板固定安装于X轴U型滑台上，C轴电机筒座固定安装于C轴方基板上，C轴伺服谐波减速一体电机机身设于C轴电机筒座内，C轴呈L型，C轴竖直一端与X轴滑台垂直，C轴水平一端与C轴伺服谐波减速一体电机上端连接，C轴伺服谐波减速一体电机驱动C轴进行转动。

优选的，A轴摆转机构包括A轴伺服谐波减速一体电机、A轴高精度刀具夹头；A轴伺服谐波减速一体电机设置在C轴竖直一端上，A轴高精度刀具夹头与A轴伺服谐波减速一体电机连接用于水平夹持待磨刀胚，A轴伺服谐波减速一体电机驱动A轴高精度刀具夹头转动以带动待磨刀胚进行自转。

优选的，Z轴运动机构包括Z轴方基板、Z轴滑台、Z轴伺服电机、主轴夹座，Z轴方基板固定安装于Y轴U型滑台上，Z轴滑台垂直设置于Z轴方基板上，主轴夹座设置于Z轴滑台上，主轴夹座用于水平夹持磨刀砂轮动力总成，Z轴伺服电机驱动主轴夹座沿Z轴滑台竖向运动。

优选的，磨床还包括刀具几何刃形检测机构，刀具几何刃形检测机构包括刀具刃形检测传感器、气动滑台，气动滑台设于Z轴方基板上位于Z轴滑台侧边处，刀具刃形检测传感器设置在气动滑台上并在气动滑台的控制下进行运动。

优选的，磨床还包括电气控制柜，电气控制柜设于机架内位于Y轴滑台的下方，X轴滑台、Y轴滑台、Z轴运动机构、磨刀砂轮动力总成、C轴摆转机构、A轴摆转机构以及刀具几何刃形检测机构均与电气控制柜电性连接。

本发明的有益效果是：

1、通过X轴滑台、Y轴滑台、Z轴运动机构、C轴摆转机构、A轴摆转机构，五轴联动实现了多自由度磨削复杂刃形合金刀具，并且五轴均与由电气控制柜电性连接，通过伺服电机进行多个方向的位移，实现了精确定位磨削。

2、在磨床外包裹有钣金防护模块，起到防止冷却液飞溅以及防尘的作用，钣金防护设计较为完善，可以有效地解决磨床设备磨削液雾化外泄的通病，减少污染，使工作环境更加适宜。

3、基座底板上平面设有由四块基座挡液板形成的封闭挡边结构，基座托油盘出液孔设于基座底板上用于将基座挡液板内的冷却液流入冷却液循环过滤槽中，最大程度上实现了冷却液的收集与回收，节省了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种五轴联动数控磨刀机的主示图；

图2为一种五轴联动数控磨刀机的左视图；

图3为一种五轴联动数控磨刀机的俯视图；

图4为一种五轴联动数控磨刀机的立体图；

图5为基座的主示图；

图6为基座的左视图；

图7为基座的俯视图；

图8为基座的立体图；

图9为基座与X轴滑台及Y轴滑台的主示图；

图10为基座与X轴滑台及Y轴滑台的左视图；

图11为基座与X轴滑台及Y轴滑台的俯视图；

图12为基座与X轴滑台及Y轴滑台的立体图；

图13为A轴摆转机构、C轴摆转机构的主示图；

图14为A轴摆转机构、C轴摆转机构的左视图；

图15为A轴摆转机构、C轴摆转机构的俯视图；

图16为A轴摆转机构、C轴摆转机构的立体图；

图17为磨刀砂轮动力总成、Z轴运动机构的主示图；

图18为磨刀砂轮动力总成、Z轴运动机构的左视图；

图19为磨刀砂轮动力总成、Z轴运动机构的俯视图；

图20为磨刀砂轮动力总成、Z轴运动机构的立体图；

图21为钣金防护模块的主示图；

图22为钣金防护模块的左视图；

图23为钣金防护模块的俯视图；

图中：100-机架；1-基座；2-C轴摆转机构；20-A轴摆转机构；3-Z轴运动机构；30-磨刀砂轮动力总成；4-X轴滑台；5-Y轴滑台；6-钣金防护模块；7-警示灯；8-LCD显示器；9-待磨刀胚；10-冷却模块；11-电气控制柜；12-刀具几何刃形检测机构；11-基座托油盘出液孔；12-基座底板；13-基座挡液板；14-X轴滑台基座固定板；15-X轴滑台基座；16-Y轴滑台基座固定板；17-Y轴滑台基座；21-C轴方基板；22-C轴电机筒座；23-C轴伺服谐波减速一体电机；24-C轴；25-A轴电机防护罩；26-A轴伺服谐波减速一体电机；27-A轴高精度刀具夹头；28-C轴回零限位传感器；29-C轴线缆罩；210-C轴线缆座；211-C轴线缆接头螺母；31-Z轴方基板；32-减压弹簧；33-主轴弧形板；34主轴压板；35配重弹簧压块；36-光轴；37-Z轴滑台；38-Z轴三角支架；39-电主轴；310-Z轴联轴器；311-Z轴伺服电机；312-砂轮防护罩；313-磨刀砂轮；314-砂轮固定座；42-X轴U型滑台；43-X轴滚珠丝杠固定座；44-X轴导轨滑块；45-X轴滑台防尘盖板；46-X轴滚珠丝杠螺母；47-X轴滚珠丝杠；48-X轴回零限位传感器；49-X轴直线导轨；410-X轴滚珠丝杠螺母座；411-X轴伺服电机；412-X轴伺服电机基座；413-X轴联轴器；52-Y轴滑台防尘盖板；53-Y轴U型滑台；54-Y轴导轨滑块；55-Y轴直线导轨；56-Y轴滚珠丝杠螺母；57-Y轴回零限位传感器；58-Y轴滚珠丝杠螺母座；59-Y轴滚珠丝杠；510-Y轴滑台防尘板；511-Y轴滚珠丝杠固定座；512-Y轴伺服电机；513-Y轴伺服电机基座；514-Y轴联轴器；61-防护罩下罩；621-防护罩左侧板；622-防护罩右侧板；63-防护罩掀盖板；64-掀盖合页固定角铁；651-防护罩左侧背板；652-防护罩右侧背板；66-主轴上罩；67-主轴下罩；68-第一下围板；69-第二下围板；610-下撑U型条；101-冷却循环泵；102-冷却管路；103-冷却液循环过滤槽；104-A轴冷却喷头；105-砂轮端部冷却管；121-刀具刃形检测传感器；122-传感器安装座；123-测头气缸垫块；124-气动滑台。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例中的附图，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的一部分实施例，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。如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。

参照图1-4，本实施例提供了一种五轴联动数控磨刀机，包括磨床以及钣金防护模块6，磨床包括机架100、基座1、X轴滑台4、Y轴滑台5、Z轴运动机构3、磨刀砂轮动力总成30、C轴摆转机构2、A轴摆转机构20；

所述基座1固定安装于机架100上，X轴滑台4、Y轴滑台5两者呈T型结构水平固设于基座1上，C轴摆转机构2设置于X轴滑台4上，X轴滑台4驱动C轴摆转机构2沿X轴滑台4水平运动，C轴摆转机构2包括C轴24，C轴24与X轴滑台4垂直，A轴摆转机构20设置于C轴24上，A轴摆转机构20在C轴摆转机构2驱动下进行转动，A轴摆转机构20用于水平夹持待磨刀胚9并驱动待磨刀胚9自转；

Z轴运动机构3垂直设置于Y轴滑台5上，Y轴滑台5驱动Z轴运动机构3沿Y轴滑台5水平运动，磨刀砂轮动力总成30设于Z轴运动机构3上，Z轴运动机构3驱动磨刀砂轮动力总成30沿Z轴运动机构3竖向运动，且磨刀砂轮动力总成30上设有用于磨削待磨刀胚9的磨刀砂轮313；

磨床外包裹有防止冷却液飞溅以及防尘的钣金防护模块6。

可知，该磨刀机通过X轴滑台4、Y轴滑台5、Z轴运动机构3、C轴摆转机构2、A轴摆转机构20，五轴联动实现了多自由度磨削复杂刃形合金刀具，并且在磨床外包裹有钣金防护模块6，起到防止冷却液飞溅以及防尘的作用，钣金防护设计较为完善，可以有效地解决磨床设备磨削液雾化外泄的通病，减少污染，使工作环境更加适宜。

磨床还包括冷却模块，冷却模块包括冷却循环泵101、冷却管路102、冷却液循环过滤槽103、A轴冷却喷头104、砂轮端部冷却管105，冷却循环泵101、冷却液循环过滤槽103均设于机架100内，A轴冷却喷头104设于A轴摆转机构20上，砂轮端部冷却管105设于磨刀砂轮动力总成30上，冷却液循环过滤槽103下侧与冷却循环泵101一端连接，冷却循环泵101另一端通过冷却管路102分别与A轴冷却喷头104、砂轮端部冷却管105连接，通过冷却循环泵101将冷却液循环过滤槽103中的冷却液输送到A轴冷却喷头104和砂轮端部冷却管105中。因此在进行磨削的过程中可以很好的起到冷却作用。

磨床还安装有警示灯7以及LCD显示器8，警示灯7可以具有多种颜色，分别对应不同的工作状态，例如，绿色代表机器开始工作，红色代表机器停止工作，黄色代表机器暂停工作，便于对该磨刀机进行数控操作以及机床各种工作状态的显示。另外还配备键盘和鼠标，用于输入编程数据等。

具体的：

参照图5-8，基座1包括基座托油盘出液孔11、基座底板12、基座挡液板13、X轴滑台基座固定板14、Y轴滑台基座固定板16；基座底板12与机架100固定连接，基座底板12上平面设有由四块基座挡液板13形成的封闭挡边结构，基座托油盘出液孔11设于基座底板12上用于将基座挡液板13内的冷却液流入冷却液循环过滤槽103中，可知这里通过基座托油盘出液孔11以及基座挡液板13的配合最大程度上实现了冷却液的收集与回收至冷却液循环过滤槽103中，节省了成本；X轴滑台基座固定板14固设于基座底板12上用于安装X轴滑台4；Y轴滑台基座固定板16固设于基座底板12上用于安装Y轴滑台5。

基座1先由上述各结构部件精密焊接组成一整体，然后通过数控铣削等加工工艺，制作出用于各零部件间装配的配合面，此设计不仅保证的基座1的整体刚度，同时保证的整个磨床的形位误差，提高了磨床的设计精度。

参照图9-12，X轴滑台4包括X轴滑台基座15、X轴直线导轨49、X轴U型滑台42、X轴导轨滑块44、X轴滑台防尘盖板45、X轴滚珠丝杠固定座43、X轴滚珠丝杠47、X轴滚珠丝杠螺母46、X轴滚珠丝杠螺母座410、X轴回零限位传感器48、X轴伺服电机411、X轴伺服电机基座412，X轴联轴器413；

X轴滑台基座15固设于X轴滑台基座固定板14上，X轴滑台基座15两侧均设有与Y轴滑台5垂直的X轴直线导轨49，X轴U型滑台42下端固设有与X轴直线导轨49相适配的X轴导轨滑块44，通过X轴导轨滑块44于X轴直线导轨49中的滑动，实现X轴U型滑台42沿X轴直线导轨49方向的水平运动，X轴滑台防尘盖板45放置在X轴U型滑台42的U型槽中，通过螺栓安装在X轴滚珠丝杠固定座43与X轴伺服电机基座412上，X轴滚珠丝杠47平行设置在两X轴直线导轨49的内侧，X轴滚珠丝杠47与X轴U型滑台42的下侧通过X轴滚珠丝杆螺母座410连接；X轴滚珠丝杠47的一端通过X轴联轴器413与X轴伺服电机411的输出端连接，另一端与X轴滚珠丝杠固定座43固定连接，X轴滚珠丝杠47在X轴伺服电机411驱动下转动并带动X轴U型滑台42延X轴直线导轨49方向进行水平运动，此外，X轴回零限位传感器48安装于X轴直线导轨49的外侧，用于对运动的X轴滑台4进行控制，达到回零、限位等系统控制功能。

还是参照图9-12，Y轴滑台5包括Y轴滑台基座17、Y轴直线导轨55、Y轴U型滑台53、Y轴导轨滑块54、Y轴滑台防尘盖板52、Y轴滚珠丝杠固定座511、Y轴滚珠丝杠59、Y轴滚珠丝杠螺母56、Y轴滚珠丝杠螺母座58、Y轴回零限位传感器57、Y轴伺服电机512、Y轴伺服电机基座513，Y轴联轴器514；

Y轴滑台基座17固设于Y轴滑台基座固定板16上，Y轴滑台基座17两侧均设有与X轴滑台4垂直的Y轴直线导轨55，Y轴U型滑台53下端固设有与Y轴直线导轨55相适配的Y轴导轨滑块54，通过Y轴导轨滑块54于Y轴直线导轨55中的滑动，实现Y轴U型滑台53沿Y轴直线导轨55方向的水平运动，Y轴滑台防尘盖板52放置在Y轴U型滑台53的U型槽中，通过螺栓安装在Y轴滚珠丝杠固定座511与Y轴伺服电机基座513上，Y轴滚珠丝杠59平行设置在两Y轴直线导轨55的内侧，Y轴滚珠丝杠59与Y轴U型滑台53的下侧通过Y轴滚珠丝杆螺母座58连接；Y轴滚珠丝杠59的一端通过Y轴联轴器514与Y轴伺服电机512的输出端连接，另一端与Y轴滚珠丝杠固定座511固定连接，Y轴滚珠丝杠59在Y轴伺服电机512驱动下转动并带动Y轴U型滑台53延Y轴直线导轨55方向进行水平运动，此外，Y轴回零限位传感器57安装于Y轴直线导轨55的外侧，用于对运动的Y轴滑台5进行控制，达到回零、限位等系统控制功能。

参照图13-16，C轴摆转机构2包括C轴方基板21、C轴电机筒座22、C轴伺服谐波减速一体电机23、C轴24、C轴回零限位传感器28、C轴线缆罩29、C轴线缆座210、C轴线缆接头螺母211；

C轴方基板21固定安装于X轴U型滑台42上，作为C轴摆转机构2的基座，C轴电机筒座22呈圆柱状，竖直安装于C轴方基板21上表面，C轴伺服谐波减速一体电机23机身设于C轴电机筒座22内，C轴24呈L型，C轴24竖直一端与X轴滑台4垂直，C轴24水平一端与C轴伺服谐波减速一体电机23上端连接，C轴伺服谐波减速一体电机23驱动C轴24进行转动，此外C轴回零限位传感器28起到C轴24运动时的回零和限位作用。

A轴摆转机构20包括A轴电机防护罩25、A轴伺服谐波减速一体电机26、A轴高精度刀具夹头27，A轴伺服谐波减速一体电机26设置在C轴24竖直一端上，A轴高精度刀具夹头27与A轴伺服谐波减速一体电机26连接用于水平夹持待磨刀胚9，A轴高精度刀具夹头27为筒夹式刀杆或涨紧式刀杆，A轴伺服谐波减速一体电机26驱动A轴高精度刀具夹头27转动以带动待磨刀胚9进行自转，A轴电机防护罩25设于L型C轴24垂直端的后侧面，用于对A轴伺服谐波减速一体电机26的防护，上述A轴冷却喷头104设置在所述L型C轴24垂直端的上侧面，提供磨削冷却液保障，保持刀胚温度恒定，上述C轴线缆罩29、C轴线缆座210、C轴线缆接头螺母211起到将A轴摆转机构20、C轴摆转机构2及C轴回零限位传感器28等的线缆进行引放和防护作用。

上述A轴摆转机构20以及C轴摆转机构2均采用一体化伺服谐波减速电机，因此所设的组合件数量少、结构简易，在实现部件功能同时，减轻该机构的质量，实现磨床的轻量化设计。

参照图17-20，Z轴运动机构3包括Z轴方基板31、Z轴三角支架38、Z轴滑台37、Z轴联轴器310、Z轴伺服电机311、主轴弧形板33、主轴压板34、减压弹簧32、配重弹簧压块35、光轴36；

磨刀砂轮动力总成30包括电主轴39、砂轮防护罩312、磨刀砂轮313、砂轮固定座314；

Z轴方基板31固定安装于Y轴U型滑台53上，Z轴滑台37垂直设置于Z轴方基板31上，Z轴三角支架38水平一侧与Z轴方基板31固连，Z轴三角支架38竖直一侧与Z轴滑台37固连，其作为加强筋用来拉固Z轴滑台37与Z轴方基板31的垂直固连；主轴弧形板33设于Z轴滑台37一侧，主轴压板34设于主轴弧形板33上，以此构成安装磨刀砂轮动力总成30的主轴夹座，通过Z轴伺服电机311驱动主轴夹座沿Z轴滑台37竖向运动；电主轴39安装于主轴夹座内，电主轴39前端安装有砂轮固定座314，砂轮固定座314用于安装磨刀砂轮313，电主轴39前端还安装有砂轮防护罩312，为磨削加工提供防护以及为从砂轮端部冷却管流出的冷却液循环回收提供导向；光轴36设于主轴弧形板33一侧的凹槽中，减压弹簧32套设于光轴36，配重弹簧压块35设于主轴弧形板33上平面用来封阻减压弹簧32；减压弹簧32、光轴36、配重弹簧压块35、主轴弧形板33和主轴压板34构成一种柔性减压机构，可用来减轻Z轴滑台37对电主轴39的牵拉负荷；砂轮固定座314后侧为标注BT刀柄接口，其与电主轴39接口通过气动方式固连，其操作简单、方便。

参照图2，磨床还包括电气控制柜11，电气控制柜11设于机架100内位于Y轴滑台5的下方，X轴滑台4、Y轴滑台5、Z轴运动机构3、磨刀砂轮动力总成30、C轴摆转机构2、A轴摆转机构20均与电气控制柜11电性连接。

本实施例中电气控制柜11采用PLC控制，用于接收开关、传感器等发出的控制信号，实现伺服电机的精确运动与刀具刃磨的参数化编程及控制功能。电气控制柜11内置嵌入式主机、五轴运动控制卡、伺服驱动器、变频器、继电器等电气原件。五轴运动控制卡通过LAN网线与计算机连接，与嵌入式主机、LCD显示器以及键盘鼠标配合实现刀具刃磨的参数化编程及控制功能。伺服驱动器上承接五轴运动控制卡下接各轴对应的伺服电机，配套实现伺服电机的精确运动。变频器上承五轴运动控制卡下接电主轴，从而实现电主轴的调速。控制卡通过继电器控制冷却液、警示灯7的工作。嵌入式主机安装刀具刃磨专用控制程序，能为用户提供良好的HMI人机界面，实现铣刀、丝锥、钻头、锯齿等典型刃面的参数化编程及运动译码控制。

还是参照图17-20，磨床还包括刀具几何刃形检测机构12，刀具几何刃形检测机构12包括刀具刃形检测传感器121、传感器安装座122、测头气缸垫块123、气动滑台124，测头气缸垫块123设于Z轴方基板31上位于Z轴滑台37侧边处，气动滑台124固设于测头气缸垫块123上端，传感器安装座122设于气动滑台124前端面并固定，刀具刃形检测传感器121安装于传感器安装座122后侧面，气动滑台124与电气控制柜11也电性连接，受电气控制柜11控制，在工作时可以带动刀具刃形检测传感器121进行前后伸缩运动，刀具刃形检测传感器121可以测量刀具的长度、刃角、厚度等几何参数，在本次实施例中，所述刀具刃形检测传感器121采用非接触式光学精密传感器，所述气动滑台124可在需要刃磨时，控制刀具刃形检测传感器121往后移动，为A轴摆转机构20、C轴摆转机构2调整刀具位置提供空间，或刃磨结束后，控制刀具刃形检测传感器121往前移动至与刀刃相对，进行检测。

参照图4以及图21-23，钣金防护模块6包括防护罩下罩61、防护罩左侧板621、防护罩右侧板622、防护罩掀盖板63、掀盖合页固定角铁64、防护罩左侧背板651、防护罩右侧背板652、主轴上罩66、主轴下罩67、第一下围板68、第二下围板69、下撑U型条610，其中图21-23中未将第一下围板68、第二下围板69、下撑U型条610示出。所述防护罩下罩61四边设于机架100上端，中部设于基座1上，由此固定作为磨床主要工作区油液的积聚罩方便油液流入基座挡液板13内；所述防护罩左侧板621与防护罩右侧板622分别设置在防护罩下罩61左右的钣金边上，起到磨床上部左右边的油液防护；所述防护罩掀盖板63四边为钣金边框，中部为透明式防护材料设计，其与助力气撑分别固定在掀盖合页固定角铁64与防护罩下罩61的上侧，所述的掀盖合页固定角铁64两端固定在防护罩左右侧板上部，掀开盖板后便于刀具及磨刀砂轮313的更换，透明设计方便加工过程状态的监控；所述防护罩左侧背板651与防护罩右侧背板652设于防护罩下罩61里侧钣金边上，并与防护罩左右侧板固定配合，起到将主工作区的油液部分阻挡使其回流；所述主轴下罩67设于基座1上Y轴滑台5下侧并固定，其设计为斜槽状，方便油液从高度收集快速回流；所述主轴上罩66设于主轴下罩67上端，其将磨床X轴滑台4、Z轴滑台37包容在里面进行防护；所述两第一下围板68设于机架的前后侧面用于对磨床底部前后侧的防护；所述两第二下围板69设于机架100的左右侧用于对磨床底部左右侧的防护；所述下撑U型条610固定在机架100左右侧面用来支撑两第二下围板69的安装，故所述第一下围板68、第二下围板69、下撑U型条610将磨刀机的下部进行密封防护。以上，所述钣金防护模块6将磨床的所有组件都包容在里面，起到防止冷却液飞溅、防尘、安全防护等作用。

本实施例的工作原理如下：

在磨床刃磨工作开始前，首先将刀胚安装固定至A轴高精度刀具夹头27的筒夹式刀杆或者涨紧式刀杆中，然后按下工作按钮，警示灯7的绿灯亮起机器开始正常工作，打开刀具刃磨专用数控编程控制软件，通过LCD显示器8、键盘、鼠标选择对应刀具刃磨类型，选择好相应的刀具刃磨类型后，设置刀具的刀刃参数、磨刀砂轮313的几何参数以及其它工艺参数等。启动磨削工作之前，首先根据目标刀胚的参数控制X轴滑台4、Y轴滑台5、Z轴运动机构3、A轴摆转机构20、C轴摆转机构2以及刀具几何刃形检测机构12到合适的位置，以使待磨刀胚9、磨刀砂轮313以及刀具刃形检测传感器121处于相对所需位置处，同时固定在机架100内位于基座1下方的冷却循环泵101根据数控程序设定开始启动，使冷却液循环过滤槽103中的冷却液通过冷却管路102流到固定在C轴24上的A轴冷却喷头104与固定在电主轴39前端部的砂轮端部冷却管105中，阀门打开后，开始向刀胚表面及砂轮磨削部位喷洒冷却液，保证磨削过程的温度恒定，此时根据编写的数控程序，磨刀砂轮313开始对刀胚进行磨削，期间刀胚在A轴摆转机构20以及C轴摆转机构2的作用下根据设定的程序偏转相应的角度，并且A轴冷却喷头104也会相应的偏转一定角度保证磨削冷却液喷洒在刀胚上，砂轮端部冷却管105固定不动持续喷洒冷却液，直到程序结束，最后冷却循环泵101关闭，冷却液回收进入冷却液循环过滤槽103中，X轴滑台4、Y轴滑台5、Z轴运动机构3、A轴摆转机构20、C轴摆转机构2以及刀具几何刃形检测机构12都回到初始位置，警示灯关闭，等待进行下一次磨削。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种五轴联动数控磨刀机，其特征在于，包括磨床以及钣金防护模块，磨床包括机架、基座、X轴滑台、Y轴滑台、Z轴运动机构、磨刀砂轮动力总成、C轴摆转机构、A轴摆转机构；

所述基座固定安装于机架上，X轴滑台、Y轴滑台两者呈T型结构水平固设于基座上，C轴摆转机构设置于X轴滑台上，X轴滑台驱动C轴摆转机构沿X轴滑台水平运动，C轴摆转机构包括C轴，C轴与X轴滑台垂直，A轴摆转机构设置于C轴上，A轴摆转机构在C轴摆转机构驱动下进行转动，A轴摆转机构用于水平夹持待磨刀胚并驱动待磨刀胚自转；

Z轴运动机构垂直设置于Y轴滑台上，Y轴滑台驱动Z轴运动机构沿Y轴滑台水平运动，磨刀砂轮动力总成设于Z轴运动机构上，Z轴运动机构驱动磨刀砂轮动力总成沿Z轴运动机构竖向运动，且磨刀砂轮动力总成上设有用于磨削待磨刀胚的磨刀砂轮；

磨床外包裹有防止冷却液飞溅以及防尘的钣金防护模块。

2.根据权利要求1所述的一种五轴联动数控磨刀机，其特征在于，磨床还包括冷却模块，冷却模块包括冷却循环泵、冷却管路、冷却液循环过滤槽、A轴冷却喷头、砂轮端部冷却管，冷却循环泵、冷却液循环过滤槽均设于机架内，A轴冷却喷头设于A轴摆转机构上，砂轮端部冷却管设于磨刀砂轮动力总成上，冷却液循环过滤槽下侧与冷却循环泵一端连接，冷却循环泵另一端通过冷却管路分别与A轴冷却喷头、砂轮端部冷却管连接，通过冷却循环泵将冷却液循环过滤槽中的冷却液输送到A轴冷却喷头和砂轮端部冷却管中。

3.根据权利要求2所述的一种五轴联动数控磨刀机，其特征在于，基座包括基座托油盘出液孔、基座底板、基座挡液板、X轴滑台基座固定板、Y轴滑台基座固定板；

基座底板与机架固定连接，基座底板上平面设有由四块基座挡液板形成的封闭挡边结构，基座托油盘出液孔设于基座底板上用于将基座挡液板内的冷却液流入冷却液循环过滤槽中；

X轴滑台基座固定板固设于基座底板上用于安装X轴滑台；

Y轴滑台基座固定板固设于基座底板上用于安装Y轴滑台。

4.根据权利要求3所述的一种五轴联动数控磨刀机，其特征在于，X轴滑台包括X轴滑台基座、X轴直线导轨、X轴U型滑台、X轴滚珠丝杠以及X轴伺服电机；

X轴滑台基座固设于X轴滑台基座固定板上，X轴滑台基座两侧均设有与Y轴滑台垂直的X轴直线导轨，X轴滚珠丝杠平行设置在两X轴直线导轨的内侧，X轴U型滑台与两X轴直线导轨滑动连接，X轴滚珠丝杠与X轴U型滑台的下侧通过X轴滚珠丝杆螺母座连接，X轴滚珠丝杠的一端与X轴伺服电机的输出端连接，X轴滚珠丝杠在X轴伺服电机驱动下转动并带动X轴U型滑台延X轴直线导轨方向进行水平运动。

5.根据权利要求3所述的一种五轴联动数控磨刀机，其特征在于，Y轴滑台包括Y轴滑台基座、Y轴直线导轨、Y轴U型滑台、Y轴滚珠丝杠以及Y轴伺服电机；

Y轴滑台基座固设于Y轴滑台基座固定板上，Y轴滑台基座两侧均设有与X轴滑台垂直的Y轴直线导轨，Y轴滚珠丝杠平行设置在两Y轴直线导轨的内侧，Y轴U型滑台与两Y轴直线导轨滑动连接，Y轴滚珠丝杠与Y轴U型滑台的下侧通过Y轴滚珠丝杆螺母座连接，Y轴滚珠丝杠的一端与Y轴伺服电机的输出端连接，Y轴滚珠丝杠在Y轴伺服电机驱动下转动并带动Y轴U型滑台延Y轴直线导轨方向进行水平运动。

6.根据权利要求4所述的一种五轴联动数控磨刀机，其特征在于，C轴摆转机构还包括C轴方基板、C轴电机筒座、C轴伺服谐波减速一体电机，C轴方基板固定安装于X轴U型滑台上，C轴电机筒座固定安装于C轴方基板上，C轴伺服谐波减速一体电机机身设于C轴电机筒座内，C轴呈L型，C轴竖直一端与X轴滑台垂直，C轴水平一端与C轴伺服谐波减速一体电机上端连接，C轴伺服谐波减速一体电机驱动C轴进行转动。

7.根据权利要求6所述的一种五轴联动数控磨刀机，其特征在于，A轴摆转机构包括A轴伺服谐波减速一体电机、A轴高精度刀具夹头；A轴伺服谐波减速一体电机设置在C轴竖直一端上，A轴高精度刀具夹头与A轴伺服谐波减速一体电机连接用于水平夹持待磨刀胚，A轴伺服谐波减速一体电机驱动A轴高精度刀具夹头转动以带动待磨刀胚进行自转。

8.根据权利要求5所述的一种五轴联动数控磨刀机，其特征在于，Z轴运动机构包括Z轴方基板、Z轴滑台、Z轴伺服电机、主轴夹座，Z轴方基板固定安装于Y轴U型滑台上，Z轴滑台垂直设置于Z轴方基板上，主轴夹座设置于Z轴滑台上，主轴夹座用于水平夹持磨刀砂轮动力总成，Z轴伺服电机驱动主轴夹座沿Z轴滑台竖向运动。

9.根据权利要求8所述的一种五轴联动数控磨刀机，其特征在于，磨床还包括刀具几何刃形检测机构，刀具几何刃形检测机构包括刀具刃形检测传感器、气动滑台，气动滑台设于Z轴方基板上位于Z轴滑台侧边处，刀具刃形检测传感器设置在气动滑台上并在气动滑台的控制下进行运动。

10.根据权利要求9所述的一种五轴联动数控磨刀机，其特征在于，磨床还包括电气控制柜，电气控制柜设于机架内位于Y轴滑台的下方，X轴滑台、Y轴滑台、Z轴运动机构、磨刀砂轮动力总成、C轴摆转机构、A轴摆转机构以及刀具几何刃形检测机构均与电气控制柜电性连接。

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