CN221313633U - 一种数控钻石磨削系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种数控钻石磨削系统，包括机床，机床上方设有与处理器相连的机器视觉系统、二自由度调节部、四自由度调节部和夹具，四自由度调节部包括Z轴组件、X轴组件、B轴组件和A轴组件，Z轴组件左右活动安装在机床上方，X轴组件前后活动安装在Z轴组件上，B轴组件水平转动安装在X轴组件上，A轴组件竖直转动安装在B轴组件上方固设的连接座一侧，待磨钻石通过夹具固定在A轴组件上；二自由度调节部包括Y轴组件和主轴磨盘，Y轴组件上下活动安装在Z轴组件的一端，主轴磨盘安装在Y轴组件上。本装置能够对圆钻和异型钻全部刻面进行快速磨削，显著提高钻石磨削效率，并可即时监控钻石的磨削情况，有效增强钻石磨削精准性。
Description
技术领域
本实用新型属于钻石加工领域，具体涉及一种数控钻石磨削系统。
背景技术
钻石中最常见的切割方式有57个面，主要包括冠部1个台面，8个星刻面，8个风筝刻面，16个上腰面，亭部8个主刻面，16个下腰面，加起来是57个刻面。如果将钻石底尖切磨成1个平面的话，就是58个刻面。钻石加工从毛坯开始，大致分为毛坯设计、划线标记、锯石、打圆、研磨抛光5个步骤。圆钻的57或58个面，是在研磨抛光阶段完成的。传统研磨抛光的方式是用人工使用抛光装置夹持毛坯，在抛光机上研磨抛光出一个个刻面。专利号为JP2005125437A的现有技术中，在钻石研磨抛光步骤中采用的数控机床结构不够合理，磨削效率低，精准性差，也不能进行易磨向位的寻找和磨削效果的即时观察。
实用新型内容
为了解决现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种数控钻石磨削系统，本装置能够对圆钻和异型钻全部刻面进行快速磨削，显著提高钻石磨削效率，并可即时监控钻石的磨削情况，有效增强钻石磨削精准性。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种数控钻石磨削系统，包括机床，所述机床上方设有与处理器相连的机器视觉系统、二自由度调节部、四自由度调节部和夹具，所述四自由度调节部包括Z轴组件、X轴组件、B轴组件和A轴组件，Z轴组件左右活动安装在机床上方，X轴组件前后活动安装在Z轴组件上，B轴组件水平转动安装在X轴组件上，A轴组件竖直转动安装在B轴组件上方固设的连接座一侧，待磨钻石通过夹具固定在A轴组件上；所述二自由度调节部包括Y轴组件和主轴磨盘，所述Y轴组件上下活动安装在Z轴组件的一端，主轴磨盘安装在Y轴组件朝向待磨钻石的一侧。
优选地，所述Z轴组件包括Z轴直线电机，Z轴直线电机水平安装在机床上。
优选地，所述X轴组件包括X轴直线电机，X轴直线电机水平安装在Z轴直线电机的活动部上。
优选地，所述B轴组件包括B轴旋转电机，B轴旋转电机安装在X轴直线电机的活动部上。
优选地，所述A轴组件包括A轴旋转电机，A轴旋转电机安装在连接座的侧面。
优选地，所述Y轴组件包括Y轴直线电机和支架，支架固定在机床上，Y轴直线电机竖直安装在支架上，主轴磨盘安装在Y轴直线电机的活动部上。
优选地，所述夹具包括夹咀、夹套和气动筒夹，夹咀压入夹套将待磨钻石夹紧固定，夹套安装在气动筒夹内并通过气路锁紧。
优选地，所述处理器用于参数分析与处理，控制各部件动作，寻找易磨向位。所述机器视觉系统用于即时监控钻石的磨削情况。
本实用新型具有的有益效果为：
1. 本实用新型主轴磨盘的主轴旋转和Y轴的直线进给，组成磨盘的两个自由度。X轴和Z轴的直线进给，B轴和A轴的角度进给组成工作台的四个自由度。通过二自由度调节部与四自由度调节部的配合动作，使得磨削加工更加便捷。
2.通过夹咀、夹套和气动筒夹等夹具结构的配合，能够实现对待磨钻石稳定夹持固定，进而显著提高磨削精准度。
3.本实用新型通过设置机器视觉系统，能够即时监控钻石的磨削情况，进而有效确保冠部和亭部的精确对准。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型夹具的安装示意图。
附图标记：1.机床；20.支架；21. Y轴直线电机；22.主轴磨盘；221.磨盘；222.主轴电机；3. Z轴直线电机；4. X轴直线电机；5. B轴旋转电机；51.连接座；6.A轴旋转电机；7.夹具；71.夹咀；72.夹套；73.气动筒夹；74.气路；8.待磨钻石。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举例只用于解释本实用新型，并非限定本实用新型的使用范围。
如图1-2所示，本实用新型提出了一种数控钻石磨削系统，包括机床1，机床1上方设有处理器、机器视觉系统、二自由度调节部、四自由度调节部和夹具7。其中，主轴磨盘22的主轴旋转和Y轴的直线进给，组成磨盘的两个自由度。X轴和Z轴的直线进给，B轴和A轴的角度进给组成工作台的四个自由度。
四自由度调节部包括Z轴组件、X轴组件、B轴组件和A轴组件。Z轴组件左右活动安装在机床1上方。具体的，本实施例中Z轴组件包括的Z轴直线电机3水平安装在机床1上，该Z轴直线电机3采用伺服直线电机，能拖动其上方安装的其他组件在其轨道上的左右运动，完成左右进给动作。
X轴组件前后活动安装在Z轴组件上。具体的，X轴组件包括的X轴直线电机4水平安装在Z轴直线电机3的活动部上，X轴的电机也是伺服直线电机，能拖动其上安装的B轴组件、A轴组件等在轨道上的前后往复运动，完成前后进给动作。
B轴组件水平转动安装在X轴组件上。具体的，B轴组件包括的B轴旋转电机5安装在X轴直线电机4的活动部上。B轴旋转电机5采用直驱伺服电机，能够以中心线为轴线做旋转运动，进而调整钻石的进给角度。
A轴组件竖直转动安装在B轴组件上方固设的连接座51一侧。具体的，A轴组件包括A轴旋转电机6，A轴旋转电机6安装在连接座51的侧面。A轴旋转电机6也是直驱伺服电机，配合B轴旋转电机5调整钻石的进给角度。
二自由度调节部包括Y轴组件和主轴磨盘22，Y轴组件上下活动安装在Z轴组件的一端，主轴磨盘22安装在Y轴组件朝向待磨钻石8的一侧。具体的，Y轴组件包括Y轴直线电机21和支架20，支架20固定在机床1上，Y轴直线电机21竖直安装在支架20上，主轴磨盘22安装在Y轴直线电机21的活动部上。Y轴直线电机21也是伺服直线电机，主轴磨盘22包括主轴电机222和磨盘221，磨盘221安装在主轴电机222上。Y轴直线电机21能够拖动主轴电机222和磨盘221在支架20上上下移动。
待磨钻石8通过夹具7固定在A轴组件上。夹具7包括夹咀71、夹套72和气动筒夹73，夹咀71压入夹套72将待磨钻石8夹紧固定，夹套72安装在气动筒夹73内并通过气路74锁紧，进而能够实现对待磨钻石8稳定夹持固定，显著提高磨削精准度。
机器视觉系统用于即时监控钻石的磨削情况，进而有效确保冠部和亭部的精确对准。其中，机器视觉系统包含工业相机、镜头和显示屏等，并且还可包含光源。通过机器视觉系统在线观察磨削中钻石的影像为现有技术，其原理不再赘述。
机器视觉系统、各驱动电机以及气动筒夹73等均与处理器相连，处理器通过对各元器件的精确控制，配合机器视觉系统能够实现自动寻找易磨向位操作。因钻石的晶体特性，在磨削每一刻面时，磨盘从不同磨削方向的磨削，其难度不同。为找到最易磨削的方向，需要保持此刻面与磨盘平行的前提下，旋转刻面的角度，经反馈力学参数记录在处理器中，处理器计算出最易磨的角度，然后从这一方向磨削，无需人工干预，显著提高磨削效率。
本实用新型使用时，钻石毛坯经设计、划线标记、锯石、打圆后，在研磨抛光阶段，安装在四自由度工作台的夹具7上，首先夹持冠部，机床1对亭部的16个下腰面和8个主刻面进行磨削。磨削完亭部24个面后，夹具7释放夹持的冠部，二次装夹，改为夹持亭部，磨削冠部1个台面+8个星刻面+8个风筝刻面+16个上腰面。为保证上腰面之间的棱线和下腰面之间的棱线一一对齐，二次装夹在机器视觉系统的监控下进行。
其中，在磨削一个刻面，或者一个刻面完成，磨削下一个刻面时，主轴磨盘22的主轴持续旋转，进给由Y轴、X轴、Z轴、B轴和A轴在伺服电机驱动下完成。
显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。
Claims (9)
1.一种数控钻石磨削系统，包括机床，其特征在于：所述机床上方设有与处理器相连的机器视觉系统、二自由度调节部、四自由度调节部和夹具，所述四自由度调节部包括Z轴组件、X轴组件、B轴组件和A轴组件，Z轴组件左右活动安装在机床上方，X轴组件前后活动安装在Z轴组件上，B轴组件水平转动安装在X轴组件上，A轴组件竖直转动安装在B轴组件上方固设的连接座一侧，待磨钻石通过夹具固定在A轴组件上；所述二自由度调节部包括Y轴组件和主轴磨盘，所述Y轴组件上下活动安装在Z轴组件的一端，主轴磨盘安装在Y轴组件朝向待磨钻石的一侧。
2.根据权利要求1所述的数控钻石磨削系统，其特征在于：所述Z轴组件包括Z轴直线电机，Z轴直线电机水平安装在机床上。
3.根据权利要求2所述的数控钻石磨削系统，其特征在于：所述X轴组件包括X轴直线电机，X轴直线电机水平安装在Z轴直线电机的活动部上。
4.根据权利要求3所述的数控钻石磨削系统，其特征在于：所述B轴组件包括B轴旋转电机，B轴旋转电机安装在X轴直线电机的活动部上。
5.根据权利要求1所述的数控钻石磨削系统，其特征在于：所述A轴组件包括A轴旋转电机，A轴旋转电机安装在连接座的侧面。
6.根据权利要求1所述的数控钻石磨削系统，其特征在于：所述Y轴组件包括Y轴直线电机和支架，支架固定在机床上，Y轴直线电机竖直安装在支架上，主轴磨盘安装在Y轴直线电机的活动部上。
7.根据权利要求1所述的数控钻石磨削系统，其特征在于：所述夹具包括夹咀、夹套和气动筒夹，夹咀压入夹套将待磨钻石夹紧固定，夹套安装在气动筒夹内并通过气路锁紧。
8.根据权利要求1所述的数控钻石磨削系统，其特征在于：所述机器视觉系统用于即时监控钻石的磨削情况。
9.根据权利要求1所述的数控钻石磨削系统，其特征在于：所述处理器用于参数分析与处理，控制各部件动作，寻找易磨向位。
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