CN202088053U - 高精度智能式宝石全自动角度打磨机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高精度智能式宝石全自动角度打磨机，包括磨削夹具，所述宝石夹头由数控系统控制实现前后摆动且自转，所述宝石夹头安装于由数控系统控制的X、Y、Z三轴联动机构上从而实现五轴联动加工；所述X、Y、Z三轴联动机构的驱动元件为丝杆、螺母构成的传动副，各丝杆连接由数控系统控制的步进或伺服电机；本实用新型还包括磨削盘，所述磨削盘与X向底座分离设置或与X向底座整体安装。本实用新型采用高精度的步进电机，通过数控控制，从而实现了X，Y，Z方向及形状角度加工的五轴联动，使打磨功能更加精细，甚至可以打磨出球体形状，能够实现任意图案的加工，满足宝石形状各异的加工需求。

Description

高精度智能式宝石全自动角度打磨机

(一)技术领域：

本实用新型涉及宝石、玉石、玻璃饰品加工设备，具体说是一种高精度智能式宝石全自动角度打磨机。

(二)背景技术：

珠宝饰品加工是指将人工切割、定型后的宝石原坯(如各种钻石、天然石及水晶、锆石等)按特定工艺打磨抛光后制成各种形状的成品，如圆形钻石、仿钻、心形、蛋形、棱形等各种形状。这些成品经手工镶嵌而制成各种宝石饰品。

宝石加工已从手工操作发展到机械化作业，比较有代表性的如专利申请号为200910114571.7《数控宝石加工机》发明专利，主要构成是立柱和平台，宝石坯料粘接在夹头上，夹头通过滑块和摆座可沿立柱上下移动或前、后、左、右摆动而实现四轴联动加工，磨削盘安装在平台上。工作时，电机驱动磨削盘转动，装在夹头上的宝石坯料下移并按需要前后转动角度和左右摆动，通过控制宝石的加工层和面，在磨削盘上的磨盘作用下将宝石坯料打磨出不同的几何形状。

实际使用中发现，《数控宝石加工机》发明专利由于立柱与磨削盘之间相对固定，立柱与磨削盘之间距离无法调节，光靠夹头的前后摆动还是无法满足宝石在磨削盘上指定区域的磨削(或抛光)加工，造成磨削盘局部磨损严重，磨面利用率低，磨盘浪费严重，加工成本提高；另外立柱与磨削盘一体的结构形式还造成机器的体积增大，笨重，不能灵活就位安装；同时该发明还是采用了传统宝石加工设备用齿轮传动的设计思路，满足不了对精度加工的要求，更重要的是，随着对宝石形状要求的进一步提高，上述《数控宝石加工机》发明专利对有异形面的宝石加工无能为力。

(三)实用新型内容：

本实用新型的目的是提供了一种高精度智能式宝石全自动角度打磨机，能够在磨盘的任意位置上完成对具有复杂形状表面的宝石加工。

能够实现上述目的的高精度智能式宝石全自动角度打磨机，包括宝石夹头，所述宝石夹头由数控系统控制实现前后摆动且自转，所不同的是所述宝石夹头安装于由数控系统控制的X、Y、Z三轴联动机构上，从而实现五轴联动加工，满足宝石复杂形状的加工要求。

所述X、Y、Z三轴联动机构的驱动元件为丝杆、螺母传动副，各丝杆连接由数控系统控制的步进电机。

所述X、Y、Z三轴联动机构的一种结构形式：包括X向底座、Y向移动座和Z向立座，X向底座和Y向移动座之间通过X向滑道和滑轨安装，X向底座上设置X向丝杆，与X向丝杆配合的螺母连接Y向移动座；Z向立座安装于Y向移动台面上，Y向移动台面与Y向移动座之间通过Y向滑道和滑轨安装，Y向移动座上设置Y向丝杆，与Y向丝杆配合的螺母连接Y向移动台面；所述磨削夹具安装于Z向移动板面上，Z向移动板面与Z向立座之间通过Z向滑道和滑轨安装，Z向立座上设置Z向丝杆，与Z向丝杆配合的螺母连接Z向移动板面。

为提高加工精度，所述丝杆采用滚珠丝杆。

上述结构的本实用新型中还包括磨削盘，所述磨削盘与X向底座分离设置或与X向底座整体安装。

本实用新型中，所述宝石夹头前后摆动的驱动元件采用涡轮、涡杆传动副，进一步提高加工精度。

本实用新型的优点：

本实用新型高精度智能式宝石全自动角度打磨机采用高精度的(微型)步进电机通过丝杆驱动完成加工动作，通过数控系统控制实现X，Y，Z方向及形状角度加工的五轴联动，使打磨功能更加精细，甚至可以打磨出球体形状，能够实现任意图案的加工，满足宝石形状各异的加工需求。

(四)附图说明：

图1为本实用新型一种实施方式的立体结构示意图。

图2为图1实施方式的正面结构示意图。

图3为图2的A-A剖示图。

图号标识：1、夹杆；2、X向底座；3、Y向移动座；4、Z向立座；5、X向滑道和滑轨；6、X向丝杆；7、Y向移动台面；8、Y向滑道和滑轨；9、Y向丝杆；10、Z向移动板面；11、Z向滑道和滑轨；12、Z向丝杆；13、X向步进电机；14、Y向步进电机；15、Z向步进电机；16、面控步进电机；17、层控步进电机。

(五)具体实施方式：

本实用新型为宝石夹头和X、Y、Z三轴联动机构的组合。

如图1、图2、图3所示，所述X、Y、Z三轴联动机构包括X向底座2、Y向移动座3和Z向立座4，X向底座2和Y向移动座3之间通过X向滑道和滑轨5安装，X向底座2上设置由X向步进电机13驱动的X向丝杆6，与X向丝杆6配合的螺母连接Y向移动座3；Z向立座4垂直安装于水平Y向移动台面7上，Y向移动台面7与Y向移动座3之间通过Y向滑道和滑轨8安装，Y向移动座3上设置由Y向步进电机14驱动的Y向丝杆9，与Y向丝杆9配合的螺母连接Y向移动台面7；所述宝石夹头1安装于垂直Z向移动板面10上，Z向移动板面10与Z向立座4之间通过Z向滑道和滑轨11安装，Z向立座4上设置由Z向步进电机15驱动的Z向丝杆12，与Z向丝杆12配合的螺母连接Z向移动板面10。

其中所述X向步进电机13、Y向步进电机14和Z向步进电机15通过线路连接数控系统；所述X向丝杆6、Y向丝杆9和Z向丝杆12均为滚珠丝杆。

如图1、图2、图3所示，所述宝石夹头由夹杆1、面控步进电机16、涡轮、涡杆传动副和层控步进电机17构成。夹杆1与面控步进电机16的转轴同轴固装；涡杆与层控步进电机17的转轴同轴固装，涡轮的转轴固连面控步进电机16的机座；所述面控步进电机16和层控步进电机17通过线路连接数控系统。

所述层控步进电机17水平布置，其机座固定安装于Z向移动板面10上，所述夹杆1为Y轴指向。

本实用新型可以配置分体式磨削盘，也可以配置整体式磨削盘，整体式磨削盘即为磨削盘与X向底座2整体安装。

本实用新型的工作原理：

首先根据加工宝石的尺寸设置加工的层数和面数，并将相关数据送入数控系统，数控系统自动计算各步进电机加工宝石需要走的步数。

数控系统控制Y向步进电机14将宝石夹头移动到指定的磨盘区域内并保证不会超出磨盘区域范围，然后Z向步进电机15开始将宝石夹头向磨盘方向移动到达指定位置。

Z向步进电机15控制宝石接触磨盘，一旦接触磨盘就给出一个控制信号，标志正式打磨开始，此时X向步进电机13根据设置的步长开始快速来复运动，以保证磨盘不会出现某个区域内过多磨损使宝石打磨不合格的情况，面控步进电机16根据设置的面数开始转动相应步长，以达到所需要的形状要求，一旦完成一个层面的加工，Z向步进电机15自动脱离磨盘并抬起，同时层控步进电机17通过涡轮、涡杆传动使宝石夹头的夹杆1前后直线移动一个角度，然后又继续接触磨盘开始新层面的打磨……以上动作皆重复上述过程，直到程序所设置的加工工序全部完成，然后所有的步进电机回退到初始位置，等待更换新宝石后的打磨，打磨方法如上述。

本实用新型还可配置高分辨率CCD摄像头，通过连续变倍显微镜头，以获得宝石加工过程中的高清晰图像，并同时能够完成宝石安装位置的检测、打磨后平面度检测、打磨后形状、角度、距离的测量。

Claims (6)

1.高精度智能式宝石全自动角度打磨机，包括宝石夹头，所述宝石夹头由数控系统控制实现前后摆动且自转，其特征在于：所述宝石夹头安装于由数控系统控制的X、Y、Z三轴联动机构上。

2.根据权利要求1所述的高精度智能式宝石全自动角度打磨机，其特征在于：所述X、Y、Z三轴联动机构的驱动元件为丝杆、螺母传动副，各丝杆连接由数控系统控制的步进电机。

3.根据权利要求2所述的高精度智能式宝石全自动角度打磨机，其特征在于：所述X、Y、Z三轴联动机构包括X向底座(2)、Y向移动座(3)和Z向立座(4)，X向底座(2)和Y向移动座(3)之间通过X向滑道和滑轨(5)安装，X向底座(2)上设置X向丝杆(6)，与X向丝杆(6)配合的螺母连接Y向移动座(3)；Z向立座(4)安装于Y向移动台面(7)上，Y向移动台面(7)与Y向移动座(3)之间通过Y向滑道和滑轨(8)安装，Y向移动座(3)上设置Y向丝杆(9)，与Y向丝杆(9)配合的螺母连接Y向移动台面(7)；所述宝石夹头安装于Z向移动板面(10)上，Z向移动板面(10)与Z向立座(4)之间通过Z向滑道和滑轨(11)安装，Z向立座(4)上设置Z向丝杆(12)，与Z向丝杆(12)配合的螺母连接Z向移动板面(10)。

4.根据权利要求3所述的高精度智能式宝石全自动角度打磨机，其特征在于：还包括磨削盘，所述磨削盘与X向底座(2)分离设置或与X向底座(2)整体安装。

5.根据权利要求2～4中任意一项所述的高精度智能式宝石全自动角度打磨机，其特征在于：所述丝杆为滚珠丝杆。

6.根据权利要求1～4中任意一项所述的高精度智能式宝石全自动角度打磨机，其特征在于：所述宝石夹头前后摆动的驱动元件为涡轮、涡杆传动副。

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