多工位全角度自動化數控高效率水晶磨面的制造方法
【專利摘要】多工位全角度自動化數控高效率水晶磨面機，包括機架、主軸總成、裝夾機構、拖架、磨盤、水盤、工作固定頭、磨面角度調整機構、動力輸出系統、數控系統，在裝夾機構上的蝸桿上增設連接軸，連接軸上連接有換面電機座和換面步進電機，換面步進電機由電腦控制；所述磨面角度調整機構包括正反蝸桿、大蝸輪，大蝸輪通過定位軸、正反蝸桿與鋁排底板連接。本發明增設磨盤自動進給補償裝置、磨面角度調整機構結構、機電動平衡在線監控系統動力傳送方式，使磨盤升降更趨穩定，實現機械誤差自動進給補償，磨削角度定位更精確，產品處于機電動平衡狀態，水晶產品磨削精度更高；改進了裝夾機構，增設機架自動旋轉結構，使設備實現360°多工序、多工位磨削，在磨盤穩定的自動升降的同時，進一步減少人工操作時間，減少換盤、裝卸產品的時間，提高水晶工件處理量。
【專利說明】多工位全角度自動化數控高效率水晶磨面機
【技術領域】
[0001]本發明涉及水晶加工【技術領域】，具體涉及一種多工位全角度自動化數控高效率水晶磨面機。
【背景技術】
[0002]水晶磨面機主要用于水晶表面的磨削加工，包括水晶表面的粗磨、細磨以及拋光等。目前國外水晶磨面機實現了磨削加工的高精度或加工，部分產品實現了水晶的超高精度加工，如施華洛世奇開發的高精度單頭磨面機，磨削精度能達到Ra ^ 0.10μ m,實現了磨盤的自動進給補償，角度自動調整等；同時，產品磨削效率進一步提高，開發出嵌入式數控系統水晶磨面機，如德國、美國和日本等已經具有了比較成熟的嵌入式數控產品；但引進國外設備成本大，花費高，且設備的集成不夠優化，水晶磨面機數控技術一般都只停留在PLC與單片機層面，雖在一定程度上提高了生產效率，但隨著對水晶工件加工效率、質量及成本的要求越來越高，現行的水晶磨削機控制系統逐漸顯現出各種弊端。而國內現有的水晶磨面機是將水晶工件通過裝夾機構固定在機頭上，通過機架上表面含金剛砂的磨盤對其進行加工，開發應用比較廣泛的水晶磨面機主要有:磨盤升降式水晶磨面機和工件自動旋轉式水晶磨面機。前者，大多數磨盤的自動升降主要通過人工轉動升降齒輪，自動化水平不高，同時頻繁的更換磨盤易造成磨盤與水晶工件之間距離和角度的偏差，磨削精確度受到很大影響；后者，水晶球加工過程中無法根據加工要求改變水晶球坯夾持機構與磨盤的相對位置，從而使水晶球磨面范圍變小，降低了生產效率。綜上，我國水晶磨面機現階段正處于半自動化階段，自動化程度較低，生產效率受到人力勞動效率限制。

【發明內容】

[0003]針對上述現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種多工位全角度自動化數控聞效率水晶磨面機，以降低人工勞動，提聞廣品生廣效率，提聞廣品精度為目標，以最大程度的提高設備自動化水平、工業信息化水平。
[0004]本發明的技術方案是:多工位全角度自動化數控高效率水晶磨面機，包括機架、主軸總成、裝夾機構、拖架、磨盤、水盤、工作固定頭、磨面角度調整機構、動力輸出系統、數控系統，其特征在于:在所述裝夾機構上的蝸桿上增設連接軸，連接軸上連接有換面電機座和換面步進電機，換面步進電機由電腦控制；所述磨面角度調整機構包括正反蝸桿、大蝸輪，大蝸輪通過定位軸、正反蝸桿與鋁排底板連接。
[0005]作為一個優選方案，還包括機架自動旋轉機構、磨盤自動進給補償裝置、機電動平衡在線監控系統。
[0006]所述機架自動旋轉機構包括圓導軌、旋轉結構、#字型架、下鎮扣、鎮止氣缸、鎮止滑套、鎮止軸、上鎮扣，在機架上增設對位傳感器。
[0007]所述磨盤自動進給補償裝置，包括伺服電機、分離式反射傳感器、減速箱、補償螺桿、螺母基座、滾珠螺桿、活動板、關節軸承，其中，補償螺桿依次與減速箱、伺服電機相連接，補償螺桿通過螺母基座與滾珠螺桿相連接，滾珠螺桿通過關節軸承與主軸連接，螺母基座通過活動板與升降機構相連，升降機構中有滾珠絲杠，其由步進電機帶動，在關節軸承處設有以分離式反射傳感檢測器，分離式反射傳感檢測器與PC相連接。
[0008]機電動平衡在線監控系統包括振動傳感器、平衡重塊、緊固法蘭、信號傳輸單位以及動平衡分析系統，其中由兩塊內裝電子驅動元件并可在軸上相對轉動的平衡重塊、緊固法蘭和信號傳輸單位構成一個完整的部件裝在主軸內。
[0009]本發明的優點是:本發明增設磨盤自動進給補償裝置、磨面角度調整機構結構、機電動平衡在線監控系統動力傳送方式，使磨盤升降更趨穩定，實現機械誤差自動進給補償，磨削角度定位更精確，產品處于機電動平衡狀態，水晶產品磨削精度更高；2、改進了裝夾機構，增設機架自動旋轉結構，使設備實現360°多工序、多工位磨削，在磨盤穩定的自動升降的同時，進一步減少人工操作時間，減少換盤、裝卸廣品的時間，提聞水晶工件處理量；3、對各個結構進行優化后，系統分析控制方式，實現對設備的集成優化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發明結構示意圖。
[0011]圖2為本發明所述主軸總成結構示意圖。
[0012]圖3為本發明所述裝夾機構結構示意圖。
[0013]圖4為本發明所述磨面角度調整機構結構示意圖。
[0014]圖5為本發明所述機電平衡在線監控系統工作示意圖。
【具體實施方式】
[0015]現結合附圖，對本發明進一步描述。
[0016]如圖1所示，多工位全角度自動化數控高效率水晶磨面機，包括機架1、主軸總成、機電動平衡在線監控系統6、裝夾機構7、拖架10、磨盤11、水盤12、工作固定頭13、磨面角度調整機構14、動力輸出系統、數控系統、機架自動旋轉機構15、磨盤自動進給補償裝置。拖架10通過直線導軌4和直線軸承5裝在機架I的頂部，其中直線導軌4通過支座固定在機架I上。
[0017]如圖2所示，主軸總成包括主軸2、升降齒輪3、導管套19、導管20、底蓋23，主軸2插入在導管20的內管中，導管20插入在導管套19的內管中，導管套19固定在機架I上，升降齒輪3裝在導管套19的槽口處，在導管20的一外側面上設有齒條，升降齒輪3與導管20的齒條相嚙合，主軸2與導管20之間分別通過軸承A18、軸承B21連接，軸承18通過螺母17固定，軸承21通過螺母22相連接。底蓋23固定在導管套19上，底蓋23的凸臺插入裝在從動皮帶輪25上的軸承C24的軸承孔內。主軸2的頭部通過法蘭盤26與磨盤11相連接，從動皮帶輪25與主動皮帶輪之間通過傳動帶連接。
[0018]如圖3所示，傳統的磨削磨削傳統的裝夾機構7包括鋁排、蝸輪27、蝸桿28、鋁排底板、鐵杯、螺絲，鐵杯裝在鋁排蝸輪上通過螺絲拉緊，裝球時需把鋁排放在自動粘球機上，并用專用夾具定位，同時把球粘在杯上。本發明創新之處是在裝夾機構7(裝夾機構7通過調角度扳手8裝在定位座9上)上的蝸桿28上增設連接軸29，連接軸29上連接有換面電機座30和換面步進電機31，換面步進電機31由電腦控制。這樣，工件在磨削角度可調的同時也可實現自動換面，水晶球坯能實現360°全球面磨削，無需重新進行水晶球坯的二次裝卸與定位即可實現水晶的“多工位”磨削；同時將磨削參數輸入數控系統，實現連續性自動化磨削、換面，徹底摒除人工操作，生產效率大幅度提升。
[0019]如圖4所示，磨面角度調整機構14包括正反蝸桿32、大蝸輪33，大蝸輪33通過定位軸34、正反蝸桿32與鋁排底板35連接，正反蝸桿由步進電機36帶動。
[0020]機架自動旋轉機構15包括圓導軌、旋轉結構、#字型架、下鎮扣、鎮止氣缸、鎮止滑套、鎮止軸、上鎮扣，在機架上增設對位傳感器，其中旋轉結構包括鏈輪、鏈條、圓盤。工作時，由步進電機帶動鏈輪、鏈條，從而帶動圓盤及#字型架等機架上部整體旋轉，通過對位傳感器對機架進行自動對位，由下鎮扣、鎮止氣缸、鎮止滑套、鎮止軸、上鎮扣對機架進行鎖緊與平衡定位，以保證水晶磨削時的設備穩定性。
[0021]磨盤自動進給補償裝置，包括伺服電機、分離式反射傳感器、減速箱、補償螺桿、螺母基座、滾珠螺桿、活動板、關節軸承，其中，補償螺桿依次與減速箱、伺服電機相連接，補償螺桿通過螺母基座與滾珠螺桿相連接，滾珠螺桿通過關節軸承與主軸連接，螺母基座通過活動板與升降機構相連，升降機構中有滾珠絲杠，其由步進電機帶動，在關節軸承處設有以分離式反射傳感檢測器，分離式反射傳感檢測器與PC相連接。工作時，步進電機帶動滾珠絲桿升降進而帶動升降機構升降，關節軸承帶動主軸升降；同時，關節軸承處的傳感器檢測磨削誤差，經電腦分析后，催動伺服電機，減速器運作，使補償螺桿旋轉，進而使滾珠螺桿做升降運動，實現對磨削誤差的機械進給。實現了磨盤的二次進給模式，第一次進給，由主軸帶動磨盤升降，第二次進給由磨盤自動進給裝置完成。由于項目采用的是電動方式與滾珠螺桿相結合的方式，比之有關氣動方式的磨削進給補償，相應更及時，進給更穩定。
[0022]如圖5所示，機電動平衡在線監控系統6包括振動傳感器、平衡重塊、緊固法蘭、信號傳輸單位以及動平衡分析系統，其中由兩塊內裝電子驅動元件并可在軸上相對轉動的平衡重塊、緊固法蘭和信號傳輸單位構成一個完整的部件裝在主軸內。設備工作時，以某個位置為基準相位，主軸的動不平衡振幅值由振動傳感器測出，動不平衡的相位則通過裝在轉子內的電子元件測量，同時，另一個振動傳感器對工件的振動信息進行采集；兩部分的振動信息經過動平衡分析系統分析后，一方面可通過控制角度磨面角度定位裝置進行調整，另一面，電腦控制主軸上的兩平衡重塊做相對滑動及其磨盤自動進給補償裝置進行自動進給補償，二者一起作用從而達到平衡的目的。
[0023]動力系統帶動主軸旋轉，主軸帶動磨盤轉動；采用滾珠絲桿進行動力方向轉換，通過導管、主軸、磨盤自動進給補償裝置帶動磨盤進行上下運動，通過關節軸承、可調凸輪、使拖板左右往復移動；通過動力系統帶動正反蝸桿旋轉，使兩根鋁排底板同時按相反方向旋轉調整磨面角度；動力輸出系統中步進電機通過步進電機輸出軸、小齒輪、大齒輪、蝸桿帶動蝸輪轉動，蝸輪通過套筒、換面裝置帶動工件固定頭轉動、換面，從而實現轉動水晶工件角度，實現水晶坯體360度的磨削；通過機架旋轉結構，對機架進行旋轉、緊鎖平衡定位，進行連續性多工序磨削。
【權利要求】
1.多工位全角度自動化數控高效率水晶磨面機，包括機架、主軸總成、裝夾機構、拖架、磨盤、水盤、工作固定頭、磨面角度調整機構、動力輸出系統、數控系統，其特征在于:在所述裝夾機構上的蝸桿上增設連接軸，連接軸上連接有換面電機座和換面步進電機，換面步進電機由電腦控制；所述磨面角度調整機構包括正反蝸桿、大蝸輪，大蝸輪通過定位軸、正反蝸桿與鋁排底板連接。
2.根據權利要求1所述的多工位全角度自動化數控高效率水晶磨面機，其特征在于:它還包括機架自動旋轉機構。
3.根據權利要求2所述的多工位全角度自動化數控高效率水晶磨面機，其特征在于:機架自動旋轉機構包括圓導軌、旋轉結構、#字型架、下鎮扣、鎮止氣缸、鎮止滑套、鎮止軸、上鎮扣，在機架上增設對位傳感器。
4.根據權利要求1或3所述的多工位全角度自動化數控高效率水晶磨面機，其特征在于:它還包括磨盤自動進給補償裝置。
5.根據權利要求4所述的多工位全角度自動化數控高效率水晶磨面機，其特征在于:所述磨盤自動進給補償裝置，包括伺服電機、分離式反射傳感器、減速箱、補償螺桿、螺母基座、滾珠螺桿、活動板、關節軸承，其中，補償螺桿依次與減速箱、伺服電機相連接，補償螺桿通過螺母基座與滾珠螺桿相連接，滾珠螺桿通過關節軸承與主軸連接，螺母基座通過活動板與升降機構相連，升降機構中有滾珠絲杠，其由步進電機帶動，在關節軸承處設有分離式反射傳感檢測器，分離式反射傳感檢測器與PC相連接。
6.根據權利要求5所述的多工位全角度自動化數控高效率水晶磨面機，其特征在于:它還包括機電動平衡在線監控系統。
7.根據權利要求6所述的多工位全角度自動化數控高效率水晶磨面機，其特征在于:機電動平衡在線監控系統包括振動傳感器、平衡重塊、緊固法蘭、信號傳輸單位以及動平衡分析系統，其中由兩塊內裝電子驅動元件并可在軸上相對轉動的平衡重塊、緊固法蘭和信號傳輸單位構成一個完整的部件裝在主軸內。
【文檔編號】B24B41/06GK103949951SQ201410170587
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月26日 優先權日:2014年4月26日
【發明者】吳增潭 申請人:江西省恒興水晶科技有限公司