CN105690189A - 六自由度多功能铣刀磨刀器 - Google Patents

Abstract

一种六自由度多功能铣刀磨刀器，涉及一种磨刀装置，包括滑台机构、铣刀安装及转动机构、磨削机构、转动机构、滑动机构、摆动机构、锁紧机构；滑台机构包括从上到下依次设置的X轴滑台、X轴滑台底座、Y轴滑台、Y轴滑台底座，该X轴滑台底座与Y轴滑台底座相互垂直；铣刀安装及转动机构安装在磨削机构的一侧；转动机构安装在滑台机构上；滑动机构安装在转动机构上；摆动机构安装在滑动机构上；铣刀安装及转动机构设置在摆动机构上；锁紧机构分别设在转动机构、滑动机构、摆动机构上。本发明具有6个可调自由度、磨削刀具精度高、质量好、功能多且操作简单，还具有成本低、效率高、使用范围广的特点，易于推广使用。

Description

六自由度多功能铣刀磨刀器

技术领域

本发明涉及一种磨刀装置，尤其是一种六自由度多功能铣刀磨刀器。

背景技术

铣刀是数控铣床和加工中心常用的刀具，在加工过程当中起到了非常关键的作用，铣刀是否锋利将直接影响工件的加工效率与加工精度。在实际加工过程中，由于长时间使用或各种操作的原因使铣刀出现磨损，甚至刀刃出现崩刃的情况，但是由于有些铣刀价格比较贵，不可能一出现磨损或者崩刃就扔掉换新刀。为了节约加工成本，操作师傅一般通过两种方法：一是纯手工采用砂轮机打磨刀刃，磨好以后再继续使用，这种磨刀法原理虽然简单，但操作起来十分困难，而且采用纯手工磨刀的精度较差，这就要求磨刀师傅具有丰富的磨刀经验和技巧，否则磨出的铣刀质量变差，影响其加工的精度，甚至有可能出现不可逆的损坏而扔掉铣刀。另外一种磨刀方法是采用专用的磨刀机，而一般的磨刀机磨刀精度虽然高，但操作起来比较复杂，价格相对较高。

铣刀一般有侧面切削刃和底部切削刃，磨刀时这两个刃都要进行磨削，为了保证磨刀质量，无论是侧刃或底刃，除了要磨削到某一个合理的数值，其刃上每一点还要磨到相同的刻度值，否则磨出来的侧面就不是一个圆柱面，底刃也有可能会出现有的刃口高有的刃口低的现象。另外，目前市面上很多简易式的磨刀器都不能很好的磨削如球头铣刀、圆形刀片等一些特殊刀具，在使用范围上存在一定的局限性。

专利授权公告号为CN204893586U的专利，虽然公开了一种新型铣刀磨刀机，提高了磨削精度和工作效率，但是，该铣刀磨刀机只有一个手轮，同时控制横向、纵向工作台，不易操作；另外，使用该铣刀磨刀机磨削时，只能通过调节横向、纵向工作台两个自由度来调整铣刀的方向，而在Z轴不能调整，也不适用于各种圆弧刀刃和具有角度的刀刃进行磨削，因此，使用起来仍是不便。

专利公开号为CN103612168A的专利申请，公开了一种用于铣刀的小型六轴联动刃

磨装置，该专利申请具有包括X、Y、Z、A、B、C六轴联动刃磨机构，具有适用范围广、磨削精度高、成本低等特点。但是该专利申请在X、Y轴的移动量实际上是改变砂轮机构的移动，而铣刀的调整则在Z、A、B、C这四轴，要实现其六轴的相互配合，如果没有数控系统的参与控制，单靠手动控制电机的旋转很难达到其精度要求，工作效率低。另外，该装置无法实现球头铣刀的球心与A轴的旋转中心重合，无法对球头铣刀进行磨削，而且该装置也没有圆形刀片磨削机构，同样对圆形刀片也无法磨削。还有，该装置在调整六轴时，由于没有刻度值参考，磨削具有角度的刀刃时，在角度上难以把握，因此磨出的刀刃角度会不同，影响磨削质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术问题而提供一种磨削刀具精度高、操作简单、多自由度的六自由度多功能铣刀磨刀器。

解决上述技术问题的技术方案是：一种六自由度多功能铣刀磨刀器，包括滑台机构、铣刀安装及转动机构、磨削机构，所述的滑台机构包括从上到下依次设置的X轴滑台、X轴滑台底座、Y轴滑台、Y轴滑台底座，该X轴滑台底座与Y轴滑台底座相互垂直；所述的铣刀安装及转动机构安装在磨削机构的一侧；还包括转动机构、滑动机构、摆动机构；所述的转动机构安装在滑台机构上；所述的滑动机构安装在转动机构上；所述的摆动机构安装在滑动机构上；所述的铣刀安装及转动机构设置在摆动机构上。

本发明的进一步技术方案是：所述的X轴滑台设置在X轴滑台底座上且与X轴滑台底座滑动配合，所述的Y轴滑台设置在Y轴滑台底座上且与Y轴滑台底座滑动配合。

本发明的再进一步技术方案是：所述的X轴滑台底座上设有X轴手轮，该X轴手轮上设有X轴刻度，X轴刻度的参考点设置在X轴滑台底座上；所述的Y轴滑台底座上设有Y轴手轮，该Y轴手轮上设有Y轴刻度，Y轴刻度的参考点设置在Y轴滑台底座上。

本发明的再进一步技术方案是：所述的转动机构包括设有Z轴旋转刻度的磁座、Z轴转台，该磁座设置在X轴滑台上；所述的Z轴转台可相对于磁座作360°旋转地设在磁座上，且Z轴转台与磁座同轴。

本发明的再进一步技术方案是：所述的滑动机构包括导轨、滑动架；该导轨固定在Z轴转台上；所述的滑动架设置在导轨上且与导轨滑动配合，滑动架上部还设有摆角刻度。

本发明的再进一步技术方案是：所述的摆动机构包括可以上下摆动的摆架；该摆架安装在滑动架上。

本发明的再进一步技术方案是：所述的铣刀安装及转动机构包括夹头、转轴、转轴手轮；该转轴安装在摆架上，转轴的一端与夹头连接，转轴的另一端与转轴手轮连接。

本发明的再进一步技术方案是：所述的磨削机构上安装有砂轮和砂轮停止开关；该砂轮安装在夹头的一侧。

本发明的再进一步技术方案是：所述的六自由度多功能铣刀磨刀器还包括锁紧机构，该锁紧机构分别设在转动机构、滑动机构、摆动机构上；锁紧机构包括用于锁紧磁座转动的磁座锁钮、用于锁紧Z轴转台转动的转台锁钮、用于锁紧滑动架滑动的滑动架锁钮、用于锁紧摆架摆动的摆架锁钮以及用于锁紧转轴转动的转轴锁钮。

本发明的更进一步技术方案是：所述的磁座锁钮设置在磁座的周边上；所述的转台锁钮设置在Z轴转台上；所述的滑动架锁钮设置在与导轨相接触的滑动架下部；所述的摆架锁钮设置在与摆架连接的滑动架上部。

由于采用上述结构，本发明之六自由度多功能铣刀磨刀器与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.具有6个可调自由度：

本发明包括滑台机构、铣刀安装及转动机构、磨削机构、转动机构、滑动机构、摆动机构；其中滑台机构包括从上到下依次设置的X轴滑台、X轴滑台底座、Y轴滑台、Y轴滑台底座，该X轴滑台底座与Y轴滑台底座相互垂直；铣刀安装及转动机构安装在磨削机构的一侧；转动机构安装在滑台机构上；滑动机构安装在转动机构上；摆动机构安装在滑动机构上；铣刀安装及转动机构设置在摆动机构上。因此，本发明在磨削刀具时，刀具可以在滑台机构上沿X轴方向移动、沿Y轴方向移动，可以在转动机构上沿Z方向轴转动，可以在滑动机构上随着滑动，可以在摆动机构上随着摆动，以及在铣刀安装及转动机构上随着转动，具有6个自由调节的方向，所以，本发明具有6个可调自由度。

2．磨削刀具精度高：

本发明包括滑台机构、铣刀安装及转动机构、磨削机构、转动机构、滑动机构、摆动机构，具有6个自由度。使用本发明磨削刀具时，先将依次安装好转动机构、滑动机构安、摆动机构、铣刀安装及转动机构；然后把要磨削的刀具安装在铣刀安装及转动机构上，调整摆动机构使其角度与刀具角度相同，再调整滑动机构使刀具需要磨削的部分正对磨削机构，启动磨削机构，调整滑台机构将刀具需要磨削的部分与磨削机构接触，最后均匀转动转动机构对刀具另外需要磨削的部分进行磨削，在磨削时，通过6个自由度的相互配合，避免了纯手工采用砂轮机打磨刀刃的精度差的现象，磨削精度高。

3.磨削质量好：

本发明还包括锁紧机构，该锁紧机构分别设在转动机构、滑动机构、摆动机构上；本发明的滑台机构、转动机构、滑动机构上均设有刻度。使用本发明磨削刀具时，在调整好一个自由度后，可用锁紧机构将其锁紧，便于调整其他自由度和读取刻度，直至6各自由度都调整好，开始磨削刀具。磨削量可由Y轴滑台的进给量确定，进给量的大小由Y轴刻度读出，角度可有摆架转过的刻度读出；在磨削时，可以精确调整刀具并记录各个刻度值，磨削精度高，同时避免了由于纯手工采用砂轮机打磨刀刃的方法带来的质量参差不齐的现象，磨削质量好。

4.多功能：

由于本发明具有6个自由度，通过这6个自由度的相互配合，可以对各种圆弧刀刃和具有角度的刀刃进行磨削，如球头铣刀的前角、切削刃第一后角、切削刃第二后角、避空位；立铣刀的外圆刃、底刃、前角、后角，磨削功能多。

5．操作简单：

由于本发明的磨削机构固定不动，使用本发明磨削刀具时，只需要调整刀具的移动量和角度，即调整刀具在6个自由度上的移动及旋转角度，使之相互配合磨削，就可以磨削刀具，同时也避免了纯手工采用砂轮机打磨刀刃，操作简单。

6.成本低：

本发明包括滑台机构、铣刀安装及转动机构、磨削机构、转动机构、滑动机构、摆动机构，锁紧机构；各机构结构简单、造价成本低；另外，本发明任意调节6个自由度进行刀具磨削，操作简单、磨削质量好，避免了纯手工磨削带来的刀具质量差而更换或丢弃刀具的现象，降低购买刀具的成本，同时对磨刀师傅的磨刀经验和技巧没有过多的要求，降低了聘请专业磨削师傅的成本。

7.效率高：

使用本发明磨削刀具的前角、后角或用于直径较大刀具的前后角磨削时，可以调节刀具的磨削角度，只要知道刀具的角度，固定另外5个自由度，然后根据滑动架上部的摆角刻度，调整摆架角度进行磨削即可，质量高且磨削速度快，很好地解决了纯手工磨刀效率低的现象。

8．使用范围广：

由于本发明可以对球头铣刀的前角、切削刃第一后角、切削刃第二后角、避空位；立铣刀的外圆刃、底刃、前角、后角等各种圆弧刀刃和具有角度的刀刃进行磨削，磨削球头铣刀时只需要调整滑动架使球头铣刀的球心正对Z轴转台的轴心即可；磨削圆形刀片时只需调整摆架角度，使其等于圆形刀片的刀刃角度，刀片与砂轮接触后均匀摇动转轴手轮即可对刀片进行360°磨削；克服了目前市面上普通磨刀器在使用上存在一定局限性的缺点，使用范围广。

附图说明

图1：实施例一所述的六自由度多功能铣刀磨刀器磨削立铣刀、键槽铣刀时的结构示意图；

图2：实施例一所述的六自由度多功能铣刀磨刀器磨削球头铣刀的结构示意图；

图3：实施例一所述的六自由度多功能铣刀磨刀器磨削球头铣刀的结构示意图；

图4：实施例一所述的六自由度多功能铣刀磨刀器磨削圆形刀片的结构示意图。

在上述附图中，各附图标记说明如下：

1-Y轴滑台底座，101-Y轴手轮，102-Y轴刻度，2-Y轴滑台，

3-X轴滑台底座，301-X轴手轮，302-X轴刻度，4-X轴滑台，

5-磁座，6-Z轴转台，601-轴心，7-导轨，8-转轴手轮，9-转轴，

10-砂轮，11-滑动架，1101-摆架刻度，12-摆架，13-夹头，14-铣刀，

15-砂轮启停开关，16-摆架锁钮，17-滑动架锁钮，18-转台锁钮，

19-磁座锁钮，20-转轴锁钮。

具体实施方式

实施例一：

一种六自由度多功能铣刀磨刀器，包括滑台机构、铣刀安装及转动机构、磨削机构、转动机构、滑动机构、摆动机构、锁紧机构，其中滑台机构包括从上到下依次设置的X轴滑台4、X轴滑台底座3、Y轴滑台2、Y轴滑台底座1，该X轴滑台底座3与Y轴滑台底座1相互垂直；所述的铣刀安装及转动机构安装在磨削机构的一侧；所述的转动机构安装在滑台机构上；所述的滑动机构安装在转动机构上；所述的摆动机构安装在滑动机构上；所述的铣刀安装及转动机构设置在摆动机构上。

所述的X轴滑台4设置在X轴滑台底座3上且与X轴滑台底座3滑动配合，所述的Y轴滑台2设置在Y轴滑台底座1上且与Y轴滑台底座1滑动配合。

所述的X轴滑台底座3上设有X轴手轮301，该X轴手轮301上设有X轴刻度302，X轴刻度302的参考点设置在X轴滑台底座3上；所述的Y轴滑台底座1上设有Y轴手轮101，该Y轴手轮101上设有Y轴刻度102，Y轴刻度102的参考点设置在Y轴滑台底座1上。

所述的转动机构包括设有Z轴旋转刻度501的磁座5、Z轴转台6，该磁座5设置在X轴滑台4上；所述的Z轴转台6可相对于磁座5作360°旋转地设在磁座5上，且Z轴转台6与磁座5同轴。

所述的滑动机构包括导轨7、滑动架11；该导轨7固定在Z轴转台6上；所述的滑动架11设置在导轨7上且与导轨7滑动配合，滑动架11上部还设有摆角刻度1101。

所述的摆动机构包括可以上下摆动的摆架12；该摆架12安装在滑动架11上。

所述的铣刀安装及转动机构包括夹头13、转轴9、转轴手轮8；该转轴9安装在摆架12上，转轴9的一端与夹头13连接，转轴9的另一端与转轴手轮8连接。

所述的磨削机构上安装有砂轮10和砂轮停止开关15；该砂轮10安装在夹头13的一侧。

所述的锁紧机构分别设在转动机构、滑动机构、摆动机构上；锁紧机构包括用于锁紧磁座5转动的磁座锁钮19、用于锁紧Z轴转台6转动的转台锁钮18、用于锁紧滑动架11滑动的滑动架锁钮17、用于锁紧摆架12摆动的摆架锁钮16以及用于锁紧转轴9转动的转轴锁钮20。

所述的磁座锁钮19设置在磁座5的周边上；所述的转台锁钮18设置在Z轴转台6上；所述的滑动架锁钮17设置在与导轨7相接触的滑动架11下部；所述的摆架锁钮16设置在与摆架12连接的滑动架11上部。

本发明之六自由度多功能铣刀磨刀器的工作原理如下：

1.使用本发明磨削立铣刀、键槽铣刀的外圆刃、底刃、前角及后角（参见图1）：

外圆刃的磨削步骤：首先，把磁座5和滑动架11放在X轴滑台4上，调整Z轴转台6，使导轨7垂直于Y轴滑台的轴线，按下磁座锁钮19和转台锁钮18使磁座5和Z轴转台固定在X轴滑台4上。把要磨削的铣刀放在夹头孔，拧紧夹头13使铣刀紧固，调整摆架12使其平行于X轴滑台4的轴线，然后锁紧摆架锁钮16，调整Y轴滑台2和X轴滑台4，使铣刀外圆刀刃正对砂轮10，按下砂轮启停开关15启动砂轮机，旋转Y轴手轮101使铣刀外圆刃与砂轮10接触，松开转轴锁钮20，最后均匀转动转轴手轮8对铣刀外圆刃进行磨削，磨削量可由Y轴滑台2的进给量确定，进给量的大小由Y轴刻度102读出。

底刃的磨削步：磨削完外圆刃后旋转Y轴手轮101使X轴滑台4及X轴滑台4上的部件远离砂轮10，松开转台销钮18并调整Z轴转台6和X轴手轮，使立铣刀的底部正对砂轮10，锁紧转轴锁钮20，转动Y轴手轮101使底刃与砂轮10接触磨削，磨削量的大小可由Y轴滑台2的进给量确定。

前角、后角的磨削步骤：磨削完底刃后松开摆架锁钮16，分别调整摆架12角度，使其与前角和后角的角度值一致，锁紧摆架锁钮16，调整Y轴手轮101分别对前角和后角进行磨削。

2.使用本发明磨削球头铣刀的切削刃第一后角、切削刃第二后角、外圆刃、前角及避空位（参见图2、图3）：

切削刃第一后角的磨削步骤：首先把球头铣刀安装在夹头13里并拧紧，调整摆架12使其水平放置并锁紧，松开滑动架锁钮17，调整滑动架11使球头铣刀的球心正对Z轴转台6的轴心601并锁紧滑动架锁钮17，目的是当旋转Z轴转台6时使切削刃第一后角上的每一点都可以和砂轮10接触，接着旋转Y轴手轮101使切削刃第一后角与砂轮10接触，这时的转轴锁钮20和摆架锁钮16处于紧锁状态，最后旋转Z轴转台6对球头铣刀的切削刃第一后角进行磨削。

切削刃第二后角的磨削步骤：切削刃第二后角的磨削和切削刃第一后角的磨削步骤相同，唯一不同的是要调整摆架12角度，使切削刃第二后角与砂轮10接触，并紧锁转轴锁钮20和摆架锁钮16，最后旋转Z轴转台6对球头铣刀的切削刃第二后角进行磨削。

球头铣刀外圆刃、前角及避空位的磨削步骤：球头铣刀的外圆刃、前角及避空位的磨削与立铣刀、键槽铣刀的磨削步骤相同。

3.使用本发明磨削圆形刀片（参见图4）：

圆形刀片的磨削步骤：首先把圆形刀片安装固定好，旋转Z轴转台6使刀片正对砂轮10，然后根据刀刃的角度来调整摆架12，使摆架12的角度与刀刃角度一样，紧固摆架锁钮16，接着使Y轴滑台2往砂轮10方向进给，刀片接触砂轮10后均匀转动转轴手轮8即可对圆形刀片进行360°磨削。

Claims (10)

1.一种六自由度多功能铣刀磨刀器，包括滑台机构、铣刀安装及转动机构、磨削机构，所述的滑台机构包括从上到下依次设置的X轴滑台（4）、X轴滑台底座（3）、Y轴滑台（2）、Y轴滑台底座（1），该X轴滑台底座（3）与Y轴滑台底座（1）相互垂直；所述的铣刀安装及转动机构安装在磨削机构的一侧；其特征在于：还包括转动机构、滑动机构、摆动机构；所述的转动机构安装在滑台机构上；所述的滑动机构安装在转动机构上；所述的摆动机构安装在滑动机构上；所述的铣刀安装及转动机构设置在摆动机构上。

2.根据权利要求1所述的六自由度多功能铣刀磨刀器，其特征在于：所述的X轴滑台（4）设置在X轴滑台底座（3）上且与X轴滑台底座（3）滑动配合，所述的Y轴滑台（2）设置在Y轴滑台底座（1）上且与Y轴滑台底座（1）滑动配合。

3.根据权利要求2所述的六自由度多功能铣刀磨刀器，其特征在于：所述的X轴滑台底座（3）上设有X轴手轮（301），该X轴手轮（301）上设有X轴刻度（302），X轴刻度（302）的参考点设置在X轴滑台底座（3）上；所述的Y轴滑台底座（1）上设有Y轴手轮（101），该Y轴手轮（101）上设有Y轴刻度（102），Y轴刻度（102）的参考点设置在Y轴滑台底座（1）上。

4.根据权利要求3所述的六自由度多功能铣刀磨刀器，其特征在于：所述的转动机构包括设有Z轴旋转刻度（501）的磁座（5）、Z轴转台（6），该磁座（5）设置在X轴滑台（4）上；所述的Z轴转台（6）可相对于磁座（5）作360°旋转地设在磁座（5）上，且Z轴转台（6）与磁座（5）同轴。

5.根据权利要求4所述的六自由度多功能铣刀磨刀器，其特征在于：所述的滑动机构包括导轨（7）、滑动架（11）；该导轨（7）固定在Z轴转台（6）上；所述的滑动架（11）设置在导轨（7）上且与导轨（7）滑动配合，滑动架（11）上部还设有摆角刻度（1101）。

6.根据权利要求5所述的六自由度多功能铣刀磨刀器，其特征在于：所述的摆动机构包括可以上下摆动的摆架（12）；该摆架（12）安装在滑动架（11）上。

7.根据权利要求6所述的六自由度多功能铣刀磨刀器，其特征在于：所述的铣刀安装及转动机构包括夹头(13)、转轴(9)、转轴手轮(8)；该转轴(9)安装在摆架(12)上，转轴(9)的一端与夹头(13)连接，转轴(9)的另一端与转轴手轮(8)连接。

8.根据权利要求7所述的六自由度多功能铣刀磨刀器，其特征在于：所述的磨削机构上安装有砂轮(10)和砂轮停止开关（15）；该砂轮（10）安装在夹头（13）的一侧。

9.根据权利要求8所述的六自由度多功能铣刀磨刀器，其特征在于：所述的六自由度多功能铣刀磨刀器还包括锁紧机构，该锁紧机构分别设在转动机构、滑动机构、摆动机构上；锁紧机构包括用于锁紧磁座（5）转动的磁座锁钮（19）、用于锁紧Z轴转台（6）转动的转台锁钮（18）、用于锁紧滑动架（11）滑动的滑动架锁钮（17）、用于锁紧摆架（12）摆动的摆架锁钮（16）以及用于锁紧转轴（9）转动的转轴锁钮（20）。

10.根据权利要求9所述的六自由度多功能铣刀磨刀器，其特征在于：所述的磁座锁钮（19）设置在磁座(5)的周边上；所述的转台锁钮(18)设置在Z轴转台(6)上；所述的滑动架锁钮(17)设置在与导轨(7)相接触的滑动架(11)下部；所述的摆架锁钮(16)设置在与摆架(12)连接的滑动架(11)上部。