CN115156969B - 一种平面牙板自动加工成型工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种平面牙板自动加工成型工艺，包括如下步骤：将未加工的牙板放入牙板加工中心的旋转夹具上，并夹紧；将刀具装夹至Z轴驱动机构上；旋转夹具带动牙板旋转相应的角度后停止，Z轴驱动机构带动刀具下行至牙板正前方；XY轴驱动机构带动牙板靠近Z轴驱动机构上的刀具，使牙板沿XY轴方向运动对牙板上的全牙进行逐颗加工；待刀具逐颗将牙板上的半数全牙加工完成后，旋转夹具带动牙板翻转180°，将牙板另一半全牙进行逐颗加工完成；本发明能够实现牙板的全自动加工，避免了牙板半自动加工过程中的缺陷，提高了牙板的生产效率，减少了人力资源的使用。

Description

一种平面牙板自动加工成型工艺
技术领域
本发明涉及精密机械加工技术领域，具体涉及一种平面牙板自动加工成型工艺。
背景技术
牙板是螺丝快速加工成型的一种重要的模具，目前牙板加工采用仿形的方式进行铣削，从而在其表面形成若干沟槽，这些沟槽组成的面就是用于螺丝成型的牙型面，目前牙板加工采用半自动设备，牙板水平放置在铣床夹具上，铣削刀具两端架设在铣床上，且铣削刀位于牙板的上方位置；由于牙型面并非一次铣削就能完成，因此在铣削完成后需要将加工好的半成品牙板拆卸下来，再次安装到倒角设备的夹具上，进行倒角工序；这样会带来至少两个弊端，一个是拆装需要花费大量的人力资源，且加工效率低下，另一个是牙板在二次安装过程中精度难以把握，容易造成产品品质层次不齐。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了设计合理、精确高效的一种平面牙板自动加工成型工艺。
本发明的技术方案如下：
一种平面牙板自动加工成型工艺，包括如下步骤：
1）通过三维软件设计出待加工牙板的三维模型；
2）通过刀具路径模拟软件提取出牙板三维模型中刀具的路径，并自动生成牙板加工基代码；
3）将基代码文件导入加工中心；
4）将未加工牙板放入牙板加工中心的旋转夹具上，并夹紧牙板；
5）将刀具装夹至Z轴驱动机构上；
6）旋转夹具带动牙板旋转相应的角度，Z轴驱动机构带动刀具下行至牙板正前方；
7）XY轴驱动机构带动牙板靠近Z轴驱动机构上的刀具，使牙板沿XY轴方向运动对牙板上的全牙进行逐颗加工；
8）待刀具逐颗将牙板上的半数全牙加工完成后，旋转夹具带动牙板翻转180°，再按照步骤7）将牙板另一半全牙进行逐颗加工完成；
9）Z轴驱动机构带动刀具上行，通过换刀机构将刀具库内刀具与Z轴驱动机构上的刀具进行调换，实现换刀；
10）再按照步骤6）-8）完成牙板倒角加工工序，牙板加工完成。
进一步的，所述步骤5）刀具在经过对刀仪对刀后，通过换刀机构装夹至Z轴驱动机构上。
进一步的，所述刀具的刀片水平设置在刀具的刀臂上，旋转夹具上的牙板竖直设置，且刀片表面与牙板表面相垂直。
进一步的，所述XY轴驱动机构以及Z轴驱动机构上分别设有光学尺，用于精确控制移动量。
进一步的，所述旋转夹具包括转盘、伺服驱动器及夹具本体，所述伺服驱动器与转盘传动连接，所述夹具本体固定设置在转盘上。
进一步的，所述换刀机构整体呈倒置T型结构，换刀过程如下：
9.1）换刀机构转动90°将其两端分别与刀具库的刀具和Z轴驱动机构上的刀具对接；
9.2）换刀机构下行，使得刀具库的刀具及Z轴驱动机构上的刀具同时脱离；
9.3）换刀机构旋转180°后上行，将刀具库的刀具放置在Z轴驱动机构上，同时将Z轴驱动机构上的刀具放入刀具库中；
9.4）换刀机构转动90°后复位，完成换刀。
本发明的有益效果如下：
1）通过设置旋转夹具，能够实现牙板加工的180°旋转，这样可以缩短刀具刀臂的长度，有效的提高了铣削过程中的稳定性及精确性，同时也能提高刀具的使用寿命。
2）牙板表面竖直方向设置，刀具的刀面水平方向设置，这样刀具的一端固定，另一端自由，便于换刀机构进行换刀操作，实现了牙板一次性加工。
3）通过设置的对刀仪能够实现自动对刀的功能，提高了对刀的精度以及对刀的效率。
4）通过设置的光学尺能够更加精准的控制X、Y、Z轴的移动精度，提高了产品的加工品质。
5）本发明能够实现牙板的全自动加工，避免了牙板半自动加工过程中的缺陷，提高了牙板的生产效率，减少了人力资源的使用。
附图说明
图1为本发明的整体侧面结构示意图；
图2为本发明的正面结构示意图；
图3为本发明的牙板加工完成示意图；
图中：1、Y轴驱动机构；2、X轴驱动机构；3、对刀仪；4、刀具；5、刀具驱动机构；6、刀具库；7、机壳；8、换刀机构；9、Z轴驱动机构；10、旋转夹具；11牙板。
具体实施方式
以下结合说明书附图，对本发明作进一步描述。
如图1-2所示，一种平面牙板四轴自动加工设备，包括Y轴驱动机构1、X轴驱动机构2、对刀仪3、刀具4、刀具驱动机构5、刀具库6、机壳7、换刀机构8、Z轴驱动机构9及旋转夹具10。
X轴驱动机构2与Y轴驱动机构1组合形成XY轴驱动机构，其中X轴驱动机构设置在Y轴驱动机构上；
刀具4设置在Z轴驱动机构9上，刀具4包括刀片及刀臂，其中刀臂一端设置刀片，另一端与刀具驱动机构5相连，这样刀具4能够通过换刀机构进行自动更换，解决了传统刀具两端支撑，刀具无法实现更换的问题。
旋转夹具10设置在X轴驱动机构2上，旋转夹具10包括伺服驱动器、转盘及夹具本体，伺服驱动器能够带动固定设在转盘上的夹具本体旋转，牙板11固定设在夹具本体上，从而牙板11在旋转夹具10的作用下能够转动。由于Z轴驱动机构9的无干涉行程有限，若牙板11不能旋转，则要求刀具4的刀臂长度增加，随着刀臂长度增加刀具4稳定性降低，转动过程中振动加剧，这样刀片在加工过程中的加工精度降低，产品质量也会下降。
对刀仪3设置在X轴驱动机构2上，对刀仪3的设置能够降低人工对刀的误差，同时提高了对刀效率。
刀具库6与刀具驱动机构5之间设置换刀机构8，刀具库6内根据需要可以设置若干刀具，若干刀具沿圆周方向设置，且能够在圆盘的作用下转动切换，换刀机构8整体呈倒置T型结构，在换刀时，换刀机构8旋转90°，与刀具库6内的刀具及Z轴驱动机构9上的刀具连接，换刀机构8下行将刀具库6内的刀具取出，同时将Z轴驱动机构9上的刀具取下，换刀机构8旋转180°，上行至初始位置，完成换刀工作，本发明采用的立式刀具结构便于换刀操作，解决了传统卧式刀具无法换刀的问题。
X、Y轴驱动机构以及Z轴驱动机构上分别设有光学尺，通过光学尺控制X、Y、Z轴移动精度更高。
平面牙板自动加工成型工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1）通过三维软件UG设计出待加工牙板的三维模型。
2）通过刀具路径模拟软件Mastercam提取出牙板三维模型中刀具的路径，并自动生成牙板加工基代码（以记事本的方式生成）。
3）将基代码文件导入加工中心。
4）将未加工牙板（牙板原始胚料）放入牙板加工中心的旋转夹具上，并夹紧牙板；
5）刀具在经过对刀仪对刀后，通过换刀机构装夹至Z轴驱动机构上。
6）旋转夹具带动牙板旋转相应的角度，Z轴驱动机构带动刀具下行至牙板正前方；此时刀具的刀片水平设置在刀具的刀臂上，旋转夹具上的牙板竖直设置，且刀片表面与牙板表面相垂直。
7）XY轴驱动机构带动牙板靠近Z轴驱动机构上的刀具，使牙板沿XY轴方向运动对牙板上的全牙进行逐颗加工，加工过程中Z轴驱动机构上的刀具位置固定不动，刀具转动。
8）待刀具逐颗将牙板上的半数全牙加工完成后，旋转夹具带动牙板翻转180°，再按照步骤7）将牙板另一半全牙进行逐颗加工完成。
9）Z轴驱动机构带动刀具上行，通过换刀机构将刀具库内刀具与Z轴驱动机构上的刀具进行调换，实现换刀；
9.1）换刀机构转动90°将其两端分别与刀具库的刀具和Z轴驱动机构上的刀具对接；
9.2）换刀机构下行，使得刀具库的刀具及Z轴驱动机构上的刀具同时脱离；
9.3）换刀机构旋转180°后上行，将刀具库的刀具放置在Z轴驱动机构上，同时将Z轴驱动机构上的刀具放入刀具库中；
9.4）换刀机构转动90°后复位，完成换刀。
10）再按照步骤6）-8）完成牙板倒角加工工序，牙板加工完成。

Claims (3)

1.一种平面牙板自动加工成型工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1）通过三维软件设计出待加工牙板的三维模型；
2）通过刀具路径模拟软件提取出牙板三维模型中刀具的路径，并自动生成牙板加工基代码；
3）将基代码文件导入加工中心；
4）将未加工牙板放入牙板加工中心的旋转夹具上，并夹紧牙板；
5）将刀具装夹至Z轴驱动机构上；
所述刀具的刀片水平设置在刀具的刀臂上，旋转夹具上的牙板竖直设置，且刀片表面与牙板表面相垂直；所述旋转夹具包括转盘、伺服驱动器及夹具本体，所述伺服驱动器与转盘传动连接，所述夹具本体固定设置在转盘上；
6）旋转夹具带动牙板旋转相应的角度，Z轴驱动机构带动刀具下行至牙板正前方；
7）XY轴驱动机构带动牙板靠近Z轴驱动机构上的刀具，使牙板沿XY轴方向运动对牙板上的全牙进行逐颗加工；
8）待刀具逐颗将牙板上的半数全牙加工完成后，旋转夹具带动牙板翻转180°，再按照步骤7）将牙板另一半全牙进行逐颗加工完成；
9）Z轴驱动机构带动刀具上行，通过换刀机构将刀具库内刀具与Z轴驱动机构上的刀具进行调换，实现换刀；
所述换刀机构整体呈倒置T型结构，换刀过程如下：
9.1）换刀机构转动90°将其两端分别与刀具库的刀具和Z轴驱动机构上的刀具对接；
9.2）换刀机构下行，使得刀具库的刀具及Z轴驱动机构上的刀具同时脱离；
9.3）换刀机构旋转180°后上行，将刀具库的刀具放置在Z轴驱动机构上，同时将Z轴驱动机构上的刀具放入刀具库中；
9.4）换刀机构转动90°后复位，完成换刀；
10）再按照步骤6）-8）完成牙板倒角加工工序，牙板加工完成。
2.根据权利要求1所述的一种平面牙板自动加工成型工艺，其特征在于，所述步骤5）刀具在经过对刀仪对刀后，通过换刀机构装夹至Z轴驱动机构上。
3.根据权利要求1所述的一种平面牙板自动加工成型工艺，其特征在于，所述XY轴驱动机构以及Z轴驱动机构上分别设有光学尺，用于精确控制移动量。
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