CN110814773A - 一种组合式智能车磨一体刀具及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种组合式智能车磨一体刀具，包括承载龙骨、进给台、车刀刀盘、磨削刀刀盘、驱动导轨、直线位移台及控制电路，其中承载龙骨侧表面均布至两条驱动导轨，驱动导轨通过滑块与至少两个直线位移台滑动连接，直线位移台均与一个进给台滑动连接，分布在同一驱动导轨上相邻两个进给台分别与一个车刀刀盘、磨削刀刀盘连接，控制电路位于承载龙骨外表面，并分别与进给台、车刀刀盘、磨削刀刀盘、驱动导轨、直线位移台电气连接。且使用方法包括设备组装，录入机加工程序及机加工作业等三个步骤。本发明可在有效满足与多种不同类型数控车床配套运行和满足多种结构工件机加工作业的同时，有效实现的车削与磨削同步进行。

Description

一种组合式智能车磨一体刀具及使用方法

技术领域

本发明涉及一种组合式智能车磨一体刀具及使用方法，属机加工技术领域。

背景技术

目前在对轴杆类工件加工中，往往需要经过车削加工、磨削加工多次反复后方可得到成品工件，但在实际工作中，当前在进行车削、磨削加工时，需要分别在车窗和磨床上分别进行，导致工件需要频繁夹装及借助转运设备进行较远距离转运作业，从而一方面导致工件加工效率低下，加工劳动强度大，另一方面因频繁夹装转运易导致工件表面划伤和工件加工精度下降，尤其是频繁夹装时，以及导致工件加工基准不准、累计公差过大等严重影响工件加工质量情况发生。

此外，由于当前加工、磨削加工需要在不同的机床设备上进行，因此在机加工过程中因原料缺陷、误操作等导致工件加工作业面受损时也无法得到及时有效的修复，进一步造成了工件加工效率低下和加工质量波动大的缺陷。

针对这一问题，当前虽然有诸如可以有诸如数控加工中心等机加工设备可以有效实现车削加工、磨削加工在一台设备上实现，但这类设备结构体积大，对使用环境要求高，使用维护成本高，因此使用灵活性、通用性及性价比均相对较低，难以有效满足使用的需要。

因此针对这一问题，迫切需要开发一种全新机加工刀具设备，以满足实际使用的需要。

发明内容

本发明目的就在于克服上述不足，提供一种组合式智能车磨一体刀具及使用方法。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

一种组合式智能车磨一体刀具，包括承载龙骨、进给台、车刀刀盘、磨削刀刀盘、驱动导轨、直线位移台及控制电路，其中承载龙骨为柱状框架结构，其侧表面均布至两条驱动导轨，驱动导轨环绕承载龙骨轴线均布并与承载龙骨轴线平行分布，驱动导轨通过滑块与至少两个直线位移台滑动连接，且同一驱动导轨上的各直线位移台沿承载龙骨轴线方向分布，直线位移台轴线与承载龙骨轴线呈0°—90°夹角，直线位移台均与一个进给台滑动连接，进给台中，分布在同一驱动导轨上相邻两个进给台分别与一个车刀刀盘、磨削刀刀盘连接，车刀刀盘、磨削刀刀盘均位于承载龙骨内，其前端面与承载龙骨轴线间间距为0至承载龙骨内径的4/5，控制电路位于承载龙骨外表面，并分别与进给台、车刀刀盘、磨削刀刀盘、驱动导轨、直线位移台电气连接。

进一步的，所述的承载龙骨包括承载横梁、伸缩承载柱、伸缩传感器、倾角传感器，所述承载横梁至少三条，各承载横梁间通过若干伸缩承载柱相互连接并构成空心柱状框架结构，其中所述伸缩承载柱两端分别与相邻两个承载横梁侧表面铰接，并与承载横梁呈30°—90°夹角，所述伸缩传感器数量与伸缩承载柱数量一致，且每条伸缩承载柱上均设一个伸缩传感器，所述倾角传感器数量与承载横梁数量一致，每条承载横梁中点位置均设一个倾角传感器，所述伸缩承载柱、伸缩传感器、倾角传感器均与控制电路电气连接。

进一步的，所述的车刀刀盘、磨削刀刀盘均包括三维转台机构、二维转台、承载托盘、刀座、喷淋口、角度传感器及到位传感器，其中所述承载托盘为轴向断面为“凵”字形槽状结构，承载托盘下端面与三维转台机构连接并同轴分布，且三维转台机构与直线位移台连接，所述刀座至少两个，嵌于承载托盘内并环绕承载托盘轴线均布，且所述刀座轴线沿承载托盘径线方向分布，所述刀座对应的承载托盘外侧面设一个到位传感器，且所述到位传感器轴线与刀座轴线平行分布，所述三维转台机构上设一个角度传感器和若干到位传感器，其中所述到位传感器数量与刀座数量一致，且每个到位传感器均与一个刀座位置对应，所述喷淋口位于承载托盘中心点位置，通过二维转台与承载托盘铰接，其轴线与承载龙骨轴线垂直并相交，所述三维转台机构、二维转台、角度传感器及到位传感器均与控制电路电气连接。

进一步的，所述的刀座中，其中位于车刀刀盘上的每个刀座均与一个车刀连接并同轴分布；位于磨削刀刀盘上的每个刀座均与一个磨刀连接。

进一步的，所述的喷淋口通过控制阀与一条导流管连接，所述导流管至少一条，并通过定位扣与承载龙骨侧表面连接；

进一步的，所述的滑块与直线位移台间通过三维位移台铰接，所述直线位移台下端面设一个三轴陀螺仪，所述三维位移台和三轴陀螺仪均与控制电路电气连接。

进一步的，所述的直线位移台轴线与承载龙骨轴线夹角大于0°时，则直线位移台轴线与承载龙骨轴线相交。

进一步的，所述的控制电路为基于DSP芯片、FPGA芯片中任意一种或两种公用为基础的电路***，且控制电路上另设至少一个串口通讯端口。

一种组合式智能车磨一体刀具的使用方法，使用方法包括以下步骤：

S1，设备组装，首先将待加工工件通过夹具与机床连接定位内，然后根据待加工工件的尺寸和加工工艺，选择满足加工工艺需要的承载龙骨机构及车刀刀盘、磨削刀刀盘数量和车刀刀盘、磨削刀刀盘上安装的车刀及磨刀的类型，然后对承载龙骨、进给台、车刀刀盘、磨削刀刀盘、驱动导轨、直线位移台及控制电路进行组装，同时将车刀刀盘、磨削刀刀盘上喷淋口通过导流管与机床的冷却润滑***连接，最后将承载龙骨包覆在待加工工件并通过承载龙骨的伸缩承载柱、伸缩传感器、倾角传感器使承载龙骨与待加工工件同轴分布，并将承载龙骨与机床床身固定连接，同时将控制电路与机床的主控电路***电气连接，即可完成设备装配；

S2，录入机加工程序，完成S1步骤组装作业后，通过根据工件加工工艺要求，为机床的主控电路***录入加工程序，并由加工程度为各车刀刀盘、磨削刀刀盘及车刀刀盘、磨削刀刀盘上安装的车刀及磨刀分配独立的寻址名称和寻址地址，同时为车刀刀盘、磨削刀刀盘上安装的车刀及磨刀分别相应的机加工工位及工序参数，并根据录入的程序驱动各车刀刀盘、磨削刀刀盘及车刀刀盘、磨削刀刀盘上安装的车刀及磨刀处于机床加工原点位置；

S3，机加工作业，完成S2步骤作业后，首先由机床驱动待加工工件旋转运行，然后根据S2步骤录入的程序一方面调整待加工工件在各工序中的转速，另一方面首先驱动相应的车刀刀盘运行，并由粗加工车刀对工件表面进行粗车作业，并在粗加工车刀运行时，由相邻的车刀刀盘上精加工车刀依次进行精加工作业，然后在完成精车削加工后由磨削刀刀盘上的磨刀对工件表面进行磨削加工，在磨削加工时由各磨削刀刀盘上的多个磨刀依次实现粗磨、精磨加工，并在完成磨削加工后再次根据S2步骤录入成型进行车削和磨削循环加工运行，直至执行完S2步骤录入的程序并得到毛坯工件后，各车刀刀盘、磨削刀刀盘及车刀刀盘、磨削刀刀盘上安装的车刀及磨刀处于机床加工原点位置，并有机床停止毛坯工件旋转，最后进行工件拆除并在此夹状新的待加工工件，然后返回S1步骤进行连续加工作业。

进一步的，所述的S3步骤中，在进行机加工作业时，通过量具对工件进行加工精度检测，并根据检测结果调整S2步骤录入的机加工程序及程序参数进行相应调整。

本发明结构集成化、模块化程度高及自动化程度高，且结构简单，使用灵活方便、通用性好，可在有效满足与多种不同类型数控车床配套运行和满足多种结构工件机加工作业的同时，有效实现的车削与磨削同步进行的目的，从而极大的提高了工件机加工作业的工作效率和提高了工件加工误差修复及时性和修复精度，并减少了工件夹装配、转运环节，从而进一步达到提高工件加工效率，降低劳动强度和成本的目的，同时也通过减少工件夹装配、转运有效杜绝了工件频发夹装造成的工件加工误差及累计误差大的缺陷。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为车刀刀盘局部结构示意图；

图3为磨削刀刀盘局部结构示意图；

图4为本发明实施方法流程图。

具体实施方式

如图1—3所示一种组合式智能车磨一体刀具，包括承载龙骨1、进给台2、车刀刀盘3、磨削刀刀盘4、驱动导轨5、直线位移台6及控制电路7，其中承载龙骨2为柱状框架结构，其侧表面均布至两条驱动导轨5，驱动导轨5环绕承载龙骨1轴线均布并与承载龙骨1轴线平行分布，驱动导轨5通过滑块8与至少两个直线位移台6滑动连接，且同一驱动导轨5上的各直线位移台6沿承载龙骨1轴线方向分布，直线位移台6轴线与承载龙骨1轴线呈0°—90°夹角，直线位移台6均与一个进给台2滑动连接，进给台2中，分布在同一驱动导轨5上相邻两个进给台2分别与一个车刀刀盘3、磨削刀刀盘4连接，车刀刀盘3、磨削刀刀盘4均位于承载龙骨1内，其前端面与承载龙骨1轴线间间距为0至承载龙骨1内径的4/5，控制电路7位于承载龙骨1外表面，并分别与进给台2、车刀刀盘3、磨削刀刀盘4、驱动导轨5、直线位移台6电气连接。

重点说明的，所述的承载龙骨1包括承载横梁101、伸缩承载柱102、伸缩传感器103、倾角传感器104，所述承载横梁101至少三条，各承载横梁101间通过若干伸缩承载柱102相互连接并构成空心柱状框架结构，其中所述伸缩承载柱102两端分别与相邻两个承载横梁101侧表面铰接，并与承载横梁101呈30°—90°夹角，所述伸缩传感器103数量与伸缩承载柱102数量一致，且每条伸缩承载柱102上均设一个伸缩传感器103，所述倾角传感器104数量与承载横梁101数量一致，每条承载横梁101中点位置均设一个倾角传感器104，所述伸缩承载柱102、伸缩传感器103、倾角传感器104均与控制电路7电气连接。

进一步优化的，所述伸缩承载柱102为至少两级液压杆、气压杆及电动伸缩杆中的任意一种。

值得注意的，所述的车刀刀盘3、磨削刀刀盘4均包括三维转台机构201、二维转台202、承载托盘203、刀座204、喷淋口205、角度传感器206及到位传感器207，其中所述承载托盘203为轴向断面为“凵”字形槽状结构，承载托盘203下端面与三维转台机构201连接并同轴分布，且三维转台机构201与直线位移台6连接，所述刀座204至少两个，嵌于承载托盘203内并环绕承载托盘203轴线均布，且所述刀座204轴线沿承载托盘203径线方向分布，所述刀座204对应的承载托盘203外侧面设一个到位传感器207，且所述到位传感器207轴线与刀座204轴线平行分布，所述三维转台机构201上设一个角度传感器206和若干到位传感器207，其中所述到位传感器207数量与刀座204数量一致，且每个到位传感器207均与一个刀座204位置对应，所述喷淋口205位于承载托盘203中心点位置，通过二维转台202与承载托盘203铰接，其轴线与承载龙骨1轴线垂直并相交，所述三维转台机构201、二维转台202、角度传感器206及到位传感器207均与控制电路7电气连接。

进一步优化的，所述三维转台机构201、二维转台202为基于步进电动机、直流私服电动及交流伺服电动机中的任意一种。

进一步优化的，所述的刀座204中，其中位于车刀刀盘3上的每个刀座204均与一个车刀208连接并同轴分布；位于磨削刀刀盘4上的每个刀座204均与一个磨刀209连接。

进一步优化的，所述的喷淋口205通过控制阀200与一条导流管9连接，所述导流管9至少一条，并通过定位扣10与承载龙骨1侧表面连接；

本实施例中，所述的滑块8与直线位移台6间通过三维位移台11铰接，所述直线位移台6下端面设一个三轴陀螺仪12，所述三维位移台11和三轴陀螺仪12均与控制电路7电气连接。

此外，所述的直线位移台6轴线与承载龙骨1轴线夹角大于0°时，则直线位移台6轴线与承载龙骨1轴线相交。

本实施例中，所述的控制电路7为基于DSP芯片、FPGA芯片中任意一种或两种公用为基础的电路***，且控制电路上另设至少一个串口通讯端口。

如图4所示，一种组合式智能车磨一体刀具的使用方法，使用方法包括以下步骤：

S1，设备组装，首先将待加工工件通过夹具与机床连接定位内，然后根据待加工工件的尺寸和加工工艺，选择满足加工工艺需要的承载龙骨机构及车刀刀盘、磨削刀刀盘数量和车刀刀盘、磨削刀刀盘上安装的车刀及磨刀的类型，然后对承载龙骨、进给台、车刀刀盘、磨削刀刀盘、驱动导轨、直线位移台及控制电路进行组装，同时将车刀刀盘、磨削刀刀盘上喷淋口通过导流管与机床的冷却润滑***连接，最后将承载龙骨包覆在待加工工件并通过承载龙骨的伸缩承载柱、伸缩传感器、倾角传感器使承载龙骨与待加工工件同轴分布，并将承载龙骨与机床床身固定连接，同时将控制电路与机床的主控电路***电气连接，即可完成设备装配；

S2，录入机加工程序，完成S1步骤组装作业后，通过根据工件加工工艺要求，为机床的主控电路***录入加工程序，并由加工程度为各车刀刀盘、磨削刀刀盘及车刀刀盘、磨削刀刀盘上安装的车刀及磨刀分配独立的寻址名称和寻址地址，同时为车刀刀盘、磨削刀刀盘上安装的车刀及磨刀分别相应的机加工工位及工序参数，并根据录入的程序驱动各车刀刀盘、磨削刀刀盘及车刀刀盘、磨削刀刀盘上安装的车刀及磨刀处于机床加工原点位置；

S3，机加工作业，完成S2步骤作业后，首先由机床驱动待加工工件旋转运行，然后根据S2步骤录入的程序一方面调整待加工工件在各工序中的转速，另一方面首先驱动相应的车刀刀盘运行，并由粗加工车刀对工件表面进行粗车作业，并在粗加工车刀运行时，由相邻的车刀刀盘上精加工车刀依次进行精加工作业，然后在完成精车削加工后由磨削刀刀盘上的磨刀对工件表面进行磨削加工，在磨削加工时由各磨削刀刀盘上的多个磨刀依次实现粗磨、精磨加工，并在完成磨削加工后再次根据S2步骤录入成型进行车削和磨削循环加工运行，直至执行完S2步骤录入的程序并得到毛坯工件后，各车刀刀盘、磨削刀刀盘及车刀刀盘、磨削刀刀盘上安装的车刀及磨刀处于机床加工原点位置，并有机床停止毛坯工件旋转，最后进行工件拆除并在此夹状新的待加工工件，然后返回S1步骤进行连续加工作业。

其中，所述的S3步骤中，在进行机加工作业时，通过量具对工件进行加工精度检测，并根据检测结果调整S2步骤录入的机加工程序及程序参数进行相应调整。

本发明结构集成化、模块化程度高及自动化程度高，且结构简单，使用灵活方便、通用性好，可在有效满足与多种不同类型数控车床配套运行和满足多种结构工件机加工作业的同时，有效实现的车削与磨削同步进行的目的，从而极大的提高了工件机加工作业的工作效率和提高了工件加工误差修复及时性和修复精度，并减少了工件夹装配、转运环节，从而进一步达到提高工件加工效率，降低劳动强度和成本的目的，同时也通过减少工件夹装配、转运有效杜绝了工件频发夹装造成的工件加工误差及累计误差大的缺陷。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。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 (10)

1.一种组合式智能车磨一体刀具，其特征在于：所述组合式智能车磨一体刀具包括承载龙骨、进给台、车刀刀盘、磨削刀刀盘、驱动导轨、直线位移台及控制电路，其中承载龙骨为柱状框架结构，其侧表面均布至两条驱动导轨，所述驱动导轨环绕承载龙骨轴线均布并与承载龙骨轴线平行分布，所述驱动导轨通过滑块与至少两个直线位移台滑动连接，且同一驱动导轨上的各直线位移台沿承载龙骨轴线方向分布，所述直线位移台轴线与承载龙骨轴线呈0°—90°夹角，所述直线位移台均与一个进给台滑动连接，所述进给台中，分布在同一驱动导轨上相邻两个进给台分别与一个车刀刀盘、磨削刀刀盘连接，所述车刀刀盘、磨削刀刀盘均位于承载龙骨内，其前端面与承载龙骨轴线间间距为0至承载龙骨内径的4/5，所述控制电路位于承载龙骨外表面，并分别与进给台、车刀刀盘、磨削刀刀盘、驱动导轨、直线位移台电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种组合式智能车磨一体刀具，其特征在于：所述的承载龙骨包括承载横梁、伸缩承载柱、伸缩传感器、倾角传感器，所述承载横梁至少三条，各承载横梁间通过若干伸缩承载柱相互连接并构成空心柱状框架结构，其中所述伸缩承载柱两端分别与相邻两个承载横梁侧表面铰接，并与承载横梁呈30°—90°夹角，所述伸缩传感器数量与伸缩承载柱数量一致，且每条伸缩承载柱上均设一个伸缩传感器，所述倾角传感器数量与承载横梁数量一致，每条承载横梁中点位置均设一个倾角传感器，所述伸缩承载柱、伸缩传感器、倾角传感器均与控制电路电气连接。

3.根据权利要求1所述的一种组合式智能车磨一体刀具，其特征在于：所述的车刀刀盘、磨削刀刀盘均包括三维转台机构、二维转台、承载托盘、刀座、喷淋口、角度传感器及到位传感器，其中所述承载托盘为轴向断面为“凵”字形槽状结构，承载托盘下端面与三维转台机构连接并同轴分布，且三维转台机构与直线位移台连接，所述刀座至少两个，嵌于承载托盘内并环绕承载托盘轴线均布，且所述刀座轴线沿承载托盘径线方向分布，所述刀座对应的承载托盘外侧面设一个到位传感器，且所述到位传感器轴线与刀座轴线平行分布，所述三维转台机构上设一个角度传感器和若干到位传感器，其中所述到位传感器数量与刀座数量一致，且每个到位传感器均与一个刀座位置对应，所述喷淋口位于承载托盘中心点位置，通过二维转台与承载托盘铰接，其轴线与承载龙骨轴线垂直并相交，所述三维转台机构、二维转台、角度传感器及到位传感器均与控制电路电气连接。

4.根据权利要求3所述的一种组合式智能车磨一体刀具，其特征在于：所述的刀座中，其中位于车刀刀盘上的每个刀座均与一个车刀连接并同轴分布；位于磨削刀刀盘上的每个刀座均与一个磨刀连接。

5.根据权利要求3所述的一种组合式智能车磨一体刀具，其特征在于：所述的喷淋口通过控制阀与一条导流管连接，所述导流管至少一条，并通过定位扣与承载龙骨侧表面连接。

6.根据权利要求1所述的一种组合式智能车磨一体刀具，其特征在于：所述的滑块与直线位移台间通过三维位移台铰接，所述直线位移台下端面设一个三轴陀螺仪，所述三维位移台和三轴陀螺仪均与控制电路电气连接。

7.根据权利要求1所述的一种组合式智能车磨一体刀具，其特征在于：所述的直线位移台轴线与承载龙骨轴线夹角大于0°时，则直线位移台轴线与承载龙骨轴线相交。

8.根据权利要求1所述的一种组合式智能车磨一体刀具，其特征在于：所述的控制电路为基于DSP芯片、FPGA芯片中任意一种或两种公用为基础的电路***，且控制电路上另设至少一个串口通讯端口。

9.一种组合式智能车磨一体刀具的使用方法，其特征在于，所述的车刀的使用方法包括以下步骤：

S1，设备组装，首先将待加工工件通过夹具与机床连接定位内，然后根据待加工工件的尺寸和加工工艺，选择满足加工工艺需要的承载龙骨机构及车刀刀盘、磨削刀刀盘数量和车刀刀盘、磨削刀刀盘上安装的车刀及磨刀的类型，然后对承载龙骨、进给台、车刀刀盘、磨削刀刀盘、驱动导轨、直线位移台及控制电路进行组装，同时将车刀刀盘、磨削刀刀盘上喷淋口通过导流管与机床的冷却润滑***连接，最后将承载龙骨包覆在待加工工件并通过承载龙骨的伸缩承载柱、伸缩传感器、倾角传感器使承载龙骨与待加工工件同轴分布，并将承载龙骨与机床床身固定连接，同时将控制电路与机床的主控电路***电气连接，即可完成设备装配；

S2，录入机加工程序，完成S1步骤组装作业后，通过根据工件加工工艺要求，为机床的主控电路***录入加工程序，并由加工程度为各车刀刀盘、磨削刀刀盘及车刀刀盘、磨削刀刀盘上安装的车刀及磨刀分配独立的寻址名称和寻址地址，同时为车刀刀盘、磨削刀刀盘上安装的车刀及磨刀分别相应的机加工工位及工序参数，并根据录入的程序驱动各车刀刀盘、磨削刀刀盘及车刀刀盘、磨削刀刀盘上安装的车刀及磨刀处于机床加工原点位置；

S3，机加工作业，完成S2步骤作业后，首先由机床驱动待加工工件旋转运行，然后根据S2步骤录入的程序一方面调整待加工工件在各工序中的转速，另一方面首先驱动相应的车刀刀盘运行，并由粗加工车刀对工件表面进行粗车作业，并在粗加工车刀运行时，由相邻的车刀刀盘上精加工车刀依次进行精加工作业，然后在完成精车削加工后由磨削刀刀盘上的磨刀对工件表面进行磨削加工，在磨削加工时由各磨削刀刀盘上的多个磨刀依次实现粗磨、精磨加工，并在完成磨削加工后再次根据S2步骤录入成型进行车削和磨削循环加工运行，直至执行完S2步骤录入的程序并得到毛坯工件后，各车刀刀盘、磨削刀刀盘及车刀刀盘、磨削刀刀盘上安装的车刀及磨刀处于机床加工原点位置，并有机床停止毛坯工件旋转，最后进行工件拆除并在此夹状新的待加工工件，然后返回S1步骤进行连续加工作业。

10.根据权利要求9所述的一种组合式智能车磨一体刀具的分类方法，其特征在于：所述的S3步骤中，在进行机加工作业时，通过量具对工件进行加工精度检测，并根据检测结果调整S2步骤录入的机加工程序及程序参数进行相应调整。

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