CN112296769A - 一种五轴数控工具磨床及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种五轴数控工具磨床及其使用方法，五轴数控工具磨床包括：床身、数控操作系统、主加工系统和刀具进给系统，主加工系统和刀具进给系统安装在床身的上表面，数控操作系统位于床身的旁侧；主加工系统包括：装夹模块、X向运动机构；所述刀具进给系统包括：Y向运动机构、Z向运动机构和C向自转机构，装夹模块带动钳子自转；数控操作系统将控制指令发送给运动机构和装夹模块，运动机构和模块按照控制指令完成对应动作。该使用方法基于上述的五轴数控工具磨床。本发明利用钳子的自转、砂轮的自转、装夹模块与钳子一同X向平移运动、砂轮与砂轮机构一同Y向和Z向平移运动、C向自转机构带动砂轮绕C轴自转，共同实现钳子的磨削加工。

Description

一种五轴数控工具磨床及其使用方法

技术领域

本发明涉及数控磨床领域，尤其涉及一种五轴数控工具磨床及其使用方法。

背景技术

数控磨床是通过数控技术利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床，大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工。

数控磨床在使用时，首先，根据加工零件的图样与工艺方案,用规定的代码编写并把它记录在载体上，通过输入装置输入数控磨床单元。其次，数控磨床单元将输入的程序代码经过处理之后,向数控磨床各个坐标的伺服系统发出信号；然后，伺服系统根据数控磨床单元发出的信号,驱动机床的运动部件,并控制必要的辅助操作。最后，数控磨床机械部件带动刀具与工件的相对运动,加工出要求的工件。此外，还检测数控磨床的运动,并通过反馈装置反馈给数控磨床单元,以减小加工误差。

发明内容

本发明提供了一种五轴数控工具磨床及其使用方法，利用该磨床的五轴之间协同工作，完成钳子的钳嘴磨削加工。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种五轴数控工具磨床，包括：床身、数控操作系统、主加工系统和刀具进给系统，主加工系统和刀具进给系统安装在床身的上表面，数控操作系统位于床身的旁侧；

所述主加工系统包括：用于装夹钳子的装夹模块、供装夹模块沿X轴往复平移运动的X向运动机构，所述装夹模块包括A向运动机构和C向旋转机构，A向运动机构带动钳子绕A向轴线旋转，C向旋转机构带动装夹模块绕C向轴线旋转；

所述刀具进给系统包括：自旋转的砂轮机构、供砂轮机构沿Y轴往复平移运动的Y向运动机构、供砂轮机构沿Z轴往复运动的Z向运动机构；所述砂轮机构包括绕C轴自转的C向自转机构；

数控操作系统将控制指令发送给X向运动机构、Y向运动机构、Z向运动机构、C向自转机构和装夹模块，X向运动机构、Y向运动机构、Z向运动机构、C向自转机构和装夹模块按照控制指令完成对应动作，对钳子进行磨削加工。

本发明利用钳子的自转、砂轮的自转、装夹模块与钳子一同X向运动、砂轮与砂轮机构一同Y向和Z向运动，共同实现钳子的磨削加工。

钳子是一种用于夹持、固定加工工件或者扭转、弯曲、剪断金属丝线的手工工具。钳子的外形呈V形，通常包括手柄、钳腮和钳嘴三个部分。钳子一般用碳素结构钢制造，先锻压轧制成钳胚形状，然后经过磨铣、抛光等金属切削加工，最后进行热处理。钳子的三个部分如下：一副手柄，用于握持。根据人体工程学原理设计的钳柄，便于更加安全和舒适的握持。连接轴，这是钳子的连接轴点。连接点必须活动平稳，没有任何的松动，便于单手轻松地打开或者闭合钳子。钳头带夹持钳嘴或者剪切刀口。钳头刀口需经过精磨成合适的形状。两个剪切边(带弹簧)必须非常锋利，而且彼此精确的闭合，易于剪切铁丝。这就将较小的外力(如施加在钳臂上的手力)转化成较大的功力，使得钳子能有效地夹持或者剪切。当施加在钳臂上的外力随着杠杆率而增加时，钳嘴的作用力产生一个夹持移动的外力。

作为本发明的进一步改进，所述X向运动机构为滚珠丝杠直接传动。

作为本发明的进一步改进，所述Y向运动机构为滚珠丝杠直接传动。

作为本发明的进一步改进，所述Z向运动机构为滚珠丝杠直接传动。

作为本发明的进一步改进，所述C向自转机构为谐波减速器传动。。

作为本发明的进一步改进，所述装夹模块装夹有钳子，所述装夹模块夹紧钳子，在电机作用下，所述电机带动装夹模块和钳子一并沿C向轴线旋转。

作为本发明的进一步改进，所述装夹模块包括：装夹本体和装夹油缸，所述装夹油缸和装夹本体均安装在A向运动机构上，所述A向运动机构安装在X向运动机构的拖板上；

所述油缸的活塞杆与装夹本体连接，所述装夹本体包括装夹座、放置台和夹紧组件，所述夹紧组件与放置台固设在装夹座上，所述装夹座与皮带传动机构的输出轴固定连接；

所述夹紧组件与放置台连接，所述夹紧组件与装夹油缸铰接；

所述钳子放置在所述放置台上，所述钳子的钳嘴裸露在放置台的外侧，所述钳子的两个钳柄位于夹紧组件的两侧，所述夹紧组件的夹紧件位于放置台的正上方，所述油缸位于夹紧组件的旁侧；

所述活塞杆动作使夹紧组件的夹紧件向下运动以夹紧钳子。

一种五轴数控工具磨床的使用方法，使用上述任一方案的五轴数控工具磨床，该使用方法包括以下步骤：

装夹模块既能在电机的作用下绕输出轴的轴线自旋转，也能在A向运动机构的作用下，绕与输出轴的轴线相垂直的轴线呈360°自旋转；

钳子和砂轮均自转，同时砂轮还在C向自转机构的作用下摆动，从而完成的钳子的全部钳口的研磨。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的磨床，钳子和砂轮均自转，同时砂轮还在C向自转机构的作用下摆动，从而完成的钳子的全部钳口的研磨。

2、本发明的五轴磨床与传统的枪钻钳子磨床根本的区别是：本磨床是枪钻钳子、砂轮都自转，并且砂轮在Y向运动机构作用下摆动，从而完成的钳子的钳口的研磨。

3、本发明的五轴钳子磨床体积小，布局紧凑，安全性好，可靠，研磨质量高，效率高，成本低。

附图说明

图1为装夹有钳子的五轴数控工具磨床立体图一；

图2为五轴数控工具磨床立体图二；

图3为装夹模块的结构示意图一；

图4为装夹座的结构示意图；

图5为装夹油缸与装夹本体的安装结构示意图；

图6为放置台的结构示意图；

图7为装夹油缸、钳子和装夹本体的安装结构示意图；

图8为装夹本体的结构示意图；

图9为装夹模块的结构示意图二。

图中，100、主加工系统；110、装夹模块；111、装夹本体；111-1、装夹座；111-11、铰接件；111-12、与输出轴固定的安装部；111-2、放置台；111-21、放置钳子的表面；111-3、夹紧组件；112、装夹油缸；112-1、活塞杆；113、电机；114、皮带传动机构；115、A向运动机构；116、L型安装座；117、锁紧件；118、固定座；120、X向运动机构；130、拖板；200、刀具进给系统；210、砂轮机构；220、Y向运动机构；300、床身；400、钳子。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

本发明提供了一种五轴数控工具磨床，如图1、图2和图9所示，包括：床身300、数控操作系统、主加工系统100和刀具进给系统200，主加工系统100和刀具进给系统200安装在床身300的上表面，数控操作系统位于床身300的旁侧；主加工系统100包括：用于装夹钳子400的装夹模块110、供装夹模块110沿X轴往复平移运动的X向运动机构120，装夹模块110包括A向运动机构115，A向运动机构115带动钳子400自转；刀具进给系统200包括：自旋转的砂轮机构210、供砂轮机构210沿Y轴往复平移运动的Y向运动机构220、供砂轮机构210沿Z轴往复运动的Z向运动机构；砂轮机构210包括绕C轴自转的C向自转机构；数控操作系统将控制指令发送给X向运动机构120、Y向运动机构220、Z向运动机构、C向自转机构和装夹模块110，X向运动机构120、Y向运动机构220、Z向运动机构、C向自转机构和装夹模块110按照控制指令完成对应动作，对钳子400进行磨削加工。

本发明利用钳子400的自转、砂轮的自转、装夹模块110与钳子400一同X向运动、砂轮与砂轮机构210一同Y向和Z向运动，共同实现钳子400的磨削加工。

钳子400是一种用于夹持、固定加工工件或者扭转、弯曲、剪断金属丝线的手工工具。钳子400的外形呈V形，通常包括手柄、钳腮和钳嘴三个部分。钳子400一般用碳素结构钢制造，先锻压轧制成钳胚形状，然后经过磨铣、抛光等金属切削加工，最后进行热处理。钳子400的三个部分如下：一副手柄，用于握持。根据人体工程学原理设计的钳柄，便于更加安全和舒适的握持。连接轴，这是钳子400的连接轴点。连接点必须活动平稳，没有任何的松动，便于单手轻松地打开或者闭合钳子400。钳头带夹持钳嘴或者剪切刀口。钳头刀口需经过精磨成合适的形状。两个剪切边(带弹簧)必须非常锋利，而且彼此精确的闭合，易于剪切铁丝。这就将较小的外力(如施加在钳臂上的手力)转化成较大的功力，使得钳子400能有效地夹持或者剪切。当施加在钳臂上的外力随着杠杆率而增加时，钳嘴的作用力产生一个夹持移动的外力。

在本发明中，优选X向运动机构120为滚珠丝杠直接传动。优选Y向运动机构220为滚珠丝杠直接传动。优选Z向运动机构为滚珠丝杠直接传动。优选C向自转机构为谐波减速器传动。

本发明的装夹模块110夹紧钳子400，在电机113作用下，电机113带动装夹模块110和钳子400一并旋转。

如图3-图8所示，装夹模块110包括：装夹本体111和装夹油缸112，装夹油缸112和装夹本体111均安装在A向运动机构115上，A向运动机构115安装在X向运动机构120的拖板130上；油缸的活塞杆112-1与装夹本体111连接，装夹本体111包括装夹座111-1、放置台111-2和夹紧组件111-3，夹紧组件111-3与放置台111-2固设在装夹座111-1上，装夹座111-1与皮带传动机构114的输出轴固定连接；夹紧组件111-3与放置台111-2连接，夹紧组件111-3与装夹油缸112铰接；钳子400放置在放置台111-2上，钳子400的钳嘴裸露在放置台111-2的外侧，钳子400的两个钳柄位于夹紧组件111-3的两侧，夹紧组件111-3的夹紧件位于放置台111-2的正上方，油缸位于夹紧组件111-3的旁侧；活塞杆112-1动作使夹紧组件111-3的夹紧件向下运动以夹紧钳子400。

需要说明的是，本发明的装夹模块110，既能在电机113的作用下绕输出轴的轴线自旋转，也能在A向运动机构115的作用下，绕与输出轴的轴线相垂直的轴线呈360°自旋转。与输出轴的轴线相垂直的轴线，即：平行于Z向的轴线。本发明的装夹模块110，可以实现水平维度的自旋转，也能实现垂直维度的自旋转。

本发明的磨床，钳子400和砂轮均自转，同时砂轮还在C向自转机构的作用下摆动，从而完成的钳子400的全部钳口的研磨。本发明的五轴磨床与传统的枪钻钳子400磨床根本的区别是：本磨床是枪钻钳子400、砂轮都自转，并且砂轮在Y向运动机构220作用下摆动，从而完成的钳子400的钳口的研磨。本发明的五轴钳子400磨床体积小，布局紧凑，安全性好，可靠，研磨质量高，效率高，成本低。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种五轴数控工具磨床，其特征在于，包括：床身、数控操作系统、主加工系统和刀具进给系统，主加工系统和刀具进给系统安装在床身的上表面，数控操作系统位于床身的旁侧；

所述主加工系统包括：用于装夹钳子的装夹模块、供装夹模块沿X轴往复平移运动的X向运动机构，所述装夹模块包括A向运动机构和C向旋转机构，A向运动机构带动钳子绕A向轴线旋转，C向旋转机构带动装夹模块绕C向轴线旋转；

所述刀具进给系统包括：自旋转的砂轮机构、供砂轮机构沿Y轴往复平移运动的Y向运动机构、供砂轮机构沿Z轴往复运动的Z向运动机构；

数控操作系统将控制指令发送给X向运动机构、Y向运动机构、Z向运动机构、装夹模块，X向运动机构、Y向运动机构、Z向运动机构和装夹模块按照控制指令完成对应动作，对钳子进行磨削加工。

2.根据权利要求1所述的五轴数控工具磨床，其特征在于，所述X向运动机构为滚珠丝杠直接传动。

3.根据权利要求1所述的五轴数控工具磨床，其特征在于，所述Y向运动机构为滚珠丝杠直接传动。

4.根据权利要求1所述的五轴数控工具磨床，其特征在于，所述Z向运动机构为滚珠丝杠直接传动。

5.根据权利要求1所述的五轴数控工具磨床，其特征在于，所述C向自转机构为谐波减速器传动。

6.根据权利要求1所述的五轴数控工具磨床，其特征在于，所述装夹模块装夹有钳子，所述装夹模块夹紧钳子，在电机作用下，所述电机带动装夹模块和钳子一并沿C向轴线旋转。

7.根据权利要求6所述的五轴数控工具磨床，其特征在于，所述装夹模块包括：装夹本体和装夹油缸，所述装夹油缸和装夹本体均安装在A向运动机构上，所述A向运动机构安装在X向运动机构的拖板上；

所述油缸的活塞杆与装夹本体连接，所述装夹本体包括装夹座、放置台和夹紧组件，所述夹紧组件与放置台固设在装夹座上，所述装夹座与A向运动机构的输出轴固定连接；

所述夹紧组件与放置台连接，所述夹紧组件与装夹油缸铰接；

所述钳子放置在所述放置台上，所述钳子的钳嘴裸露在放置台的外侧，所述钳子的两个钳柄位于夹紧组件的两侧，所述夹紧组件的夹紧件位于放置台的正上方，所述油缸位于夹紧组件的旁侧；

所述活塞杆动作使夹紧组件的夹紧件向下运动以夹紧钳子。

8.一种五轴数控工具磨床的使用方法，使用权利要求1-7任一项所述的五轴数控工具磨床，该使用方法包括以下步骤：

装夹模块既能在电机的作用下绕输出轴的轴线自旋转，也能在A向运动机构的作用下，绕与输出轴的轴线相垂直的轴线呈360°自旋转；

钳子和砂轮均自转，同时砂轮还在C向自转机构的作用下摆动，从而完成的钳子的全部钳口的研磨。

Images