CN203765413U - 一种钻石圆弧面精密加工设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种钻石圆弧面精密加工设备，包括设备基座，其特征是：下导轨组、转盘、上导轨组三个部件叠为一体，下导轨组包括相互垂直固定的两个导轨，分别是：X轴导轨和Y轴导轨；上导轨组也包括相互垂直固定的两个导轨，分别是X轴导轨和Y轴导轨；设备基座与下导轨组的Y轴导轨固定连接；下导轨组的X轴导轨与转盘的底座固定连接；上导轨组的Y轴导轨与转盘固定连接；在上导轨组X轴导轨上方安装加工进级机构，上导轨组X轴导轨与加工进级机构固定连接；加工进级机构的上方固定钻石加工定位夹具，在加工进级机构的一侧固定测量装置；高速磨头固定在设备基座上方，与钻石磨盘固定连接，并驱动钻石磨盘旋转。本实用新型实现对钻石圆弧面的精密加工，操作简单，成本低。
Description
技术领域
钻石圆弧面精密加工设备是一种专用于加工钻石内圆弧镜面和外圆弧镜面的设备。
背景技术
传统的钻石加工工艺已有两千多年历史，其中：劈钻工艺的历史最悠久；钻石粗磨工艺次之；钻石平面细磨（抛光）工艺的历史最短，只有七百年左右。钻石圆弧镜面加工属于现代钻石细磨（抛光）工艺技术，是上世纪七十年代后逐渐形成的超硬材料精密加工技术中的一部分，主要应用在ND精密外R刀具的加工上。
钻石加工的一个显著特点是必须按钻石原石的晶向规律才能实施精密加工。传统的钻石加工，主要局限在对钻石平面的细磨（抛光）精密加工。这是因为由加工平面组成的钻石产品，比较容易达到产品加工设计对钻石晶向的要求。在产品工艺上，由于钻石的任何加工平面一定是在钻石晶体结构的某个面网上，根据钻石的晶体定向，可以推算出这个面网的密度和共价键所处的位置。因此，只要按照钻石晶向规律验证产品加工平面及细磨（抛光）方向是可行的，就可将一颗合格钻石原石按产品设计要求和程序完成各个精密加工面。在加工技术上，全部由加工平面组成的钻石产品比较容易控制加工过程和产品质量。
由圆弧面组成的钻石产品，除了与平面加工相同，必须满足加工设计对钻石的晶向要求，按钻石晶向规律验证设计的加工面是可以实施加工的；其次，要考虑产品的圆弧面采用怎样的工艺，既能达到设计要求又能实施圆弧面的精密加工；再次，要克服钻石圆弧面细磨（抛光）时的面网密度差和晶向结构差，能有效控制加工圆弧面的质量。只有达到这些工艺技术要求，才能实现钻石圆弧面产品的精密加工，生产出质量合格的产品。 总之，钻石圆弧面的精密加工由于受到钻石结构、性质、工艺技术和设备等方面的制约，是钻石加工工艺技术上的一个难点。目前的钻石加工操作复杂，成本高。
发明内容
本实用新型目的是提供一种操作简便的加工钻石外圆弧镜面和内圆弧镜面的设备。
本实用新型包括设备基座，下导轨组、转盘、上导轨组三个部件叠为一体。下导轨组包括相互垂直固定的两个导轨，分别是：X轴导轨和Y轴导轨； 上导轨组也包括相互垂直固定的两个导轨，分别是X轴导轨和Y轴导轨。下导轨组、转盘、上导轨组三个部件是这样装配成一体的：设备基座与下导轨组的Y轴导轨由两个销钉定位，用四个M12内六角螺钉固定；下导轨组的X轴导轨与转盘的底座由四个销钉定位、四个M8内六角螺钉固定；上导轨组的Y轴导轨与转盘由四个销钉定位、四个M8内六角螺钉固定。在上导轨组X轴导轨上方安装加工进级机构，上导轨组X轴导轨与加工进级机构由螺钉固定。加工进级机构的上方由定位槽和螺钉固定钻石加工定位夹具，在加工进级机构的一侧固定测量装置（测量千分表）。高速磨头：固定在设备基座上方，与钻石磨盘固定连接，并驱动钻石磨盘旋转。安装厚度10-20mm的外圆弧面钻石磨盘可加工外圆弧面：安装厚度3-6mm的内圆弧面成型钻石磨盘可加工内圆弧面。
本实用新型采用钻石四尖定向加工，以（110）或（100）晶面定作加工圆弧面的中心，可使圆弧面的加工过程不需再变换钻石晶向，降低了操作工艺难度，简化了工艺过程。采用本实用新型加工钻石圆弧面时，外圆弧面、内圆弧面的半径及弧度等加工要求由设备上的转盘及导轨组机构和精度予以保证。主要操作可通过设备上的测量千分表及精密导轨操作旋钮上的刻度值准确控制工艺参数，通过变频调整钻石细磨（抛光）的线速度；通过操作旋钮刻度精确控制细磨(抛光)压力；通过转盘摆动幅度和频率的变化控制圆弧面的加工精度；实现对钻石圆弧面的精密加工。
附图说明
图1是钻石圆弧面精密加工设备及组成部分。
图2是转盘、导轨组和钻石定位夹具的总成示意图。
图3是钻石（100）、（210）和（110）面网及密度。
图4是加工外圆弧面在转盘上导轨组X轴上的位置。
图5是加工内圆弧面在转盘上导轨组X轴上的位置。
1. 设备基座 2下导轨组Y轴导轨 3. 下导轨组X轴导轨 4 转盘 41转盘中心 5 上导轨组Y轴导轨 6上导轨组X轴导轨 7 加工定位组件 8测量装置 9钻石磨盘 10 高速磨头。
具体实施例
本专利的钻石圆弧面精密加工设备（见图1）由五个部分组成：高速磨头10：固定在设备基座上1，用于驱动钻石磨盘9。转盘4及导轨组：由下导轨组、转盘、上导轨组三个部件叠为一体，固定在设备基座上，用于加工圆弧面的半径和大小的定位调节与进级控制。加工定位组件7包括加工进级机构和固定在加工进级机构上的钻石加工定位夹具，用于钻石的加工定位和进级。测量装置8：安装在加工进级机构上，用于加工过程的测量检验。
钻石圆弧面精密加工设备的加工原理是：运用钻石异向性即钻石细磨抛光晶向中比较适宜加工圆弧面的四尖定向，利用（100）面网、（210）面网和（110）面网中相同的细磨抛光方向将加工钻石固定在定位夹具上，定位夹具可按加工圆弧面的角度进行调整。钻石定位夹具固定在上导轨组上面，上导轨组下面连着转盘，转盘下面再连着下导轨组，下导轨组固定在设备的基座上。当高速磨头及专用磨盘按要求固定后，转盘以上部分相当于三维座标的Z轴，下导轨组可以对Z轴作X轴向和Y轴向的调节，其中：磨盘加工面处在转盘中心的﹣X轴向为外圆弧面R调整范围；磨盘加工面处在转盘中心的﹢X轴向为内圆弧面R调整范围；当下导轨组的X轴在﹣X状态时， 下导轨组的Y轴用于调整外圆弧面磨盘的加工位置；当下导轨组的X轴在﹢X状态时，下导轨组的 Y轴用于调整内圆弧面加工的对称性。转盘上面的上导轨组同样有X轴和Y轴两个调节功能，其中：X轴用于调整外圆弧面、内圆弧面在钻石纵向的加工位置，还可用于控制加工进级；Y轴用于调整圆弧面的对称性及圆弧面在钻石横向的位置。加工圆弧面的角度和钻石在Z轴方向的高度位置可以用钻石定位夹具进行调整。
加工外圆弧面时，磨头须安装厚度达10-20mm的外圆弧面专用磨盘，加工钻石四尖定向，安装在钻石定位夹具内调整圆弧面的角度和高度后将钻石夹紧定位。下导轨组X轴调整到磨盘加工面在转盘中心的﹣X范围的外圆弧R位置，Y轴调整到磨盘的加工位置，上导轨组Y轴调整到钻石要加工圆弧面的中心位置，X轴调整到钻石退出磨盘加工位置。磨圆弧面时，先调节上导轨组的X轴到钻石刚接触到磨盘，然后在慢慢进级的同时按加工外圆弧面的大小不断摆动转盘，并在数次进级后测量磨盘加工面的磨损量，用下导轨组X轴对外圆弧R位置进行调整，直至外圆弧达到加工要求。
加工内圆弧面时，磨头须安装厚度达3-6mm的内圆弧面专用磨盘，并对磨盘进行成型加工。钻石同样四尖定向，安装在钻石定位夹具内调整圆弧面的角度和高度后将钻石夹紧定位。下导轨组Y轴调整到磨盘内圆弧加工中心点在X轴上，X轴调整到磨盘内圆弧加工中心点在转盘中心的﹢X范围的内圆弧R位置，上导轨组Y轴调整到钻石要加工圆弧面的中心位置，X轴调整到钻石退出磨盘加工位置。磨圆弧面时，先调节上导轨组的X轴直至钻石刚接触到磨盘，然后在慢慢进级的同时按加工内圆弧面的大小不断摆动转盘，并在数次进级后测量磨盘内圆弧加工中心点的磨损量，用下导轨组X轴对内圆弧R位置进行调整，直至内圆弧面达到加工要求。
钻石圆弧面精密加工设备的五个部分可归为三大部件，即设备基座、高速
磨头和转盘及导轨组（包括钻石定位夹具及测量装置）。
设备基座由工作台面及与之一体的防震底座组成，另两大部件高速磨头和转盘及导轨组就固定在设备基座的工作台面上。设备基座采用铸铁浇铸后加工而成。
高速磨头由磨头主轴、变频电机与皮带传动机构组成。磨头主轴转速要求在4000-10000 r/min范围内无级变速，磨头主轴安装专用磨盘后工作面精度≦0.005mm，磨盘驱动功率≧400 W。
转盘及导轨组部件中的转盘采用精密圆锥滚子轴承组结构，以确保转盘旋转中心的精度。下导轨组的X、Y导轨采用精密滑动导轨，丝杆及调节旋钮的刻度值精度要求0.01mm；上导轨组的X、Y导轨采用精密滚柱导轨，丝杆及调节旋钮的刻度值精度要求0.005mm；X导轨与Y导轨垂直精度要求0.002mm；加工进级机构和钻石定位夹具上的X向导轨采用普通滑动导轨结构，钻石重复定位精度0.005mm。部件中测量装置运用5mm量程的钻石测头千分表安装在上导轨组X导轨上的加工进级机构上。
高速磨头与转盘及导轨组部件安装固定在设备基座上，要求经过测量校准：部件中的Y导轨与磨头主轴线的不平行度≦0.002mm；外圆弧面专用磨盘安装后，磨盘的工作面与Y导轨的不平行度≦0.002mm。设备在加工时，当转盘及导轨组部件固定位置调整后必须重新校验Y导轨与磨头主轴线的不平行度才能进行正常工作。
Claims (4)
1.一种钻石圆弧面精密加工设备，包括设备基座，其特征是：下导轨组、转盘、上导轨组三个部件叠为一体，下导轨组包括相互垂直固定的两个导轨，分别是：X轴导轨和Y轴导轨； 上导轨组也包括相互垂直固定的两个导轨，分别是X轴导轨和Y轴导轨；设备基座与下导轨组的Y轴导轨固定连接；下导轨组的X轴导轨与转盘的底座固定连接；上导轨组的Y轴导轨与转盘固定连接；在上导轨组X轴导轨上方安装加工进级机构，上导轨组X轴导轨与加工进级机构固定连接；加工进级机构的上方固定钻石加工定位夹具，在加工进级机构的一侧固定测量装置；高速磨头固定在设备基座上方，与钻石磨盘固定连接，并驱动钻石磨盘旋转。
2.根据权利要求1所述的一种钻石圆弧面精密加工设备，其特征是：所述的钻石磨盘为厚度10-20mm的外圆弧面钻石磨盘。
3.根据权利要求1所述的一种钻石圆弧面精密加工设备，其特征是：所述的钻石磨盘为厚度3-6mm的内圆弧面成型钻石磨盘。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种钻石圆弧面精密加工设备，其特征是：下导轨组的X、Y导轨采用精密滑动导轨，丝杆及调节旋钮的刻度值精度要求0.01mm；上导轨组的X、Y导轨采用精密滚柱导轨，丝杆及调节旋钮的刻度值精度要求0.005mm；X导轨与Y导轨垂直精度要求0.002mm；加工进级机构和钻石定位夹具上的X向导轨采用普通滑动导轨结构，钻石重复定位精度0.005mm；测量装置采用5mm量程的钻石测头千分表，Y轴导轨与磨头主轴线的不平行度≦0.002mm。
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Cited By (2)
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| CN109434684A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-03-08 | 宜兴精新粉体设备科技有限公司 | 一种普通磨床用加工陶瓷圆锥板两侧面的磨削工装及其装夹方法 |
| CN114670090A (zh) * | 2022-04-06 | 2022-06-28 | 北京潭龙金钻智能科技有限公司 | 一种钻石磨削装置 |
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