CN113305655A - 一种金刚石刀具加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金刚石刀具加工装置，包括Y轴移动机构、X轴移动机构、刀具固定机构和砂轮升降驱动机构。所述X轴移动机构设置在所述Y轴移动机构在Y轴方向上的侧边。所述刀具固定机构设置在所述Y轴移动机构上。所述Y轴移动机构驱动所述刀具固定机构在Y轴方向上往复移动。所述砂轮升降驱动机构设置在所述X轴移动机构上，用于驱动砂轮转动和升降。所述X轴移动机构驱动所述砂轮升降驱动机构在Y轴方向上往复移动。砂轮相对刀具具有均匀的往复直线摆动特性，最终使得研磨盘磨损均匀，加工的圆弧刃金刚石刀具刀尖圆弧度精度高。

Description

一种金刚石刀具加工装置

技术领域

本发明涉及金刚石刀具加工技术领域，尤其涉及一种金刚石刀具加工装置。

背景技术

在精密超精密切削加工中，机床和刀具的影响尤为突出。金刚石刀具有高硬度、高耐磨性、良好导热和低摩擦系数等优点，在高速、精密加工领域得到了快速发展，并广泛应用于难加工材料和硬脆材料的切削加工。

根据刀具刃口形状的不同，金刚石刀具可分为直线刃金刚石刀具和圆弧刃金刚石刀具。其中，圆弧刃金刚石刀具是超精密球曲面、非球曲面零件加工的重要工具，刀具的刀尖圆弧半径和圆弧度决定了被加工曲面的形状、尺寸精度及表面质量。而刀具刃口钝圆半径(即刃口锋锐度)大小关系到最小切削厚度，刃口钝圆半径越小，超微量切除能力越强，己加工表面质量也越高。

目前，在金刚石刀具加工装置中，尽管直线刃金刚石刀具的刃口锋锐度能加工到较理想状态，但加工的圆弧刃金刚石刀具的刃口钝圆半径能够达到较理想状态，但刀尖圆弧度则远远达不到要求，金刚石刀具加工装置加工得到的圆弧刃金刚石刀具的加工精度仍不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种金刚石刀具加工装置，提高圆弧刃金刚石刀具的刀尖圆弧度，提高圆弧刃金刚石刀具的加工精度。

本发明公开了一种金刚石刀具加工装置，包括Y轴移动机构、X轴移动机构、刀具固定机构和砂轮升降驱动机构。所述X轴移动机构设置在所述Y轴移动机构在Y轴方向上的侧边。所述刀具固定机构设置在所述Y轴移动机构上。所述Y轴移动机构驱动所述刀具固定机构在Y轴方向上往复移动。所述砂轮升降驱动机构设置在所述X轴移动机构上，用于驱动砂轮转动和升降。所述X轴移动机构驱动所述砂轮升降驱动机构在Y轴方向上往复移动。

可选的，所述刀具固定机构包括旋转驱动组件、旋转座和刀具固定组件；所述旋转驱动组件安装在所述Y轴移动机构上，所述旋转座安装在所述旋转驱动组件上，所述旋转驱动组件驱动所述述旋转座旋转，所述刀具固定组件安装在所述旋转座上。

可选的，所述刀具固定组件包括第一电机和第一主轴；所述第一电机与所述第一主轴传动连接，并驱动所述第一主轴转动；所述第一主轴靠近所述砂轮的一端设置有用于夹持刀具的夹爪。

可选的，所述刀具固定组件包括承托组件；所述承托组件滑动设置在所述旋转座上，且位于所述夹爪的下方；所述承托组件用于承托刀具。

可选的，所述承托组件包括框体、承托块和第一气缸；所述框体滑动安装在所述旋转座上，所述第一气缸安装在所述框体中，所述承托块位于所述框体上方，并与所述第一气缸传动连接。

可选的，所述砂轮升降驱动机构包括架体、第二电机、第一丝杆和第二主轴；所述第二主轴可竖直滑动安转在所述架体上；所述第二电机安装在所述架体上，并通过所述第一丝杆与所述第二主轴传动连接，以驱动所述第二主轴升降；砂轮安装在所述第二主轴靠近所述刀具固定机构的一端。

可选的，所述砂轮升降驱动机构包括第三电机；所述第三电机与所述第二主轴传动连接，以驱动所述第二主轴转动。

可选的，所述砂轮有两个；两个所述砂轮前后间隔安装在所述第二主轴靠近所述刀具固定机构的一端，且更靠近所述所述刀具固定机构的所述砂轮的直径小于另一个所述砂轮。

可选的，所述Y轴移动机构包括第一滑轨、第四电机和第二丝杆；所述刀具固定机构滑动安装在所述第一滑轨上，所述第四电机通过所述第二丝杆与所述刀具固定机构传动连接。

可选的，所述X轴移动机构包括第二滑轨、第五电机和第三丝杆；所述砂轮升降驱动机构滑动安装在所述第二滑轨上，所述第五电机通过所述第三丝杆与所述砂轮升降驱动机构传动连接。

本发明的金刚石刀具加工装置，采用Y轴移动机构、X轴移动机构、刀具固定机构和砂轮升降驱动机构组合方式，配合刀具摆动系统配置快速移动工作台，使金刚石刀具能够沿砂轮径向摆动，砂轮相对刀具具有均匀的往复直线摆动特性，最终使得研磨盘磨损均匀，加工的圆弧刃金刚石刀具刀尖圆弧度精度高。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施方式，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本发明实施例金刚石刀具加工装置的示意图；

图2是本发明实施例金刚石刀具加工装置的另一示意图；

图3是图1中A部分的局部放大图；

图4是本发明实施例砂轮打磨金刚石刀刃的俯视图；

图5是本发明实施例砂轮打磨金刚石刀刃的侧视图；

图6是本发明实施例旋转座旋转打磨出的圆弧金刚石刀刃的示意图；

图7是本发明实施例承托组件的示意图；

图8是本发明实施例承托组件的另一示意图。

其中，10、金刚石刀具；100、Y轴移动机构；110、第一滑轨；120、第四电机；130、第二丝杆；200、X轴移动机构；210、第二滑轨；220、第五电机；230、第三丝杆；300、刀具固定机构；310、旋转驱动组件；320、旋转座；321、滑槽；330、刀具固定组件；331、第一电机；332、第一主轴；332a、夹爪；340、承托组件；341、框体；341a、滑块；341a1、定位滑块；341a2、卡接滑块；342、承托块；343、第一气缸；400、砂轮升降驱动机构；410、架体；420、第二电机；430、第一丝杆；440、第二主轴；441、安装轴；450、第三电机；500、砂轮。

具体实施方式

需要理解的是，这里所使用的术语、公开的具体结构和功能细节，仅仅是为了描述具体实施例，是代表性的，但是本发明可以通过许多替换形式来具体实现，不应被解释成仅受限于这里所阐述的实施例。

下面参考附图和可选的实施例对本发明作详细说明。

如图1和图3所示，作为本发明的一实施例，公开了一种金刚石刀具10加工装置，包括Y轴移动机构100、X轴移动机构200、刀具固定机构300和砂轮升降驱动机构400。所述X轴移动机构200设置在所述Y轴移动机构100在Y轴方向上的侧边。所述刀具固定机构300设置在所述Y轴移动机构100上。所述Y轴移动机构100驱动所述刀具固定机构300在Y轴方向上往复移动。所述砂轮升降驱动机构400设置在所述X轴移动机构200上，用于驱动砂轮500转动和升降。所述X轴移动机构200驱动所述砂轮升降驱动机构400在Y轴方向上往复移动。

传统的金刚石刀具10刃磨装置加工圆弧刃金刚石刀具10精度低的一个重要原因就是整机结构由传统的机床演变过来，机床的偏摆轴使用了平面四杆机构驱动而导致砂轮500回转速度不均，进而使得研磨盘磨损不均，最终影响了刃磨质量。加工的圆弧刃金刚石刀具10刃口钝圆半径能够达到50纳米，但刀尖圆弧度只能够达到0.5um，精度仍然不高。

本发明的金刚石刀具10加工装置，采用Y轴移动机构100、X轴移动机构200、刀具固定机构300和砂轮升降驱动机构400组合方式，配合刀具摆动系统配置快速移动工作台，使金刚石刀具10能够沿砂轮500径向摆动，砂轮500相对刀具具有均匀的往复直线摆动特性，最终使得研磨盘磨损均匀，加工的圆弧刃金刚石刀具10刀尖圆弧度精度高。

同时，传统的金刚石刀具10刃磨装置加工时，金刚石刀具10无法沿砂轮500径向摆动，导致研磨时砂轮500形成犁沟等缺陷，砂轮500需要经常修整，降低了加工效率。本发明的金刚石刀具10加工装置采用Y轴移动机构100、X轴移动机构200、刀具固定机构300和砂轮升降驱动机构400组合方式，方便更换砂轮500上打磨的位置，使得金刚石刀具10可以在砂轮500多个位置打磨，保证研磨盘磨损均匀，防止研磨时砂轮500形成犁沟等缺陷，砂轮500不需要经常修整，提高加工效率。

具体地，所述刀具固定机构300包括旋转驱动组件310、旋转座320和刀具固定组件330；所述旋转驱动组件310安装在所述Y轴移动机构100上，所述旋转座320安装在所述旋转驱动组件310上，所述旋转驱动组件310驱动所述述旋转座320旋转，所述刀具固定组件330安装在所述旋转座320上。在本方案中，所述刀具固定组件330用于固定金刚石刀具10以打磨加工。通过旋转驱动组件310驱动所述旋转座320旋转，可以让金刚石刀具10回转，如图4至图6所示，从而打磨出圆弧刃。

具体地，所述刀具固定组件330包括第一电机331和第一主轴332；所述第一电机331与所述第一主轴332传动连接，并驱动所述第一主轴332转动；所述第一主轴332靠近所述砂轮500的一端设置有用于夹持刀具的夹爪332a。在本方案中，所述夹爪332a在加工的时候把金刚石刀具10夹持住，同时在第一电机331的带动下，所述第一主轴332转动，带动金刚石刀具10转动，调整打磨的角度。在打磨动作中，砂轮500转动，对金刚石刀具10进行打磨，而在打磨过程中，刀具固定组件330一般不带动金刚石刀具10转动，只是夹持主金刚石刀具10；当需要改变打磨位置的时候，刀具固定组件330的第一电机331才带动金刚石刀具10转动，调整到新的打磨位置。

具体地，所述刀具固定组件330包括承托组件340；所述承托组件340滑动设置在所述旋转座320上，且位于所述夹爪332a的下方；所述承托组件340用于承托刀具。所述承托组件340对金刚石刀具10进行承托，在金刚石刀具10长度比较长的情况下，可以起到承托的作用。

所述承托组件340包括框体341、承托块342和第一气缸343；所述框体341滑动安装在所述旋转座320上，所述气缸安装在所述框体341中，所述承托块342位于所述框体341上方，并与所述第一气缸343传动连接。通过所述第一气缸343的伸缩，可以调节所述承托块342的高度。所述承托块342上可以甚至承托槽，方便定位。所述气缸安装在所述框体341中，所述框体341可以提供安装位置的同时，承托组件340的整体结构也更紧凑。

具体地，如图7和图8所示，所述框体341的底部设置有滑块341a，对应的，所述旋转座320上设置有滑槽321。所述滑块341a嵌入到所述滑槽321中滑动。滑块341a滑动可以是手动的，也可以通过气缸或电机等实现。所述滑块341a包括定位滑块341a1和卡接滑块341a2。定位滑块341a1仅仅是嵌入到所述滑槽321中，所述卡接滑块341a2与所述滑槽321卡接并可滑动。为了实现卡接并可滑动，所述卡接滑块341a2底部设置延伸部。所述延伸部可滑动地卡接在所述滑槽321的底部。

另一方面，所述砂轮升降驱动机构400包括架体410、第二电机420、第一丝杆430和第二主轴440；所述第二主轴440可竖直滑动安转在所述架体410上；所述第二电机420安装在所述架体410上，并通过所述第一丝杆430与所述第二主轴440传动连接，以驱动所述第二主轴440升降；砂轮500安装在所述主轴靠近所述刀具固定机构300的一端。

通过所述第一丝杆430的连接，实现所述第二主轴440升降的升降，从而调节设置在所述主轴上的砂轮500的高度，改变砂轮500上的打磨位置。具体地，所述第二电机420安转在所述架体410的顶部的一侧，所述第一丝杆430朝下设置。第二丝杆130通过传动连接，带动所述第二主轴440上下升降。所述第二主轴440内的两侧可以设置轨道，所述架体410滑动设置安装在轨道上。当所述第一丝杆430驱动的时候，所述第二主轴440在所述轨道上滑动，从而调节设置在所述第二主轴440上的砂轮500的高度，改变砂轮500上的打磨位置。

当然，在其他实施例中，也可以通过气缸等驱动部件带动所述第二主轴440的上下移动，达到调节砂轮500的高度的目的。例如，所述主轴直接这只在气缸的输出轴上，有气缸推动所述第二主轴440上下移动。

所述砂轮升降驱动机构400包括第三电机450；所述第三电机450与所述第二主轴440传动连接，以驱动所述第二主轴440转动。通过所述第三电机450的驱动，带动所述第二主轴440旋转，砂轮500随之旋转，从而打磨金刚石刀具10。具体地，所述第三电机450安转在所述架体410的顶部的一侧，且与所述第二电机420相对。

所述砂轮500有两个；两个所述砂轮500前后间隔安装在所述第二主轴440靠近所述刀具固定机构300的一端，且更靠近所述所述刀具固定机构300的所述砂轮500的直径小于另一个所述砂轮500。在具体设置中，砂轮500的数量可以只设置一个，也可以设置两个。在本方案中，设置两个直径大小不同的砂轮500。小砂轮500位于大砂轮500的前方。在具体打磨的时候，金刚石刀具10既可以在小砂轮500上打磨，也可以在大砂轮500上打磨。需要说明的是，由于小砂轮500位于大砂轮500的前方，在小砂轮500的遮挡下，使用大砂轮500打磨的时候，只能在大砂轮500多出于小砂轮500区域上打磨。

具体地，所述第二主轴440靠近所述刀具固定机构300的一端上设置有安装轴441，所述砂轮500安装在所述安装轴441上。当设置两个直径大小不同的砂轮500时，所述小砂轮500在安装轴441上位于大砂轮500的前方。

另一方面，所述Y轴移动机构100包括第一滑轨110、第四电机120和第二丝杆130；所述刀具固定机构300滑动安装在所述第一滑轨110上，所述第四电机120通过所述第二丝杆130与所述刀具固定机构300传动连接。通过所述第二丝杆130的传动，推动所述刀具固定机构300在所述第一滑轨110上滑动。丝杆这一推动方式控制精准。具体地，所述刀具固定机构300的所述旋转驱动组件310滑动安装在所述第一滑轨110上，所述第二丝杆130和所述旋转驱动组件310连接，以带动所述刀具固定机构300在Y轴方向上移动，调节金刚石刀具10在砂轮500砂轮500径向上的位置。在其他实施例中，也可以通过气缸推动所述刀具固定机构300在Y轴方向上移动，气缸可以和所述旋转驱动组件310连接。

另一方面，所述X轴移动机构200包括第二滑轨210、第五电机220和第三丝杆230；所述砂轮升降驱动机构400滑动安装在所述第二滑轨210上，所述第五电机220通过所述第三丝杆230与所述砂轮升降驱动机构400传动连接。通过所述第三丝杆230的传动，推动所述砂轮升降驱动机构400在所述第一滑轨110上滑动。丝杆这一推动方式控制精准。具体地，所述砂轮升降驱动机构400的所述机架滑动安装在所述第二滑轨210上，所述第三丝杆230和所述机架连接，以带动所述砂轮升降驱动机构400在X轴方向上移动，调节所述砂轮升降驱动机构400的位置，使得砂轮500靠近或远离所述金刚石刀具10。在其他实施例中，也可以通过气缸推动所述刀具固定机构300在X轴方向上移动，气缸可以和所述旋转驱动组件310连接。

以上内容是结合具体的可选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种金刚石刀具加工装置，其特征在于，包括：

Y轴移动机构；

X轴移动机构，设置在所述Y轴移动机构在Y轴方向上的侧边；

刀具固定机构，设置在所述Y轴移动机构上；所述Y轴移动机构驱动所述刀具固定机构在Y轴方向上往复移动；

砂轮升降驱动机构，设置在所述X轴移动机构上，用于驱动砂轮转动和升降；所述X轴移动机构驱动所述砂轮升降驱动机构在Y轴方向上往复移动。

2.如权利要求1所述的金刚石刀具加工装置，其特征在于，所述刀具固定机构包括旋转驱动组件、旋转座和刀具固定组件；所述旋转驱动组件安装在所述Y轴移动机构上，所述旋转座安装在所述旋转驱动组件上，所述旋转驱动组件驱动所述述旋转座旋转，所述刀具固定组件安装在所述旋转座上。

3.如权利要求2所述的金刚石刀具加工装置，其特征在于，所述刀具固定组件包括第一电机和第一主轴；所述第一电机与所述主轴传动连接，并驱动所述主轴转动；所述第一主轴靠近所述砂轮的一端设置有用于夹持刀具的夹爪。

4.如权利要求3所述的金刚石刀具加工装置，其特征在于，所述刀具固定组件包括承托组件；所述承托组件滑动设置在所述旋转座上，且位于所述夹爪的下方；所述承托组件用于承托刀具。

5.如权利要求4所述的金刚石刀具加工装置，其特征在于，所述承托组件包括框体、承托块和第一气缸；所述框体滑动安装在所述旋转座上，所述第一气缸安装在所述框体中，所述承托块位于所述框体上方，并与所述第一气缸传动连接。

6.如权利要求1至5任意一项所述的金刚石刀具加工装置，其特征在于，所述砂轮升降驱动机构包括架体、第二电机、第一丝杆和第二主轴；所述第二主轴可竖直滑动安转在所述架体上；所述第二电机安装在所述架体上，并通过所述第一丝杆与所述第二主轴传动连接，以驱动所述第二主轴升降；砂轮安装在所述第二主轴靠近所述刀具固定机构的一端。

7.如权利要求6所述的金刚石刀具加工装置，其特征在于，所述砂轮升降驱动机构包括第三电机；所述第三电机与所述第二主轴传动连接，以驱动所述第二主轴转动。

8.如权利要求6所述的金刚石刀具加工装置，其特征在于，所述砂轮有两个；两个所述砂轮前后间隔安装在所述第二主轴靠近所述刀具固定机构的一端，且更靠近所述所述刀具固定机构的所述砂轮的直径小于另一个所述砂轮。

9.如权利要求1至5任意一项所述的金刚石刀具加工装置，其特征在于，所述Y轴移动机构包括第一滑轨、第四电机和第二丝杆；所述刀具固定机构滑动安装在所述第一滑轨上，所述第四电机通过所述第二丝杆与所述刀具固定机构传动连接。

10.如权利要求1至5任意一项所述的金刚石刀具加工装置，其特征在于，所述X轴移动机构包括第二滑轨、第五电机和第三丝杆；所述砂轮升降驱动机构滑动安装在所述第二滑轨上，所述第五电机通过所述第三丝杆与所述砂轮升降驱动机构传动连接。

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