专利名称：摆臂式刀具圆弧刃磨机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种刀具刃磨机，尤其是一种超硬刀具的圆弧刃磨机。
背景技术：
随着金刚石、立方氮化硼、陶瓷等超硬材料刀具的普及应用，尤其以车代磨的加工 新趋势；使人们对车刀的刃磨要求越来越苛刻，传统的手工修磨车刀已难满足要求，尤其在 光洁度方面，从而促使人们对机器修磨刀具看得越来越重。目前市场上的超硬刃磨机，进刀 机构由于滑台重量很重，并且滑台摩擦系数较大，刀具刃磨时回弹力要比较大，从而在刃磨 如单晶类金刚石等脆性很大的刀具时，刃口容易崩裂；有些学者提出用磁或空气悬浮式滑 台机构，但其造价高，因而市面应用较少，另外目前市面上超硬刀具刃磨设备结构复杂造价 尚ο
发明内容
本发明的目的是提供一种进刀柔性好、结构简单经济、主轴刚性强、刃磨质量好的 刀具圆弧刃磨机。为了达到上述的发明目的，本发明所采用的技术方案是它主要由机体、控制系 统、磨头总成、小十字滑座、回转工作台、刀架组成；其特征在于进刀移动机构采用摆臂机 构，其优选安装在与砂轮面相垂直方向上，该摆臂机构主要由中心轴与摆臂组成；摆臂上安 装有回转工作台，回转工作台上安装有小十字滑座，小十字滑座上安装有刀架。为了更精确 的保证摆臂的进刀精度，摆臂机构的中心轴的中心点位置在水平方向上与砂轮面距离优选 在正负20毫米内。为了在刃磨时，砂轮磨损均勻，刀具刃磨尺寸有保障，在机体上安装有一 个与砂轮面方向相平行的往复移动滑台；该往复移动滑台可选磨头总成或摆臂机构安装在 该滑台上，本发明优选摆臂机构的中心轴安装在往复移动滑台上，磨头总成固定安装在机 体上，这样更有利强化机台刚性。上述往复移动滑台优选电机加丝杆结构，次选油缸机构、 偏心机构。为了使本机更具经济实用性，本发明优选砂轮面与磨头总成平行安装，即采用砂 轮圆柱面磨削的结构。该结构刀具刃磨后角变化时，只需通过改变刀具相对砂轮的高度，即 可实现；而且在刃磨正反刀及切槽刀时，不用像端面砂轮刃磨时，那样移动到砂轮的两侧方 可刃磨，其往复移动空间大为缩小，而且方便操作、提高效率。另外该结构没有如端面砂轮 刃磨般因砂轮内外圈线速度不同而影响刃磨质量。为方便刀具刃磨的后角选择，本发明优 选模块化刀垫来有级调节刀具刃磨后角的需求，次选在小十字滑座与刀架间安装升降机构 来无级调节刀具刃磨后角的需求；另外也可选择为磨刀总成安装一个升降机构来无级调节 刀具刃磨后角的需求。为了更好的保证刃磨金刚石、立方氮化硼等脆性刀具的刃磨质量，本发明摆臂进 给机构优选弹性稳压自进给机构；而该弹性稳压自进给机构优选气动弹性稳压自进给机 构，次选弹簧稳压自进给机构，也可选用重力弹性稳压自进给机构。
为了保证长时间刃磨后砂轮表面的平直性，本发明在摆臂和与其相接触的进给机 构的滑台分别用绝缘材料各安装一个定位块；两定位块其中一块接电源，另一块接控制系 统。当刀具没有接触砂轮时，由于弹性稳压机构的作用，两定位块相接触，信号接通；控制系 统发出信号让进给机构移动，摆臂摆动，刀具向砂轮面靠进；直到刀具接触砂轮面之后，此 时进给机构再移动，两定位块即分离，信号切断，控制系统发出信号让进给机构停止；该动 作由于进刀深度浅从而保证了长时间刃磨后砂轮表面的平直性。由于本发明进刀移动机构采用摆臂方式进给，其进刀路线为弧状；另外在选用砂 轮面与磨头总成平行安装的结构时，其刀具刃磨的后角大小是通过调整刀具相对砂轮的高 低来实现，其刀具相对砂轮的高低又直接影响进给距离；因而为提高效率及精度，本发明控 制系统采用微电脑结构，并在摆臂进刀机构上安装数控电机或光栅；另外其它传动机构也 都根据市场性价需求安装数控电机或光栅。该微电脑控制系统通过三角函数等科学计算， 使得摆臂进刀精度得到保障，系统并根据输入刃磨的后角大小及圆弧大小，系统自动计算 出刀具需安装的高度(若有装配有数控电机的升降机构，系统将自动升降至该高度；若没 有装配数控电机的升降机构，即可视人机界面中系统计算出的高度，再用模块垫片来调整 至该高度)及摆臂该摆到何位即可达到回转工作台轴心延线到砂轮面距离刚好为刀尖圆 弧的距离。由于砂轮大小将会直接影响控制系统的计算精度，因而需要经常测量砂轮大小， 输入系统，以便系统更精确计算出进刀值；为减少劳动强度，本发明在主轴座上安装一套自 动测量系统，该系统主要由光栅测头、小型滑台、笔型汽缸、定位块组成。其中小型滑台安装 在主轴座与光栅测头之间，来保证光栅测头移动精度；笔型汽缸安装在主轴座与小型滑台 的滑块之间，推拉滑块前进后退；定位块安装在主轴座上，用于对滑台进行前进定位；光栅 测头中心线与砂轮中心优选在正负20内。为防止水及粉尘进入自动测量系统，在砂轮罩上 安装有一个挡套。为了提高回转工作台精度，本发明在回转工作台安装有蜗杆传动机构，其优选无 间隙蜗杆机构；为提高效率在蜗杆上安装数控电机。本发明的有益效果是1、由于进刀移动机构采用摆臂机构，其摩擦力小、力臂长， 有利于磨削时进刀弹性回弹及刀具相对砂轮实际进刀压力的精确控制；其次，采用摆臂进 刀移动机构其刀具受力方向与进刀移动力方向基本相同，而用传统滑台进刀移动机构，其 刀具受力方向与进刀移动力方向相垂直，其严重影响刀具的实际刃磨受力大小，尤其是刀 具的回退力大小；另外该机构相对传统滑台进刀移动机构相比，重量仅其几份之一，重力的 减少、就可减少进刀与退刀的力矩因素；再则采用摆臂进刀移动机构其结构简单，造价低。 2、由于磨头总成或摆臂机构的中心轴安装在往复移动滑台上，其刃磨时砂轮磨损均勻，刀 具刃磨尺寸有保障，尤其刃磨特硬材料刀尖圆弧时。3、采用砂轮面与磨头总成平行安装， 即采用砂轮圆柱面磨削的结构；该结构刀具刃磨后角变化时，只需通过改变刀具相对砂轮 的高度，即可实现；而且在刃磨正反刀及切槽刀时，不用像端面砂轮刃磨时那样移动到砂轮 的两侧方可刃磨，其往复移动空间大为缩小，而且方便操作、提高效率；另外该结构没有如 端面砂轮刃磨般因砂轮内外圈线速度不同而影响刃磨质量。4、摆臂进给机构采用弹性稳压 自进给机构，其刃磨刀具刃磨压力平稳、无冲击，从而提高刃磨质量，尤其刃磨特脆材料刀 尖圆弧时。5、采用在摆臂和与其相接触的进给机构的滑台分别用绝缘材料各安装一个定位块；两定位块其中一块接电源，另一块接控制系统；该机构由于进刀深度始终保持一个很 浅的值内，从而保证了长时间刃磨后砂轮表面的平直性。6、磨头总成优选固定安装在机座 上，其无传统刃磨装置因磨头总成可摆动角度或升降、纵向移动、横向移动等而引起的刚性 不足所导致的刃磨质量下降。7、控制系统采用微电脑结构，并在摆臂进刀机构上安装数控 电机或光栅；该微电脑控制系统通过三角函数等科学计算，使得摆臂进刀精度得到保障，而 且大大降低劳动强度并提高生产效率。8、采用在主轴座上安装一套自动测量系统，该系统 有效减少因砂轮磨削更换等引起需重新测量砂轮大小，再输入控制系统的劳动强度。9、采 用在回转工作台安装有蜗杆传动机构，有效提高了回转工作台精度，并采用优选在蜗杆上 安装数控电机来提高生产效率。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明图1是本发明第一实施例的主体结构剖视图；其中1为磨头总成，2为电机，3为 机体，4为砂轮面，5为滚动导轨，6为纵向滑台，7为摆臂，8为中心轴，10为轴承座，11为回 转工作台，12为轴承2，13为小十字滑台，14为刀架，15为刀垫，17为汽缸，18小移动滑台， 19为滚动丝杆2，20为伺服电机2，25为主轴座，26为光栅测头，27为滚动导轨2，28为笔型 汽缸，29为定位块，30为砂轮罩，31为挡套。图2是图1的整机主视图。图3是图1的整机左视图。图4是图2的K部剖视图；其中7为摆臂，8为中心轴，9为轴承，10为轴承座，11 为回转工作台，12为轴承2，16为滚动丝杆。图5是图1的E部放大图；其中7为摆臂，18为小移动滑台，21为绝缘套1，22为 半球状定位钉，23为绝缘套2，24为平面定位钉。图6是本发明第二实施例的主视图；其中40为摆臂横向轴，41为摆臂竖向轴，42 为轴承3，43为回转工作台2，48为双出轴汽缸。图7是图6的左视图；其中36为磨头总成2，37为电机2，38为机体2，39为砂轮 面2，41摆臂竖向轴，42为轴承3，43为回转工作台2，44为小十字滑台2，45为刀架2，46为 刀垫2，47为蜗杆，49为汽缸2，50为小移动滑台2，51为丝杆，52为步进电机，53为钢丝绳， 54为圆钢棒，55为绝缘棒，56为轴承4。
具体实施例方式实施例一参照图1所示，本实施例磨头总成(1)和电机(2) —起固定安装在机体(3)上，砂 轮面(4)与磨头总成(1)平行安装。与磨头总成(1)平行方向用两根滚动导轨(5)在机体 (3)上安装有一个纵向滑台(6)。参照图1、4所示，本实施例中摆臂由摆臂(7)、中心轴(8)、 轴承(9)、轴承座(10)组成，该摆臂(7)与中心轴(8)用轴孔紧密配合成一个十字轴架；中 心轴(8)两端各用一对轴承(9)通过轴承座(10)固定安装在纵向滑台(6)上，中心轴(8) 的中心点位置在水平方向上距砂轮面1毫米。摆臂(7)上端加工成轴状，直接当做回转工作 台(11)的心轴，摆臂(7)通过轴承2(12)与回转台装配成一个灵活的回转工作台(11)；回
5转工作台(11)上安装有一个小十字滑台(13)，小十字滑台(13)上安装有一个刀架(14)， 刀架(14)中放有模块刀垫(15)。参照图4所示，纵向滑台(6)用滚动丝杆(16)加伺服电 机进行左右与往复移动。参照图1所示，本实施例摆臂(7)的弹性稳压进给装置主要由汽缸(17)、小移动 滑台(18)、滚动丝杆2 (19)、伺服电机2 (20)组成；小移动滑台(18)的滑座连体安装在纵向 滑台(6)上，小移动滑台(18)的滑板一端开有一个方孔，摆臂(7)穿过该孔，另一端安装滚 动丝杆2 (19)，滚动丝杆2 (19)另一端与伺服电机2 00)相联；汽缸(17)安装在摆臂(7) 上，并在汽缸(17)进气管路上加装有一个快速排气阀，从而使其有更大的回弹距离。参照 图1、5所示，为了保证长时间刃磨后砂轮表面的平直性，本实施例在摆臂(7)上通过绝缘套 1(21)安装有一颗导电半球状定位钉0 ；在小移动滑台(18)的滑板中通过绝缘套2 03) 安装有一颗导电平面定位钉04)；半球状定位钉0 尾端接24V负极电源，平面定位钉 (24)尾端与微电脑控制器相连；工作时由于汽缸(17)的推顶在刀具没有接触砂轮(4)时， 两定位钉(22、24)相接触，信号接通，微电脑控制器发出信号让伺服电机W20)运动，小移 动滑台(18)移动，摆臂(7)摆动，刀具向砂轮面(4)靠进；直到刀具接触砂轮面(4)之后， 此时伺服电机2 OO)再让小移动滑台(18)移动，两定位钉(22、24)即分离，信号切断，微电 脑控制器发出信号让伺服电机2 OO)停止；该动作由于进刀深度浅从而保证了长时间刃磨 后砂轮表面的平直性。参照图1、2、3所示，本实施例由于进给采用摆臂方式进给，其进刀路线为弧状，另 外其刀具刃磨的后角大小通过调整刀具相对砂轮的高低来实现，其刀具相对砂轮的高低又 直接影响进给距离，因而为提高效率及精度，本机控制系统采用微电脑结构，其再配合数控 电机及光栅、电磁阀等构成一套自动化系统；系统通过三角函数等科学计算，使得摆臂进刀 精度得到保障，系统并根据输入刃磨的后角大小及圆弧大小，系统自动计算出刀具需安装 的高度(若有装配有数控电机的升降机构，系统将自动升降至该高度；若没有装配数控电 机的升降机构，即可视人机界面中系统计算出的高度，再用模块垫片来调整至该高度)及 摆臂该摆到何位即可达到回转工作台轴心延线到砂轮面距离刚好为刀尖圆弧的距离。由于砂轮大小将会直接影响系统计算精度，因而需要经常测量砂轮大小，再输入 系统，以便系统更精确计算出进刀值；为减少劳动强度，本实施例(参照图1所示)在主轴 座05)上安装一套自动测量系统；该系统主要由光栅测头( )、滚动导轨2 (27)、笔型汽缸 (观)、定位块09)组成；其中滚动导轨2 07)安装在主轴座0 上，滚动导轨2 07)的滑 块上安装光栅测头06)；笔型汽缸08)安装在主轴座0 与滚动导轨W27)滑块间，推 拉滑块前进后退；定位块09)安装在主轴座0 上，用于对光栅测头06)进行前进定位； 光栅测头06)中心线与砂轮(4)中心等高。为防止水及粉尘进入自动测量系统，在砂轮罩 (30)上安装有一个挡套(31)。工作时笔型汽缸08)推动滚动导轨2 07)滑块向前移动直 到碰到定位块( )，此时系统计入光栅测头06)的的坐标值，系统再通过计算，即可得到 砂轮外径及磨损值。实施例二参照图6、7所示，本实施例磨头总成2(36)和电机2(37) —起固定安装在机体 2(38)上，砂轮面2(39)与磨头总成2(36)平行。本实施例中摆臂直接由十字轴连体组合而 成，该摆臂横向轴GO)两端间隙配合安装在机体2 (38)上，摆臂横向轴GO)的中心点位置在水平方向上距砂轮面2(39)1毫米。摆臂竖向轴Gl)的上端通过轴承3 与回转台装配成一个灵活的回转工作台203)；回转工作台203)上安装有一个小十字滑台2(44)，小 十字滑台W44)上安装有一个刀架2 (45)，刀架2 05)中放有模块刀垫2 06)。为了提高回 转工作台W43)精度，本实施例回转工作台2 03)安装有蜗杆G7)传动机构。摆臂的横向 轴GO)与机体2(38)间安装一个双出轴汽缸(48)，来推动摆臂左右与往复移动。
参照图7所示，本实施例摆臂的弹性稳压进给装置主要由汽缸W49)、小移动滑台 2 (50)、丝杆(51)、步进电机(52)组成；小移动滑台2 (50)的滑座固定安装在机体2 (38)上， 小移动滑台2(50)的滑板一端安装有一根与砂轮面2 (39)平行的圆钢棒(M)，小移动滑台 2(50)的滑板另一端安装有一根丝杆(51)，丝杆(51)另一端与步进电机(5 相联；汽缸 2(49)安装在机体2(38)上，用钢丝绳(53)拉住摆臂竖向轴向小移动滑台2(50)靠 近。为了保证长时间刃磨后砂轮表面的平直性，本实施例在摆臂竖向轴Gl)尾端用绝缘 棒(55)安装一个轴承4(56)与小移动滑台2(50)的滑板的弧面相接触，小移动滑台2(50) 的滑板采用绝缘材料，圆钢棒(54)采用轴承钢材料，圆钢棒(54)接有24V负极电源，轴承 4(56)与微电脑控制器相连通电。
权利要求
1.一种摆臂式刀具圆弧刃磨机，它主要由机体、控制系统、磨头总成、小十字滑座、回转 工作台、刀架组成；其特征在于与砂轮面相垂直方向安装一个摆臂机构，该摆臂机构主要 由中心轴与摆臂组成；摆臂上安装有回转工作台，回转工作台上安装有小十字滑座，小十字 滑座上安装有刀架；在机体上安装有一个与砂轮面方向相平行的往复移动滑台，磨头总成 或摆臂机构安装在往复移动滑台上。
2.根据权利要求1所述的摆臂式刀具圆弧刃磨机，其特征在于所述的控制系统采用 微电脑系统，并在摆臂进刀机构上安装数控电机或光栅。
3.根据权利要求1所述的摆臂式刀具圆弧刃磨机，其特征在于所述的磨头总成与砂 轮面平行安装。
4.根据权利要求1所述的摆臂式刀具圆弧刃磨机，其特征在于所述的摆臂的进给机 构采用弹性稳压自进给机构。
5.根据权利要求1所述的摆臂式刀具圆弧刃磨机，其特征在于所述的磨头总成的固 定座上安装一套自动测量砂轮大小的测量系统。
6.根据权利要求1所述的摆臂式刀具圆弧刃磨机，其特征在于所述的回转工作台安 装有蜗杆传动机构。
7.根据权利要求1所述的摆臂式刀具圆弧刃磨机，其特征在于所述的小十字滑座与 刀架间安装升降机构。
8.根据权利要求1或4所述的摆臂式刀具圆弧刃磨机，其特征在于所述的弹性稳压 自进给机构的滑台和摆臂分别用绝缘材料各安装一个定位块，两定位块其中一块接电源， 另一块接控制系统。
9.根据权利要求5所述的摆臂式刀具圆弧刃磨机，其特征在于所述的自动测量砂轮 大小的测量系统主要由光栅测头、小型滑台、笔型汽缸、定位块组成；其中小型滑台安装在 主轴座与光栅测头之间，笔型汽缸安装在主轴座与小型滑台的滑块之间，定位块安装在主 轴座上，光栅测头中心线与砂轮中心在正负20内。
全文摘要
一种摆臂式刀具圆弧刃磨机。它主要由机体、控制系统、磨头总成、小十字滑座、回转工作台、刀架组成；其特征在于进刀移动机构采用摆臂机构，摆臂上安装有回转工作台，回转工作台上安装有小十字滑座，小十字滑座上安装有刀架；在机体上安装有一个与砂轮面方向相平行的往复移动滑台，磨头总成或摆臂机构安装在往复移动滑台上。该摆臂式刀具圆弧刃磨机进刀柔性好、结构简单经济、主轴刚性强、刃磨质量好，广泛适用于精密机械加工刀具及超硬刀具的刃磨。
文档编号B24B3/34GK102145470SQ20101010899
公开日2011年8月10日 申请日期2010年2月10日 优先权日2010年2月10日
发明者丁珍华 申请人:丁珍华