專利名稱：一種數(shù)控機床刀具在線修磨裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及加工機械，特別是一種數(shù)控機床刀具在線修磨裝置。
二背景技術：
隨著科學技術的進步，機械加工機床逐步向數(shù)字化、自動化、高速化方向 發(fā)展。而在所用刀具方面， 一次性刀具的大量使用是機械加工機床數(shù)字化、自 動化、高速化發(fā)展的必然，如不重磨的機夾刀片。 一次性刀具具有非常突出的 優(yōu)點
_1、自身的幾何尺寸精度高，重復定位和互換性強；
2、裝卸方便、迅速，換上新的刀片以后不需要重新對刀就可迅速投入使用， 為發(fā)揮數(shù)控機床的高效率奠定了基礎。 然而一次性刀具也有其自身的缺點
1、 一個刀片少則二三十元，多則上百元，而其利用率(按重量計)不足千 分之一， 一旦不能使用以后就只有扔掉，極大的浪費了資源；
2、 一個刀尖磨損以后就得更換另一個刀尖，這樣頻繁的更換， 一方面損壞 裝刀螺釘，另一方面讓生產(chǎn)處于停頓狀態(tài)，又限制了數(shù)控機床效率的進一步提 高。尤其是高速數(shù)控機床，刀具的使用時間更短，更換更加頻繁，這將是制約 其高速性的一大瓶頸，因此，其創(chuàng)新勢在必行。
刀具磨損失效的主要原因是后刀面磨損和邊界磨損。后刀面磨損使得刀具 與工件的摩擦進一步加劇，增加進給抗力，易產(chǎn)生加工振動，影響工件表面的 粗糙度；邊界磨損使得刀具的切削性能進一步惡化(刀具的負前角進一步加大)， 刀具正常的切削逐漸變成了擠削。后刀面磨損和邊界磨損都會使切削熱迅速增 加，反過來又進一步加劇了后刀面磨損和邊界磨損。如何在刀具磨損的初期就 對刀具進行無裂紋、無微觀崩刃和鋸齒的在線定時自動修磨？讓刀具長時間處 于良好的工作狀態(tài)，這正是本實用新型要解決的問題。
三
實用新型內(nèi)容
針對以上情況和現(xiàn)有技術之缺陷，本實用新型之目的就是提供一種數(shù)控機 床刀具在線修磨裝置，有效解決刀具的在線定時自動修磨，延長使用時間，節(jié) 約成本的問題，其解決的技術方案是，利用數(shù)控機床自身的程序控制系統(tǒng)及雙 坐標運動裝置，再配備超聲振動磨削頭、鋒刃倒圓拋光頭，就可周期性的對正
在使用的刀具進行自動修磨，使刀具始終處于良好的工作狀態(tài)，數(shù)倍乃至數(shù)十 倍的提高刀具的使用壽命，達到提高數(shù)控機床的工作效率，充分利用資源和降 低產(chǎn)品的加工成本，據(jù)此，本實用新型結構為，包括有電機、齒形帶、鋒刃倒 圓拋光頭裝置及超聲振動磨削頭裝置，所說的鋒刃倒圓拋光頭裝置是，拋光頭 主軸一端上裝有拋光頭齒形帶輪，另一端通過拋光頭彈性夾頭安裝有拋光頭， 拋光頭彈性夾頭上面有拋光頭變幅桿，拋光頭壓電陶瓷換能器裝在拋光頭上半 軸上，并通過上半軸上的螺紋與下邊的拋光頭變幅桿連接在一起，拋光頭變速 桿和拋光頭壓電陶瓷換能器裝在拋光頭殼體內(nèi)，并經(jīng)軸承裝在拋光頭套筒式安 裝座中，所說的超聲振動磨削頭裝置是，磨削頭主軸與拋光頭齒形帶同側上裝 有磨削頭齒形帶輪，磨削頭通過磨削頭彈性夾頭定位安裝夾緊在磨削頭變幅桿 下部，磨削頭變幅桿上部有磨削頭壓電陶瓷換能器，磨削頭壓電陶瓷換能器裝 在磨削頭上半軸上，并通過磨削頭上半軸上的螺紋與下邊的磨削頭變幅桿連接 在一起，并置于磨削頭殼體內(nèi)，磨削頭殼體經(jīng)軸承裝在磨削頭套筒式安裝座中， 電機經(jīng)齒形帶同拋光頭齒形帶輪和磨削頭齒形帶輪相連為一體，帶動拋光頭和 磨削頭轉動，本實用新型結構簡單，安裝使用方便，有效用于數(shù)控車床刀具的 修磨，成本低，工作效率高，使用壽命長，節(jié)約資金，是數(shù)控機床上一大創(chuàng)新。
四

圖1為本實用新型結構剖面主視圖。
圖2為本實用新型刀片修磨頭的安裝狀態(tài)圖。 圖3為本實用新型刀片鋒角倒圓拋光狀態(tài)圖。
五具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作詳細說明。
由圖1給出，本實用新型包括有電機、齒形帶、鋒刃倒圓拋光頭裝置3及 超聲振動磨削頭裝置4，所說的鋒刃倒圓拋光頭裝置是，拋光頭主軸27 —端上 裝有拋光頭齒形帶輪16，另一端通過拋光頭彈性夾頭12安裝有拋光頭13，拋 光頭彈性夾頭上面有拋光頭變幅桿10，拋光頭壓電陶瓷換能器15裝在拋光頭上 半軸8上，并通過上半軸8上的螺紋與下邊的拋光頭變幅桿10連接在一起，拋 光頭變速桿和拋光頭壓電陶瓷換能器裝在拋光頭殼體11內(nèi)，并經(jīng)軸承7裝在拋 光頭套筒式安裝座9中，所說的超聲振動磨削頭裝置是，磨削頭主軸29與拋光頭 齒形帶同側上裝有磨削頭齒形帶輪26，磨削頭25通過磨削頭彈性夾頭24定位安
裝夾緊在磨削頭變幅桿22下部，磨削頭變幅桿上部有磨削頭壓電陶瓷換能器20， 磨削頭壓電陶瓷換能器20裝在磨削頭上半軸19上，并通過磨削頭上半軸19上 的螺紋與下邊的磨削頭變幅桿22連接在一起，并置于磨削頭殼體23內(nèi)，磨削 頭殼體經(jīng)軸承18裝在磨削頭套筒式安裝座21中，電機1經(jīng)齒形帶2同拋光頭 齒形帶輪和磨削頭齒形帶輪相連為一體，帶動拋光頭和磨削頭轉動。
為了保證使用效果，所說的拋光頭殼體11上部有拋光頭殼體端蓋6;拋光 頭齒形帶輪16與拋光頭殼體端蓋6間的拋光頭主軸27上裝有拋光頭電刷5;磨 削頭齒形帶輪26與磨削頭殼體端蓋17間的磨削頭主軸29上裝有磨削頭電刷30; 所說的拋光頭套筒式安裝座9和磨削頭套筒式安裝座21外壁上分別裝有接線柱 14、 28;所說的磨削頭25為電鍍金剛石制成的錐形體，直徑為3mm-10mm，其 半錐角與需修磨的刀片的后角一致；所說的壓電陶瓷換能器15、 20為市售的壓 電陶瓷超聲振動換能器，振動頻率為28KZ，振幅為5-15um;拋光頭13為市售 的布拋光輪。
本實用新型在使用時，經(jīng)套筒式安裝座固定在數(shù)控機床的尾座或床身上， 刀片32經(jīng)刀桿31上的壓刀塊34將刀片壓裝在刀墊33上，并按圖2、圖3所示 進行工作。
經(jīng)實踐證明，本實用新型在刃口修磨后，增加一道刃口柔性倒圓，刀具的 刃口經(jīng)過適當?shù)牡箞A以后，其使用壽命將比鋒利的刃口的使用壽命增加200%或 者更多。
本實用新型有效解決了在刀片工作一定時間以后，刃口就會出現(xiàn)一定程度 的磨損，如果不及時進行修磨，刃口就會進入惡性循環(huán)的切削狀態(tài)，嚴重影響 所加工的尺寸精度和表面粗糙度的問題。為了避免此種現(xiàn)象的發(fā)生，在刀片磨 損到一定程度時，就對刀片進行修磨， 一般每次沿外形修磨量為0.03-0.05mm(沿 角部向內(nèi))，修磨距離2-3mm，沿厚度方向約為其厚度(h)的2/3，這樣修磨后 的刀片既不影響其定位、安裝，也不影響刀尖的強度。每次修磨以后都進行鋒 角倒圓，使修磨后的刀片的切削性能與新刀片的切削性能類似，這樣每個刀尖 都可以反反復復的修磨數(shù)十次，也就是將刀片的壽命提高了數(shù)十倍以上?，F(xiàn)有 技術無法解決刀具的在線自動修磨，本實用新型通過與數(shù)控車床的配合，可定 時對刀片進行自動周期性修磨，解決了數(shù)控車床刀片修磨及使用上長期存在的 技術難題。
由上述表明，本實用新型是綜合計算機數(shù)控技術、超聲磨削技術、柔性修 磨拋光技術于一體，采用錐形金剛石砂輪、鋒刃倒圓拋光頭，以及合適工藝參 數(shù)來實現(xiàn)數(shù)控機床刀具的在線自動修磨，不僅節(jié)約了資源，降低了加工成本， 還可獲得穩(wěn)定的尺寸精度和表面粗糙度，顯著的提高了工作效率，為數(shù)控機床 向高速切削方向發(fā)展創(chuàng)造了條件。
實施數(shù)控機床刀具在線自動修磨時，利用數(shù)控機床已有自控功能，將需要
修磨的刀具(如刀片32)轉動到指定位置，然后通過快速移動，接近磨削頭時 進行工作進給，沿著刀具的外形進行振動磨削(磨輪圍繞縱軸以1400-3000r/min 的速度旋轉，并沿橫軸方向作超聲振動，振動頻率28Kz,振幅5 15um)，隨后鋒 刃倒圓拋光頭對已振動磨削后的刀具的刃口進行鋒刃倒圓，圓角半徑 0.01 0.1mm (硬質(zhì)合金刀片精加工0.01 0.03mm，粗加工0.03 0.05mm，沖擊 加工0.05 0.1mm;陶瓷刀片粗精加工0.02M).05mm，沖擊加工0.05~0.1mm)， 啟動超聲頻電源，則壓電陶瓷換能器20將超聲頻電振蕩轉換為超聲機械振動， 通過變幅桿22將振幅增大并驅(qū)動安裝于其下端、與換能器距離約1/2波長處的 金剛石磨削頭25同頻率沿變幅桿軸向超聲振動；同時啟動電機l，磨削頭在電
機的驅(qū)動下，繞變幅桿軸線作高速轉動；在機床數(shù)控系統(tǒng)的指令控制下，待修 磨的刀具按照設定的加工參數(shù)和加工運動軌跡自動送進，在完成對刀具的修磨
后，鋒刃倒圓拋光頭13以類似的加工參數(shù)和加工運動軌跡對修磨后的刀具進行 鋒角倒圓，通過對拋光頭振幅的適當調(diào)整，可以獲得滿意的刃口圓角。
本實用新型雖然主要是針對數(shù)控車床車刀(包括機夾刀和焊接刀)的在線 修磨而設計的，此裝置用在對刀片在線進行修磨和拋光至今尚未見有公開報導， 然而，本實用新型還可在此基礎上稍加改動，如在加工中心上，利用加工中心 自身的取出機構或增加一取出機構，以及自動分度頭和相應的磨削頭，就可對 銑刀、鉆頭等刀具進行在線自動修磨，原理與上述相同，而且本實用新型還可 對數(shù)控磨床的砂輪進行在線自動修磨，尤其是成型砂輪的在線自動修磨更加凸 顯本實用新型的優(yōu)點。因此，本實用新型有廣泛的應用前景，是磨削、拋光設
備上的一大創(chuàng)新，經(jīng)濟和社會效益巨大。
權利要求1、一種數(shù)控機床刀具在線修磨裝置，包括有電機、齒形帶、鋒刃倒圓拋光頭裝置及超聲振動磨削頭裝置，其特征在于，所說的鋒刃倒圓拋光頭裝置是，拋光頭主軸(27)一端上裝有拋光頭齒形帶輪(16)，另一端通過拋光頭彈性夾頭(12)安裝有拋光頭(13)，拋光頭彈性夾頭上面有拋光頭變幅桿(10)，拋光頭壓電陶瓷換能器(15)裝在拋光頭上半軸(8)上，并通過上半軸(8)上的螺紋與下邊的拋光頭變幅桿(10)連接在一起，拋光頭變速桿和拋光頭壓電陶瓷換能器裝在拋光頭殼體(11)內(nèi)，并經(jīng)軸承(7)裝在拋光頭套筒式安裝座(9)中，所說的超聲振動磨削頭裝置是，磨削頭主軸(29)與拋光頭齒形帶同側上裝有磨削頭齒形帶輪(26)，磨削頭(25)通過磨削頭彈性夾頭(24)定位安裝夾緊在磨削頭變幅桿(22)下部，磨削頭變幅桿上部有磨削頭壓電陶瓷換能器(20)，磨削頭壓電陶瓷換能器(20)裝在磨削頭上半軸(19)上，并通過磨削頭上半軸(19)上的螺紋與下邊的磨削頭變幅桿(22)連接在一起，置于磨削頭殼體(23)內(nèi)，磨削頭殼體經(jīng)軸承(18)裝在磨削頭套筒式安裝座(21)中，電機(1)經(jīng)齒形帶(2)同拋光頭齒形帶輪和磨削頭齒形帶輪相連為一體，帶動拋光頭和磨削頭轉動。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種數(shù)控機床刀具在線修磨裝置，其特征在于， 所說的拋光頭殼體(11)上部有拋光頭殼體端蓋(6)。
3、 根據(jù)權利要求1所述的一種數(shù)控機床刀具在線修磨裝置，其特征在于， 所說的磨削頭殼體(23)上部有磨削頭殼體端蓋(17)，拋光頭齒形帶輪(16) 與拋光頭殼體端蓋(6)間的拋光頭主軸(27)上裝有拋光頭電刷(5)。
4、 根據(jù)權利要求1所述的一種數(shù)控機床刀具在線修磨裝置，其特征在于， 所說的磨削頭齒形帶輪(26)與磨削頭殼體端蓋(17)間的磨削頭主軸(29) 上裝有磨削頭電刷(30)。
5、 根據(jù)權利要求l所述的一種數(shù)控機床刀具在線修磨裝置，其特征在于， 所說的拋光頭套筒式安裝座(9)和磨削頭套筒式安裝座(21)外壁上分別裝有 接線柱(14、 28)。
6、 根據(jù)權利要求l所述的一種數(shù)控機床刀具在線修磨裝置，其特征在于， 所說的磨削頭(25)為電鍍金剛石制成的錐形體，直徑為3mm-10mm，其半錐 角與需修磨的刀片的后角一致。
專利摘要本實用新型涉及一種數(shù)控機床刀具在線修磨裝置，有效解決刀具在線修磨問題，該裝置是拋光頭主軸一端上有齒形帶輪，另一端有彈性夾頭拋光頭，其上面有變幅桿，換能器裝在上半軸上，上半軸與下邊的變幅桿連接在一起，并裝在拋光頭殼體內(nèi)，殼體裝在拋光頭安裝座中，磨削頭主軸與拋光頭齒形帶同側上裝有磨削頭齒形帶輪，磨削頭通過彈性夾頭安裝在磨削頭變幅桿下部，變幅桿上部有磨削頭壓電陶瓷換能器，磨削頭壓電陶瓷換能器裝在磨削頭上半軸上，并通過磨削頭上半軸上的螺紋與下邊的磨削頭變幅桿連接在一起，并置于磨削頭殼體內(nèi)，殼體裝在安裝座中，電機經(jīng)齒形帶同拋光頭齒形帶輪和磨削頭齒形帶輪相連為一體，有效用于數(shù)控車床刀片的修磨，是數(shù)控機床上一大創(chuàng)新。
文檔編號B24B1/04GK201211566SQ200820147859
公開日2009年3月25日 申請日期2008年7月7日 優(yōu)先權日2008年7月7日
發(fā)明者黃建明 申請人:黃建明