CN103802000B - 一种带反馈检测功能的多面体精密加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种多面体加工设备，提供了一种锁紧力矩大，定位精度高，制造成本低，可精确锁定待加工多面体坯件的转面位置的带反馈检测功能的多面体精密加工设备，解决了现有技术中存在的多面体工件磨削加工定位精度低，制造成本高等技术问题。它包括加工平台及设于加工平台上的磨削盘和磨头装置，在磨头装置上设有转面机构、转角机构及转角锁定机构，转面机构包括箱体及转动连接在箱体内的若干管状分度轴，分度轴的前端穿过箱体延伸至磨削盘的上方，在分度轴的前端通过夹持机构固定着装有多面体坯件的工件固定杆，在箱体内对应的分度轴上套设有带分度齿的分度盘，在分度盘上方的箱体上设有可互配插接在相邻分度齿间的锥销。

Description

一种带反馈检测功能的多面体精密加工设备

技术领域

本发明涉及一种多面体加工设备，尤其涉及一种可精确锁定待加工多面体坯件的转面位置的带反馈检测功能的多面体精密加工设备。

背景技术

早期的多面体磨面加工一般是采用手工操作，不但劳动强度大，生产效率低，而且产品的质量无法保证，废品率高，而现有的多面体磨面装置一般是在转轴的一端设置用于夹持多面体的夹持机构，并使多面体与下方的旋转砂轮表面摩擦而实现磨面加工，在多面体完成一个加工面后，需要转动多面体来转换加工面，为了提高生产效率及加工精度，转面过程一般通过机械传动实现自动转换，并通过蜗轮蜗杆间的自锁力实现转面后的多面体转面定位，但由于蜗轮与蜗杆间存在一定的间隙，而且随着使用时间的延长，磨损导致二者间的间隙加大，因此多面体加工转面定位精度低，无法保证多面体的加工质量。

中国专利“一种用于加工水晶制品的打磨装置（CN2801391Y）”公开了一种水晶制品的打磨装置，它包括水晶工件加工平台，砂轮机构，驱动砂轮机构旋转的电机，其中砂轮机构的转盘设置于水晶工件加工平台的上方，其特征在于，所述的水晶工件加工平台由水晶工件卡头、转轴、万向联轴节、主轴、蜗轮蜗杆、电机、转轴支撑装置构成，电机驱动蜗轮蜗杆，蜗轮蜗杆驱动主轴，主轴带动万向联轴节运动，万向联轴节带动转轴旋转，转轴穿过转轴支撑装置带动水晶工件卡头旋转。此装置是通过电机驱动蜗轮蜗杆带动夹持水晶工件的卡头旋转实现加工面转换，但由于装置中没有设置水晶工件的定位机构，即转角或转面锁定机构，蜗轮蜗杆间的背隙使水晶工件在加工过程中产生晃动，从而降低了产品的加工经度。

中国专利“一种珠宝磨面机的磨头装置（CN201645285U）”又公开了一种磨头装置，它包括由转面蜗轮和转面蜗杆构成的转面机构，所述转面机构设于箱体内，在所述箱体的两侧分别设有改变转面机构仰俯角的转角驱动机构和转角锁定机构，所述转角驱动机构通过转角主轴与箱体的一侧相连，所述转角锁定机构通过同轴的转角副轴与箱体的另一侧相连，其中的转面蜗轮套设在轴端设有夹持机构的传动轴上，在传动轴上设有与转面蜗轮同步转动的制动轮，在所述制动轮外缘的一侧设有一端与转面制动气缸相连，另一端可抵接在制动轮上的止动栓。此装置通过在传动轴上设置制动轮，并通过止动栓阻止制动轮的旋转，进而实现传动轴止动，虽然提高了传动轴的转角定位精度，但其分度精度取决于蜗轮和蜗杆，因此导致蜗轮和蜗杆加工难度大、成本高，且由于蜗轮和蜗杆的存在背隙，因此定位精度低，同时其转速慢，工作效率低。

发明内容

本发明主要是提供了一种锁紧力矩大，定位精度高，制造成本低，可精确锁定待加工多面体坯件的转面位置的带反馈检测功能的多面体精密加工设备，解决了现有技术中存在的多面体工件磨削加工定位精度低，制造成本高，无法满足高精度多面体的加工要求等的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种带反馈检测功能的多面体精密加工设备，包括加工平台及设于加工平台上的磨削盘和磨头装置，在磨头装置上设有转面机构及可改变转面机构仰俯角的转角机构，以及可锁定转角机构的转角锁定机构，转面机构包括箱体及转动连接在箱体内同一水平面上的若干根管状分度轴，分度轴的前端穿过箱体的前壁面延伸至磨削盘的上方，在分度轴的前端通过夹持机构夹紧固定着装有多面体坯件的工件固定杆，在箱体内对应的分度轴上套设有带分度齿的分度盘，在分度盘上方对应的箱体上设有可互配插接在对应的相邻分度齿间的锥销。通过在箱体内设置多根分度轴，即可通过在每根分度轴上固定多面体进行同步加工，提高生产效率，降低加工成本；由于分度轴位于同一水平面内，分度轴即可在转角机构的驱动下同步转角，且可通过同步轮由一台电机驱动进行同步转面，一次定位即可进行多个工件的同步加工，省时省力；通过在分度轴上套设带有分度齿的分度盘，并在分度盘上方对应的箱体上设置可相对分度盘沿径向滑动的锥销，转换多面体加工面时，分度轴旋转并带动分度盘同步转动，加工面转换完成后，锥销朝向分度盘滑动并插接在对应的两分度齿之间，由于锥销与两分度齿间的间隙互配，由此锁定了分度盘的位置，即锁定了分度轴和多面体加工面的位置，其相对原有的蜗轮蜗杆锁紧不仅锁紧力矩大，且结构简单，制造成本低，同时消除了齿轮间的背隙，可将待加工的多面体工件精准的锁定在转面位置上，定位精度高，满足了高精度多面体的加工的转面定位要求。

作为优选，在所述箱体内对应的分度轴外套罩有分度箱，分度盘固定在分度箱内对应的分度轴上，在分度箱上设有锁紧气缸，锥销同轴连接在锁紧气缸的连杆上，转角锁定机构上的芯轴穿过箱体固定在分度箱一侧壁面上，转角机构上的驱动轴穿过箱体同轴固定在分度箱另一侧壁面上。通过在分度轴上套设分度箱，方便分度轴与转角锁定机构及转角机构的连接。

作为更优选，在所述分度箱内并列设置两根分度轴，分度轴延伸至分度箱外，在分度箱外对应的分度轴上套设有同步轮，两个同步轮通过同步带连接在转面驱动电机上。通过两根分度轴固定两个多面体进行同步加工，在磨削盘合适尺寸范围内实现生产效率最大化，节约加工成本；由一个电机带动两个同步轮转动，简化结构，降低制造及运行成本。

作为更优选，在所述同步轮侧对应的分度箱外设有定位板，同步轮设于定位板与分度箱之间，在定位板上设有打刀气缸，打刀气缸上的连杆同轴延伸至分度轴内并抵接在夹持机构上的定位拉杆上。将打刀气缸设置在分度箱上，使打刀气缸与分度箱、分度轴同步转动，因此更换分度轴上的工件固定杆（更换多面体）时无需将分度轴转至初始状态，即分度轴在任何位置均可更换工件固定杆，方便使用，提高加工效率。

作为优选，所述分度盘呈圆盘形，分度齿为均布在分度盘圆形外环面上的直齿，且对应于相邻分度齿间的间隙为扇形。直齿分度齿，便于其与锥销的精密配合，提高定位精度；通过在在分度盘圆形外环面上均布若干分度齿，可满足不同转面角度的定位要求。

活塞也可以采用气缸、丝杆等驱动压缩，作为优选，所述转角锁定机构包括垂直穿插在箱体侧壁面上的芯轴，在与箱体对应的芯轴上通过锥形胀紧机构套设固定有耐磨套，耐磨套上套设有波纹套，波纹套的外侧端延伸至耐磨套外，且在波纹套外侧端对应的芯轴上滑动连接有活塞，活塞由液压驱动***驱动并推动波纹套向内压缩后使箱体胀紧固定在耐磨套上。芯轴穿插在箱体侧壁上，在箱体与芯轴间设置波纹套，并在波纹套的外侧端设置活塞，箱体需锁紧固定在芯轴上时，由液压驱动***驱动活塞，活塞推动波纹套向内，波纹套的薄壁侧弯曲变形后内径尺寸变小、外径尺寸变大，使波纹套胀紧固定在箱体与芯轴间，锁紧力矩大，定位精度高，解锁时消除液压压力，在波纹套自身弹力大于液压压力时驱动活塞后移即可，同时波纹套恢复原状，结构简单，操作方便；通过在波纹套内侧对应的芯轴外套设耐磨套，使波纹套胀紧固定在耐磨套上，从而可避免波纹套与芯轴间的摩擦，减少芯轴磨损，只需定期更换耐磨套即可满足芯轴的定位要求，节省维修成本，且拆换方便；液压驱动***具有传递效率高，可进行恒功率输出控制，功率利用充分，***结构简单，输出转速无级调速，可正、反向运转，速度刚性大，动作实现容易等优点。

作为更优选，所述锥形胀紧机构包括互配环套在芯轴上的内开口环和互配嵌装在耐磨套中孔内的外开口环，在与外开口环相对的内开口环一端设有外锥形面，与外锥形面相对的外开口环一端设有互配的内锥形面，内开口环通过轴向拉力螺栓与外开口环相连。锥形胀紧机构是一种无键联结装置，它是通过高强度的拉力螺栓轴向作用在内、外开口环之间，从而在内开口环与芯轴之间、外开口环与耐磨套之间产生巨大抱紧力，以实现耐磨套与芯轴的无键联结，具有结构简单，对中精度高，安装、调整、拆卸方便，强度高，联结稳定可靠，且在超载时可保护相连部件不受损坯等优点。

作为更优选，与所述芯轴对应的箱体外设有转接法兰及对接在转接法兰上的缸体，芯轴穿过缸体和转接法兰后延伸至箱体内，波纹套和耐磨套的内侧端顶接在转接法兰外端面上。通过在用于穿插固定芯轴的箱体轴孔上向外对接转接法兰，并在转接法兰上对接缸体，一是便于连接和组装，二是增加芯轴与箱体的接触面积，提高定位精度。

作为优选，所述转角机构包括垂直穿插在箱体侧壁面上的驱动轴，驱动轴的外侧端通过减速箱连接在伺服电机上。由伺服电机驱动驱动轴带动箱体转动，相对于原有的蜗轮蜗杆传动的转动速度快，工作效率高。

作为更优选，在所述芯轴的外端部同轴套设有可自动识别箱体相对芯轴锁定位置的编码器，编码器通过控制***连接在伺服电机上。通过在芯轴的轴端设置与伺服电机相连接的编码器（或圆形光栅），使用时伺服电机带动芯轴及箱体转动以实现多面体的转角要求，通过编码器即可随时检测箱体（加工中的多面体坯件）的位置，并将检测信息实时反馈到控制***，并通过控制***控制伺服电机转动以重新调整箱体的位置，提高多面体的转角位置精度，进而满足高精度多面体的加工要求。

因此，本发明的一种带反馈检测功能的多面体精密加工设备具有下述优点：

1、通过分度盘及与分度盘互配的锥销锁定分度轴的转角角度（多面体坯件转面角），锁紧力矩大，定位精度高，制造成本低；

2、通过设置多个分度轴分别夹持固定多面体坯件同时进行加工，提高了生产效率，降低了生产成本；

3、通过波纹套及锥形胀紧机构设置转角锁定机构，提高转角定位精度，提高多面体磨面加工质量；

4、分度轴在任何位置均可更换工件固定杆，方便使用，提高加工效率；

5、通过编码器即可随时检测多面体坯件的位置，并将检测信息实时反馈到控制***，控制***控制伺服电机以重新调整箱体转角位置来实现闭环控制，提高多面体的转角位置精度，进而满足高精度多面体的加工要求。

附图说明：

图1是本发明一种带反馈检测功能的多面体精密加工设备的结构示意图；

图2是本发明中磨头装置的结构示意图；

图3是图2所示的A处放大图；

图4是图2所示的局部仰视图。

具体实施方式：

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

如图1所示，本发明的一种带反馈检测功能的多面体精密加工设备，包括一个长方体形状的加工平台18，在加工平台18长度方向的一端装有一个可在加工平台18表面水平转动的磨削盘15，与磨削盘15相对的加工平台18另一端固定着磨头装置，在磨头装置上带有转面机构及可改变转面机构仰俯角的转角机构8，以及可锁定转角机构8的转角锁定机构7，如图2所示，其中的转面机构包括一个方形的箱体1，在箱体1内并列安装了两根管状分度轴31，两根分度轴31位于同一水平面并垂直穿过箱体1的前壁面延伸至磨削盘15的上方，两根两分度轴31的端部保持平齐并通过轴承转动连接在箱体1上，对应于箱体1外的分度轴31前端通过夹持机构4（现有技术）同轴夹紧固定着工件固定杆2，在工件固定杆2的前端粘接着多面体坯件，在箱体1内对应的两分度轴31外套装着一个方形的分度箱10，分度轴31惯穿分度箱10，分度轴31通过轴承与分度箱10保持转动连接，在分度箱10内对应的分度轴31上套装固定着一个带有若干分度齿51的分度盘5，如图4所示，分度盘5呈圆盘形，分度齿51为均布在分度盘5圆形外环面上的直齿，且对应于相邻分度齿51间的间隙为扇形，在分度盘5上方对应的分度箱10上装有一个锁紧气缸11，锁紧气缸11的连杆垂直向下，并在连杆上同轴连接着一个与扇形的分度齿51间隙互配的锥销6，连杆推动锥销6向下时垂直穿过分度箱10顶面后沿径向插接在分度盘5上的两分度齿51之间并与分度齿51的间隙互配，在分度箱10外侧对应的分度轴31上还套设着同步轮14，两个同步轮14共面并通过同步带连接在同一转面驱动电机上，在同步轮14外侧通过定位板17支撑固定着一个打刀气缸12，打刀气缸12上的连杆同轴延伸至分度轴31内并抵接在夹持机构4内的定位拉杆41的后端部，在箱体1的右侧装有一个可改变转面机构仰俯角的转角机构，在箱体1的左侧同轴装有一个可锁定转面机构仰俯角的转角锁定机构，其中的转角机构包括垂直穿插在箱体1右侧壁面上的驱动轴81，驱动轴81通过轴承转动连接在箱体1上，其内侧垂直固定在分度箱10上，其外侧端通过减速箱82连接在伺服电机83上。其中的转角锁定机构包括垂直穿插在箱体1左侧壁面上的芯轴71，芯轴71与驱动轴81同轴并通过轴承转动连接在箱体1上，其内侧垂直固定在分度箱10上，如图3所示，与芯轴71对应的箱体1轴孔同轴安装着一个转接法兰76，转接法兰76上又对接着环形的缸体78，在与缸体78内环面对应的芯轴71上通过锥形胀紧机构胀紧固定着一个耐磨套74，其中的锥形胀紧机构包括互配环套在芯轴71上的内开口环91和互配嵌装在耐磨套74中孔内的外开口环92，在与外开口环92相对的内开口环91一端向外延伸形成一个外锥形面93，与外锥形面93相对的外开口环92一端向内延伸形成一个互配的内锥形面94，且内开口环91通过五个轴向拉力螺栓与外开口环92相连。耐磨套74外又套设一个波纹套75，波纹套75和耐磨套74的内侧端均顶接在转接法兰76的外端面上，波纹套75的外侧端延伸至耐磨套74外，且在波纹套75外侧端对应的芯轴71上滑动连接有活塞77，活塞77与缸体78及芯轴71保持密封连接，活塞77由液压驱动***驱动并可推动波纹套75向内压缩后使箱体1胀紧固定在耐磨套74上。在活塞77外侧对应的芯轴71端部同轴套装一个可自动识别箱体1相对芯轴71锁定位置的编码器13，编码器13又通过控制***连接在伺服电机83上。

使用时，将粘有多面体坯件的工件固定杆2***分度轴31前端并通过夹持机构4夹紧固定，启动锁紧气缸11，连杆推动锥销6向下插接在分度盘5上的两分度齿51之间锁定分度轴31，再启动伺服电机83，伺服电机83通过减速箱82带动箱体1转动至设定角度，启动液压驱动***驱动活塞77向内，波纹套75压缩后使箱体1锁定在芯轴71上即可进行磨面加工。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的构思作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种带反馈检测功能的多面体精密加工设备，包括加工平台（18）及设于加工平台（18）上的磨削盘（15）和磨头装置，在磨头装置上设有转面机构及可改变转面机构仰俯角的转角机构（8），以及可锁定转角机构（8）的转角锁定机构（7），其特征在于：所述转面机构包括箱体（1）及转动连接在箱体（1）内同一水平面上的若干根管状分度轴（31），分度轴（31）的前端穿过箱体（1）的前壁面延伸至磨削盘（15）的上方，在分度轴（31）的前端通过夹持机构（4）夹紧固定着装有多面体坯件（16）的工件固定杆（2），在箱体（1）内对应的分度轴（31）上套设有带分度齿（51）的分度盘（5），在分度盘（5）上方对应的箱体（1）上设有可互配插接在对应的相邻分度齿（51）间的锥销（6）。

2.根据权利要求1所述的一种带反馈检测功能的多面体精密加工设备，其特征在于：在所述箱体（1）内对应的分度轴（31）外套罩有分度箱（10），分度盘（5）固定在分度箱（10）内对应的分度轴（31）上，在分度箱（10）上设有锁紧气缸（11），锥销（6）同轴连接在锁紧气缸（11）的连杆上，转角锁定机构（7）上的芯轴（71）穿过箱体（1）固定在分度箱（10）一侧壁面上，转角机构（8）上的驱动轴（81）穿过箱体（1）同轴固定在分度箱（10）另一侧壁面上。

3.根据权利要求2所述的一种带反馈检测功能的多面体精密加工设备，其特征在于：在所述分度箱（10）内并列设置两根分度轴（31），分度轴（31）延伸至分度箱（10）外，在分度箱（10）外对应的分度轴（31）上套设有同步轮（14），两个同步轮（14）通过同步带连接在转面驱动电机上。

4.根据权利要求3所述的一种带反馈检测功能的多面体精密加工设备，其特征在于：在所述同步轮（14）侧对应的分度箱（10）外设有定位板（17），同步轮（14）设于定位板（17）与分度箱（10）之间，在定位板（17）上设有打刀气缸（12），打刀气缸（12）上的连杆同轴延伸至分度轴（31）内并抵接在夹持机构（4）上的定位拉杆（41）上。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种带反馈检测功能的多面体精密加工设备，其特征在于：所述分度盘（5）呈圆盘形，分度齿（51）为均布在分度盘（5）圆形外环面上的直齿，且对应于相邻分度齿（51）间的间隙为扇形。

6.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种带反馈检测功能的多面体精密加工设备，其特征在于：所述转角锁定机构（7）包括垂直穿插在箱体（1）侧壁面上的芯轴（71），在与箱体（1）对应的芯轴（71）上通过锥形胀紧机构套设固定有耐磨套（74），耐磨套（74）上套设有波纹套（75），波纹套（75）的外侧端延伸至耐磨套（74）外，且在波纹套（75）外侧端对应的芯轴（71）上滑动连接有活塞（77），活塞（77）由液压驱动***驱动并推动波纹套（75）向内压缩后使箱体（1）胀紧固定在耐磨套（74）上。

7.根据权利要求6所述的一种带反馈检测功能的多面体精密加工设备，其特征在于：所述锥形胀紧机构包括互配环套在芯轴（71）上的内开口环（91）和互配嵌装在耐磨套（74）中孔内的外开口环（92），在与外开口环（92）相对的内开口环（91）一端设有外锥形面（93），与外锥形面（93）相对的外开口环（92）一端设有互配的内锥形面（94），内开口环（91）通过轴向拉力螺栓与外开口环（92）相连。

8.根据权利要求6所述的一种带反馈检测功能的多面体精密加工设备，其特征在于：与所述芯轴（71）对应的箱体（1）外设有转接法兰（76）及对接在转接法兰（76）上的缸体（78），芯轴（71）穿过缸体（78）和转接法兰（76）后延伸至箱体（1）内，波纹套（75）和耐磨套（74）的内侧端顶接在转接法兰（76）外端面上。

9.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种带反馈检测功能的多面体精密加工设备，其特征在于：所述转角机构（8）包括垂直穿插在箱体（1）侧壁面上的驱动轴（81），驱动轴（81）的外侧端通过减速箱（82）连接在伺服电机（83）上。

10.根据权利要求2所述的一种带反馈检测功能的多面体精密加工设备，其特征在于：在所述芯轴（71）的外端部同轴套设有可自动识别箱体（1）相对芯轴（71）锁定位置的编码器（13），编码器（13）通过控制***连接在伺服电机（83）上。