自动刀具补偿的同步啮合螺旋砂轮磨削装置和方法
【专利摘要】本发明公开一种自动刀具补偿的同步啮合螺旋砂轮磨削装置及方法，包括机架，机架上设有：倾斜布置的第一底座，安装在第一底座上的第一螺旋砂轮，相对第一底座反向倾斜的第二底座，安装在第二底座上并与第一螺旋砂轮同步啮合的第二螺旋砂轮，和位于第一底座和第二底座之间并用于固定刀具的夹具；第一底座和第二底座上均设有调节螺旋砂轮进给的进给机构；机架上设有调节第一底座和第二底座的倾斜角度以控制砂轮磨削角度的调节机构；第一底座和第二安装座上均设有用于驱动螺旋砂轮的伺服电机，每个伺服电机受控于与之连接的伺服驱动器。本发明解决了传统同步输出不能改变主轴中心距的问题，并且加入了砂轮过载保护系统，极大地提升了设备的安全性。
【专利说明】
自动刀具补偿的同步啮合螺旋砂轮磨削装置和方法
技术领域
[0001]本发明涉及刀具砂轮磨削技术，尤其是涉及一种自动刀具补偿的同步啮合螺旋砂轮磨削装置和方法。
【背景技术】
[0002]美工刀片、剃须刀片、清洁刀片等带一个或者多个刃口的刀片，在生产和生活中必不可少，并且市场需求量很大。然而国产刀片的质量一直提上不上去，高端市场一直被国外品牌占据着，例如日本的田岛工具。生产高质量的刀片是势在必行的，这也对设备和工艺方法提出了很高的要求。
[0003]现有砂轮磨削的方法大致分为单侧平行砂轮组磨削、双侧啮合平行砂轮组磨削、单侧螺旋砂轮磨削和机械式双侧螺旋砂轮同步啮合磨削。
[0004]单侧平行砂轮组，包括两个安装在主轴102上的平行砂轮101，即用一组平面砂轮相互叠加安装后，对刀片一侧进行磨削加工的方法。此方法的缺点:刀片刃口一侧受力，磨削时刃口会受力形变，刃口磨削后的尺寸精度不高，表面粗糙度不高。
[0005]双侧啮合平行砂轮组磨削，如图1所示，包括两个安装在主轴102上的平行砂轮101，即由一对转速相同方向相反的平行砂轮组对刀片刃口进行磨削。此方法的缺点:刃口双侧受力，受力变形的影响比单侧平行砂轮组要小，但是在砂轮啮合的间隙处还是会存在单侧受力的情况。刃口尺寸精度较单侧平行砂轮组要好，但是精度控制仍旧不高，表面粗糙度较好。
[0006]单侧螺旋砂轮磨削。螺旋砂轮相对于平行砂轮组的最大优点是高速磨削时始终有砂轮磨削刃口，不会出现平行砂轮组的间隔磨削情况。所以表面光洁度较平行砂轮组要好。缺点是单侧磨削仍旧存在刃口单侧受力的情况，尺寸的控制精度不高。
[0007]机械式双侧螺旋砂轮同步啮合磨削，如图2和图3所示，包括两个安装在主轴上的螺旋砂轮201，电机I作为动力输入，通过带轮2、皮带3、带轮4传递动力给齿轮箱5 ο齿轮箱5输出一对速度相同、方向相反的动力，通过带轮7、皮带6将动力传递给砂轮8。
[0008]上述机械式双侧螺旋砂轮同步啮合磨削机构的缺点如下:
[0009](I)此装置通过机械方式控制同步，安全可靠;但是缺点也很明显，即不能进行砂轮补偿；因为两个砂轮的中心距变化，势必引起机械结构的变化，砂轮的运动状态就会改变。
[0010](2)通过齿轮箱实现同步的该装置，还存在齿轮箱噪声大、振动大、发热量大等缺点，而且随着砂轮转速、砂轮磨削量的增大，噪声和振动的现在更加明显。
[0011 ] (3)当齿轮箱5或者传动机构7发生故障时，砂轮8互相碰撞破损。
【发明内容】
[0012]针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种自动刀具补偿的同步啮合螺旋砂轮磨削装置及方法，利用电气控制结合机械传动，实现了装置的机电一体化升级，不仅解决了传统同步输出不能改变主轴中心距的问题，而且减小了装置的机械振动和噪音，并且加入了砂轮过载保护系统，极大地提升了设备的安全性。
[0013]本发明的具体技术方案如下:
[0014]—种自动刀具补偿的同步啮合螺旋砂轮磨削装置，包括机架，所述的机架上设有:倾斜布置的第一底座，安装在第一底座上的第一螺旋砂轮，相对第一底座反向倾斜的第二底座，安装在第二底座上并与第一螺旋砂轮同步啮合的第二螺旋砂轮，和位于第一底座和第二底座之间并用于固定刀具的夹具；
[0015]所述的第一底座和第二底座上均设有调节螺旋砂轮进给的进给机构；
[0016]所述的机架上设有调节第一底座和第二底座的倾斜角度以控制砂轮磨削角度的调节机构；
[0017]所述的第一底座和第二安装座上均设有用于驱动螺旋砂轮的伺服电机，每个伺服电机受控于与之连接的伺服驱动器。
[0018]本发明采用两个采用螺旋砂轮双侧啮合同步磨削的方法，提高了刀片刃口的尺寸精度和表面光洁度，且在磨削过程中，利用伺服驱动器控制两个螺旋砂轮同步啮合运行，通过调节机构控制砂轮对刀具刃口的磨削角度，利用进给机构调节螺旋砂轮进给，实现砂轮磨损后的自动补偿。
[0019]作为优选的，所述的第一底座和第二底座上安装有滑动座，所述的进给机构包括固定在底座上的进给电机，所述的进给电机通过丝杆机构驱动所述的滑动座并带动螺旋砂轮进给。
[0020]作为优选的，所述第一底座和第二底座上设置燕尾滑槽，滑动座底部设有与燕尾滑槽相配合的燕尾滑块，燕尾滑块滑动设置在燕尾滑槽内，利于提升进给的控制精度。
[0021]作为优选的，所述第一底座和第二底座靠近夹具的一侧转接在机架上，相对的另一侧与机架之间通过所述的调节机构支撑，通过改变调节机构的支撑高度，实现第一底座和第二底座的倾斜角度调节，以带动调节刀片刃口的磨削角度。
[0022]作为优选的，所述的调节机构包括与机架固定连接的螺套，内部设有相配合的螺杆;螺杆的顶部抵住底座，底部设有转盘。
[0023]作为优选的，所述的伺服驱动器连接至一个PLC控制器，所述PLC控制器内设有第一比较器，所述的同步比较器用于判断两个伺服电机的驱动电流是否相同。
[0024]本发明中，为防止砂轮在高速下的碰撞，必须保持两个螺旋砂轮同步啮合运行，具体通过控制对应两个伺服电机的驱动电流，以保持以同等功率运行，若两个伺服电机的驱动电流不同，PLC控制器通过伺服驱动器停止伺服电机的运行，避免砂轮碰撞。
[0025]作为优选的，所述的PLC控制器内设有第二比较器，用于判断两个伺服电机的驱动电流是否小于设定的阈值。
[0026]本发明中还设置过载保护，即当突发情况发生(例如同步带轮失效、杂物进入砂轮内侧)，这是砂轮主轴的负载力矩增大，系统会立刻停止工作，有效地防止砂轮在高速下碰撞，引起安全事故。具体地，在运行时通过判断伺服电机的驱动电流是否小于设定的阈值，若驱动电流突然增大，表示砂轮主轴的负载力矩增大，此时应控制砂轮停止工作。
[0027]本发明还提供了一种利用权利要求7中同步啮合螺旋砂轮磨削装置的方法，包括:
[0028]利用调节机构调节第一底座和第二底座的倾斜角度以控制砂轮对刀具刃口的磨削角度；
[0029]利用进给机构控制第一底座和第二底座上的螺旋砂轮滑动，用于砂轮磨损后的进给补偿；
[0030]利用伺服驱动器和PLC控制器，保持两个伺服电机的驱动电流的差值处于合理区间，控制两个螺旋砂轮的同步啮合运动；
[0031]利用伺服驱动器和PLC控制器，控制两个伺服电机的驱动电流小于设定的阈值，避免两个电机超负荷运行。
[0032]本发明的有益效果如下:
[0033](I)机械结构由传统的机械传动结构变为机械+电气控制，提高了结构的柔性化；
[0034](2)利用进给机构控制砂轮自动进给补偿，以解决传统结构无法实现砂轮进刀功會K;
[0035](3)螺旋砂轮磨削比平行砂轮磨削，可以保证更好的加工精度和表面光洁度。
【附图说明】
[0036]图1为现有双侧啮合平行砂轮组磨削的结构示意图；
[0037]图2为现有机械式双侧螺旋砂轮同步啮合磨削的结构示意图；
[0038]图3为现有机械式双侧螺旋砂轮同步啮合磨削的驱动结构图；
[0039]图4为本发明中螺旋砂轮结构图；其中，a图为外部结构图；b图为端面视图；c图为A-A向的剖视图；
[0040]图5为本发明中同步啮合螺旋砂轮磨削装置的结构图；
[0041]图6为本发明中同步啮合螺旋砂轮磨削装置的伺服控制系统图。
【具体实施方式】
[0042]如图4?图6所示的同步啮合螺旋砂轮磨削装置，包括机架，机架上设有:倾斜布置的第一底座512，安装在第一底座512上的第一螺旋砂轮507，相对第一底座512反向倾斜的第二底座510，安装在第二底座510上并与第一螺旋砂轮507同步啮合的第二螺旋砂轮508，和位于第一底座512和第二底座510之间并用于固定刀具的夹具511。
[0043]本实施例中，螺旋砂轮的结构如图4中的a、b、c图所示，第一螺旋砂轮507和第二螺旋砂轮508设置在刀具的两侧，采用两个采用螺旋砂轮双侧啮合同步磨削的方法，提高刀片刃口的尺寸精度和表面光洁度。
[0044]第一底座512和第二底座510上均设有调节螺旋砂轮进给的进给机构504，另外，第一底座512和第二底座510上安装有滑动座505，进给机构504包括固定在两个底座上的进给电机514，该进给电机514通过丝杆机构驱动滑动座505并带动螺旋砂轮进给，实现砂轮磨损后的自动补偿。其中，第一底座512和第二底座510上设置燕尾滑槽，滑动座505底部设有与燕尾滑槽相配合的燕尾滑块503，燕尾滑块503在燕尾滑槽内滑动，从而使滑动座505带动螺旋砂轮进给。
[0045]机架上设有调节第一底座512和第二底座510的倾斜角度以控制砂轮磨削角度的调节机构502;具体地，第一底座512和第二底座510靠近夹具511的一侧转接在机架上，相对的另一侧于机架之间通过调节机构502支撑，通过改变调节机构502的支撑高度，实现第一底座512和第二底座510的倾斜角度调节，以带动调节刀片刃口的磨削角度。
[0046]本实施例中，调节机构502包括与机架固定连接的螺套513，内部设有相配合的螺杆，螺杆的顶部抵住对应的底座，底部设有转盘501，转动转盘501以调节螺杆对底座的支撑高度。
[0047]如图5和图6所示，第一底座512和第二底座510上均设有用于驱动螺旋砂轮的第一伺服电机506和第二伺服电机509，每个伺服电机分别对应一个伺服驱动器，两个伺服驱动器连接至一个PLC控制器。
[0048]本实施例中，PLC控制器内设有第一比较器，用于判断两个伺服电机的驱动电流是否相同。PLC控制器内还设有第二比较器，用于判断两个伺服电机的驱动电流是否小于设定的阈值。
[0049]利用第一比较器控制对应两个伺服电机的驱动电流，以保持以同等功率运行，实现两个螺旋砂轮的同步啮合运行，若两个伺服电机的驱动电流不同，PLC控制器通过伺服驱动器停止伺服电机的运行，避免砂轮碰撞。
[0050]本实施例中还设置过载保护，即当突发情况发生(例如同步带轮失效、杂物进入砂轮内侧)，这是砂轮主轴的负载力矩增大，系统会立刻停止工作，有效地防止砂轮在高速下碰撞，引起安全事故。具体地，在运行时通过第二判断伺服电机的驱动电流是否小于设定的阈值，若驱动电流突然增大，表示砂轮主轴的负载力矩增大，此时应控制砂轮停止工作。
[0051]本实施例中，伺服控制系统内设置设有断电保护，运行时出现可能导致损坏或危险的情况时自动切断电源停止运行来保障设备安全的功能。
[0052]以上所述仅为本发明的较佳实施举例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种自动刀具补偿的同步啮合螺旋砂轮磨削装置，其特征在于，包括机架，所述的机架上设有:倾斜布置的第一底座，安装在第一底座上的第一螺旋砂轮，相对第一底座反向倾斜的第二底座，安装在第二底座上并与第一螺旋砂轮同步啮合的第二螺旋砂轮，和位于第一底座和第二底座之间并用于固定刀具的夹具； 所述的第一底座和第二底座上均设有调节螺旋砂轮进给的进给机构； 所述的机架上设有调节第一底座和第二底座的倾斜角度以控制砂轮磨削角度的调节机构； 所述的第一底座和第二安装座上均设有用于驱动螺旋砂轮的伺服电机，每个伺服电机受控于与之连接的伺服驱动器。2.如权利要求1所述的同步啮合螺旋砂轮磨削装置，其特征在于，所述的第一底座和第二底座上安装有滑动座，所述的进给机构包括固定在两个底座上的进给电机，所述的进给电机通过丝杆机构驱动所述的滑动座并带动螺旋砂轮进给。3.如权利要求2所述的同步啮合螺旋砂轮磨削装置，其特征在于，所述第一底座和第二底座上设置燕尾滑槽，滑动座底部设有与燕尾滑槽相配合的燕尾滑块。4.如权利要求1或3所述的同步啮合螺旋砂轮磨削装置，其特征在于，所述第一底座和第二底座靠近夹具的一侧转接在机架上，相对的另一侧与机架之间通过所述的调节机构支撑。5.如权利要求4所述的同步啮合螺旋砂轮磨削装置，其特征在于，所述的调节机构包括与机架固定连接的螺套，内部设有相配合的螺杆;螺杆的顶部抵住底座，底部设有转盘。6.如权利要求1所述的同步啮合螺旋砂轮磨削装置，其特征在于，所述的伺服驱动器连接至一个PLC控制器，所述PLC控制器内设有第一比较器，用于判断两个伺服电机的驱动电流是否相同。7.如权利要求6所述的同步啮合螺旋砂轮磨削装置，其特征在于，所述的PLC控制器内设有第二比较器，用于判断两个伺服电机的驱动电流是否小于设定的阈值。8.—种利用权利要求7中同步啮合螺旋砂轮磨削装置的方法，其特征在于，包括: 利用调节机构调节第一底座和第二底座的倾斜角度以控制砂轮对刀具刃口的磨削角度； 利用进给机构控制第一底座和第二底座上的螺旋砂轮滑动，用于砂轮磨损后的进给补偿； 利用伺服驱动器和PLC控制器，保持两个伺服电机的驱动电流的差值处于合理区间，控制两个螺旋砂轮的同步啮合运动； 利用伺服驱动器和PLC控制器，控制两个伺服电机的驱动电流小于设定的阈值，避免两个电机超负荷运行。
【文档编号】B24B47/12GK106002505SQ201610541091
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月7日
【发明人】倪柏钢, 陶狄锋, 严岳峰
【申请人】浙江宏恩智能装备技术有限公司