CN108581643B - 一种硬质合金顶锤的自动化加工设备及加工方法 - Google Patents

一种硬质合金顶锤的自动化加工设备及加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硬质合金顶锤的自动化加工设备及加工方法，包括第一顶锤专用磨床和第二顶锤专用磨床，第一顶锤专用磨床包括第一装夹机构、检测机构和砂轮组合机构，第一装夹机构位于第一顶锤专用磨床的支撑平台上，砂轮位于第一装夹机构的上方，第二顶锤专用磨床包括第二装夹机构、检测机构和砂轮组合机构，第二装夹机构位于第二顶锤专用磨床的支撑平台上，砂轮位于第二装夹机构的上方，加工方法包括将毛坯顶锤放置在第一顶锤专用磨床上第一装夹机构上，将毛坯顶锤顶部朝下放在放置腔中磨削，之后将在第一顶锤专用磨床磨削后的顶锤底面朝下放置在第二顶锤专用磨床的第二装夹机构上进行磨削，该设备实现了硬质合金顶锤的高效自动化加工和测量。

Description

一种硬质合金顶锤的自动化加工设备及加工方法
技术领域
本发明涉及硬质合金顶锤加工技术领域，具体的说是一种硬质合金顶锤的自动化加工设备及加工方法。
背景技术
目前对于硬质合金顶锤主要是通过普通外圆磨床、普通平面磨床及数控外圆磨床、数控平面磨床通过一些特殊的工装或人工去装夹、校正，进行单步加工，每步都需要人工去装夹定位及调整加工基准，一方面多次装卸，增加劳动强度，同时加工效率也较为低下，另一方面多次变换加工基准，同时还得靠人工来校正，综合下来的累积误差波动大，且受人为因素影响较大，对产品质量的稳定性影响较大；
由于目前硬质合金顶锤传统的加工方法要求的毛坯顶锤余量较大才能保证硬质合金顶锤各面能够全部加工到，且传统的平面磨床和外圆磨床单次磨削进给量较小，多次装夹定位及基准校正及多次手动测量，搬运转移次数多，劳动强度大，生产效率低，且人力投入多。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种硬质合金顶锤的自动化加工设备及加工方法，该设备实现了硬质合金顶锤的高效自动化加工和测量，颠覆了传统顶锤加工的方法。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种硬质合金顶锤的自动化加工设备，包括第一顶锤专用磨床和第二顶锤专用磨床，所述第一顶锤专用磨床包括第一装夹机构、检测机构和砂轮组合机构，所述第一装夹机构位于第一顶锤专用磨床的支撑平台上，所述砂轮位于第一装夹机构的上方，所述第二顶锤专用磨床包括第二装夹机构、检测机构和砂轮组合机构，所述第二装夹机构位于第二顶锤专用磨床的支撑平台上，所述砂轮位于第二装夹机构的上方。
优选的，所述第一装夹机构包括支撑台，所述支撑台上均匀分布有对称的4个第一高精密夹头，且第一高精密夹头之间互成90°，每个所述第一高精密夹头的内侧均连接有支撑块，其中两个相对的支撑块与第一高精密夹头内侧活动连接，另外两个相对的支撑块与第一高精密夹头内侧固定连接，所述支撑块围合形成放置顶锤的放置腔，顶锤的顶部朝下放置在放置腔中，所述支撑块分别支撑顶锤的四个大斜面。
优选的，所述第一高精密夹头与支撑台转动连接。
优选的，所述第二装夹机构包括支持平台、摇臂压块及3个第二高精密夹头，所述第二高精密夹头均匀分布在支持平台上，所述第二高精密夹头围合形成放置顶锤的放置腔，将在第一顶锤专用磨床加工好的顶锤的底部朝下放置在放置腔中，所述摇臂压块位于放置腔中心处的顶部。
优选的，采用接触式探针作为检测机构。
优选的，所述砂轮组合机构包括分别套设在主轴上的外圆砂轮和平面砂轮，所述外圆砂轮位于平面砂轮的上方，实现在一台设备上加工顶锤的外圆和平面，所述外圆砂轮与平面砂轮之间通过螺栓固定。
一种硬质合金顶锤的加工方法，包括以下步骤：
步骤一、将毛坯顶锤放置在第一顶锤专用磨床上的第一装夹机构上，将毛坯顶锤顶部朝下放置在放置腔中，毛坯顶锤由支撑块支撑，且由第一高精密夹头液压加紧，实现自定心找正，进行如下操作：
（a）、根据输入的毛坯顶锤基础数据和控制高度等，直接将毛坯顶锤的底面精磨到位；
（b）、从外圆的底部处开始磨削长约30mm的直柱段，同时保证磨削外圆锥时预留0.15mm的磨削余量；
（c）、直接将倒角磨削到位；
步骤二、将上述步骤制得的顶锤底面朝下放置在第二顶锤专用磨床上的第二装夹机构上，第二高精密夹头将顶锤的底面固定后，通过磨削过的顶锤外圆段作为基准，进行如下操作：
（d）、根据输入顶锤的相关尺寸，通过测量九个面后计算磨削余量，磨削顶锤的顶面，先预磨，后精磨；
（e）、根据输入顶锤的相关尺寸，通过测量九个面后计算磨削余量，磨削顶锤的大斜面，先预磨，后精磨；
（f）、根据输入顶锤的相关尺寸，通过测量九个面后计算磨削余量，磨削顶锤的小斜面，先预磨，后精磨；
（j）、根据输入顶锤的相关尺寸，通过测量九个面后计算磨削余量，磨削顶锤的外圆，先预磨，后精磨，磨削顶锤的外圆时，先将第二高精密夹头张开，同时控制摇臂压块向下压紧顶锤的顶部，保证顶锤九面相对外圆的对称度。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明大大缩短顶锤加工时间，大大改进顶锤品质，减少至二步完成顶锤加工，替代六步手动加工，更稳定生产流程；由于用两台顶锤专用磨床替代七台设备，使得占地空间缩小，缩短顶锤起始磨削至磨削完成的转换搬运时间(只需二台磨削中心)，且减少劳动力，仅需一名员工操作两台顶锤专用磨床；减少砂轮、修整轮数量；实现大进给量的磨削，进给量是普通磨床加工的4倍左右；能够在线毛坯检测，无需人工对刀，在线精品尺寸检测，自动补正功能，实现智能化操作；
（2）本发明的第一顶锤专用磨床的第一装夹机构，只需将毛坯顶锤顶部朝下放置在放置腔中，毛坯顶锤由支撑块支撑，顶锤就能大致找正，不需要人工去检测校正，且由第一高精密夹头液压加紧，实现自定心找正，能够最大程度上保证合金毛坯顶锤预留量的最小化，大大提高加工效率；
（3）本发明的第二顶锤专用磨床的第二装夹机构，只需将顶锤底部朝下放置在放置腔中，第二高精密夹头将顶锤的底面固定后，通过磨削过的顶锤外圆段作为基准，来加工九个面，九面加工完后，通过支持平台和摇臂压块上下压紧顶锤，第二高精密夹头张开来加工外圆部分，保证顶锤九面相对外圆的对称度。
附图说明
图1是本发明的顶锤的结构示意图；
图2是本发明的第一装夹机构的俯视示意图；
图3是本发明的第一装夹机构的结构示意图；
图4是本发明的第二装夹机构的俯视示意图；
图5是本发明的第二装夹机构的结构示意图；
图6是本发明的砂轮组合机构的结构示意图；
附图标记：1、支撑台，2、第一高精密夹头，3、支撑块，4、顶锤，5、支持平台，6、摇臂压块，7、第二高精密夹头，8、外圆砂轮，9、平面砂轮。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：
一种硬质合金顶锤的自动化加工设备，包括第一顶锤专用磨床和第二顶锤专用磨床，所述第一顶锤专用磨床包括第一装夹机构、检测机构和砂轮组合机构，所述第一装夹机构位于第一顶锤专用磨床的支撑平台上，所述砂轮位于第一装夹机构的上方，所述第二顶锤专用磨床包括第二装夹机构、检测机构和砂轮组合机构，所述第二装夹机构位于第二顶锤专用磨床的支撑平台上，所述砂轮位于第二装夹机构的上方，采用接触式探针作为检测机构，在第一顶锤专用磨床施工时，对顶锤底面多点测量以及外圆多点的测量，能够检测毛坯顶锤底面的波动以及外圆的直径和圆度，在第二顶锤专用磨床施工时，对顶锤九面多点测量以及外圆多点的测量，能够检测顶锤九面的波动以及外圆的直径和圆度，通过计算机数据计算，能够快速智能计算各面所需的加工量以及判断加工是否合理，加工完后再次检测，对于超差的尺寸，能够自动补偿加工，实现每件产品加工精度的稳定性。
所述第一装夹机构包括支撑台1，所述支撑台1上均匀分布有对称的4个第一高精密夹头2，且第一高精密夹头2之间互成90°，所述第一高精密夹头2与支撑台1转动连接，且由液压***控制，所述支撑台1的底部与顶锤4之间放置有支撑垫，每个所述第一高精密夹头2的内侧均连接有支撑块3，其中两个相对的支撑块3与第一高精密夹头2内侧活动连接，另外两个相对的支撑块3与第一高精密夹头2内侧固定连接，所述支撑块3围合形成放置顶锤4的放置腔，顶锤4的顶部朝下放置在放置腔中，所述支撑块3分别支撑顶锤4的四个大斜面，顶锤就能大致找正，不需要人工去检测校正，且由第一高精密夹头2液压加紧，实现自定心找正，能够最大程度上保证合金毛坯顶锤预留量的最小化，大大提高加工效率；
所述第二装夹机构包括支持平台5、摇臂压块6及3个第二高精密夹头7，所述第二高精密夹头7均匀分布在支持平台5上，所述支持平台5与顶锤之间设有支撑垫，所述第二高精密夹头7围合形成放置顶锤4的放置腔，将在第一顶锤专用磨床加工好的顶锤4的底部朝下放置在放置腔中，所述摇臂压块6位于放置腔中心处的顶部，所述摇臂压块6由液压***控制，且所述摇臂压块6与支持平台5能够实现同步旋转。
所述砂轮组合机构包括分别套设在主轴上的外圆砂轮8和平面砂轮9，所述外圆砂轮8位于平面砂轮9的上方，实现在一台设备上加工顶锤的外圆和平面，所述外圆砂轮8与平面砂轮9之间通过螺栓固定。
一种硬质合金顶锤的加工方法，包括以下步骤：
步骤一、将毛坯顶锤放置在第一顶锤专用磨床上的第一装夹机构上，将毛坯顶锤顶部朝下放置在放置腔中，毛坯顶锤由支撑块支撑，且由第一高精密夹头液压加紧，实现自定心找正，进行如下操作：
（a）、根据输入的毛坯顶锤基础数据和控制高度等，直接将毛坯顶锤的底面精磨到位；
（b）、从外圆的底部处开始磨削长约30mm的直柱段，同时保证磨削外圆锥时预留0.15mm的磨削余量；
（c）、直接将倒角磨削到位；
步骤二、将上述步骤制得的顶锤底面朝下放置在第二顶锤专用磨床上的第二装夹机构上，第二高精密夹头将顶锤的底面固定后，通过磨削过的顶锤外圆段作为基准，进行如下操作：
（d）、根据输入顶锤的相关尺寸，通过测量九个面后计算磨削余量，磨削顶锤的顶面，先预磨，后精磨；
（e）、根据输入顶锤的相关尺寸，通过测量九个面后计算磨削余量，磨削顶锤的大斜面，先预磨，后精磨；
（f）、根据输入顶锤的相关尺寸，通过测量九个面后计算磨削余量，磨削顶锤的小斜面，先预磨，后精磨；
（j）、根据输入顶锤的相关尺寸，通过测量九个面后计算磨削余量，磨削顶锤的外圆，先预磨，后精磨，磨削顶锤的外圆时，先将第二高精密夹头张开，同时控制摇臂压块向下压紧顶锤的顶部，保证顶锤九面相对外圆的对称度。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种硬质合金顶锤的自动化加工设备，其特征在于：包括第一顶锤专用磨床和第二顶锤专用磨床，所述第一顶锤专用磨床包括第一装夹机构、第一检测机构和第一砂轮组合机构，所述第一装夹机构位于第一顶锤专用磨床的支撑平台上，所述第一砂轮组合机构位于第一装夹机构的上方，所述第二顶锤专用磨床包括第二装夹机构、第二检测机构和第二砂轮组合机构，所述第二装夹机构位于第二顶锤专用磨床的支撑平台上，所述第二砂轮组合机构位于第二装夹机构的上方；
所述第一装夹机构包括支撑台（1），所述支撑台（1）上均匀分布有对称的4个第一高精密夹头（2），且相邻第一高精密夹头（2）之间互成90°，每个所述第一高精密夹头（2）的内侧均连接有支撑块（3），其中两个相对的支撑块（3）与第一高精密夹头（2）内侧活动连接，另外两个相对的支撑块（3）与第一高精密夹头（2）内侧固定连接，所述支撑块（3）围合形成放置顶锤（4）的放置腔，顶锤（4）的顶部朝下放置在放置腔中，所述支撑块（3）分别支撑顶锤（4）的四个大斜面。
2.根据权利要求1所述的一种硬质合金顶锤的自动化加工设备，其特征在于：所述第一高精密夹头（2）与支撑台（1）转动连接。
3.根据权利要求1所述的一种硬质合金顶锤的自动化加工设备，其特征在于：所述第二装夹机构包括支持平台（5）、摇臂压块（6）及3个第二高精密夹头（7），所述第二高精密夹头（7）均匀分布在支持平台（5）上，所述第二高精密夹头（7）围合形成放置顶锤（4）的放置腔，将在第一顶锤专用磨床加工好的顶锤（4）的底部朝下放置在放置腔中，所述摇臂压块（6）位于放置腔中心处的顶部。
4.根据权利要求1所述的一种硬质合金顶锤的自动化加工设备，其特征在于：采用接触式探针作为第一检测机构和第二检测机构。
5.根据权利要求1所述的一种硬质合金顶锤的自动化加工设备，其特征在于：所述第一砂轮组合机构和第二砂轮组合机构均包括分别套设在主轴上的外圆砂轮（8）和平面砂轮（9），所述外圆砂轮（8）位于平面砂轮（9）的上方，实现在一台设备上加工顶锤的外圆和平面，所述外圆砂轮（8）与平面砂轮（9）之间通过螺栓固定。
6.根据权利要求3所述的一种硬质合金顶锤的自动化加工设备的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、将毛坯顶锤放置在第一顶锤专用磨床上的第一装夹机构上，将毛坯顶锤顶部朝下放置在放置腔中，毛坯顶锤由支撑块支撑，且由第一高精密夹头液压加紧，实现自定心找正，进行如下操作：
（a）、根据输入的毛坯顶锤基础数据和控制高度，直接将毛坯顶锤的底面精磨到位；
（b）、从外圆的底部处开始磨削长30mm的直柱段，同时保证磨削外圆锥时预留0.15mm的磨削余量；
（c）、直接将倒角磨削到位；
步骤二、将上述步骤制得的顶锤底面朝下放置在第二顶锤专用磨床上的第二装夹机构上，第二高精密夹头将顶锤的底面固定后，通过磨削过的顶锤外圆段作为基准，进行如下操作：
（d）、根据输入顶锤的相关尺寸，通过测量九个面后计算磨削余量，磨削顶锤的顶面，先预磨，后精磨；
（e）、根据输入顶锤的相关尺寸，通过测量九个面后计算磨削余量，磨削顶锤的大斜面，先预磨，后精磨；
（f）、根据输入顶锤的相关尺寸，通过测量九个面后计算磨削余量，磨削顶锤的小斜面，先预磨，后精磨；
（j）、根据输入顶锤的相关尺寸，通过测量九个面后计算磨削余量，磨削顶锤的外圆，先预磨，后精磨，磨削顶锤的外圆时，先将第二高精密夹头张开，同时控制摇臂压块向下压紧顶锤的顶部，保证顶锤九面相对外圆的对称度。
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