精密刀具自動化成型設備的製作方法
2023-12-12 15:55:57 3
專利名稱：精密刀具自動化成型設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種精密刀具加工用的自動化成型設備，具體來說是一種刀具加工設備。
背景技術：
PCB板的加工，需要用到微型鑽頭、銑刀，加工過程要包括開刃/磨尖/檢測等。這種微型鑽頭、銑刀與常用機械加工刀具相比，要細小的多，因此作為精密刀具加工精度要求較高。而採用高精度數控加工加心進行加工，高精度數控加工中心設備成本高昂，會使得這種刀具的加工成本很高。為降低PCB板加工刀具的成本，開發一種結構簡單、成本低的精密刀具專用成型設備顯得尤其重要。
實用新型內容本實用新型的目的就在於提供一種精密刀具自動化成型設備，以滿足PCB板等生產用的微型鑽頭、銑刀等刀具的低成本加工要求。本實用新型採用的技術方案為一種精密刀具自動化成型設備，包括機架，安裝在機架工作檯上的工件夾持單元、電動砂輪和控制器，其特徵在於所述工件夾持單元包括工件夾頭，和驅動工件夾頭旋轉的第一伺服電機，所述工件夾頭和所述第一伺服電機安裝在一個能夠在相互垂直的XY軸水平平移的雙向滑動組合定位平臺上，在雙向滑動組合定位平臺中分別設置有X軸驅動伺服電機和Y軸驅動伺服電機以驅動平臺平移；所述電動砂輪被第二伺服電機驅動，第二伺服電機安裝在一個水平滑動的砂輪滑軌組件上，砂輪滑軌組件上安裝有A軸驅動伺服電機和絲杆、絲母驅動機構以使砂輪滑軌組件平移，所述砂輪滑軌組件安裝在一個與所述電動砂輪主軸垂直的水平軸上，水平軸被B軸驅動伺服電機驅動，所述B軸驅動伺服電機和水平軸通過底架安裝在所述工作檯上；所述各伺服電機被所述控制器控制。為避免對工件研磨時單側受力彎曲變形，在所述雙向滑動組合定位平臺上還安裝有與所述工件夾頭軸線垂直的頂杆滑軌組件，頂杆滑軌組件上安裝有一個頂杆和調節頂杆滑軌組件滑動距離的千分頭，頂杆與所述電動砂輪分別位於所述工件夾頭軸線兩側。為了提高上料速度，在所述工作檯上還安裝有上料機構，上料機構包括與所述工件夾頭軸心同軸的V型定位槽，V型定位槽上方設置有料鬥，所述料鬥底部為斜面，斜面最低處設置有使一個工件通過的出口，且出口對應所述V型定位槽，料鬥底部距離V型定位槽的高度為保證只有一個工件完全掉入V型定位槽內的高度；V型定位槽一端與所述工件夾頭相對設置有上料氣缸，所述上料氣缸被所述控制器控制。在工作檯上位於上料氣缸一側還設置有一個與上料氣缸平行的卸料氣缸，卸料氣缸端部帶卡爪，所述卸料氣缸被所述控制器控制。為便於及時檢驗產品加工質量，在所述工作檯上還通過檢測滑軌組件安裝有顯微鏡，工作檯上還安裝有C軸驅動伺服電機用於通過絲杆和絲母驅動所述檢測滑軌組件，顯微鏡輸出連接所述控制器輸入。所述控制器為工業微電腦——工控機，採用全閉環反饋控制迴路，帶有64桌輸出信號板和1 桌輸入信號板。本實用新型的有益效果是精密刀具自動化成型設備結構簡單，可實現開溝、清刃、鑽尖研磨等多種加工，只需一次裝夾即可完成所有加工，加工速度快，均採用伺服電機驅動，參數加工精準，能夠降低加工成本。是一種全自動高精密快速微型鑽頭、銑刀開刃/ 磨尖一體成型設備，通過增加顯微鏡還可完成在線檢測。
圖1為本實用新型的精密刀具自動化成型設備的結構示意圖；圖2為工件夾頭和頂杆布局示意圖；圖3為頂杆結構示意圖；圖4為雙向滑動組合定位平臺結構示意圖；圖5為電動砂輪安裝方式示意圖；圖6為上料和卸料裝置示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細描述，以助於理解本實用新型的內容。如圖1所示，是本實用新型的一種精密刀具自動化成型設備的優選實施例。包括機架1，安裝在機架工作檯2上的工件夾持單元、電動砂輪和控制器。如圖1所示，工件夾持單元包括工件夾頭7用於安裝固定待加工工件，和驅動工件夾頭7旋轉的第一伺服電機5，第一伺服電機又稱為Z軸伺服電機。工件夾頭7和第一伺服電機5安裝在一個能夠在相互垂直的XY軸方向水平平移的雙向滑動組合定位平臺3上，雙向滑動組合定位平臺3分別設置有X軸驅動伺服電機8和Y軸驅動伺服電機4以驅動組合定位平臺3在X軸和Y軸兩個垂直方向上移動，以滿足工件加工流程要求。在圖1中，對工件進行研磨加工的電動砂輪9被第二伺服電機10驅動，第二伺服電機10採用變頻電機，以適應不同加工方式時砂輪轉速要求。第二伺服電機10安裝在一個水平滑動的砂輪滑軌組件12上，砂輪滑軌組件12上安裝有A軸驅動伺服電機13，和由絲杆、絲母構成的驅動機構，以通過絲杆和絲母使砂輪滑軌組件12帶動電動砂輪水平平移， 完成砂輪前進和後退。所述砂輪滑軌組件12安裝在一個與電動砂輪9的主軸垂直的水平軸上，水平軸被B軸驅動伺服電機11驅動。如圖5所示，B軸驅動伺服電機11和水平軸通過底架40安裝在圖1所示的工作檯2 ；砂輪滑軌組件包括前滑軌座38和後滑軌座39， 後滑軌座39連接B軸驅動伺服電機11輸出軸以被控制在一定角度旋轉，以驅動砂輪9以及第二伺服電機10在立面上作0-270°旋轉，改變砂輪9與工件的加工角度和加工面。所述第一伺服電機5和B軸驅動伺服電機採用伺服驅動高精密減速機傳動，實際分度誤差為 0.03° /360°，且不會出現誤差累積。如圖2所示，工件夾頭7通過軸心座20安裝在所述雙向滑動組合定位平臺3上， 所述第一伺服電機5通過垂直輸出減速機19驅動連接所述工件夾頭7使其轉動。工件夾頭7尾部有一拉杆，拉杆後設置彈簧將工件夾頭7向後拉至夾頭鎖緊位置，還設置有氣缸對應於所述拉杆尾端，該氣缸被控制器控制。正常情況下，彈簧為將拉杆後拉至夾頭7鎖緊狀態，保證被加工工件固定於夾頭中。加工完畢時，拉杆被18氣缸向前頂，使夾頭鬆開，可輕鬆將料取出，此結構方便於自動上下料。在加工PCB用的刀具時，這類刀具直徑小，為防止磨削中因工件橫向受砂輪作用力而出現形變，加一定位裝置輔助固定材料的中心位置，從而保證更高的加工精度。如圖1 所示是增設一頂杆定位裝置6，頂杆定位裝置6的具體結構如圖2和圖3所示，在所述雙向滑動組合定位平臺3上還安裝有與所述工件夾頭7的軸線垂直的頂杆滑軌組件21，頂杆滑軌組件21上安裝有一個頂杆22和調節頂杆滑軌組件滑動距離的千分頭沈，千分頭沈採用千分尺相同的微調結構。頂杆22與圖1中的電動砂輪分別位於所述工件夾頭軸線兩側， 以對工件相向施力維持受力平衡和保證工件中心度。所述頂杆22通過水平頂杆軸23安裝在頂杆滑軌組件21上，頂杆22上設置有如圖3所示的螺栓四作為定位裝置，頂杆前端採用硬質合金塊觀以使端面設置有硬質合金V型卡槽27以限定和定位工件中心，且保證耐磨損。頂杆滑軌組件包括上滑軌座24和下滑軌座25，千分頭沈安裝在下滑軌座25上，千分頭調節杆作用在上滑軌座M上，頂杆通過支座和頂杆軸23安裝在上滑軌座M上面，以通過千分頭精確調節頂杆位置以適應不同直徑工件要求，保證工件中心高度精確。為調節 V型卡槽27上下中心位置，所述頂杆22為尾部帶開口的彈性夾30夾持在所述水平頂杆軸 23上，所述定位裝置為裝在尾部且與開口垂直的鎖緊螺栓四，鬆開螺栓四使頂杆22能夠繞頂杆軸23轉動，以調節V型卡槽27高度，調整好後擰緊螺栓四使頂杆卡住頂杆軸23防止轉動。如圖1所示，在所述工作檯2上還安裝有上料機構14。上料機構結構如圖6所示， 上料機構包括與所述工件夾頭軸心同軸的V型定位槽42，V型定位槽42上方設置有料鬥 41,料鬥41底部為斜面，斜面最低處設置有使一個工件通過的出口，且出口對應所述V型定位槽42，料鬥底部距離V型定位槽的高度為保證只有一個工件完全掉入V型定位槽42內的高度。V型定位槽42 —端與工件夾頭相對設置有上料氣缸44，所述上料氣缸被所述控制器控制。料鬥41內可以放多個待加工工件，最底部工件落到V型定位槽42，控制器控制上料氣缸44動作，將工件沿V型定位槽向前推，將待加工材料推入夾頭中進行實現上料。料鬥容量500支/次，可保證8小時的加工，可節省人工成本。為完成卸料，還在上料氣缸一側還設置有一個與上料氣缸平行的卸料氣缸43，卸料氣缸端部帶卡爪以夾持加工好的工件， 利用卸料氣缸將工件取下，所述卸料氣缸被所述控制器控制。如圖1所示，在所述工作檯2上還通過檢測滑軌組件16安裝有顯微鏡17，工作檯上還安裝有C軸驅動伺服電機15用於通過絲杆和絲母驅動所述檢測滑軌組件16平移。顯微鏡17的輸出連接控制器的輸入。所述檢測滑軌組件16為伺服驅動直線導線軌導向，精密絲杆傳動，在加工產品結束時將顯微鏡17送至工作區時對所加工產品進行所有參數數據採集，返饋送到作為控制器的電腦與校準數據對比判定產品的質量，取樣結束將顯微鏡17 在C軸驅動伺服電機15驅動下退出加工區，防止加工油汙汙染鏡頭以保證數據的正確性。所述的雙向滑動組合定位平臺的結構如圖4所示，包括底部X軸滑軌組合和頂部 Y軸滑軌組合。所述底部X軸滑軌組合包括固定在所述工作檯上的X軸下滑軌座31和與之配合的X軸上滑軌座33，X軸驅動伺服電機8安裝在所述工作檯上，在所述X軸上滑軌座33下固定有絲母，所述絲母裝在X軸驅動伺服電機8的絲杆上，X軸下滑軌座31與X軸上滑軌座33之間還設置有限制行程的凹凸卡位結構32。頂部Y軸滑軌組合包括固定在X軸上滑軌座33頂部的Y軸下滑軌座34，和與之配合的Y軸上滑軌座35，Y軸驅動伺服電機4 安裝在X軸上滑軌座33上，在Y軸上滑軌座35下固定有絲母，絲母安裝在Y軸驅動伺服電機4的絲杆上，所述Y軸下滑軌座34與Y軸上滑軌座35之間還設置有限制行程的凹凸卡位結構36、37。伺服電機採用精密絲杆傳動，驅動相應滑軌組合中的上滑軌座沿下滑軌座線性平穩，在預緊之後其IOOmm行程(由凹凸卡位結構限制)的重複公差在0. 02mm以內。 在3mm行程的重複公差在0. 005mm以內，同時伺服電機的伺服編碼器通過閉環反饋信號給控制電腦，可很直觀的將實際行程參數體現於電腦界面。 各電機、氣缸的控制採用工業微電腦，用於對各加工軸的硬體限保護和各信號輸入輸出反饋到電腦，由電腦協調各動作的運行。所述控制電腦可控制六軸六聯動，帶有全閉環反饋功能，其加工執行理論誤差為0. 0001mm,帶有64桌輸出信號板。1 桌輸入信號板， 功能齊全強大，可完全滿足加工需要。
權利要求1.一種精密刀具自動化成型設備，包括機架，安裝在機架工作檯上的工件夾持單元、電動砂輪和控制器，其特徵在於所述工件夾持單元包括工件夾頭，和驅動工件夾頭旋轉的第一伺服電機，所述工件夾頭和所述第一伺服電機安裝在一個能夠在相互垂直的XY軸水平平移的雙向滑動組合定位平臺上，在雙向滑動組合定位平臺中分別設置有X軸驅動伺服電機和Y軸驅動伺服電機以驅動平臺平移；所述電動砂輪被第二伺服電機驅動，第二伺服電機安裝在一個水平滑動的砂輪滑軌組件上，砂輪滑軌組件上安裝有A軸驅動伺服電機和絲杆、絲母驅動機構以使砂輪滑軌組件平移，所述砂輪滑軌組件安裝在一個與所述電動砂輪主軸垂直的水平軸上，水平軸被B軸驅動伺服電機驅動，所述B軸驅動伺服電機和水平軸通過底架安裝在所述工作檯上；所述各伺服電機被所述控制器控制。
2.如權利要求1所述的成型設備，其特徵在於在所述雙向滑動組合定位平臺上還安裝有與所述工件夾頭軸線垂直的頂杆滑軌組件，頂杆滑軌組件上安裝有一個頂杆和調節頂杆滑軌組件滑動距離的千分頭，頂杆與所述電動砂輪分別位於所述工件夾頭軸線兩側。
3.如權利要求2所述的成型設備，其特徵在於所述頂杆通過水平頂杆軸安裝在頂杆滑軌組件上，頂杆上設置有定位裝置，頂杆端面設置有硬質合金V型卡槽。
4.如權利要求3所述的成型設備，其特徵在於所述頂杆為尾部帶開口的雙尾彈性夾夾持在所述水平頂杆軸上，所述定位裝置為裝在頂杆尾部且與開口垂直的鎖緊雙尾開口的螺栓。
5.如權利要求1至4中之一所述的成型設備，其特徵在於在所述工作檯上還安裝有上料機構，上料機構包括與所述工件夾頭的軸心同軸的V型定位槽，V型定位槽上方設置有料鬥，所述料鬥底部為斜面，斜面最低處設置有使一個工件通過的出口，且出口對應所述V 型定位槽，料鬥底部距離V型定位槽的高度為保證只有一個工件完全掉入V型定位槽內的高度；V型定位槽一端與所述工件夾頭相對設置有上料氣缸，所述上料氣缸被所述控制器控制。
6.如權利要求5所述的成型設備，其特徵在於在所述工作檯上位於上料氣缸一側還設置有一個與上料氣缸平行的卸料氣缸，卸料氣缸端部帶卡爪，所述卸料氣缸被所述控制器控制。
7.如權利要求1至4中之一所述的成型設備，其特徵在於在所述工作檯上還通過檢測滑軌組件安裝有顯微鏡，工作檯上還安裝有C軸驅動伺服電機，和被電機驅動的絲杆以及絲母構成滑軌組件驅動機構，所述顯微鏡的輸出連接所述控制器輸入。
8.如權利要求1至4中之一所述的成型設備，其特徵在於所述工件夾頭通過軸心座安裝在所述雙向滑動組合定位平臺上，所述第一伺服電機通過垂直輸出減速機驅動連接所述工件夾頭，工件夾頭尾部有一拉杆，拉杆後設置彈簧將工件夾頭拉至鎖緊位置，還設置氣缸對應於所述拉杆尾端，該氣缸被所述控制器控制。
9.如權利要求1至4中之一所述的成型設備，其特徵在於所述的雙向滑動組合定位平臺，包括底部X軸滑軌組合和頂部Y軸滑軌組合，所述底部χ軸滑軌組合包括固定在所述工作檯上的X軸下滑軌座和與之配合的X軸上滑軌座，所述X軸驅動伺服電機安裝在所述工作檯上，在所述X軸上滑軌座下固定有絲母，所述絲母裝在所述X軸驅動伺服電機的絲杆上，所述X軸下滑軌座與X軸上滑軌座之間還設置有限制行程的凹凸卡位結構；所述頂部Y 軸滑軌組合包括固定在所述X軸上滑軌座頂部的Y軸下滑軌座，和與之配合的Y軸上滑軌座，所述Y軸驅動伺服電機安裝在X軸上滑軌座上，在所述Y軸上滑軌座下固定有絲母，所述絲母安裝在所述Y軸驅動伺服電機的絲杆上，所述Y軸下滑軌座與Y軸上滑軌座之間還設置有限制行程的凹凸卡位結構。
10.如權利要求1至4中之一所述的成型設備，其特徵在於所述控制器為工業微電腦，採用全閉環反饋控制迴路，帶有64桌輸出信號板和1 桌輸入信號板。
專利摘要本實用新型公開了一種精密刀具自動化成型設備，包括機架，安裝在機架工作檯上的工件夾持單元、電動砂輪和控制器，工件夾持單元包括工件夾頭，和驅動工件夾頭旋轉的第一伺服電機，所述工件夾頭和所述第一伺服電機安裝在一個能夠在相互垂直的XY軸水平平移的雙向滑動組合定位平臺上；所述電動砂輪被第二伺服電機驅動，第二伺服電機安裝在一個水平滑動的砂輪滑軌組件上，所述砂輪滑軌組件安裝在一個與所述電動砂輪主軸垂直的水平軸上，水平軸被B軸驅動伺服電機驅動；所述各伺服電機被所述控制器控制。本實用新型結構簡單，可實現開溝、清刃、鑽尖研磨等多種加工，加工速度快，參數加工精準，能夠降低加工成本。
文檔編號B24B27/06GK202129707SQ20112016242
公開日2012年2月1日 申請日期2011年5月20日 優先權日2011年5月20日
發明者符振華, 陳大川 申請人:汕頭市鼎鑽精密機械科技有限公司