多工位全角度自動化數(shù)控高效率水晶磨面的制造方法
【專利摘要】多工位全角度自動化數(shù)控高效率水晶磨面機，包括機架、主軸總成、裝夾機構(gòu)、拖架、磨盤、水盤、工作固定頭、磨面角度調(diào)整機構(gòu)、動力輸出系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)，在裝夾機構(gòu)上的蝸桿上增設(shè)連接軸，連接軸上連接有換面電機座和換面步進電機，換面步進電機由電腦控制；所述磨面角度調(diào)整機構(gòu)包括正反蝸桿、大蝸輪，大蝸輪通過定位軸、正反蝸桿與鋁排底板連接。本發(fā)明增設(shè)磨盤自動進給補償裝置、磨面角度調(diào)整機構(gòu)結(jié)構(gòu)、機電動平衡在線監(jiān)控系統(tǒng)動力傳送方式，使磨盤升降更趨穩(wěn)定，實現(xiàn)機械誤差自動進給補償，磨削角度定位更精確，產(chǎn)品處于機電動平衡狀態(tài)，水晶產(chǎn)品磨削精度更高；改進了裝夾機構(gòu)，增設(shè)機架自動旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，使設(shè)備實現(xiàn)360°多工序、多工位磨削，在磨盤穩(wěn)定的自動升降的同時，進一步減少人工操作時間，減少換盤、裝卸產(chǎn)品的時間，提高水晶工件處理量。
【專利說明】多工位全角度自動化數(shù)控高效率水晶磨面機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水晶加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種多工位全角度自動化數(shù)控高效率水晶磨面機。
【背景技術(shù)】
[0002]水晶磨面機主要用于水晶表面的磨削加工，包括水晶表面的粗磨、細磨以及拋光等。目前國外水晶磨面機實現(xiàn)了磨削加工的高精度或加工，部分產(chǎn)品實現(xiàn)了水晶的超高精度加工，如施華洛世奇開發(fā)的高精度單頭磨面機，磨削精度能達到Ra ^ 0.10μ m,實現(xiàn)了磨盤的自動進給補償，角度自動調(diào)整等；同時，產(chǎn)品磨削效率進一步提高，開發(fā)出嵌入式數(shù)控系統(tǒng)水晶磨面機，如德國、美國和日本等已經(jīng)具有了比較成熟的嵌入式數(shù)控產(chǎn)品；但引進國外設(shè)備成本大，花費高，且設(shè)備的集成不夠優(yōu)化，水晶磨面機數(shù)控技術(shù)一般都只停留在PLC與單片機層面，雖在一定程度上提高了生產(chǎn)效率，但隨著對水晶工件加工效率、質(zhì)量及成本的要求越來越高，現(xiàn)行的水晶磨削機控制系統(tǒng)逐漸顯現(xiàn)出各種弊端。而國內(nèi)現(xiàn)有的水晶磨面機是將水晶工件通過裝夾機構(gòu)固定在機頭上，通過機架上表面含金剛砂的磨盤對其進行加工，開發(fā)應(yīng)用比較廣泛的水晶磨面機主要有:磨盤升降式水晶磨面機和工件自動旋轉(zhuǎn)式水晶磨面機。前者，大多數(shù)磨盤的自動升降主要通過人工轉(zhuǎn)動升降齒輪，自動化水平不高，同時頻繁的更換磨盤易造成磨盤與水晶工件之間距離和角度的偏差，磨削精確度受到很大影響；后者，水晶球加工過程中無法根據(jù)加工要求改變水晶球坯夾持機構(gòu)與磨盤的相對位置，從而使水晶球磨面范圍變小，降低了生產(chǎn)效率。綜上，我國水晶磨面機現(xiàn)階段正處于半自動化階段，自動化程度較低，生產(chǎn)效率受到人力勞動效率限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種多工位全角度自動化數(shù)控聞效率水晶磨面機，以降低人工勞動，提聞廣品生廣效率，提聞廣品精度為目標，以最大程度的提高設(shè)備自動化水平、工業(yè)信息化水平。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:多工位全角度自動化數(shù)控高效率水晶磨面機，包括機架、主軸總成、裝夾機構(gòu)、拖架、磨盤、水盤、工作固定頭、磨面角度調(diào)整機構(gòu)、動力輸出系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于:在所述裝夾機構(gòu)上的蝸桿上增設(shè)連接軸，連接軸上連接有換面電機座和換面步進電機，換面步進電機由電腦控制；所述磨面角度調(diào)整機構(gòu)包括正反蝸桿、大蝸輪，大蝸輪通過定位軸、正反蝸桿與鋁排底板連接。
[0005]作為一個優(yōu)選方案，還包括機架自動旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、磨盤自動進給補償裝置、機電動平衡在線監(jiān)控系統(tǒng)。
[0006]所述機架自動旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括圓導(dǎo)軌、旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)、#字型架、下鎮(zhèn)扣、鎮(zhèn)止氣缸、鎮(zhèn)止滑套、鎮(zhèn)止軸、上鎮(zhèn)扣，在機架上增設(shè)對位傳感器。
[0007]所述磨盤自動進給補償裝置，包括伺服電機、分離式反射傳感器、減速箱、補償螺桿、螺母基座、滾珠螺桿、活動板、關(guān)節(jié)軸承，其中，補償螺桿依次與減速箱、伺服電機相連接，補償螺桿通過螺母基座與滾珠螺桿相連接，滾珠螺桿通過關(guān)節(jié)軸承與主軸連接，螺母基座通過活動板與升降機構(gòu)相連，升降機構(gòu)中有滾珠絲杠，其由步進電機帶動，在關(guān)節(jié)軸承處設(shè)有以分離式反射傳感檢測器，分離式反射傳感檢測器與PC相連接。
[0008]機電動平衡在線監(jiān)控系統(tǒng)包括振動傳感器、平衡重塊、緊固法蘭、信號傳輸單位以及動平衡分析系統(tǒng)，其中由兩塊內(nèi)裝電子驅(qū)動元件并可在軸上相對轉(zhuǎn)動的平衡重塊、緊固法蘭和信號傳輸單位構(gòu)成一個完整的部件裝在主軸內(nèi)。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點是:本發(fā)明增設(shè)磨盤自動進給補償裝置、磨面角度調(diào)整機構(gòu)結(jié)構(gòu)、機電動平衡在線監(jiān)控系統(tǒng)動力傳送方式，使磨盤升降更趨穩(wěn)定，實現(xiàn)機械誤差自動進給補償，磨削角度定位更精確，產(chǎn)品處于機電動平衡狀態(tài)，水晶產(chǎn)品磨削精度更高；2、改進了裝夾機構(gòu)，增設(shè)機架自動旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，使設(shè)備實現(xiàn)360°多工序、多工位磨削，在磨盤穩(wěn)定的自動升降的同時，進一步減少人工操作時間，減少換盤、裝卸廣品的時間，提聞水晶工件處理量；3、對各個結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化后，系統(tǒng)分析控制方式，實現(xiàn)對設(shè)備的集成優(yōu)化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為本發(fā)明所述主軸總成結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3為本發(fā)明所述裝夾機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖4為本發(fā)明所述磨面角度調(diào)整機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖5為本發(fā)明所述機電平衡在線監(jiān)控系統(tǒng)工作示意圖。
【具體實施方式】
[0015]現(xiàn)結(jié)合附圖，對本發(fā)明進一步描述。
[0016]如圖1所示，多工位全角度自動化數(shù)控高效率水晶磨面機，包括機架1、主軸總成、機電動平衡在線監(jiān)控系統(tǒng)6、裝夾機構(gòu)7、拖架10、磨盤11、水盤12、工作固定頭13、磨面角度調(diào)整機構(gòu)14、動力輸出系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、機架自動旋轉(zhuǎn)機構(gòu)15、磨盤自動進給補償裝置。拖架10通過直線導(dǎo)軌4和直線軸承5裝在機架I的頂部，其中直線導(dǎo)軌4通過支座固定在機架I上。
[0017]如圖2所示，主軸總成包括主軸2、升降齒輪3、導(dǎo)管套19、導(dǎo)管20、底蓋23，主軸2插入在導(dǎo)管20的內(nèi)管中，導(dǎo)管20插入在導(dǎo)管套19的內(nèi)管中，導(dǎo)管套19固定在機架I上，升降齒輪3裝在導(dǎo)管套19的槽口處，在導(dǎo)管20的一外側(cè)面上設(shè)有齒條，升降齒輪3與導(dǎo)管20的齒條相嚙合，主軸2與導(dǎo)管20之間分別通過軸承A18、軸承B21連接，軸承18通過螺母17固定，軸承21通過螺母22相連接。底蓋23固定在導(dǎo)管套19上，底蓋23的凸臺插入裝在從動皮帶輪25上的軸承C24的軸承孔內(nèi)。主軸2的頭部通過法蘭盤26與磨盤11相連接，從動皮帶輪25與主動皮帶輪之間通過傳動帶連接。
[0018]如圖3所示，傳統(tǒng)的磨削磨削傳統(tǒng)的裝夾機構(gòu)7包括鋁排、蝸輪27、蝸桿28、鋁排底板、鐵杯、螺絲，鐵杯裝在鋁排蝸輪上通過螺絲拉緊，裝球時需把鋁排放在自動粘球機上，并用專用夾具定位，同時把球粘在杯上。本發(fā)明創(chuàng)新之處是在裝夾機構(gòu)7(裝夾機構(gòu)7通過調(diào)角度扳手8裝在定位座9上)上的蝸桿28上增設(shè)連接軸29，連接軸29上連接有換面電機座30和換面步進電機31，換面步進電機31由電腦控制。這樣，工件在磨削角度可調(diào)的同時也可實現(xiàn)自動換面，水晶球坯能實現(xiàn)360°全球面磨削，無需重新進行水晶球坯的二次裝卸與定位即可實現(xiàn)水晶的“多工位”磨削；同時將磨削參數(shù)輸入數(shù)控系統(tǒng)，實現(xiàn)連續(xù)性自動化磨削、換面，徹底摒除人工操作，生產(chǎn)效率大幅度提升。
[0019]如圖4所示，磨面角度調(diào)整機構(gòu)14包括正反蝸桿32、大蝸輪33，大蝸輪33通過定位軸34、正反蝸桿32與鋁排底板35連接，正反蝸桿由步進電機36帶動。
[0020]機架自動旋轉(zhuǎn)機構(gòu)15包括圓導(dǎo)軌、旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)、#字型架、下鎮(zhèn)扣、鎮(zhèn)止氣缸、鎮(zhèn)止滑套、鎮(zhèn)止軸、上鎮(zhèn)扣，在機架上增設(shè)對位傳感器，其中旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)包括鏈輪、鏈條、圓盤。工作時，由步進電機帶動鏈輪、鏈條，從而帶動圓盤及#字型架等機架上部整體旋轉(zhuǎn)，通過對位傳感器對機架進行自動對位，由下鎮(zhèn)扣、鎮(zhèn)止氣缸、鎮(zhèn)止滑套、鎮(zhèn)止軸、上鎮(zhèn)扣對機架進行鎖緊與平衡定位，以保證水晶磨削時的設(shè)備穩(wěn)定性。
[0021]磨盤自動進給補償裝置，包括伺服電機、分離式反射傳感器、減速箱、補償螺桿、螺母基座、滾珠螺桿、活動板、關(guān)節(jié)軸承，其中，補償螺桿依次與減速箱、伺服電機相連接，補償螺桿通過螺母基座與滾珠螺桿相連接，滾珠螺桿通過關(guān)節(jié)軸承與主軸連接，螺母基座通過活動板與升降機構(gòu)相連，升降機構(gòu)中有滾珠絲杠，其由步進電機帶動，在關(guān)節(jié)軸承處設(shè)有以分離式反射傳感檢測器，分離式反射傳感檢測器與PC相連接。工作時，步進電機帶動滾珠絲桿升降進而帶動升降機構(gòu)升降，關(guān)節(jié)軸承帶動主軸升降；同時，關(guān)節(jié)軸承處的傳感器檢測磨削誤差，經(jīng)電腦分析后，催動伺服電機，減速器運作，使補償螺桿旋轉(zhuǎn)，進而使?jié)L珠螺桿做升降運動，實現(xiàn)對磨削誤差的機械進給。實現(xiàn)了磨盤的二次進給模式，第一次進給，由主軸帶動磨盤升降，第二次進給由磨盤自動進給裝置完成。由于項目采用的是電動方式與滾珠螺桿相結(jié)合的方式，比之有關(guān)氣動方式的磨削進給補償，相應(yīng)更及時，進給更穩(wěn)定。
[0022]如圖5所示，機電動平衡在線監(jiān)控系統(tǒng)6包括振動傳感器、平衡重塊、緊固法蘭、信號傳輸單位以及動平衡分析系統(tǒng)，其中由兩塊內(nèi)裝電子驅(qū)動元件并可在軸上相對轉(zhuǎn)動的平衡重塊、緊固法蘭和信號傳輸單位構(gòu)成一個完整的部件裝在主軸內(nèi)。設(shè)備工作時，以某個位置為基準相位，主軸的動不平衡振幅值由振動傳感器測出，動不平衡的相位則通過裝在轉(zhuǎn)子內(nèi)的電子元件測量，同時，另一個振動傳感器對工件的振動信息進行采集；兩部分的振動信息經(jīng)過動平衡分析系統(tǒng)分析后，一方面可通過控制角度磨面角度定位裝置進行調(diào)整，另一面，電腦控制主軸上的兩平衡重塊做相對滑動及其磨盤自動進給補償裝置進行自動進給補償，二者一起作用從而達到平衡的目的。
[0023]動力系統(tǒng)帶動主軸旋轉(zhuǎn)，主軸帶動磨盤轉(zhuǎn)動；采用滾珠絲桿進行動力方向轉(zhuǎn)換，通過導(dǎo)管、主軸、磨盤自動進給補償裝置帶動磨盤進行上下運動，通過關(guān)節(jié)軸承、可調(diào)凸輪、使拖板左右往復(fù)移動；通過動力系統(tǒng)帶動正反蝸桿旋轉(zhuǎn)，使兩根鋁排底板同時按相反方向旋轉(zhuǎn)調(diào)整磨面角度；動力輸出系統(tǒng)中步進電機通過步進電機輸出軸、小齒輪、大齒輪、蝸桿帶動蝸輪轉(zhuǎn)動，蝸輪通過套筒、換面裝置帶動工件固定頭轉(zhuǎn)動、換面，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)動水晶工件角度，實現(xiàn)水晶坯體360度的磨削；通過機架旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，對機架進行旋轉(zhuǎn)、緊鎖平衡定位，進行連續(xù)性多工序磨削。
【權(quán)利要求】
1.多工位全角度自動化數(shù)控高效率水晶磨面機，包括機架、主軸總成、裝夾機構(gòu)、拖架、磨盤、水盤、工作固定頭、磨面角度調(diào)整機構(gòu)、動力輸出系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于:在所述裝夾機構(gòu)上的蝸桿上增設(shè)連接軸，連接軸上連接有換面電機座和換面步進電機，換面步進電機由電腦控制；所述磨面角度調(diào)整機構(gòu)包括正反蝸桿、大蝸輪，大蝸輪通過定位軸、正反蝸桿與鋁排底板連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多工位全角度自動化數(shù)控高效率水晶磨面機，其特征在于:它還包括機架自動旋轉(zhuǎn)機構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多工位全角度自動化數(shù)控高效率水晶磨面機，其特征在于:機架自動旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括圓導(dǎo)軌、旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)、#字型架、下鎮(zhèn)扣、鎮(zhèn)止氣缸、鎮(zhèn)止滑套、鎮(zhèn)止軸、上鎮(zhèn)扣，在機架上增設(shè)對位傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的多工位全角度自動化數(shù)控高效率水晶磨面機，其特征在于:它還包括磨盤自動進給補償裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多工位全角度自動化數(shù)控高效率水晶磨面機，其特征在于:所述磨盤自動進給補償裝置，包括伺服電機、分離式反射傳感器、減速箱、補償螺桿、螺母基座、滾珠螺桿、活動板、關(guān)節(jié)軸承，其中，補償螺桿依次與減速箱、伺服電機相連接，補償螺桿通過螺母基座與滾珠螺桿相連接，滾珠螺桿通過關(guān)節(jié)軸承與主軸連接，螺母基座通過活動板與升降機構(gòu)相連，升降機構(gòu)中有滾珠絲杠，其由步進電機帶動，在關(guān)節(jié)軸承處設(shè)有分離式反射傳感檢測器，分離式反射傳感檢測器與PC相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多工位全角度自動化數(shù)控高效率水晶磨面機，其特征在于:它還包括機電動平衡在線監(jiān)控系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多工位全角度自動化數(shù)控高效率水晶磨面機，其特征在于:機電動平衡在線監(jiān)控系統(tǒng)包括振動傳感器、平衡重塊、緊固法蘭、信號傳輸單位以及動平衡分析系統(tǒng)，其中由兩塊內(nèi)裝電子驅(qū)動元件并可在軸上相對轉(zhuǎn)動的平衡重塊、緊固法蘭和信號傳輸單位構(gòu)成一個完整的部件裝在主軸內(nèi)。
【文檔編號】B24B41/06GK103949951SQ201410170587
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月26日
【發(fā)明者】吳增潭 申請人:江西省恒興水晶科技有限公司