CN112959145B - 车工刀具机械夹持修磨机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机械夹持自动修磨车刀机器,它解决了原有技术存在自动化程度低、精度差、工人劳动强度大、工作效率低等问题。其特征在于:所述车工刀具机械夹持修磨机由可升降砂轮组件(41)、车刀夹持翻转组件(42)和可转位十字滑台组件(43)三大部分组成,本发明中的砂轮机(5)以交流电为动力旋转,车工刀具机械夹持修磨机的工作台以可转位十字滑台组件构成。该机械夹持自动磨车刀机器在需要修磨车刀时,首先将待修磨车刀进行机械夹持,然后,再利用人工控制工作台及翻转组件的移动与转动,实现被夹持刀具在三维空间移动与转动。本发明中的机器结构合理,其组成零件来源容易,成本低,适于技术推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械加工机床中车床加工刀具的修磨机械。车床是主要用车刀对旋转工件进行车削加工的机床。车刀是用于车削加工的刀具。本发明具体涉及机械加工车床中车刀的修磨机械,利用机械手段夹持并利用机械运动方式修磨车刀。
背景技术
车床属于金属切削加工设备,是主要用车刀对旋转工件进行车削加工的机床。在机械制造和修理部门得到广泛应用。
在车削加工中,要求车刀具有锋利的刀刃、合适的刀刃角度及刀面倾斜角度。然而,在车削加工过程中,随着车刀的不断磨损,原有的刀刃、刀刃角度及刀面倾斜角度会被破坏,使用性能也会不断降低。为了保持车刀良好的工作性能,延长车刀的使用寿命,在车削加工前,需要对车刀进行不断修磨,使其重新获得锋利的刀刃、合适的刀刃角度及刀面倾斜角度。重复使用车刀直到其报废。
由于目前没有专门的修磨车刀机械,车刀的修磨,一般都采用手持车刀修磨方式。即人工手持车刀,依靠手部动作推送车刀,在砂轮机上修磨达到修磨的目的。这种修磨方式中,车刀的刀刃、刀面修磨角度和刀刃修磨角度是否合理全凭手工把控,修磨质量不易保证,人为因素较多。
手持式修磨的缺点较多,表现在多个方面:如夹持车刀不稳定,被修磨的车刀的刀面角度和刀刃角度不好把控。在修磨过程中铁屑飞溅,操作者不可避免地近距离面对铁屑的飞溅,对操作者身体有损害。另外,在修磨过程中,车刀发烫,会烫伤操作者的手,有安全隐患。
利用机械手段夹持并利用机械运动修磨车刀的方式取代原来的手持式修磨车刀方式,对于修磨车刀有很重要的意义。
采用本发明中的车工刀具机械夹持修磨机,利用机械手段夹持并利用机械运动修磨车刀的方式后,车刀能由机械夹持,车刀可以随着夹持装置同时在长、宽、高三个方向移动并绕长、宽、高三个方向坐标轴(即X、Y、Z坐标轴)转动,利用夹持装置实现对车刀的修磨。完全能取代原手工修磨刀具所能实现的修磨运动,稳定、精确地完成车刀的修磨。
为了使该车工刀具机械夹持修磨机工作连续可靠,适应自动化要求,夹持部分应该夹持可靠,运动部分能完成空间所需的运动。即同时在长、宽、高三个方向移动并绕长、宽、高三个方向坐标轴(即X、Y、Z坐标轴)转动,本发明中,使其实现措施具体到位,即:
利用升降砂轮组件,使得原来的位置固定式砂轮机能够在高度方向升降移动。
利用车刀夹持翻转组件,可以将待修磨车刀牢固地夹持,然后,利用车刀夹持翻转组件的转动功能,带动夹持后的车刀实现绕X坐标轴方向转动和Y坐标轴方向转动。
利用可转位十字滑台,带动夹持后的车刀实现纵向(X坐标轴方向)和横向(Y坐标轴方向)移动,并能作高度方向(Z坐标轴方向)的转动。
本发明中的车工刀具机械夹持修磨机,车刀能由机械夹持,车刀可以随着夹持装置同时在长、宽、高三个方向移动并绕长、宽、高三个方向坐标轴(即X、Y、Z坐标轴)转动,实现空间六种运动,每一个方向的运动都带有锁紧措施,运动方向和运动范围足够满足车刀修磨所需的要求。
发明内容
本发明的目的就是针对手持式修磨车刀的弊端而提供一种结构合理、制作简单、操作方便、利用机械手段夹持并利用机械运动方式修磨车刀的机器。
本发明的技术方案:它是由可升降砂轮组件、车刀夹持翻转组件、可转位十字滑台组件三大部分组成,所述可升降砂轮组件是由升降器底座、连接板、砂轮机底板、升降连接螺栓、砂轮机、升降丝杆、升降螺母、蜗杆蜗轮组件、升降器中间板、旋转手柄构成。其作用是利用升降器的升降功能,将原来位置固定式砂轮机改装成为可升降砂轮机。该组件的左半部分为升降器,由蜗杆蜗轮组件、升降丝杆、升降螺母组合而成,右半部分为砂轮机。该组件中,连接板为特地设计的零件。在功能上,连接板能同时连接升降器中间板和砂轮机底板,当升降器上升和下降时,可以带动砂轮机上升和下降。
所述车刀夹持翻转组件是由是由辅助手柄、底座、X轴手柄、翻转器螺栓、支架、X轴旋转手轮、叉架轴锁紧螺钉、U型叉架轴、压板、后端盖、Y旋转轴、Y轴手柄、前端盖、Y轴锁紧螺钉、压板螺栓构成。支架垂直安装于底座上,支架上方开有轴孔和螺孔,U型叉架轴一端设有穿过支架安装轴孔的圆轴,锁紧螺钉穿过螺孔对U型叉架轴进行固定,轴端设置X轴旋转手轮,叉架端设有安装Y旋转轴的轴孔,通过前端盖和后端盖安装在U型叉架轴上,Y旋转轴端部设有槽孔,通过压板和压板螺栓将车刀夹持,并在Y旋转轴前端盖上设置了Y轴锁紧螺钉,底座通过螺栓固定安装在工作台面上。利用Y旋转轴轴端的孔槽、压板、及压板螺栓固定待修磨车刀,实现待修磨车刀的夹持固定。通过手轮和手柄操作,实现待修磨车刀同时绕X坐标轴和Y坐标轴翻转,达到修磨车刀刀面及刀刃的目的。Y旋转轴轴端的直径定为φ72 mm,轴环部分的直径为φ110 mm,根据车刀刀柄的一般尺寸范围为12×12×90mm至25×25×160mm之间,为方便车刀刀柄嵌入Y旋转轴轴端槽孔,槽孔的宽度为25~32mm,深度为12~16mm,为了夹持稳定,将槽孔长度为65~85mm.为了让压头耐用,避免螺纹滑丝,所选择螺纹孔为通孔,采用螺栓联接将压板固定。
为了省力和操纵方便,X轴旋转手轮上安装有X轴手柄,X轴旋转手轮和X轴手柄两者通过螺纹连接。Y旋转轴上安装有Y轴手柄,Y旋转轴和Y轴手柄(22)两者通过螺纹连接。
在所述的修磨车刀的夹持翻转组件中,为了提高调节精度,在X轴旋转手轮和Y旋转轴上带有刻度。以便于角度的精确控制。在修磨车刀的夹持翻转组件中,当U型叉架轴旋转到合适的角度时,可以拧紧叉架轴锁紧螺钉锁紧;当Y旋转轴旋转到合适的角度时,可以拧紧Y轴锁紧螺钉锁紧。以便于提高修磨车刀的精度和稳定性。
为了省力和操作更方便,在U型叉架轴的前方还设有一个辅助手柄。
车刀夹持翻转组件的底座上设有对称两个U形孔,便于用螺栓将底座与十字滑台的纵向滑台(工作台面)联结。在竖板上开有大的圆形通孔,在竖板上大的圆形通孔通过深沟球轴承组合后与U型叉架轴相配合。竖板的大圆形通孔直径为φ47 mm,与外径φ47的深沟球轴承外径一致。此处选择深沟球轴承型号为61807,轴承外径φ47 mm,内径φ35 mm。U型叉架轴的直径φ35 mm与轴承的内径φ35 mm一致。
所述可转位十字滑台组件是由滑台连接螺栓、横向移动手轮、纵向移动手轮、工作台面、纵向移动底座、横向移动滑台、横向移动底座旋转台、工作滑台底座构成。工作滑台底座上设置旋转台,横向移动底座固定安装在旋转台上,横向移动滑台与横向移动底座通过燕尾槽配合,之间设置了横向移动丝杆螺母副,通过设置在丝杆端部的横向移动手轮驱动,纵向移动底座固定安装在横向移动滑台上,其上设置了通过燕尾配合的工作台面,在纵向移动底座和工作台面之间设置了纵向移动丝杆螺母副,通过设置在丝杆端部的横向移动手轮驱动,工作台面上设置了倒T型槽,以便与翻转组件连接。
十字滑台的台面为工作台面,既能够带动修磨车刀夹持翻转组件纵向移动,也能够带动修磨车刀的夹持翻转组件横向移动,利用十字滑台的旋转台,还能在垂直方向转动。
车刀夹持翻转组件底座的尺寸范围450×260mm至550×330mm之间,可转位十字滑台的工作台台面尺寸宜在220×520mm到220×800mm之间。
本发明的有益效果是:车刀能由机械夹持,车刀可以随着夹持装置同时在长、宽、高三个方向移动并绕长、宽、高三个方向坐标轴(即X、Y、Z坐标轴)转动,实现空间六种运动,每一个方向的运动都带有锁紧措施。结构简单,所需零配件来源广,容易组装,生产成本低。经调试后表明,该装置操作方便可靠,完全能满足生产要求,可以在较多的同型车床刀具设备修磨中推广应用。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明主视结构示意图;
图2为本发明俯视结构示意图;
图3为本发明可升降砂轮组件主视结构示意图;
图4为本发明连接板零件俯视结构示意图;
图5为本发明车刀夹持翻转组件主视结构示意图;
图6为本发明车刀夹持翻转组件俯视结构示意图;
图7为本发明可转位十字滑台主视结构示意图;
图8为本发明可转位十字滑台右视局部结构示意图;
图9为本发明车刀夹头主视结构示意图;
图10为本发明车刀夹头右视结构示意图;
图11为本发明Y旋转轴主视结构示意图;
图12为本发明Y旋转轴左视结构示意图;
图13为本发明Y旋转轴槽玌俯视局部结构示意图;
图14为本发明U型叉架轴主视结构示意图;
图15为本发明U型叉架轴俯视结构示意图;
图16为本发明车刀夹持翻转支架座主视结构示意图;
图17为本发明车刀夹持翻转支架座俯视结构示意图。
图中:1为升降器底座、2为连接板、3为砂轮机底板、4为升降连接螺栓、5为砂轮机、6为升降丝杆、7为升降螺母、8为蜗杆蜗轮组件、9为升降器中间板、10为旋转手柄、11为辅助手柄、12为底座、13为X轴手柄、14为翻转器螺栓、15为支架、16为X轴旋转手轮、17为叉架轴锁紧螺钉、18为U型叉架轴、19为压板、20为后端盖、21为Y旋转轴、22为Y轴手柄、23为前端盖、24为Y轴锁紧螺钉、25为压板螺栓、26为待修磨车刀、30为滑台连接螺栓、31为横向移动手轮、33为纵向移动手轮、34为工作台面、35为纵向移动底座、36为横向移动滑台、37为横向移动底座、38为旋转台、39为工作滑台底座、40为倒T型槽、41为可升降砂轮组件、42为车刀夹持翻转组件、43为可转位十字滑台组件,44为连接板中间的大圆柱通孔。
具体实施方式
本发明的技术方案:它是由可升降砂轮组件、车刀夹持翻转组件、可转位十字滑台组件三大部分组成。
所述可升降砂轮组件41是由升降器底座1、连接板2、砂轮机底板3、升降连接螺栓4、砂轮机5、升降丝杆6、升降螺母7、蜗杆蜗轮组件8、升降器中间板9、旋转手柄10构成。其作用是利用升降器的升降功能,将原来位置固定式砂轮机改装成为可升降砂轮机。该组件的左半部分为升降器,由蜗杆蜗轮组件8、升降丝杆6、升降螺母7组合而成,右半部分为砂轮机5。该组件中,连接板2为特地设计的零件。在功能上,连接板2能同时连接升降器中间板9和砂轮机底板3,当升降器上升和下降时,可以带动砂轮机上升和下降。
这里,本发明中的升降器选择了某公司的SWL系列的手动蜗杆升降器,其升降器中间板10的4个安装孔的直径为φ21 mm,对称位置分布尺寸为235×200 mm。其升降丝杆直径为80 mm。本发明中所选择的砂轮机是某公司的SST-250台式砂轮机,砂轮直径φ250 mm,重量30公斤,底部安装孔为4个,直径为φ21 mm,对称位置分布尺寸为360×360 mm。
在连接板2的中间偏左部分有一个大的圆柱通孔44,升降丝杆6能从该圆柱通孔中间穿过。在连接板2左半部分和右半部分各有4个小的圆柱形通孔,该通孔为安装孔。左半部分4个圆柱形通孔的直径和位置分布与升降器中间板9上的安装孔一致,目的是为了利用螺栓连接,保证连接板2与升降器中间板9固定连接;右半部分4个圆柱形通孔的直径和位置分布与砂轮机底板3上的安装孔一致,目的是为了利用螺栓连接,保证连接板2与砂轮机底板3固定连接。连接板2主体部分的厚度为10mm, 其上所分布的圆柱形凸台部分,总厚度为12mm。圆柱形凸台处于同一水平面,该水平面应该保证平面度为0.05 mm,每个凸台表面的粗糙度为6.3 µm。连接板2中间大圆柱通孔直径为,φ91 mm,保证升降丝杆6能从该圆柱通孔中间顺利穿过。
所述车刀夹持翻转组件42是由是由辅助手柄11底座12、X轴手柄13、翻转器螺栓14、支架15、X轴旋转手轮16、叉架轴锁紧螺钉17、U型叉架轴18、压板19、后端盖20、Y旋转轴21、Y轴手柄22、前端盖23、Y轴锁紧螺钉24、压板螺栓25构成。其原理是:利用Y旋转轴21轴端的孔槽、压板、及压板螺栓25固定待修磨车刀26,实现待修磨车刀的夹持固定。通过手轮和手柄操作,实现待修磨车刀同时绕X坐标轴和Y坐标轴翻转,达到修磨车刀刀面及刀刃的目的。
在Y旋转轴21的轴端开有槽孔,利用压板19、压板螺栓25和Y旋转轴21的轴端槽孔,将待修磨车刀26牢固地夹持。
Y旋转轴21轴端的直径定为φ72 mm,轴环部分的直径为φ110 mm,根据车刀刀柄的一般尺寸范围为12×12×90mm至25×25×160mm之间,为方便车刀刀柄嵌入Y旋转轴21轴端槽孔,槽孔的宽度定为32mm,深度定为16mm,为了夹持稳定,将槽孔长度定为80mm.为了让压头耐用,避免螺纹滑丝,所选择螺纹孔为通孔,采用压板螺栓25将压板19固定。
为了省力和操纵方便,X轴旋转手轮16上安装有X轴手柄13,X轴旋转手轮16和X轴手柄13两者通过螺纹连接。Y旋转轴21上安装有Y轴手柄22,Y旋转轴21和Y轴手柄22两者通过螺纹连接。
为了提高调节精度,在X轴旋转手轮16和Y旋转轴21上带有刻度。以便于角度的精确控制。
在修磨车刀的夹持翻转组件中,当U型叉架轴18旋转到合适的角度时,可以拧紧叉架轴锁紧螺钉17锁紧;当Y旋转轴21旋转到合适的角度时,可以拧紧Y轴锁紧螺钉24锁紧。以便于提高修磨车刀的精度和稳定性。
所述的修磨车刀的夹持翻转组件中,备有一个辅助手柄11,其目的是利用辅助手柄11控制翻转组件的运动,更省力和操作更方便。
修磨车刀的夹持翻转组件能够固定安装在工作台上。在底座12上开有U型孔,利用翻转器连接螺栓14,可以将本发明所述的夹持翻转组件固定在底座12底部的工作台面34上。
底座12的整体由底板和竖板组成倒“T”字形结构。在其底板上有对称两个U形孔,便于用螺栓将底板与十字滑台的纵向滑台(工作台)联结。在竖板上开有大的圆形通孔,在竖板上大的圆形通孔通过深沟球轴承组合后与U型叉架轴相配合。竖板的大圆形通孔直径为φ47 mm,与外径φ47的深沟球轴承外径一致。此处选择深沟球轴承型号为61807,轴承外径φ47 mm,内径φ35 mm。U型叉架轴的直径φ35 mm与轴承的内径φ35 mm一致。
所述可转位十字滑台组件43是由滑台连接螺栓30、横向移动手轮31、纵向移动手轮33、工作台面34、纵向移动底座35、横向移动滑台36、横向移动底座37旋转台38、工作滑台底座39构成。可转位十字滑台横向移动底座37与横向移动滑台36之间有横向移动丝杆螺母副,其为普通的丝杆螺母副组成。转动横向移动手轮时,横向移动丝杆转动,通过丝杆转动带动横向移动滑台36移动。在横向移动底座37与横向移动滑台36接合部分带有燕尾形滑动导轨,横向移动滑台36可沿着导轨面移动。在可转位十字滑台的内部,在纵向移动底座35与纵向移动滑台即工作台面34)之间有纵向移动丝杆螺母副。转动纵向移动手轮时,纵向移动丝杆转动,通过丝杆转动带动纵向移动滑台即工作台面移动。在纵向移动底座与纵向移动滑台接合部分带有纵向滑动导轨,纵向移动滑台沿着导轨面移动。纵向及横向移动丝杆两端都带有轴承座,安装有轴承。纵向及横向移动手轮通过连轴器与纵向及横向移动丝杆连接。在可转位十字滑台有一旋转台38,纵向及横向滑台整体可以绕旋转台旋转,即利用旋转台38,实现工作台面在垂直方向的转动。可转位十字滑台既能够带动修磨车刀的夹持翻转组件纵向移动,也能够带动修磨车刀的夹持翻转组件横向移动,利用旋转台,还能在垂直方向转动。
本发明中的夹持翻转组件底座12的尺寸范围450×260mm至550×330mm之间,可转位十字滑台的工作台台面尺寸宜在220×520mm到220×800mm之间。可转位十字滑台的工作台台面尺寸初定为220×670mm。
本发明中可转位十字滑台既可以定制,也可以自己制作,本发明中采用的可转位移动滑台采用手动方式移动或转动滑台。
该机器各组件的布置特点是:以可转位十字滑台为中心,可升降砂轮机位于其左后方(以坐标轴箭头正向为前方。俯视图),夹持车刀翻转组件安装在十字滑台工作台(即纵向滑台台面)正中间偏后方最佳。工作时,利用可转位十字滑台组件,可以实现被夹持车刀的纵向移动,横向移动、垂直方向转动。将车刀夹持翻转组件固定安装在可转位十字滑台组件顶部正中的工作台(纵向移动滑台)上、以可转位十字滑台为中心,可升降砂轮组件初始位置安装在可转位十字滑台组件的左后方位置,使得砂轮机5的旋转轴线与Y旋转轴21轴线平行,并且砂轮机5与待修磨车刀26距离最近位置,其高度高于待修磨车刀26,Y旋转轴21轴线处于砂轮圆周的下边延位置。
具体操作方法:在夹持好待修磨车刀后,转动十字滑台纵向移动手轮,可使被夹持车刀纵向移动。转动十字滑台横向移动手轮,可使被夹持车刀横向移动。旋转十字滑台台面,可使被夹持车刀在垂直方向旋转。在夹持好待修磨车刀后,转动X轴旋转手轮,实现被夹持车刀绕X坐标轴转动。转动Y轴旋转手柄,实现被夹持车刀绕Y坐标轴转动。即:利用车刀夹持翻转组件,可以实现被夹持车刀绕X坐标轴转动、绕Y坐标轴转动。
转动升降器旋转手柄,可使砂轮机作上升或下降运动。
综合起来说,本机械夹持自动磨车刀机器,在夹持好待修磨车刀后,一方面,可以使被夹持车刀横向移动、纵向移动、上升或下降运动,即长宽高三个方向的移动。另一方面,可以使被夹持车刀绕X坐标轴转动、绕Y坐标轴转动、在垂直方向旋转,即长宽高三个方向的转动,完全能满足车刀修磨过程中所需的所有运动要求。
Claims (1)
1.一种车工刀具机械夹持修磨机,它包括可升降砂轮组件(41)、车刀夹持翻转组件(42)、可转位十字滑台组件(43)三大部分,其特征在于:所述可升降砂轮组件(41)是由升降器底座(1)、连接板(2)、砂轮机底板(3)、升降连接螺栓(4)、砂轮机(5)、升降丝杆(6)、升降螺母(7)、蜗杆蜗轮组件(8)、升降器中间板(9)、旋转手柄(10)构成,升降丝杆(6)垂直安装在升降器底座(1)上,连接板(2)的一端套装在升降丝杆(6)上,在连接板(2)的中间偏左部分有一个大的圆柱通孔(44),升降丝杆(6)能从该圆柱通孔中间穿过,在连接板(2)左半部分和右半部分各有4个小的圆柱形通孔,该通孔为安装孔,左半部分4个圆柱形通孔的直径和位置分布与升降器中间板(9)上的安装孔一致;升降螺母(7)底面设置升降器中间板(9),通过螺栓与连接板(2)连成一体,升降螺母(7)通过安装在升降器中间板(9)上的蜗杆蜗轮组件(8)驱动,在蜗杆蜗轮组件(8)上设置了旋转手柄(10),砂轮机底板(3)通过升降连接螺栓(4)固定安装在连接板(2)的另一端;所述车刀夹持翻转组件(42)是由辅助手柄(11)、底座(12)、X轴手柄(13)、翻转器螺栓(14)、支架(15)、X轴旋转手轮(16)、叉架轴锁紧螺钉(17)、U型叉架轴(18)、压板(19)、后端盖(20)、Y旋转轴(21)、Y轴手柄(22)、前端盖(23)、Y轴锁紧螺钉(24)、压板螺栓(25)构成,支架(15)垂直安装于底座(12)上,支架(15)上方开有轴孔和螺孔,U型叉架轴(18)的一端为圆轴,该圆轴穿过支架安装轴孔与支架(15)连接,在圆轴的轴端安装X轴旋转手轮(16),锁紧螺钉(17)穿过支架(15)上的螺孔对U型叉架轴(18)进行锁紧, U型叉架轴(18)的两个叉架上设有安装Y旋转轴(21)的轴孔,Y旋转轴(21)穿过两处轴孔安装在U型叉架轴(18)上,前端盖(23)和后端盖(20)对Y旋转轴(21)进行轴向固定;Y旋转轴(21)端部设有槽孔,通过压板(19)和压板螺栓(25)将车刀(26)夹持,并在Y旋转轴(21)前端盖(23)上设置了Y轴锁紧螺钉(24),底座(12)通过螺栓(14)固定安装在工作台面(34)上;所述可转位十字滑台组件(43)是由滑台连接螺栓(30)、横向移动手轮(31)、纵向移动手轮(33)、工作台面(34)、纵向移动底座(35)、横向移动滑台(36)、横向移动底座(37)、旋转台(38)、工作滑台底座(39)构成,工作滑台底座(39)上设置旋转台(38),横向移动底座(37)固定安装在旋转台(38)上,横向移动滑台(36)与横向移动底座(37)通过燕尾槽配合,之间设置了横向移动丝杆螺母副,通过设置在丝杆端部的横向移动手轮(31)驱动,纵向移动底座(35)固定安装在横向移动滑台(36)上,其上设置了通过燕尾配合的工作台面(34),在纵向移动底座(35)和工作台面(34)之间设置了纵向移动丝杆螺母副,通过设置在丝杆端部的纵向移动手轮(33)驱动,工作台面(34)上设置了倒T型槽(40);以可转位十字滑台为中心,可升降砂轮机位于其左后方,夹持车刀翻转组件(42)安装在十字滑台工作台正中间偏后方。
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