一種高精度智能式寶石全自動角度打磨機的製作方法

2023-10-27 04:25:07

本發明涉及研磨領域，具體是一種高精度智能式寶石全自動角度打磨機。

背景技術：

珠寶飾品加工是指將人工切割、定型後的寶石原坯(如各種鑽石、天然石及水晶、鋯石等)按特定工藝打磨拋光後製成各種形狀的成品，如圓形鑽石、仿鑽、心形、蛋形、稜形等各種形狀。這些成品經手工鑲嵌而製成各種寶石飾品。

寶石加工已從手工操作發展到機械化作業，比較有代表性的如專利申請號為200910114571.7《數控寶石加工機》發明專利，主要構成是立柱和平臺，寶石坯料粘接在夾頭上，夾頭通過滑塊和擺座可沿立柱上下移動或前、後、左、右擺動而實現四軸聯動加工，打磨盤安裝在平臺上。工作時，電機驅動打磨盤轉動，裝在夾頭上的寶石坯料下移並按需要前後轉動角度和左右擺動，通過控制寶石的加工層和面，在打磨盤上的磨盤作用下將寶石坯料打磨出不同的幾何形狀。

實際使用中發現，《數控寶石加工機》發明專利由於立柱與打磨盤之間相對固定，立柱與打磨盤之間距離無法調節，光靠夾頭的前後擺動還是無法滿足寶石在打磨盤上指定區域的打磨(或拋光)加工，造成打磨盤局部磨損嚴重，磨麵利用率低，磨盤浪費嚴重，加工成本提高；另外立柱與打磨盤一體的結構形式還造成機器的體積增大，笨重，不能靈活就位安裝；同時該發明還是採用了傳統寶石加工設備用齒輪傳動的設計思路，滿足不了對精度加工的要求，更重要的是，隨著對寶石形狀要求的進一步提高，上述《數控寶石加工機》發明專利對有異形面的寶石加工無能為力。

發明專利內容

本發明專利提供一種高精度智能式寶石全自動角度打磨機，以解決上述背景技術中提出的不節能環保的問題。

能夠實現上述目的的高精度智能式寶石全自動角度打磨機，包括寶石夾頭，所述寶石夾頭由數控系統控制實現前後擺動且自轉，所不同的是所述寶石夾頭安裝於由數控系統控制的X、Y、Z三軸聯動機構上，從而實現五軸聯動加工，滿足寶石複雜形狀的加工要求。

所述X、Y、Z三軸聯動機構的驅動元件為絲杆、螺母傳動副，各絲杆連接由數控系統控制的步進電機。

所述X、Y、Z三軸聯動機構的一種結構形式：包括X向底座、Y向移動座和Z向立座，X向底座和Y向移動座之間通過X向滑道和滑軌安裝，X向底座上設置X向絲杆，與X向絲杆配合的螺母連接Y向移動座；Z向立座安裝於Y向移動檯面上，Y向移動臺面與Y向移動座之間通過Y向滑道和滑軌安裝，Y向移動座上設置Y向絲杆，與Y向絲杆配合的螺母連接Y向移動臺面；所述打磨夾具安裝於Z向移動板面上，Z向移動板面與Z向立座之間通過Z向滑道和滑軌安裝，Z向立座上設置Z向絲杆，與Z向絲杆配合的螺母連接Z向移動板面。

為提高加工精度，所述絲杆採用滾珠絲杆。

上述結構的本發明中還包括打磨盤，所述打磨盤與X向底座分離設置或與X向底座整體安裝。

本發明中，所述寶石夾頭前後擺動的驅動元件採用渦輪、渦杆傳動副，進一步提高加工精度。

本發明的優點：

本發明高精度智能式寶石全自動角度打磨機採用高精度的(微型)步進電機通過絲杆驅動完成加工動作，通過數控系統控制實現X，Y，Z方向及形狀角度加工的五軸聯動，使打磨功能更加精細，甚至可以打磨出球體形狀，能夠實現任意圖案的加工，滿足寶石形狀各異的加工需求。

附圖說明

圖1為本發明一種實施方式的立體結構示意圖。

具體實施方式

實施例：1、夾杆；2、X向底座；3、Y向移動座；4、Z向立座；5、X向滑道和滑軌；6、X向絲杆；7、Y向移動臺面；8、Y向滑道和滑軌；9、Y向絲杆；10、Z向移動板面；11、Z向滑道和滑軌；12、Z向絲杆；13、X向步進電機；14、Y向步進電機；15、Z向步進電機；16、面控步進電機；17、層控步進電機。

本實施例包括：如圖1所示所述寶石夾頭由夾杆1、面控步進電機16、渦輪、渦杆傳動副和層控步進電機17構成。夾杆1與面控步進電機16的轉軸同軸固裝；渦杆與層控步進電機17的轉軸同軸固裝，渦輪的轉軸固連面控步進電機16的機座；所述面控步進電機16和層控步進電機17通過線路連接數控系統。

所述層控步進電機17水平布置，其機座固定安裝於Z向移動板面10上，所述夾杆1為Y軸指向。

本發明可以配置分體式打磨盤，也可以配置整體式打磨盤，整體式打磨盤即為打磨盤與X向底座2整體安裝。

本發明的工作原理：

首先根據加工寶石的尺寸設置加工的層數和面數，並將相關數據送入數控系統，數控系統自動計算各步進電機加工寶石需要走的步數。

數控系統控制Y向步進電機14將寶石夾頭移動到指定的磨盤區域內並保證不會超出磨盤區域範圍，然後Z向步進電機15開始將寶石夾頭向磨盤方向移動到達指定位置。

Z向步進電機15控制寶石接觸磨盤，一旦接觸磨盤就給出一個控制信號，標誌正式打磨開始，此時X向步進電機13根據設置的步長開始快速來復運動，以保證磨盤不會出現某個區域內過多磨損使寶石打磨不合格的情況，面控步進電機16根據設置的面數開始轉動相應步長，以達到所需要的形狀要求，一旦完成一個層面的加工，Z向步進電機15自動脫離磨盤並抬起，同時層控步進電機17通過渦輪、渦杆傳動使寶石夾頭的夾杆1前後直線移動一個角度，然後又繼續接觸磨盤開始新層面的打磨……以上動作皆重複上述過程，直到程序所設置的加工工序全部完成，然後所有的步進電機回退到初始位置，等待更換

本發明還可配置高解析度CCD攝像頭，通過連續變倍顯微鏡頭，以獲得寶石加工過程中的高清晰圖像，並同時能夠完成寶石安裝位置的檢測、打磨後平面度檢測、打磨後形狀、角度、距離的測量。

顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明權利要求的保護範圍之內。