CN119304730B - 一种pdc端面、倒棱磨床及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PDC端面、倒棱磨床及加工方法，涉及磨床技术领域，PDC端面、倒棱磨床包括机床以及设置在机床上的第一导轨和第二导轨，第一导轨和第二导轨垂直设置，第一导轨上滑动设置有第一夹持机构，第一夹持机构用于夹持砂轮或工件并驱动砂轮或工件运动，第二导轨上滑动设置有第二夹持机构，第二夹持机构包括第一转动驱动组件和第二转动驱动组件，第一转动驱动组件滑动设置在第二导轨上，第二转动驱动组件设置在第一转动驱动组件的动力输出端上，第一转动驱动组件能够驱动第二转动驱动组件转动，工件或砂轮位于第二转动驱动组件的动力输出端，第二转动驱动组件能够驱动工件或砂轮转动。本发明能够通过一台机床实现端面和倒棱的加工。

Description

一种PDC端面、倒棱磨床及加工方法

技术领域

本发明涉及磨床技术领域，特别是涉及一种PDC端面、倒棱磨床及加工方法。

背景技术

带聚晶金刚石复合片的石油勘探和钻井用钻头，其钻孔效率和使用寿命与PDC（聚晶金刚石复合片，Polycrystalline Diamond Compact）的几何形状有很大的关系。目前市场上广泛应用的端面和倒棱类型有：直线倒角、圆弧倒角、带圆锥的圆弧倒角、开裂刃和狐尾齿等等。现有技术中，在对PDC端面和倒棱进行磨削加工时需要两台机床分别进行加工。

发明内容

本发明的目的是提供一种PDC端面、倒棱磨床及加工方法，能够通过一台机床实现端面和倒棱的加工。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种PDC端面、倒棱磨床，包括：机床以及设置在所述机床上的第一导轨和第二导轨，所述第一导轨和所述第二导轨垂直设置，所述第一导轨上滑动设置有第一夹持机构，所述第一夹持机构用于夹持砂轮或工件并驱动砂轮或工件运动，所述第二导轨上滑动设置有第二夹持机构，所述第二夹持机构包括第一转动驱动组件和第二转动驱动组件，所述第一转动驱动组件滑动设置在所述第二导轨上，所述第二转动驱动组件设置在所述第一转动驱动组件的动力输出端上，所述第一转动驱动组件能够驱动所述第二转动驱动组件转动，工件或砂轮位于所述第二转动驱动组件的动力输出端，所述第二转动驱动组件能够驱动工件或砂轮转动。

优选地，所述第一夹持机构包括转动驱动电机和驱动夹头，所述转动驱动电机滑动设置在所述第一导轨上，所述转动驱动电机的动力输出端用于与所述驱动夹头连接，所述驱动夹头用于夹持砂轮或工件，所述转动驱动电机用于驱动砂轮或工件转动。

优选地，所述第一夹持机构的动力输出端的工件或砂轮的转动轴线与所述第一导轨垂直设置。

优选地，所述第一转动驱动组件的动力输出端驱动工件或砂轮转动的转动轴线分别与所述第一导轨、所述第二导轨、所述第一夹持机构的动力输出端驱动砂轮或工件转动的转动轴线以及所述第二转动驱动组件的动力输出端驱动工件或砂轮转动的转动轴线垂直设置。

优选地，所述第一转动驱动组件包括第一电机，所述第一电机滑动设置在所述第二导轨上，所述第二转动驱动组件设置在所述第一电机的动力输出端。

优选地，所述第二转动驱动组件包括第二电机和摆动夹头，所述第二电机设置在所述第一转动驱动组件的动力输出端，所述第二电机的动力输出端用于与所述摆动夹头连接，所述摆动夹头用于夹持工件或砂轮，所述第二电机用于驱动工件或砂轮转动。

优选地，还包括第一驱动结构和第二驱动结构，所述第一驱动结构用于驱动所述第一夹持机构沿所述第一导轨滑动，所述第二驱动结构用于驱动所述第二夹持机构沿所述第二导轨滑动。

优选地，所述第一驱动结构和所述第二驱动结构的结构相同，所述第一驱动结构和所述第二驱动结构均包括滑动驱动电机、丝杠和滑块，所述滑动驱动电机驱动所述丝杠转动，所述滑块与所述丝杠螺纹连接，所述滑块用于设置所述第一夹持机构或所述第二夹持机构。

本发明还提供了一种采用所述PDC端面、倒棱磨床的加工方法，包括：

工况一，第一夹持机构用于夹持砂轮，第二夹持机构用于夹持工件：

当采用砂轮外圆柱面对工件进行磨削时，第一夹持机构带动砂轮转动，第一夹持机构沿第一导轨运动实现进给，第二夹持机构带动工件转动，第二夹持机构沿第二导轨运动实现磨削；

当采用砂轮端面对工件进行磨削时，第二夹持机构带动工件转动，第二夹持机构沿第二导轨运动实现进给，第一夹持机构带动砂轮转动，第一夹持机构沿第一导轨运动实现磨削。

优选地，还包括：工况二，第二夹持机构用于夹持砂轮，第一夹持机构用于夹持工件：

当采用砂轮外圆柱面对工件进行磨削时，第一夹持机构带动工件转动，第一夹持机构沿第一导轨运动实现进给，第二夹持机构带动砂轮转动，第二夹持机构沿第二导轨运动实现磨削；

当采用砂轮端面对工件进行磨削时，第二夹持机构带动砂轮转动，第二夹持机构沿第二导轨运动实现进给，第一夹持机构带动工件转动，第一夹持机构沿第一导轨运动实现磨削。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明通过在第一导轨上滑动设置第一夹持机构、在第二导轨上滑动设置第二夹持机构，并通过第一夹持机构夹持砂轮或工件、第二夹持机构夹持工件或砂轮，通过第二夹持机构调节工件或砂轮的位置及角度，配合第一导轨和第二导轨，使得工件能够通过砂轮的外圆柱面以及端面进行磨削，即实现了通过一台机床完成端面和倒棱的磨削加工。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的PDC端面、倒棱磨床轴测图（实施例一及实施例二，采用砂轮的外圆柱面进行磨削）；

图2为本发明的PDC端面、倒棱磨床俯视图（实施例一及实施例二，采用砂轮的外圆柱面进行磨削）；

图3为本发明的PDC端面、倒棱磨床局部放大图（实施例一及实施例二，采用砂轮的外圆柱面进行磨削）；

图4为本发明的PDC端面、倒棱磨床轴测图（实施例一及实施例二，采用砂轮的端面进行磨削）；

图5为本发明的PDC端面、倒棱磨床俯视图（实施例一及实施例二，采用砂轮的端面进行磨削）；

图6为本发明的PDC端面、倒棱磨床局部放大图（实施例一及实施例二，采用砂轮的端面进行磨削）；

图7为本发明的第二夹持机构示意图；

图中：100-PDC端面、倒棱磨床，1-机床，2-第一导轨，3-第二导轨，4-第一夹持机构，5-第二夹持机构，6-工件，7-砂轮，8-第一转动驱动组件，9-第二转动驱动组件，10-摆动夹头，11-滑块，12-外圆柱面，13-端面，14-第一电机，15-第二电机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种PDC端面、倒棱磨床及加工方法，能够通过一台机床实现端面和倒棱的加工。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1至图7所示，本实施例提供了一种PDC端面及倒棱磨床100，包括：机床1以及设置在机床1上的第一导轨2和第二导轨3，第一导轨2和第二导轨3垂直设置，第一导轨2上滑动设置有第一夹持机构4，第一夹持机构4用于夹持砂轮7并驱动砂轮7运动，第二导轨3上滑动设置有第二夹持机构5，第二夹持机构5包括第一转动驱动组件8和第二转动驱动组件9，第一转动驱动组件8滑动设置在第二导轨3上，第二转动驱动组件9设置在第一转动驱动组件8的动力输出端上，第一转动驱动组件8能够驱动第二转动驱动组件9转动，工件6位于第二转动驱动组件9的动力输出端，第二转动驱动组件9能够驱动工件6转动。

具体地，本实施例中，第一夹持机构4包括转动驱动电机和驱动夹头，转动驱动电机滑动设置在第一导轨2上，转动驱动电机的动力输出端用于与驱动夹头连接，驱动夹头用于夹持砂轮7，转动驱动电机用于驱动砂轮7转动。

本实施例中，第一夹持机构4的动力输出端的砂轮7的转动轴线与第一导轨2垂直设置。

本实施例中，第一导轨2的延伸方向为X轴，第二导轨3的延伸方向为Y轴。

本实施例中，第一转动驱动组件8的动力输出端驱动工件6转动的转动轴线分别与第一导轨2、第二导轨3、第一夹持机构4的动力输出端驱动砂轮7的转动轴线以及第二转动驱动组件9的动力输出端驱动工件6转动的转动轴线垂直设置。

本实施例中，第一转动驱动组件8包括第一电机14，第一电机14滑动设置在第二导轨3上，第二转动驱动组件9设置在第一电机14的动力输出端。第一电机14能够在采用砂轮7的外圆柱面磨削和端面磨削之间进行切换，还能够在磨削时按照设定角度调整工件6。

本实施例中，第二转动驱动组件9包括第二电机15和摆动夹头10，第二电机15设置在第一转动驱动组件8的动力输出端，第二电机15的动力输出端用于与摆动夹头10连接，摆动夹头10用于夹持工件6，第二电机15用于驱动工件6转动。摆动夹头10采用现有技术中的气动锁紧弹簧卡头，能够实现轴向定位及气动拉紧，为自动上下料、实现无人化生产提供了扩展接口。采用工件6的圆柱面和端面13作为定位基准，用机械手自动送料并靠实，用气动装置拉紧弹簧卡套刀柄的拉钉，实现自动装夹。摆动夹头10还采用了油缸加压装置，大大增加了夹持的牢固性，使机床可以进行大进给量的磨削。

本实施例还包括第一驱动结构和第二驱动结构，第一驱动结构用于驱动第一夹持机构4沿第一导轨2滑动，第二驱动结构用于驱动第二夹持机构5沿第二导轨3滑动；第一驱动结构和第二驱动结构的结构相同，第一驱动结构和第二驱动结构均包括滑动驱动电机、丝杠和滑块11，滑动驱动电机驱动丝杠转动，滑块11与丝杠螺纹连接，滑块11用于设置第一夹持机构4或第二夹持机构5。本实施例可以采用控制器控制第一驱动结构和第二驱动结构使第一夹持机构4和第二夹持机构5进行小线段的摆动。在摆动过程当中，其摆动的方向，摆动速度和加速度呈正弦连续变化，避免了因运动方向和速度变化带来的冲击和振动，通过小线段摆动的运动精度大幅度提升，丝杠、第一导轨2和第二导轨3的磨削大幅度降低。

本实施例的PDC端面及倒棱磨床100用来磨制工件6（PDC）上除外圆之外的其他所有形状。本实施例灵活性较高，既可以用磨料比较多的砂轮7的外圆柱面12磨削，以维持稳定的几何尺寸，延长加工节拍；也可以用垂直度比较高的砂轮7的端面13进行磨削，保证工件6的几何精度。

本实施例可通过控制器控制第一驱动结构、第二驱动结构、第二夹持机构5和第一夹持机构4，实现对工件6一次装卡，就可以用砂轮7的外圆柱面12和端面13先后进行粗加工和精加工，从而可以兼顾加工效率和加工精度，取得良好的经济效果。

实施例二

本实施例提供了一种采用实施例一的PDC端面及倒棱磨床100的加工方法，包括：

工况一，第一夹持机构4用于夹持砂轮7，第二夹持机构5用于夹持工件6：

如图1至图3所示，当采用砂轮7的外圆柱面12对工件6进行磨削时，砂轮7采用1A1型砂轮，第一夹持机构4带动砂轮7转动，第一夹持机构4沿第一导轨2运动实现进给，第二夹持机构5带动工件6转动，第二转动驱动组件9驱动工件6的转动轴线为A轴，第一转动驱动组件8驱动工件6的转动轴线为B轴，第二夹持机构5沿第二导轨3摆动实现均匀磨削；

如图4至图6所示，当采用砂轮7的端面13对工件6进行磨削时，砂轮7采用6A2型砂轮，第二夹持机构5带动工件6转动，第二转动驱动组件9驱动工件6的转动轴线为A轴，第一转动驱动组件8驱动工件6的转动轴线为B轴，第二夹持机构5沿第二导轨3运动实现进给，第一夹持机构4带动砂轮7转动，第一夹持机构4沿第一导轨2摆动实现均匀磨削。

实施例三

本实施例与实施例一的区别在于：在本实施例中，将实施例一中砂轮和工件的位置调换，即第一夹持机构4用于夹持工件6并驱动工件6运动，第二夹持机构5用于夹持砂轮7并驱动砂轮7运动。

本实施例中，驱动夹头用于夹持工件6，转动驱动电机用于驱动工件6转动。

本实施例中，第一夹持机构4的动力输出端的工件6的转动轴线与第一导轨2垂直设置。

本实施例中，砂轮7位于第二转动驱动组件9的动力输出端，第二转动驱动组件9能够驱动砂轮7转动。

本实施例中，第一转动驱动组件8的动力输出端驱动砂轮7转动的转动轴线分别与第一导轨2、第二导轨3、第一夹持机构4的动力输出端驱动工件6的转动轴线以及第二转动驱动组件9的动力输出端驱动砂轮7转动的转动轴线垂直设置。

本实施例中，摆动夹头10用于夹持砂轮7，第二电机15用于驱动砂轮7转动。

实施例四

本实施例提供了一种采用实施例三的PDC端面及倒棱磨床100的加工方法，包括：

工况二，第二夹持机构5用于夹持砂轮7，第一夹持机构4用于夹持工件6：

当采用砂轮7的外圆柱面12对工件6进行磨削时，砂轮7采用1A1型砂轮，第一夹持机构4带动工件6转动，第一夹持机构4沿第一导轨2运动实现进给，第二夹持机构5带动砂轮7转动，第二转动驱动组件9驱动砂轮7的转动轴线为A轴，第一转动驱动组件8驱动砂轮7的转动轴线为B轴，第二夹持机构5沿第二导轨3摆动实现均匀磨削；

当采用砂轮7的端面13对工件6进行磨削时，砂轮7采用6A2型砂轮，第二夹持机构5带动砂轮7转动，第二转动驱动组件9驱动砂轮7的转动轴线为A轴，第一转动驱动组件8驱动砂轮7的转动轴线为B轴，第二夹持机构5沿第二导轨3运动实现进给，第一夹持机构4带动工件6转动，第一夹持机构4沿第一导轨2摆动实现均匀磨削。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种加工方法，其特征在于：采用PDC端面、倒棱磨床，所述PDC端面、倒棱磨床包括：机床以及设置在所述机床上的第一导轨和第二导轨，所述第一导轨和所述第二导轨垂直设置，所述第一导轨上滑动设置有第一夹持机构，所述第一夹持机构用于夹持砂轮或工件并驱动砂轮或工件运动，所述第二导轨上滑动设置有第二夹持机构，所述第二夹持机构包括第一转动驱动组件和第二转动驱动组件，所述第一转动驱动组件滑动设置在所述第二导轨上，所述第二转动驱动组件设置在所述第一转动驱动组件的动力输出端上，所述第一转动驱动组件能够驱动所述第二转动驱动组件转动，工件或砂轮位于所述第二转动驱动组件的动力输出端，所述第二转动驱动组件能够驱动工件或砂轮转动；

所述第一夹持机构的动力输出端的工件或砂轮的转动轴线与所述第一导轨垂直设置；

加工方法包括：

工况一，第一夹持机构用于夹持砂轮，第二夹持机构用于夹持工件：

当采用砂轮外圆柱面对工件进行磨削时，第一夹持机构带动砂轮转动，第一夹持机构沿第一导轨运动实现进给，第二夹持机构带动工件转动，第二夹持机构沿第二导轨运动实现磨削；

当采用砂轮端面对工件进行磨削时，第二夹持机构带动工件转动，第二夹持机构沿第二导轨运动实现进给，第一夹持机构带动砂轮转动，第一夹持机构沿第一导轨运动实现磨削；

还包括工况二，第二夹持机构用于夹持砂轮，第一夹持机构用于夹持工件：

当采用砂轮外圆柱面对工件进行磨削时，第一夹持机构带动工件转动，第一夹持机构沿第一导轨运动实现进给，第二夹持机构带动砂轮转动，第二夹持机构沿第二导轨运动实现磨削；

当采用砂轮端面对工件进行磨削时，第二夹持机构带动砂轮转动，第二夹持机构沿第二导轨运动实现进给，第一夹持机构带动工件转动，第一夹持机构沿第一导轨运动实现磨削。

2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述第一夹持机构包括转动驱动电机和驱动夹头，所述转动驱动电机滑动设置在所述第一导轨上，所述转动驱动电机的动力输出端用于与所述驱动夹头连接，所述驱动夹头用于夹持砂轮或工件，所述转动驱动电机用于驱动砂轮或工件转动。

3.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述第一转动驱动组件的动力输出端驱动工件或砂轮转动的转动轴线分别与所述第一导轨、所述第二导轨、所述第一夹持机构的动力输出端驱动砂轮或工件转动的转动轴线以及所述第二转动驱动组件的动力输出端驱动工件或砂轮转动的转动轴线垂直设置。

4.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述第一转动驱动组件包括第一电机，所述第一电机滑动设置在所述第二导轨上，所述第二转动驱动组件设置在所述第一电机的动力输出端。

5.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述第二转动驱动组件包括第二电机和摆动夹头，所述第二电机设置在所述第一转动驱动组件的动力输出端，所述第二电机的动力输出端用于与所述摆动夹头连接，所述摆动夹头用于夹持工件或砂轮，所述第二电机用于驱动工件或砂轮转动。

6.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：还包括第一驱动结构和第二驱动结构，所述第一驱动结构用于驱动所述第一夹持机构沿所述第一导轨滑动，所述第二驱动结构用于驱动所述第二夹持机构沿所述第二导轨滑动。

7.根据权利要求6所述的加工方法，其特征在于：所述第一驱动结构和所述第二驱动结构的结构相同，所述第一驱动结构和所述第二驱动结构均包括滑动驱动电机、丝杠和滑块，所述滑动驱动电机驱动所述丝杠转动，所述滑块与所述丝杠螺纹连接，所述滑块用于设置所述第一夹持机构或所述第二夹持机构。