CN202200155U - 一种龙门式亚克力异形曲面的切削抛光机 - Google Patents

Abstract

一种龙门式亚克力异形曲面的切削抛光机，包括床身(100)、工作台面(200)、换刀装置、刀库(500)和刀具(600)，所述床身(100)上设置工作台面(200)，工作台面(200)上方设置刀库(500)，刀库(500)与换刀装置连接，换刀装置将刀具(600)送至主轴(300)下方，主轴(300)设置于横梁(420)上，主轴(300)与伺服电机(900)连接，伺服电机(900)与控制盘(740)连接，伺服电机(900)还与电源连接；控制盘(740)与手控操作器(730)连接，控制盘(740)还与检测装置连接；工作台面(200)上方设置固定亚克力板材(1000)的固定装置；床身(100)下方设置轮子(170)。本实用新型加工精度高，尺寸一致性好，切削抛光机的时间利用率高，生产效率高。

Description

一种龙门式亚克力异形曲面的切削抛光机

技术领域

本实用新型属于亚克力(PMMA)加工的技术领域，具体的说，是亚克力(PMMA)异形曲面的切削抛光设备。

背景技术

亚克力也叫PMMA或者亚加力。都是英文acrylic的中文叫法，翻译过来其实就是有机玻璃。化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯。亚克力是一种开发较早的重要热塑性塑料，具有较好的透明性、化学稳定性和耐候性，易染色，易加工，外观优美，在广告、IT、家具、化妆品展示架、道具、酒店、液晶显示屏、偏光片、仪器仪表、建筑等产业中有着广泛的应用。有机玻璃产品通常可以分为浇注板、挤出板和模塑料。

目前，亚克力异形曲面抛光工艺是在简单的木工镂铣机上仿形切削加工。硬质合金镂铣刀安装在镂铣机的主轴上用弹簧夹头夹紧，镂铣刀前端有一个小轴承，轴承外圈紧靠在亚克力工件下面的模具(靠模)上，手工推动工件进给，刀具高速旋转切削，沿靠模推动工件完成全部行程从而形成加工曲面。然后用砂皮打磨去掉走刀痕迹，最后再用布轮加抛光腊抛光或者火焰抛光。

上述工艺的缺点：

1.由于手工仿形，生产效率低、加工质量差、工人劳动强度大，刀刃暴露在外十分危险，易出工伤。

2.由于靠模精度差，刀具上小轴承与靠模接触精度又较差，很难保证亚克力产品尺寸和形状精度加工一致性的要求。

3.手工推动工件进行切削，切削极不稳定，表面粗糙度极差，达不到亚克力表面透、光、亮的高光滑表面的要求。

4.镂铣机上仿形切削无法加工三维联动的曲面。

5.布轮或火焰抛光，工人作业劳动强度大，对环境污染严重，抛光质量差，容易使板材的边缘坍角。

6.设备体积较大，质量较重，不方便搬运和移动。

7.工作时有灰尘或者碎屑产生。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种亚克力异形曲面的切削抛光方法及其设备，以克服现有技术所存在的上述缺点和不足。本实用新型主要用于广告、展台、化妆品展示架、道具、酒店用具、家具、装饰、汽车、飞机、工厂、地铁、通讯、医疗器械、光学仪器、液晶显示屏等制造领域中的亚克力(PMMA)板材的二维或三维曲面、组合平面的切削抛光或其它特殊要求(例如磨砂效果)的切削加工。

本实用新型的工作原理：

抛光机上用数字控制技术及精密金刚石刀具切削技术对亚克力板材进行二维或三维曲面以及组合平面的镜面切削抛光加工。

首先将亚克力板材放在专利设备工作台面的真空吸盘或夹具上，启动真空泵将亚克力板材固定在吸盘上(真空度由亚克力板材厚薄可调节)，由Auto CAD、Solidworks、UG、Pro/E绘制的二维或三维图样，用Mastercam、UG或Pro/E软件编制加工程序和刀具走刀路径；预先将加工用的刀具按使用顺序全部***刀库，采用机械手或其它自动换刀装置按加工程序自动交换刀具。开动专利设备前，用电感对刀装置或红宝石探头测出第一把刀具与加工表面的距离尺寸，然后设备自动退出对刀装置或红宝石探头，启动主轴旋转，用一把或数把硬质合金刀具，通过机械手或自动换刀装置换刀具切削完成板材整个加工程序中的粗切任务。最后用若干把特殊设计制造的精密金刚石刀具按加工程序完成二维或三维曲面，以及组合平面的切削抛光，使被加工表面达到透、光、亮的超光滑表面。

本实用新型所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现：

一种龙门式亚克力异形曲面的切削抛光机，包括床身、工作台面、换刀装置、刀库和刀具，所述床身上设置工作台面，所述工作台面上方设置刀库，所述刀库与换刀装置连接，所述换刀装置将刀具送至主轴下方，

其特征在于，所述主轴设置于横梁上，所述主轴与伺服电机连接，所述伺服电机与控制盘连接，所述伺服电机还与电源连接；

所述控制盘与手控操作器连接，所述控制盘还与检测装置连接；

所述工作台面上方设置固定亚克力板材的固定装置；

所述床身下方设置轮子。

其中，所述换刀装置自动换刀装置；所述自动换刀装置与刀库伺服电机连接。

其中，所述横梁上下分别设置横梁上线轨、横梁下线轨；所述横梁的左右两侧分别设置横梁左支座和横梁右支座；所述横梁左支座和横梁右支座上内侧分别设置左侧线轨的滑块付、右侧线轨的滑块付；所述横梁丝杠与横梁伺服电机连接；所述横梁左支座和横梁右支座分别与左侧丝杆和右侧丝杆连接；所述左侧丝杆和右侧丝杆与伺服电机连接。

其中，主轴两侧设置主轴左线轨、主轴右线轨，主轴伺服电机控制主轴沿主轴左线轨、主轴右线轨上下移动；所述主轴伺服电机通过主轴数据电缆与控制盘连接。

其中，所述检测装置为电感对刀装置或红宝石探头。

其中，所述固定装置包括真空吸盘或夹具。进一步，所述真空吸盘通过真空吸管与真空泵连接。

其中，所述抛光机还包括喷雾***和润滑***，所述喷雾***设置于主轴伺服电机旁边，所述润滑***设置于横梁的背面上，所述阀门开关设置于床身上，喷雾润滑的喷嘴设置于刀具旁。

其中，所述床身上设置线缆接口，所述线缆接口上设置数据电气线缆，数据电气线缆与伺服电机连接。

其中，所述床身还设置床身加强筋。

其中，所述床身下设置床身可调支柱。

其中，所述刀具为粗切的硬质合金刀具。

其中，所述床身上方设置防尘的盖子。

一种亚克力异形曲面的切削抛光机的刀具，其特征在于，所述刀具为金刚石刀具。该刀具用于精切。

进一步，所述刀具的材质为单晶或聚晶金刚石刀具。

进一步，所述刀具的结构采用焊接式，焊接强度≥450Mp。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型采用数控技术、伺服技术和精密金刚石刀具的切削技术，加工精度高，尺寸一致性好，尺寸误差≤0.02mm，表面粗糙度Ra≤0.02μm(20nm)，透光度≥91～92％。

(2)生产效率高，采用本专利技术可替代亚克力传统的手工切削工艺，生产效率至少可提高30％左右，并能达到手工无法达到的二维或三维曲面的尺寸形状精度和极小的表面粗糙度。

(3)本实用新型采用喷雾冷却装置，刀具切削抛光过程中无尘无飞溅物，避免了传统工艺特别是布轮抛光粉尘飞扬对周围环境的污染，保护了工人的健康安全。

(4)本实用新型的金刚石刀具切削技术，是针对亚克力材料切削的先进刀具，合理的几何参数和仔细研磨后的刃口，具有较强的锋利度和较小的锯齿度，因而使用寿命长，加工质量稳定，并可修磨重复使用，节约了刀具资源。

(5)本实用新型的切削抛光机的时间利用率高，采用机械手或自动换刀装置，换刀时间≤1.5s；主轴工作台面进给均采用伺服电机和直线导轨，加速度≥1.5g，缩短了换刀时间和空程时间。

(6)本实用新型的人机界面：加工程序可用计算机专用接口输入或用CF卡***设备输入，也可在液晶显示屏前人工输入，中文显示，操作十分便捷。

(7)床身下方设置轮子，方便使用叉车搬运或移动。

附图说明

图1为一种实施例的结构示意图。

图2为图1的侧视图。

图3为本实用新型的另一种实施例的结构示意图。

附图标记：

床身100、线缆接口120、床身加强筋130、床身可调支柱140、数据电气线缆150、盖子160、轮子170、工作台面200、主轴300、主轴伺服电机310、主轴数据电缆350、主轴左线轨330、主轴右线轨340、横梁420、横梁下线轨430、横梁上线轨440、横梁左支座421、横梁右支座422、横梁丝杠423、左侧线轨的滑块付431、右侧线轨的滑块付432、左侧丝杆441、右侧丝杆442、横梁伺服电机450、刀库500、刀库伺服电机510、刀具600、手控操作器730、控制盘740、喷雾***810、润滑***820、阀门开关830、喷雾润滑840、真空吸盘910、真空泵920、真空吸管940、伺服电机900、亚克力板材1000。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本实用新型作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本实用新型而非用于限定本实用新型的范围。

下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或厂商提供的条件进行。

实施例1

一种龙门式亚克力异形曲面的切削抛光机，图1-图2为本实用新型的结构示意图。图1为龙门式异形曲面钻石抛光机，图2为图1的侧视图。

该切削抛光机包括：床身100、工作台面200、换刀装置、刀库500和刀具600、控制盘740、手控操作器730、喷雾***810、润滑***820、阀门开关830、喷雾润滑840、伺服电机900、真空吸盘910和真空泵920。

床身100上设置线缆接口120，线缆接口120上设置数据电气线缆150，数据电气线缆150与伺服电机900连接。伺服电机900还与电源连接。

另一种实施例中，床身100上方设置防尘的盖子160，参见图3。

床身100还设置床身加强筋130。床身100下设置床身可调支柱140。床身100下方设置轮子170，轮子170的数量为4个或6个。

床身100上设置工作台面200，工作台面200上方设置刀库500，刀库500与换刀装置连接，换刀装置将刀具600送至主轴300下方。换刀装置为自动换刀装置；自动换刀装置与刀库伺服电机510连接。

主轴300设置于横梁420上，主轴300与主轴伺服电机310连接，主轴伺服电机310与控制盘740连接，伺服电机310还与电源连接。

横梁420上下分别设置横梁上线轨440、横梁下线轨430；横梁420的左右两侧分别设置横梁左支座421和横梁右支座422；横梁左支座421和横梁右支座422上内侧分别设置左侧线轨的滑块付431、右侧线轨的滑块付432；横梁左支座421和左侧丝杆441连接，横梁右支座422与右侧丝杆442连接；支座的左侧丝杆441和右侧丝杆442与伺服电机900连接。伺服电机900与电源连接。横梁420上设置横梁丝杠423与伺服电机900连接。

主轴300两侧设置主轴左线轨330、主轴右线轨340，主轴伺服电机310控制主轴300沿主轴左线轨330、主轴右线轨340上下移动；主轴伺服电机310通过主轴数据电缆350与控制盘740连接。

工作台面200上方设置固定亚克力板材1000的固定装置。固定装置包括真空吸盘910或夹具。真空吸盘910通过真空吸管940与真空泵920连接。

床身100上设置控制盘740，控制盘740与手控操作器730连接，控制盘740还与检测装置连接。检测装置为电感对刀装置或红宝石探头。

该切削抛光机还包括：喷雾***810和润滑***820、阀门开关830和喷雾润滑840。

喷雾***810设置于主轴伺服电机310旁边，润滑***820设置于横梁420的背面上，阀门开关830设置于床身100上，喷雾润滑840的喷嘴设置与刀具600旁。采用上述喷雾冷却装置，刀具600切削抛光过程中无尘无飞溅物，避免了传统工艺中产生的布轮抛光粉尘飞扬对周围环境的污染，保护了工人的健康安全。

刀具600为金刚石刀具。该刀具600的材质可选用单晶或聚晶金刚石刀具，其结构采用焊接式，焊接强度≥450Mp。

刀具600的技术参数：

(1)切削刃跳动≤2～μm。

(2)前刀面粗糙度Ra≤0.05μm。

(3)后刀面粗糙度Ra≤0.1μm。

(4)刀刃锋利度ρ≤1～2μm。

(5)刀刃锯齿度：在300～500倍显微镜下检测无锯齿度缺陷。

龙门式切削抛光机的主要技术参数：

1.最大加工工件尺寸：1600×3200(mm)。

2.工作台面积：1800×3500(mm)。

3.横梁X轴行程：1600(mm)。

4.横梁Y轴行程：3200(mm)。

5.主轴Z轴行程：250(mm)。

6.主轴端面到工作台距离：125～375mm。

7.真空吸盘面积：1600×3200。

8.真空吸盘真空度：-0.7Kg。

9.主轴孔锥度：HSK63F。

10.主轴转速；伺服电机2000～20000r/min。

11.主轴进给速度：(x，y，z)0～10M/min。

12.快速移动(x，y，z)：伺服电机：20～30M/min。

13.主轴伺服电机：7.5kw。

14.X，Y，Z轴伺服电机：5.5Kw

15.x，y，z轴电机输出扭矩：12Nm。

16.重复定位精度：0.01～0.015mm。

17.x，y，z轴定位精度：0.01mm。

18.电源容量：20kw。

19.刀库：8～10把斗笠式刀库。

20.主配控制***：FANUC-16i-MODELB。

一种龙门式亚克力异形曲面的切削抛光机的使用方法，如图1-图2所示，包括以下步骤：

(1)预先将加工用的刀具600按使用顺序全部***刀库，采用机械手或其它自动换刀装置按加工程序自动交换刀具。

(2)开动抛光机前，用电感对刀装置或红宝石探头测出第一把刀具与加工表面的距离尺寸。

(3)将亚克力板材放在抛光机的工作台面200的真空吸盘910或夹具上，启动真空泵将亚克力板材固定在真空吸盘上910(真空度由亚克力板材厚薄可调节)。

(4)由Auto CAD、Solidworks、UG、Pro/E绘制的二维或三维图样。

(5)用Mastercam、UG或Pro/E软件编制加工程序和刀具走刀路径。

处理采用用Mastercam、UG或Pro/E软件编制加工程序和刀路轨迹，另外进刀方法采用螺旋方式切削。

(6)切削抛光机自动退出对刀装置或红宝石探头，启动主轴300旋转，用一把或数把硬质合金刀具，通过机械手或自动换刀装置换刀具切削完成亚克力板材1000整个加工程序中的粗切任务。

(7)用若干把金刚石刀具按加工程序完成二维或三维曲面，以及组合平面的切削抛光，使被加工表面达到透、光、亮的超光滑表面。

本实用新型的工作原理是在切削抛光机上用数字控制技术及精密金刚石刀具切削技术对亚克力板材1000进行二维或三维曲面以及组合平面的镜面切削抛光加工。本实用新型采用数控技术、伺服技术和精密金刚石刀具的切削技术，加工精度高，尺寸一致性好，尺寸误差≤0.02mm，表面粗糙度Ra≤0.02μm(20nm)，透光度≥91～92％。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型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实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型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实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (13)

1.一种龙门式亚克力异形曲面的切削抛光机，包括床身(100)、工作台面(200)、换刀装置、刀库(500)和刀具(600)，所述床身(100)上设置工作台面(200)，所述工作台面(200)上方设置刀库(500)，所述刀库(500)与换刀装置连接，所述换刀装置将刀具(600)送至主轴(300)下方，

其特征在于，所述主轴(300)设置于横梁(420)上，所述主轴(300)与伺服电机(900)连接，所述伺服电机(900)与控制盘(740)连接，所述伺服电机(900)还与电源连接；

所述控制盘(740)与手控操作器(730)连接，所述控制盘(740)还与检测装置连接；

所述工作台面(200)上方设置固定亚克力板材(1000)的固定装置；

所述床身(100)下方设置轮子(170)。

2.根据权利要求1所述的切削抛光机，其特征在于，所述换刀装置为自动换刀装置；所述自动换刀装置与刀库伺服电机(510)连接。

3.根据权利要求1所述的切削抛光机，其特征在于，所述横梁(420)上下分别设置横梁上线轨(440)、横梁下线轨(430)；所述横梁(420)的左右两侧分别设置横梁左支座(421)和横梁右支座(422)；所述横梁左支座(421)和横梁右支座(422)上内侧分别设置左侧线轨的滑块付(431)、右侧线轨的滑块付(432)；所述横梁(420)上有横梁丝杠(423)与横梁伺服电机(450)连接；所述横梁左支座(421)和横梁右支座(422)分别与左侧丝杆(441)和右侧丝杆(442)连接；所述左侧丝杆(441)和右侧丝杆(442)与伺服电机(900)连接。

4.根据权利要求1所述的切削抛光机，其特征在于，主轴(300两侧设置主轴左线轨(330)、主轴右线轨(340)，主轴伺服电机(310)控制主轴(300)沿主轴左线轨(330)、主轴右线轨(340)上下移动；所述主轴伺服电机(310)通过主轴数据电缆(350)与控制盘(740)连接。

5.根据权利要求1所述的切削抛光机，其特征在于，所述检测装置为电感对刀装置或红宝石探头。

6.根据权利要求1所述的切削抛光机，其特征在于，所述固定装置包括真空吸盘(910)或夹具。

7.根据权利要求6所述的切削抛光机，其特征在于，所述真空吸盘(910)通过真空吸管(940)与真空泵(920)连接。

8.根据权利要求1所述的切削抛光机，其特征在于，所述抛光机还包括喷雾***(810)和润滑***(820)，所述喷雾***(810)设置于主轴伺服电机(310)旁边，所述润滑***(820)设置于横梁(420)的背面上，所述阀门开关(830)设置于床身(100)上，喷雾润滑(840)的喷嘴设置于刀具(600)旁。

9.根据权利要求1所述的切削抛光机，其特征在于，所述床身(100)上设置线缆接口(120)，所述线缆接口(120)上设置数据电气线缆(150)，数据电气线缆(150)与伺服电机(900)连接。

10.根据权利要求1所述的切削抛光机，其特征在于，所述床身(100)还设置床身加强筋(130)。

11.根据权利要求1所述的切削抛光机，其特征在于，所述床身(100)下设置床身可调支柱(140)。

12.根据权利要求1所述的切削抛光机，其特征在于，所述刀具为粗切的硬质合金刀具。

13.根据权利要求1所述的切削抛光机，其特征在于，床身(100)上方设置防尘的盖子(160)。

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