CN204639853U - 一种多轴联动宝石抛磨加工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多轴联动宝石抛磨加工装置，至少包括下支撑台、安装在下支撑台上的X轴移动组件、安装在X轴移动组件上的Z轴移动组件、安装在Z轴移动组件上的Z轴滑台，以及安装在Z轴滑台上的摆动抛磨组件、倾角分度组件和粘杆旋转组件，上述组件分别由安装于各组件中的并且由上位机控制的步进电机驱动运行；本装置中各组件集成于同一工作台上，结构紧凑，刚度大且更稳重，摆动抛磨时多轴联动，动作灵活，可以完成刻面宝石的粗加工、精加工和抛光工序，对宝石坯料的加工完全由机械结构完成，因此实用高效，定位精度高，并且可以加工不同琢型的宝石，满足人们对宝石琢型个性化的需求，任意调节移动平台，保证了宝石加工质量。

Description

一种多轴联动宝石抛磨加工装置

技术领域

本实用新型涉及一种宝石抛磨加工装置，属于宝石加工技术领域。

背景技术

珠宝饰品加工中刻面宝石的加工首先经过人工切割、定型获得原始坯料，然后严格按照一定的工艺路线完成磨削和抛光等工作，最后制成成品用以镶嵌或佩戴。

目前，刻面宝石的生产加工主要是靠人工打磨，利用八角手或简易机械手在转动的金刚石砂盘上抛磨宝石原坯。整个加工过程需要花费大量的人力、物力，主要是操作难度大，产品质量差，没法保障产品的一致性，不能满足市场需求。虽然宝石加工行业已经开始机械化加工，生产效率大为提高，但是加工精度不高，琢型单一，个性化不足，一般应用在中低端仿宝玉石的大批量加工中。

发明内容

本实用新型的目的在于解决现有技术的不足，并提供一种结构简单、动作灵活、加工精度高且可实现摆动抛磨时多轴联动的宝石抛磨加工装置。

实现本实用新型目的所采用的技术方案为，一种多轴联动宝石抛磨加工装置，至少包括下支撑台、安装在下支撑台上由X轴电动机驱动的X轴移动组件、安装在X轴移动组件上由Z轴电动机驱动的Z轴移动组件、安装在Z轴移动组件上的Z轴滑台，以及安装在Z轴滑台上由摆动电动机驱动的摆动抛磨组件、由分度电动机驱动的倾角分度组件和由旋转电动机驱动的粘杆旋转组件，粘杆旋转组件可沿X轴移动组件的导轨滑动，下支撑台上安装有磨盘转动组件，磨盘转动组件位于X轴移动组件导轨的端部，所述磨盘转动组件包括磨盘电动机、连接轴和磨盘，连接轴垂直固定于下支撑台上并且两端均位于下支撑台外，磨盘电动机位于下支撑台下方并且与连接轴下端连接，磨盘固定于连接轴上端并且可与粘杆旋转组件中的粘杆无缝对接；装置中设有与各组件的电动机电连接的上位机。

所述X轴移动组件包括X轴传动座、支撑座、X轴步进电机、由X轴步进电机驱动的X轴滚珠丝杠副、X轴滑块和位于X轴滚珠丝杠副两侧的两根梯形导轨，X轴步进电机和X轴滚珠丝杠副通过联轴器连接并且均固定于X轴传动座上，两根梯形导轨的端部固定于支撑座上，X轴滑块与X轴滚珠丝杠副的螺母和梯形导轨的滑块固连。

所述Z轴移动组件包括Z轴传动座、Z轴步进电机、由Z轴步进电机驱动的Z轴滚珠丝杠副、位于Z轴滚珠丝杠副一侧的导轨滑块副和Z轴滑台，Z轴步进电机和Z轴滚珠丝杠副通过联轴器连接并且均固定于Z轴传动座上，Z轴滚珠丝杠副的另一端和导轨滑块副的端部均固定于X轴滑块上，Z轴滑台与Z轴滚珠丝杠副的螺母和导轨滑块副的滑块固连。

X轴滚珠丝杠副和Z轴滚珠丝杠副的两端均设有与上位机电连接的限位开关。

所述摆动抛磨组件包括摆动步进电机、由摆动步进电机驱动的偏心轮和与偏心轮接触的摇台，摆动步进电机的输出轴与偏心轮连接，摇台中设有滑槽，偏心轮位于滑槽中并且与滑槽的槽壁接触。

所述倾角分度组件包括垂直于粘杆的分度步进电机和与分度步进电机转轴连接的半轴，半轴的另一端通过定位轴承固定于摇台上，定位轴承的外侧安装有轴承端盖，分度步进电机上设有与上位机电连接的编码器。

所述粘杆旋转组件包括电机后座、转动步进电机、连接头和与转动电动机转轴同轴的粘杆，粘杆和转动电动机的转轴通过连接头连接，电机后座呈筒形，一端固定于摇台上，另一端紧密套设于转动步进电机上，半轴位于电机后座中并且与电机后座连接。

所述多轴联动宝石抛磨加工装置中各组件的电动机均为步进电机。

磨盘转动组件中设有防护罩，防护罩套设于磨盘外。

由上述技术方案可知，本实用新型提供的多轴联动宝石抛磨加工装置由X轴移动组件、Z轴移动组件、摆动抛磨组件、倾角分度组件、粘杆旋转组件和磨盘转动组件构成，并且各组件中的电动机均与上位机电连接，实现粘杆的多轴移动，完成刻面宝石的粗加工、精加工和抛光工序，粘杆的多轴移动具体为：(1)在X轴和Z轴方向的自由移动，完成粘杆工位的自由转换和进给量的调节；(2)、在V面的自由摆动(水平面左右摆动)，完成对宝石坯料的摆动抛磨；(3)在U面的自由摆动(竖直面左右摆动)，完成粘杆在竖直面的水平位置到垂直位置的90°内自由精确分度；(4)沿W轴(粘杆中轴线所在直线)的自由转动，完成粘杆在沿W轴360°内转动的自由精确分度；磨盘转动组件用于宝石坯料的固定和磨削加工；上述各功能组件的驱动元件相互独立、执行元件顺序连接但相互独立运行，因此本装置可实现多轴联动，上位机连接各组件的驱动元件(电动机均)，为装置的数控智能运行提供硬件基础。

上述功能组件中，X轴移动组件和Z轴移动组件的运行为步进电机驱动滚珠丝杠副转动，为保证运行平稳性及运行精度，滚珠丝杠副旁安装导轨滑块副，滚珠丝杠副两端极位安装限位开关，避免X轴滑块和Z轴滑台越程；摆动抛磨组件的运行为步进电机驱动偏心轮在摇台的滑槽内转动进而带动摇台沿水平方向左右摆动；倾角分度组件的运行为步进电机直接驱动半轴转动，半轴带动与之连接的电机后座转动，完成粘杆在沿W轴360°内转动的自由精确分度，为保证扭矩和分度精度，在步进电机后面安装与上位机电连接的编码器构成运动的闭环控制；粘杆旋转组件的运行为步进电机通过连接头直接驱动宝石粘杆沿轴向方向进行转动分度；磨盘转动组件的运行为磨盘电动机驱动磨盘沿轴向转动。

与现有技术相比，本实用新型提供的多轴联动宝石抛磨加工装置的优点在于：

1、本装置中各组件集成于同一工作台上，结构紧凑，刚度大且更稳重，摆动抛磨时多轴联动，动作灵活；

2、本装置可以完成刻面宝石的粗加工、精加工和抛光工序，对宝石坯料的加工完全由机械结构完成，因此实用高效，定位精度高，并且可以加工不同琢型的宝石，满足人们对宝石琢型个性化的需求，任意调节移动平台，保证了宝石加工质量；

3、本装置由上位机连接各组件的驱动元件，辅以限位装置和反馈系统，可为装置的数控智能运行即对宝石坯料的自动抛磨加工提供硬件平台。

附图说明

图1为本实用新型提供的多轴联动宝石抛磨加工装置的整体结构图。

图2为本实用新型提供的多轴联动宝石抛磨加工装置的主视图。

图3为图2的A处放大图。

图4为图2去除摆动抛磨组件、倾角分度组件、粘杆旋转组件和磨盘转动组件的左视图

其中，1-下支撑台，2-X轴步进电机，3-X轴传动座，4-Z轴步进电机，5-梯形导轨，6-X轴滚珠丝杠副，7-梯形导轨滑块，8-X轴滚珠丝杠螺母，9-X轴滑台，10-Z轴滚珠丝杠支座，11-Z轴导轨支座，12-导轨滑块副，13-Z轴滚珠丝杠副，14-摇台，15-偏心轮挡环，16-偏心轮，17-轴承A，18-偏心轮轴套，19-Z轴滑台，20-摆动步进电机，21-导轨紧固座，22-Z轴滚珠丝杠螺母，23-直线轴承，24-轴承定位环，25-轴承B，26-轴承外圈挡环，27-滑台支撑环，28-分度步进电机，29-电机后座，30-轴承端盖，31-转动步进电机，32-连接头，33-粘杆，34-连接轴，35-压紧螺母，36-磨盘，37-防护罩，38-磨盘电动机，39-Z轴传动座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细具体说明，本实用新型的内容不局限于以下实施例。

本实用新型提供的多轴联动宝石抛磨加工装置，其结构如图1、图2、图3和图4所示，包括下支撑台1、安装在下支撑台上的磨盘转动组件和X轴移动组件、安装在X轴移动组件上的Z轴移动组件、安装在Z轴移动组件上的Z轴滑台19，以及安装在Z轴滑台上的摆动抛磨组件、倾角分度组件和粘杆旋转组件，磨盘转动组件位于X轴移动组件导轨的端部，粘杆旋转组件可沿X轴移动组件的导轨滑动，磨盘转动组件的磨盘可与粘杆旋转组件中的粘杆无缝对接，上述组件中均设有由上位机控制的步进电机，并且均由步进电机驱动运行；

所述X轴移动组件包括X轴传动座3、支撑座、X轴步进电机2、由X轴步进电机驱动的X轴滚珠丝杠副6、X轴滑块9和位于滚珠丝杠副两侧的两根梯形导轨5，X轴步进电机和滚珠丝杠副通过联轴器连接并且均固定于X轴传动座上，X轴步进电机2驱动X轴滚珠丝杠副6转动进而带动X轴滑台9沿水平方向前后运动，两根梯形导轨的端部固定于支撑座上，X轴传动座3、支撑座通过螺栓固定于下支撑台1上，X轴滑块与X轴滚珠丝杠螺母8和梯形导轨滑块7通过螺栓紧固，X轴滚珠丝杠副6的两端均设有与上位机电连接的限位开关；

所述Z轴移动组件包括Z轴传动座39、Z轴步进电机4、由Z轴步进电机驱动的Z轴滚珠丝杠副13、位于Z轴滚珠丝杠副一侧的导轨滑块副12和Z轴滑台19，Z轴步进电机和滚珠丝杠副通过联轴器连接并且均固定于Z轴传动座上，Z轴步进电机4驱动Z轴滚珠丝杠副13转动进而带动Z轴滑台19沿竖直方向上下运动，Z轴滚珠丝杠副13和导轨滑块副12的上端分别与Z轴传动座39上的Z轴滚珠丝杠支座10和导轨紧固座21上的Z轴导轨支座11连接，Z轴滚珠丝杠副的另一端和导轨滑块副的端部均X轴滑台9上端面的轴承和定位孔连接紧固，Z轴滚珠丝杠螺母22和导轨滑块副12上的直线轴承23与Z轴滑台19通过螺栓紧固，Z轴滚珠丝杠副13的两端均设有与上位机电连接的限位开关；

所述摆动抛磨组件包括摆动步进电机20、由摆动步进电机驱动的偏心轮16和与偏心轮接触的摇台14，摆动步进电机的输出轴与偏心轮连接，摇台中设有滑槽，偏心轮位于滑槽中并且与滑槽的槽壁接触，摆动步进电机20驱动偏心轮16在摇台14的滑槽内转动进而带动摇台14沿水平方向左右摆动，当宝石粘杆33顶端所粘接的宝石坯料与转动的磨盘36相切或给予一定进给量时可以完成对宝石坯料摆动抛磨的功能，摆动步进电机20固定在Z轴滑台19上，摆动步进电机20的输出轴通过键槽或紧定螺钉与偏心轮16连接，两者之间有偏心轮轴套18进行轴向定位，偏心轮16外安装轴承A17，偏心轮16下端通过螺钉连接偏心轮挡环15来定位轴承，轴承A17外圈可以沿摇台14滑槽内滚动，摇台14通过轴承定位环24、轴承B25、轴承外圈挡环26、滑台支撑环27与直线轴承23之间构成转动副，摇台14与轴承B25外圈固定，直线轴承23与轴承B25内圈固定；

所述倾角分度组件包括垂直于粘杆的分度步进电机28和与分度步进电机转轴连接的半轴，分度步进电机上设有与上位机电连接的编码器，分度步进电机28直接驱动电机后座29转动，实现宝石粘杆33在竖直平面内从水平到垂直的90°内自由精确分度，分度步进电机28水平固定在摇台14的一侧，分度步进电机28输出轴与电机后座29配合，同时电机后座33内安装连接半轴，连接半轴支撑在摇台14的另一侧，该侧安装轴承端盖30，最终保证电机后座29在摇台14前端沿连接半轴方向的定位；

所述粘杆旋转组件包括电机后座33、转动步进电机31、连接头32和与转动电动机转轴同轴的粘杆33，粘杆和转动电动机的转轴通过连接头连接，电机后座呈筒形，一端固定于摇台上，另一端紧密套设于转动步进电机上，半轴位于电机后座中并且与电机后座连接；

所述磨盘转动组件包括磨盘电动机38、连接轴34、磨盘36和防护罩37，连接轴垂直固定于下支撑台上并且两端均位于下支撑台外，磨盘电动机位于下支撑台下方并且与连接轴下端连接，磨盘固定于连接轴上端并通过压紧螺母35固定，防护罩套设于磨盘外，所述磨盘转动组件既可以和其他组件安装同一下支撑台1上，也可以独立安装于另外的水平平台上。

本实用新型提供的多轴联动宝石抛磨加工装置，其工作原理为：

首先在上位机中配置宝石自由琢型软件，在宝石自由琢型软件中设置宝石的各种参数，所存储数据转化并生成加工代码，运动控制卡自动计算分配步进电机抛磨宝石所需要执行的运动动作；

磨盘电动机38启动工作，水平X轴滑台9回归中间位置，将宝石粘杆33移动到指定的磨盘36区域并保证宝石坯料不会超出磨盘36区域；竖直Z轴滑台19回归上限位置，倾角分度组件转动到宝石粘杆33与磨盘36垂直的角度；Z轴滑台19下降，当宝石坯料端面与磨盘36刚刚接触时即到达指定位置，完成初始磨削对刀过程；

为保证宝石坯料不与磨盘36发生碰撞，Z轴滑台19先上升，倾角分度组件和粘杆旋转组件调整到位；Z轴滑台19下降，摆动磨削机构开始工作；磨削到位后Z轴滑台19上升，粘杆旋转组件转动一定角度；Z轴滑台19下降，摆动磨削机构开始工作；以上动作重复进行，直到宝石的一个层面磨削完成，然后Z轴滑台上升19，倾角分度组件转动一定角度进行下一个层面的磨削工作；

等到程序所设定的加工工序全部完成后，各个步进电机带动相应的执行元件退回到初始位置，等待更换新宝石坯料继续磨削；宝石抛光方法基本如上所述，只不过摆动抛光过程中不需要沿Z轴方向的向下进给。

Claims (9)

1.一种多轴联动宝石抛磨加工装置，至少包括下支撑台、安装在下支撑台上由X轴电动机驱动的X轴移动组件、安装在X轴移动组件上由Z轴电动机驱动的Z轴移动组件、安装在Z轴移动组件上的Z轴滑台，以及安装在Z轴滑台上由摆动电动机驱动的摆动抛磨组件、由分度电动机驱动的倾角分度组件和由旋转电动机驱动的粘杆旋转组件，粘杆旋转组件可沿X轴移动组件的导轨滑动，其特征在于：下支撑台上安装有磨盘转动组件，磨盘转动组件位于X轴移动组件导轨的端部，所述磨盘转动组件包括磨盘电动机、连接轴和磨盘，连接轴垂直固定于下支撑台上并且两端均位于下支撑台外，磨盘电动机位于下支撑台下方并且与连接轴下端连接，磨盘固定于连接轴上端并且可与粘杆旋转组件中的粘杆无缝对接；装置中设有与各组件的电动机电连接的上位机。

2.根据权利要求1所述的多轴联动宝石抛磨加工装置，其特征在于：所述X轴移动组件包括X轴传动座、支撑座、X轴步进电机、由X轴步进电机驱动的X轴滚珠丝杠副、X轴滑块和位于X轴滚珠丝杠副两侧的两根梯形导轨，X轴步进电机和X轴滚珠丝杠副通过联轴器连接并且均固定于X轴传动座上，两根梯形导轨的端部固定于支撑座上，X轴滑块与X轴滚珠丝杠副的螺母和梯形导轨的滑块固连。

3.根据权利要求2所述的多轴联动宝石抛磨加工装置，其特征在于：所述Z轴移动组件包括Z轴传动座、Z轴步进电机、由Z轴步进电机驱动的Z轴滚珠丝杠副、位于Z轴滚珠丝杠副一侧的导轨滑块副和Z轴滑台，Z轴步进电机和Z轴滚珠丝杠副通过联轴器连接并且均固定于Z轴传动座上，Z轴滚珠丝杠副的另一端和导轨滑块副的端部均固定于X轴滑块上，Z轴滑台与Z轴滚珠丝杠副的螺母和导轨滑块副的滑块固连。

4.根据权利要求3所述的多轴联动宝石抛磨加工装置，其特征在于：X轴滚珠丝杠副和Z轴滚珠丝杠副的两端均设有与上位机电连接的限位开关。

5.根据权利要求1所述的多轴联动宝石抛磨加工装置，其特征在于：所述摆动抛磨组件包括摆动步进电机、由摆动步进电机驱动的偏心轮和与偏心轮接触的摇台，摆动步进电机的输出轴与偏心轮连接，摇台中设有滑槽，偏心轮位于滑槽中并且与滑槽的槽壁接触。

6.根据权利要求5所述的多轴联动宝石抛磨加工装置，其特征在于：所述倾角分度组件包括垂直于粘杆的分度步进电机和与分度步进电机转轴连接的半轴，半轴的另一端通过定位轴承固定于摇台上，定位轴承的外侧安装有轴承端盖，分度步进电机上设有与上位机电连接的编码器。

7.根据权利要求6所述的多轴联动宝石抛磨加工装置，其特征在于：所述粘杆旋转组件包括电机后座、转动步进电机、连接头和与转动电动机转轴同轴的粘杆，粘杆和转动电动机的转轴通过连接头连接，电机后座呈筒形，一端固定于摇台上，另一端紧密套设于转动步进电机上，半轴位于电机后座中并且与电机后座连接。

8.根据权利要求1所述的多轴联动宝石抛磨加工装置，其特征在于：多轴联动宝石抛磨加工装置中各组件的电动机均为步进电机。

9.根据权利要求1所述的多轴联动宝石抛磨加工装置，其特征在于：磨盘转动组件中设有防护罩，防护罩套设于磨盘外。