CN201211566Y - 一种数控机床刀具在线修磨装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种数控机床刀具在线修磨装置，有效解决刀具在线修磨问题，该装置是抛光头主轴一端上有齿形带轮，另一端有弹性夹头抛光头，其上面有变幅杆，换能器装在上半轴上，上半轴与下边的变幅杆连接在一起，并装在抛光头壳体内，壳体装在抛光头安装座中，磨削头主轴与抛光头齿形带同侧上装有磨削头齿形带轮，磨削头通过弹性夹头安装在磨削头变幅杆下部，变幅杆上部有磨削头压电陶瓷换能器，磨削头压电陶瓷换能器装在磨削头上半轴上，并通过磨削头上半轴上的螺纹与下边的磨削头变幅杆连接在一起，并置于磨削头壳体内，壳体装在安装座中，电机经齿形带同抛光头齿形带轮和磨削头齿形带轮相连为一体，有效用于数控车床刀片的修磨，是数控机床上一大创新。
Description
一、技术领域
本实用新型涉及加工机械，特别是一种数控机床刀具在线修磨装置。
二、背景技术
随着科学技术的进步，机械加工机床逐步向数字化、自动化、高速化方向发展。而在所用刀具方面，一次性刀具的大量使用是机械加工机床数字化、自动化、高速化发展的必然，如不重磨的机夹刀片。一次性刀具具有非常突出的优点：
1、自身的几何尺寸精度高，重复定位和互换性强；
2、装卸方便、迅速，换上新的刀片以后不需要重新对刀就可迅速投入使用，为发挥数控机床的高效率奠定了基础。
然而一次性刀具也有其自身的缺点：
1、一个刀片少则二三十元，多则上百元，而其利用率(按重量计)不足千分之一，一旦不能使用以后就只有扔掉，极大的浪费了资源；
2、一个刀尖磨损以后就得更换另一个刀尖，这样频繁的更换，一方面损坏装刀螺钉，另一方面让生产处于停顿状态，又限制了数控机床效率的进一步提高。尤其是高速数控机床，刀具的使用时间更短，更换更加频繁，这将是制约其高速性的一大瓶颈，因此，其创新势在必行。
刀具磨损失效的主要原因是后刀面磨损和边界磨损。后刀面磨损使得刀具与工件的摩擦进一步加剧，增加进给抗力，易产生加工振动，影响工件表面的粗糙度；边界磨损使得刀具的切削性能进一步恶化(刀具的负前角进一步加大)，刀具正常的切削逐渐变成了挤削。后刀面磨损和边界磨损都会使切削热迅速增加，反过来又进一步加剧了后刀面磨损和边界磨损。如何在刀具磨损的初期就对刀具进行无裂纹、无微观崩刃和锯齿的在线定时自动修磨？让刀具长时间处于良好的工作状态，这正是本实用新型要解决的问题。
三、实用新型内容
针对以上情况和现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种数控机床刀具在线修磨装置，有效解决刀具的在线定时自动修磨，延长使用时间，节约成本的问题，其解决的技术方案是，利用数控机床自身的程序控制系统及双坐标运动装置，再配备超声振动磨削头、锋刃倒圆抛光头，就可周期性的对正在使用的刀具进行自动修磨，使刀具始终处于良好的工作状态，数倍乃至数十倍的提高刀具的使用寿命，达到提高数控机床的工作效率，充分利用资源和降低产品的加工成本，据此，本实用新型结构为，包括有电机、齿形带、锋刃倒圆抛光头装置及超声振动磨削头装置，所说的锋刃倒圆抛光头装置是，抛光头主轴一端上装有抛光头齿形带轮，另一端通过抛光头弹性夹头安装有抛光头，抛光头弹性夹头上面有抛光头变幅杆，抛光头压电陶瓷换能器装在抛光头上半轴上，并通过上半轴上的螺纹与下边的抛光头变幅杆连接在一起，抛光头变速杆和抛光头压电陶瓷换能器装在抛光头壳体内，并经轴承装在抛光头套筒式安装座中，所说的超声振动磨削头装置是，磨削头主轴与抛光头齿形带同侧上装有磨削头齿形带轮，磨削头通过磨削头弹性夹头定位安装夹紧在磨削头变幅杆下部，磨削头变幅杆上部有磨削头压电陶瓷换能器，磨削头压电陶瓷换能器装在磨削头上半轴上，并通过磨削头上半轴上的螺纹与下边的磨削头变幅杆连接在一起，并置于磨削头壳体内，磨削头壳体经轴承装在磨削头套筒式安装座中，电机经齿形带同抛光头齿形带轮和磨削头齿形带轮相连为一体，带动抛光头和磨削头转动，本实用新型结构简单，安装使用方便，有效用于数控车床刀具的修磨，成本低，工作效率高，使用寿命长，节约资金，是数控机床上一大创新。
四、附图说明
图1为本实用新型结构剖面主视图。
图2为本实用新型刀片修磨头的安装状态图。
图3为本实用新型刀片锋角倒圆抛光状态图。
五、具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。
由图1给出，本实用新型包括有电机、齿形带、锋刃倒圆抛光头装置3及超声振动磨削头装置4，所说的锋刃倒圆抛光头装置是，抛光头主轴27一端上装有抛光头齿形带轮16，另一端通过抛光头弹性夹头12安装有抛光头13，抛光头弹性夹头上面有抛光头变幅杆10，抛光头压电陶瓷换能器15装在抛光头上半轴8上，并通过上半轴8上的螺纹与下边的抛光头变幅杆10连接在一起，抛光头变速杆和抛光头压电陶瓷换能器装在抛光头壳体11内，并经轴承7装在抛光头套筒式安装座9中，所说的超声振动磨削头装置是，磨削头主轴29与抛光头齿形带同侧上装有磨削头齿形带轮26，磨削头25通过磨削头弹性夹头24定位安装夹紧在磨削头变幅杆22下部，磨削头变幅杆上部有磨削头压电陶瓷换能器20，磨削头压电陶瓷换能器20装在磨削头上半轴19上，并通过磨削头上半轴19上的螺纹与下边的磨削头变幅杆22连接在一起，并置于磨削头壳体23内，磨削头壳体经轴承18装在磨削头套筒式安装座21中，电机1经齿形带2同抛光头齿形带轮和磨削头齿形带轮相连为一体，带动抛光头和磨削头转动。
为了保证使用效果，所说的抛光头壳体11上部有抛光头壳体端盖6；抛光头齿形带轮16与抛光头壳体端盖6间的抛光头主轴27上装有抛光头电刷5；磨削头齿形带轮26与磨削头壳体端盖17间的磨削头主轴29上装有磨削头电刷30；所说的抛光头套筒式安装座9和磨削头套筒式安装座21外壁上分别装有接线柱14、28；所说的磨削头25为电镀金刚石制成的锥形体，直径为3mm-10mm，其半锥角与需修磨的刀片的后角一致；所说的压电陶瓷换能器15、20为市售的压电陶瓷超声振动换能器，振动频率为28KZ，振幅为5-15um；抛光头13为市售的布抛光轮。
本实用新型在使用时，经套筒式安装座固定在数控机床的尾座或床身上，刀片32经刀杆31上的压刀块34将刀片压装在刀垫33上，并按图2、图3所示进行工作。
经实践证明，本实用新型在刃口修磨后，增加一道刃口柔性倒圆，刀具的刃口经过适当的倒圆以后，其使用寿命将比锋利的刃口的使用寿命增加200％或者更多。
本实用新型有效解决了在刀片工作一定时间以后，刃口就会出现一定程度的磨损，如果不及时进行修磨，刃口就会进入恶性循环的切削状态，严重影响所加工的尺寸精度和表面粗糙度的问题。为了避免此种现象的发生，在刀片磨损到一定程度时，就对刀片进行修磨，一般每次沿外形修磨量为0.03-0.05mm(沿角部向内)，修磨距离2-3mm，沿厚度方向约为其厚度(h)的2/3，这样修磨后的刀片既不影响其定位、安装，也不影响刀尖的强度。每次修磨以后都进行锋角倒圆，使修磨后的刀片的切削性能与新刀片的切削性能类似，这样每个刀尖都可以反反复复的修磨数十次，也就是将刀片的寿命提高了数十倍以上。现有技术无法解决刀具的在线自动修磨，本实用新型通过与数控车床的配合，可定时对刀片进行自动周期性修磨，解决了数控车床刀片修磨及使用上长期存在的技术难题。
由上述表明，本实用新型是综合计算机数控技术、超声磨削技术、柔性修磨抛光技术于一体，采用锥形金刚石砂轮、锋刃倒圆抛光头，以及合适工艺参数来实现数控机床刀具的在线自动修磨，不仅节约了资源，降低了加工成本，还可获得稳定的尺寸精度和表面粗糙度，显著的提高了工作效率，为数控机床向高速切削方向发展创造了条件。
实施数控机床刀具在线自动修磨时，利用数控机床已有自控功能，将需要修磨的刀具(如刀片32)转动到指定位置，然后通过快速移动，接近磨削头时进行工作进给，沿着刀具的外形进行振动磨削(磨轮围绕纵轴以1400-3000r/min的速度旋转，并沿横轴方向作超声振动，振动频率28Kz，振幅5～15um)，随后锋刃倒圆抛光头对已振动磨削后的刀具的刃口进行锋刃倒圆，圆角半径0.01～0.1mm(硬质合金刀片：精加工0.01～0.03mm，粗加工0.03～0.05mm，冲击加工0.05～0.1mm；陶瓷刀片：粗精加工0.02～0.05mm，冲击加工0.05～0.1mm)，启动超声频电源，则压电陶瓷换能器20将超声频电振荡转换为超声机械振动，通过变幅杆22将振幅增大并驱动安装于其下端、与换能器距离约1/2波长处的金刚石磨削头25同频率沿变幅杆轴向超声振动；同时启动电机1，磨削头在电机的驱动下，绕变幅杆轴线作高速转动；在机床数控系统的指令控制下，待修磨的刀具按照设定的加工参数和加工运动轨迹自动送进，在完成对刀具的修磨后，锋刃倒圆抛光头13以类似的加工参数和加工运动轨迹对修磨后的刀具进行锋角倒圆，通过对抛光头振幅的适当调整，可以获得满意的刃口圆角。
本实用新型虽然主要是针对数控车床车刀(包括机夹刀和焊接刀)的在线修磨而设计的，此装置用在对刀片在线进行修磨和抛光至今尚未见有公开报导，然而，本实用新型还可在此基础上稍加改动，如在加工中心上，利用加工中心自身的取出机构或增加一取出机构，以及自动分度头和相应的磨削头，就可对铣刀、钻头等刀具进行在线自动修磨，原理与上述相同，而且本实用新型还可对数控磨床的砂轮进行在线自动修磨，尤其是成型砂轮的在线自动修磨更加凸显本实用新型的优点。因此，本实用新型有广泛的应用前景，是磨削、抛光设备上的一大创新，经济和社会效益巨大。
Claims (6)
1、一种数控机床刀具在线修磨装置，包括有电机、齿形带、锋刃倒圆抛光头装置及超声振动磨削头装置，其特征在于，所说的锋刃倒圆抛光头装置是，抛光头主轴(27)一端上装有抛光头齿形带轮(16)，另一端通过抛光头弹性夹头(12)安装有抛光头(13)，抛光头弹性夹头上面有抛光头变幅杆(10)，抛光头压电陶瓷换能器(15)装在抛光头上半轴(8)上，并通过上半轴(8)上的螺纹与下边的抛光头变幅杆(10)连接在一起，抛光头变速杆和抛光头压电陶瓷换能器装在抛光头壳体(11)内，并经轴承(7)装在抛光头套筒式安装座(9)中，所说的超声振动磨削头装置是，磨削头主轴(29)与抛光头齿形带同侧上装有磨削头齿形带轮(26)，磨削头(25)通过磨削头弹性夹头(24)定位安装夹紧在磨削头变幅杆(22)下部，磨削头变幅杆上部有磨削头压电陶瓷换能器(20)，磨削头压电陶瓷换能器(20)装在磨削头上半轴(19)上，并通过磨削头上半轴(19)上的螺纹与下边的磨削头变幅杆(22)连接在一起，置于磨削头壳体(23)内，磨削头壳体经轴承(18)装在磨削头套筒式安装座(21)中，电机(1)经齿形带(2)同抛光头齿形带轮和磨削头齿形带轮相连为一体，带动抛光头和磨削头转动。
2、根据权利要求1所述的一种数控机床刀具在线修磨装置，其特征在于，所说的抛光头壳体(11)上部有抛光头壳体端盖(6)。
3、根据权利要求1所述的一种数控机床刀具在线修磨装置，其特征在于，所说的磨削头壳体(23)上部有磨削头壳体端盖(17)，抛光头齿形带轮(16)与抛光头壳体端盖(6)间的抛光头主轴(27)上装有抛光头电刷(5)。
4、根据权利要求1所述的一种数控机床刀具在线修磨装置，其特征在于，所说的磨削头齿形带轮(26)与磨削头壳体端盖(17)间的磨削头主轴(29)上装有磨削头电刷(30)。
5、根据权利要求1所述的一种数控机床刀具在线修磨装置，其特征在于，所说的抛光头套筒式安装座(9)和磨削头套筒式安装座(21)外壁上分别装有接线柱(14、28)。
6、根据权利要求1所述的一种数控机床刀具在线修磨装置，其特征在于，所说的磨削头(25)为电镀金刚石制成的锥形体，直径为3mm-10mm，其半锥角与需修磨的刀片的后角一致。
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