CN212824280U

CN212824280U - 一种磨削加工自动化***

Info

Publication number: CN212824280U
Application number: CN202021305306.5U
Authority: CN
Inventors: 李有维; 李积回
Original assignee: Yangjiang Shibazi Knives And Scissors Products Co ltd
Current assignee: Yangjiang Shibazi Knives And Scissors Products Co ltd
Priority date: 2020-07-06
Filing date: 2020-07-06
Publication date: 2021-03-30
Anticipated expiration: 2030-07-06

Abstract

本实用新型涉及五金刀剪行业的磨削加工领域，尤其涉及一种磨削加工自动化***，包括由X轴移动架、Y轴移动架、Z轴移动架组成的三维移动架，立轴磨床，电气控制柜，所述Z轴移动架的底部设有用于吸紧工件的吸紧装置，所述立轴磨床的顶部设有用于对工件进行磨削加工的砂轮，所述立轴磨床的一侧设有用于对砂轮进行修整的修磨装置，所述电气控制柜与所述三维移动架、立轴磨床、吸紧装置、修磨装置均进行电气连接。本实用新型具有恒压循环加工、自动修整砂轮的特点，恒压循环加工保证工件的加工均度和修磨效果，自动修整砂轮使砂轮锐利性在修磨中得到保持，从而提升刀具工件的磨削质量，加强工作效率。

Description

一种磨削加工自动化***

技术领域

本实用新型涉及五金刀剪行业的磨削加工领域，尤其涉及一种磨削加工自动化***。

背景技术

目前五金刀剪磨削加工，通常使用液压***或数控***，但是没有配置砂轮修磨***及砂轮转速调整装置，磨削过程中氧化层、金属残屑会不断粘在砂轮端面表面，导致砂轮锐利性、切削能力急剧下降，砂轮切削力不足导致磨削表面质量急剧下降，甚至对产品产生热损伤改变内部组织形态，降低产品的耐腐蚀性能、切削性能。如专利CN105904288B公开一种刀具磨削修复装置，其通过进行移动和升降调整刀具的修磨位置，提供修磨的精度和效率，但并没有对砂轮进行修整，容易使砂轮修磨过久产生损耗，导致砂轮切削力不足导致磨削表面质量急剧下降，使刀具的表面修磨效果差，容易加工不均匀等现象。另外，亦有人工抛磨的方法，但是由于人工施压的不稳定性，导致加工厚度不均、加工表面凹凸不平，砂轮也需要经常修整，效率低、劳动强度大、加工质量差。

实用新型内容

本实用新型根据现有的设备磨削缺陷及人工抛磨缺陷进行设计一套磨削加工自动化***，本实用新型具有恒压循环加工、自动修整砂轮的特点，恒压循环加工保证工件的加工均度和修磨效果，自动修整砂轮使砂轮锐利性在修磨中得到保持，从而提升刀具工件的磨削质量，加强工作效率。

本实用新型的技术方案为：

一种磨削加工自动化***，包括由X轴移动架、Y轴移动架、Z轴移动架组成的三维移动架，立轴磨床，电气控制柜，所述Z轴移动架的底部设有用于吸紧工件的吸紧装置，所述立轴磨床的顶部设有用于对工件进行磨削加工的砂轮，所述立轴磨床的一侧设有用于对砂轮进行修整的修磨装置，所述电气控制柜与所述三维移动架、立轴磨床、吸紧装置、修磨装置均进行电气连接。

在进行加工时，先使吸紧装置吸取工件，然后再通过三维移动架进行移动，使吸紧装置带动工件移动到立轴磨床的砂轮处，工件在砂轮上进行恒压循环修磨，同时修磨装置对砂轮进行自动修整，使砂轮锐利性在修磨中得到保持。

进一步，所述X轴移动架包括两个平行设置的支架，其中一个所述支架上设有第一丝杆螺母机构，且末端设有用于驱动第一丝杆螺母机构的X轴电机，另一个所述支架上设有导轨，导轨上滑动有滑块，所述Y轴移动架的一端固定在第一丝杆螺母机构的螺母座上，另一端固定在滑块上，所述Z轴移动架安装在所述Y轴移动架上。

进一步，所述Y轴移动架包括横杆，所述横杆上设有第二丝杆螺母机构，且末端设有用于驱动第二丝杆螺母机构的Y轴电机，所述Z轴移动架安装在第二丝杆螺母机构的螺母座上。

进一步，所述Z轴移动架包括安装在第二丝杆螺母机构的螺母座上的竖杆，所述竖杆上设有第三丝杆螺母机构，且顶端设有用于驱动第三丝杆螺母机构的Z轴电机，所述吸紧装置固定在第三丝杆螺母机构的螺母座上。

在进行移动时，先通过X轴电机驱动第一丝杆螺母机构，使第一丝杆螺母机构上的螺母座带动Y轴移动架在两侧的支架上进行X轴方向的调整，然后通过Y轴电机驱动第二丝杆螺母机构，使第二丝杆螺母机构上的螺母座带动Z轴移动架在横杆上进行Y轴方向的调整,最后通过Z轴电机驱动第三丝杆螺母机构，使第三丝杆螺母机构上的螺母座带动吸紧装置在竖杆上进行Z轴方向的调整。

进一步，所述吸紧装置包括固定在第三丝杆螺母机构的螺母座上的固定座，所述固定座上固定有连接轴，所述连接轴的底部固定有电磁铁板，所述电磁铁板上设有压力传感器。

在进行吸紧刀具工件时，将刀具工件的刀面贴在电磁铁板的底部，然后通电使电磁铁板吸紧刀具工件，方便快捷。压力传感器用于监测电磁铁板将工件下压与砂轮接触的压力值，在进行修磨时，设定固定的压力值，使工件在砂轮上保持恒压循环修磨。

进一步，所述立轴磨床内置有用于驱动砂轮进行转动的驱动电机，所述驱动电机连接有变频器，变频器用以调节砂轮的转速快慢。

进一步，所述修磨装置包括砂轮修整器和激光测距机构；所述砂轮修整器包括十字滑台和金刚石磨头，所述十字滑台包括X轴滑台和Z轴滑台，所述金刚石磨头固定在所述X轴滑台的末端用于对所述砂轮进行修整；所述激光测距机构包括支撑杆，所述支撑杆的顶部设有连接板，所述连接板的末端设有激光测距传感器。

进一步，所述激光测距传感器的测量点对准所述砂轮的表面。

先通过激光测距传感器测量砂轮的剩余厚度，砂轮的初始厚度减去剩余厚度为砂轮的损耗量，当砂轮的单次损耗量到达设定的阈值时，电气控制柜控制三维移动架使吸紧装置带动工件回原并发送信号到砂轮修整器，驱动砂轮修整器的Z轴滑台使金刚石磨头下降单次修整量，然后再驱动X轴滑台使金刚石磨头从开始点前进设定的修磨距离，前进完毕后再返回开始点，完成一次自动修整周期，如此，砂轮可不断通过多次进行修整。当激光测距传感器监测砂轮的剩余厚度达到砂轮更换设定的最低值时，激光测距传感器发出信号到电气控制柜，电气控制柜驱动三维移动架进行回原，并停止砂轮的转动，进而更换新的砂轮，之后再继续进行作业。

进一步，所述立轴磨床上设有用于放置工件的放料槽，用于暂时存放修磨好的工件。

进一步，所述支架的底部设有防滑底座，使支架支撑更稳固。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过三维移动架带动吸紧装置进行移动，吸紧装置对刀具工件进行吸紧，使刀具工件在砂轮上保持恒压进行循环加工修磨，加工厚度均匀，工作效率高；同时本实用新型通过增加修磨装置在砂轮进行修磨的同时对砂轮进行自动修整，使砂轮锐利性在修磨中得到保持，提升刀具工件的磨削质量。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是立轴磨床的结构示意图；

图3是吸紧装置的结构示意图；

图4是砂轮修整器的结构示意图；

图5是本实用新型的***操作流程图；

图6是三维移动架带动工件移动进行循环修磨的原理示意图；

图中：X轴移动架1、支架11、X轴电机12、导轨13、防滑底座14、Y轴移动架2、横杆21、Y轴电机22、Z轴移动架3、竖杆31、Z轴电机32、立轴磨床4，放料槽41、电气控制柜5、吸紧装置6、固定座61、连接轴62、电磁铁板63、压力传感器64、砂轮7、砂轮修整器8、金刚石磨头81、X轴滑台82、Z轴滑台83、激光测距机构9、支撑杆91、连接板92、激光测距传感器93。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

实施例1：

如图1-图4所示，一种磨削加工自动化***，包括由X轴移动架1、Y轴移动架2、Z轴移动架3组成的三维移动架，立轴磨床4，电气控制柜5，Z轴移动架3的底部设有用于吸紧工件的吸紧装置6，立轴磨床4的顶部设有用于对工件进行磨削加工的砂轮7，立轴磨床4内置有用于驱动砂轮7进行转动的驱动电机，驱动电机连接有变频器，变频器用以调节砂轮7的转速快慢，立轴磨床4的一侧设有用于对砂轮7进行修整的修磨装置，电气控制柜5与三维移动架、立轴磨床4、吸紧装置6、修磨装置均进行电气连接。

其中，X轴移动架1包括两个平行设置的支架11，其中一个支架11上设有第一丝杆螺母机构，且末端设有用于驱动第一丝杆螺母机构的X轴电机12，另一个支架11上设有导轨13，导轨13上滑动有滑块，Y轴移动架2的横杆21的一端固定在第一丝杆螺母机构的螺母座上，另一端固定在滑块上，横杆21上设有第二丝杆螺母机构，且末端设有用于驱动第二丝杆螺母机构的Y轴电机22，Z轴移动架3包括安装在第二丝杆螺母机构的螺母座上的竖杆31，竖杆31上设有第三丝杆螺母机构，且顶端设有用于驱动第三丝杆螺母机构的Z轴电机32，吸紧装置6固定在第三丝杆螺母机构的螺母座上。

参阅图3，在本实施例中，吸紧装置6包括固定在第三丝杆螺母机构的螺母座上的固定座61，固定座上固定有连接轴62，连接轴62的底部固定有电磁铁板63，电磁铁板63上设有压力传感器64。

参阅图2和图4，在本实施例中，修磨装置包括砂轮修整器8和激光测距机构9；砂轮修整器8包括十字滑台和金刚石磨头81，十字滑台包括X轴滑台82和Z轴滑台83，金刚石磨头81固定在X轴滑台82的末端用于对砂轮7进行修整；激光测距机构9包括支撑杆91，支撑杆91的顶部设有连接板92，连接板92的末端设有激光测距传感器93，激光测距传感器93的测量点对准砂轮7的表面。

在本实施例中，立轴磨床4上设有用于放置工件的放料槽41，用于暂时存放修磨好的工件。

在本实施例中，支架11的底部设有防滑底座14，使支架11支撑更稳固。

本实用新型的使用流程如下；

在进行加工时，先通过吸紧装置6吸紧工件，将刀具工件的刀面贴在电磁铁板63的底部，电气控制柜5使电磁铁板63得电对刀具工件进行吸紧；然后再通过三维移动架进行移动，在进行移动时，电气控制柜5控制X轴电机12启动，X轴电机12驱动第一丝杆螺母机构，使第一丝杆螺母机构上的螺母座带动Y轴移动架2在两侧的支架11上进行X轴方向的调整，然后电气控制柜5控制Y轴电机22启动，Y轴电机22驱动第二丝杆螺母机构，使第二丝杆螺母机构上的螺母座带动Z轴移动架3在横杆21上进行Y轴方向的调整,最后电气控制柜5控制Z轴电机32启动，Z轴电机32驱动第三丝杆螺母机构，使第三丝杆螺母机构上的螺母座带动吸紧装置6在竖杆31上进行Z轴方向的调整；Z轴电机32使吸紧装置6带动工件下降移动到立轴磨床4的砂轮7处，此时工件的打磨刃边与砂轮7表面接触，工件与砂轮7接触产生压力，压力不断增大到达压力传感器64设定的压力值时，压力传感器64发出信号到电气控制柜5，电气控制柜5使Z轴电机32停止转动，并记录此时的Z轴坐标，此时工件在砂轮7上保持恒压，然后电气控制柜5控制驱动电机使砂轮7进行转动，同时，使X轴电机12开始运行设定的X轴移动距离，即在砂轮7上向前推动一段距离对工件进行恒压修磨，移动距离到达后，驱动Z轴电机32使工件抬升，并使X轴电机12退回前进的移动距离，完成回原，此为完成循环加工中的一次磨削步骤，然后同理不断重复进行循环修磨；

修磨装置在砂轮7进行循环修磨时对其进行自动补偿修整，修磨装置先通过激光测距传感器93测量砂轮7的剩余厚度，砂轮7的初始厚度减去剩余厚度为砂轮7的损耗量，当砂轮7的损耗量到达设定的阈值时，电气控制柜5控制三维移动架使吸紧装置6带动工件上升回加工原点，从而使工件暂时脱离与砂轮7接触，同时电气控制柜5发送信号到砂轮修整器8，驱动砂轮修整器8的Z轴滑台83使金刚石磨头81下降单次修整量，然后再驱动X轴滑台82使金刚石磨头81从开始点前进设定的修整距离，前进完毕后再返回到开始点，完成一次自动修磨周期，修整完毕后，电气控制柜5控制三维移动架使吸紧装置6带动工件下降，从而使工件继续与砂轮7接触进行恒压修磨，如此，砂轮7可不断通过多次进行修整，使砂轮锐利性在修磨中得到保持。当激光测距传感器93监测砂轮7的剩余厚度达到砂轮更换设定的最低值时，激光测距传感器93发出信号到电气控制柜5，电气控制柜5驱动三维移动架进行回到加工原点，并停止砂轮7的转动，进而更换新的砂轮，之后再继续进行作业。

在本实施例中，当Z轴电机32带动工件下降与砂轮7接触产生压力，压力不断增大到达压力传感器64设定的压力上限时，压力传感器64发出信号到电气控制柜5，电气控制柜5使Z轴电机32停止转动，并记录此时的Z轴坐标，即将压力值转换为坐标值，同时发出指令信号，X轴电机12按照此时记录的Z轴坐标值开始运行设定的X轴移动距离，运行完移动距离后，Z轴电机32使工件抬升至下降前的Z值初始位置，然后X轴电机12退回前进的移动距离，回到初始进行修磨时的X值位置，即此时工件回到开始加工原点，此为完成循环加工中的一次磨削步骤，加工过程属于恒定压力，每一次循环都是一次自动补偿。上述的压力传感器64设定的压力值相当于一个压力开关功能，Z轴电机32停止，X轴电机12开启，如此类推，在第N个磨削加工道次***能实现磨削加工中的自动补偿。

参阅图5和图6，以下用具体的例子来说明上述的原理：

设定加工原点O(X，Y，Z)、压力传感器64设定的压力值F(N)、修磨起始点M(X，Y，Z1)、修磨终点N(X1，Y，Z1)、临时点J(X1，Y，Z)、砂轮7的初始厚度H、砂轮7的剩余厚度H_n、砂轮7的单次修磨损耗量h、单次修整量L、金刚石磨头81的修整距离K、砂轮7更换设定的最低值S；其中n为第n次修整(n为正整数)，即H_n为第n次修整后的剩余厚度；

加工开始，启动电气控制柜5，电气控制柜5使电磁铁板63得电对刀具工件进行吸紧，然后电气控制柜5通过驱动三维移动架的X轴电机12、Y轴电机22、Z轴电机32使吸紧装置6带动工件移动到砂轮7边沿上方的加工原点O(X，Y，Z)处，然后继续驱动Z轴电机32，使Z轴电机32带动工件下降，令工件的打磨刃边与砂轮7表面接触，工件与砂轮7接触产生压力，压力不断增大到达压力传感器64设定的压力值F时，压力传感器64发出信号到电气控制柜5，Z轴电机32停止转动，此时到达修磨起始点M(X，Y，Z1)，工件在砂轮7上保持恒压F，然后电气控制柜5控制驱动电机使砂轮7进行转动，同时，使X轴电机12开始运行设定的移动距离，令工件进行修磨，移动完毕后，到达修磨终点N(X1，Y，Z1)，之后再驱动Z轴电机32使工件抬升，抬升至临时点J(X1，Y，Z)，然后再使X轴电机12退回前进的移动距离，此时坐标变回(X，Y，Z)，即完成回到加工原点O，此为完成循环加工中的一次磨削步骤，然后同理不断重复进行循环修磨，循环修磨原理如图6所示；

修磨装置在砂轮7进行循环修磨时对其进行自动补偿修整：在第1次修整时，修磨装置先通过激光测距传感器93测量砂轮7的剩余厚度H₁，随着砂轮7在不断地对工件进行修磨，摩擦产生损耗，所以剩余厚度H₁在不断减少，当初始厚度H减去剩余厚度H₁的损耗量到达设定的单次修磨损耗量h时，电气控制柜5控制三维移动架使吸紧装置6带动工件上升回加工原点O，从而使工件暂时脱离与砂轮7接触，同时电气控制柜5发送信号到砂轮修整器8，驱动砂轮修整器8的Z轴滑台83使金刚石磨头81下降单次修整量L，然后再驱动X轴滑台82使金刚石磨头81从开始点前进修整距离K，前进完毕后再返回开始点，此完成第一次自动修磨周期，此时砂轮7的剩余厚度H₁＝H-(h+L)，第一次修整完毕后，电气控制柜5控制三维移动架使工件下降，从而使工件继续与砂轮7接触修磨；同理，在完成第二次自动修磨周期时，剩余厚度H₂为：H₂＝H-2*(h+L)，如此，在完成第n次自动修磨周期时，剩余厚度H_n更新为：H_n＝H-n*(h+L)。在该过程中，砂轮7可不断通过多次进行修整，使砂轮锐利性在修磨中得到保持。当激光测距传感器93监测砂轮7的剩余厚度H_n逐渐减少到砂轮更换设定的最低值S时，激光测距传感器93发出信号到电气控制柜5，电气控制柜5驱动三维移动架进行回原，并停止砂轮7的转动，进而更换新的砂轮，完成加工，之后再等待下一次启动加工。

在上述的修磨装置对砂轮7进行自动补偿修整过程中，初始厚度H、单次修磨损耗量h、单次修整量L、金刚石磨头81的修整距离K、砂轮更换设定的最低值S，上述的值均是在进行加工前进行设定的固定值，生产人员可根据实际需要而设定上述参数的值。

在本实施例中，电气控制柜5采用西门子控制器，编译简单，具有较高精度和效率。本实用新型还可采用多轴***，并不局限于三轴，进一步提高其空间精度，使工件的打磨位置补偿更精准。

在本实施例中，上述电机均采用伺服电机。

在本实施例中，砂轮7的型号规格为φ535x105x43mm，可搭载白刚玉砂轮、树脂砂轮、金刚石砂轮等，满足一定的耐磨度和硬度。

在本实施例中，激光测距传感器93采用深浦LA-H高精度激光测距传感器，检测精度达到1um。

在本实施例中，可将上述修磨装置的触发条件进行替换，例如不采用上述的激光测距进行监测，而是利用计数器将工件在进行循环打磨I次后，发送信号给电气控制柜，电气控制柜直接使砂轮修整器对砂轮进行修整，具体的应用触发条件可根据实际的应用进行改进。

在本实施例中，为方便吸紧装置在进行夹紧工件时调整其吸紧的方便性，可在连接轴62的底部加装旋转电机，通过旋转电机对电磁铁板63吸紧工件的方向在水平面上进行旋转调整，具体的旋转方式可根据实际操作的便捷性进行调整。

本实用新型通过三维移动架带动吸紧装置进行移动，吸紧装置对刀具工件进行夹紧，使刀具工件在砂轮上保持恒压进行循环加工修磨，加工厚度均匀，工作效率高；同时本实用新型通过增加修磨装置在砂轮进行修磨的同时对砂轮进行自动修整，使砂轮锐利性在修磨中得到保持，提升刀具工件的磨削质量。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种磨削加工自动化***，其特征在于，包括由X轴移动架、Y轴移动架、Z轴移动架组成的三维移动架，立轴磨床，电气控制柜，所述Z轴移动架的底部设有用于吸紧工件的吸紧装置，所述立轴磨床的顶部设有用于对工件进行磨削加工的砂轮，所述立轴磨床的一侧设有用于对砂轮进行修整的修磨装置，所述电气控制柜与所述三维移动架、立轴磨床、吸紧装置、修磨装置均进行电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种磨削加工自动化***，其特征在于，所述X轴移动架包括两个平行设置的支架，其中一个所述支架上设有第一丝杆螺母机构，且末端设有用于驱动第一丝杆螺母机构的X轴电机，另一个所述支架上设有导轨，导轨上滑动有滑块，所述Y轴移动架的一端固定在第一丝杆螺母机构的螺母座上，另一端固定在滑块上，所述Z轴移动架安装在所述Y轴移动架上。

3.根据权利要求2所述的一种磨削加工自动化***，其特征在于，所述Y轴移动架包括横杆，所述横杆上设有第二丝杆螺母机构，且末端设有用于驱动第二丝杆螺母机构的Y轴电机，所述Z轴移动架安装在第二丝杆螺母机构的螺母座上。

4.根据权利要求3所述的一种磨削加工自动化***，其特征在于，所述Z轴移动架包括安装在第二丝杆螺母机构的螺母座上的竖杆，所述竖杆上设有第三丝杆螺母机构，且顶端设有用于驱动第三丝杆螺母机构的Z轴电机，所述吸紧装置固定在第三丝杆螺母机构的螺母座上。

5.根据权利要求4所述的一种磨削加工自动化***，其特征在于，所述吸紧装置包括固定在第三丝杆螺母机构的螺母座上的固定座，所述固定座上固定有连接轴，所述连接轴的底部固定有电磁铁板，所述电磁铁板上设有压力传感器。

6.根据权利要求1所述的一种磨削加工自动化***，其特征在于，所述立轴磨床内置有用于驱动砂轮进行转动的驱动电机，所述驱动电机连接有变频器。

7.根据权利要求1所述的一种磨削加工自动化***，其特征在于，所述修磨装置包括砂轮修整器和激光测距机构；所述砂轮修整器包括十字滑台和金刚石磨头，所述十字滑台包括X轴滑台和Z轴滑台，所述金刚石磨头固定在所述X轴滑台的末端用于对所述砂轮进行修整；所述激光测距机构包括支撑杆，所述支撑杆的顶部设有连接板，所述连接板的末端设有激光测距传感器。

8.根据权利要求7所述的一种磨削加工自动化***，其特征在于，所述激光测距传感器的测量点对准所述砂轮的表面。

9.根据权利要求1所述的一种磨削加工自动化***，其特征在于，所述立轴磨床上设有用于放置工件的放料槽。

10.根据权利要求2所述的一种磨削加工自动化***，其特征在于，所述支架的底部设有防滑底座。