一种陶瓷素坯管的双工位自动磨切机的制作方法

本发明涉及一种陶瓷素坯管的双工位自动磨切机。

背景技术：

陶瓷素坯管的双工位自动磨切机，是一种用于圆柱形陶瓷素坯管磨削和切割加工的设备，特别是针对高纯氧化铝陶瓷灯管的前期加工。

高纯氧化铝陶瓷灯管的制作首先需要经过压力成型及素烧，得到圆柱形的陶瓷素坯管，此后还要进行磨削和切割加工，进而方能进行装配和烧结成为成品。目前对陶瓷素坯管的磨削和切割加工分两道工序完成：1)磨削加工，主要采用定心的方式将陶瓷素坯管套在芯轴上，用手把持砂带对陶瓷素坯管进行磨削，以提高陶瓷素坯管的几何精度与表面质量；2)磨削后的陶瓷素坯管再通过切割机由人工操作进行切割，以此保证其长度在规范范围内。由于需要采用磨削和切割两台机器，并由人工完成其主要操作过程，致使其生产效率低下，难于保证品质，容易产生废品。经资料查询与实地调研，目前尚没有适用于陶瓷素坯管的集磨削与切割于一体的自动化加工设备。其技术难点主要在于陶瓷素坯管相比于其他圆柱形加工件来说比较脆，因此需要解决在上下料、传输及加工过程中易碎的问题，同时由于管子的内径较小，采用现有的内圆定心的方式不易实现自动化，需要解决好陶瓷素坯管磨削与切割加工的定位以及工件的旋转问题，等等。针对这些问题，提出了本发明。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可实现陶瓷素坯管磨削和切割的双工位自动磨切机。

一种陶瓷素坯管的双工位自动磨切机，包括机架、储料仓、上料机构、传送机构，陶瓷素坯管的磨削工位、切割工位，陶瓷素坯管的切割工位在磨削工位的右侧，其特征在于，机架上设有储料仓和引导板共同组成的上料机构，以双V型槽运送托架为主的传送机构，以及结合两组无心支撑装置与两组磁力驱动置组成的整体工作系统；

上料机构左侧为储料仓，储料仓保持一定的倾斜角度，该角度用于保证陶瓷素坯管能够通过重力作用依次下落，下落过程由一个辊子的协助实现顺序水平下落，上料气缸位于储料仓末端，上料气缸顶部连接一块顶板，顶板通过储料仓末端的缺口实现上下运动，储料仓支撑梁末端固定有供陶瓷素坯管下落的引导板；

传送机构包括运送托架驱动气缸和双V型槽运送托架，运送托架驱动气缸固定于储料仓底部一层，双V型槽运送托架和运送托架驱动气缸固定在一起，双V型槽运送托架侧面固定有导向滑块，可以在磨削工位和切割工位之间移动。

磨削工位，具有无心支撑轮、磁力驱动装置以及砂带磨削装置，无心支撑轮固定于磨削工位U型支撑托架的两个侧板上，磨削工位U型支撑托架通过竖直驱动气缸和侧壁滑块进行上下往复移动，竖直驱动气缸固定于磨削工位U型支撑托架内侧壁，侧壁滑块固定于磨削工位U型支撑托架外侧，与导轨配合使用；磁力驱动装置中的主动轮通过位于底部一层的电机和皮带传动，所述的主动轮与磁力驱动轮同轴旋转，磁力驱动轮位于无心支撑轮行程最顶端，当磨削工位U型支撑托架与无心支撑轮运动至行程最顶端时，磨削工位U型支撑托架在磁力驱动轮的作用下运转；砂带磨削装置包括驱动电机、主轴部分、砂带轮和砂带，驱动电机位于底部一层，主轴部分通过带轮与驱动电机连接并输出动力至砂带轮，砂带轮从侧面呈三角形布置，无心支撑轮将陶瓷素坯管运送至行程最顶端时，陶瓷素坯管与砂带可以接触；

切割工位，具有无心支撑轮、磁力驱动装置以及切割装置，切割工位U型支撑托架、无心支撑轮、磁力驱动装置结构及位置分布与磨削工位一致，切割装置由底部一层电机通过同步带带动切割主轴进行驱动，两个切割刀片固定于切割主轴的输出轴上。切割工位同时具有工件的下料机构，包括有下料气缸和下料推板。

本发明的创新在于：将陶瓷素坯管磨削和切割两个工序的加工过程集成在一台机器上完成，采用双工位同步传送装置——双V型槽运送托架来传送陶瓷素坯管，并且采用磁力驱动装置和无心支撑装置来完成陶瓷素坯管的自动上料、运送、磨削和两端的余料切割，实现自动化生产。

陶瓷素坯管从储料仓落到双V型槽运送托架的过程是：陶瓷素坯管排布于呈一定倾斜角度的储料仓中，在重力的作用下向底部滚动，储料仓底部的辊子通过转动进而拨动陶瓷素坯管使其实现单排依次下落，滑落至最底端时，位于储料仓末端的上料气缸开始动作，带动连接在上料气缸顶部的上料推板通过储料仓底板的缺口向上运动，将最底部的一根陶瓷素坯管运送至行程的最顶端。

进一步，陶瓷素坯管在行程的最顶端时，由于上料气缸顶部的上料推板上截面是向下具有一定角度的倾斜面，陶瓷素坯管可利用倾斜面落在引导板上，并沿着引导板向下滚动，经过人字形的路线滑落至双V型槽运送托架靠近储料仓的V型槽中。人字形路线的顶端设置为水平面，从而便于降低陶瓷素坯管滚落的速度，另外便于引导板的安装，经过平面以后向反方向滑落，落在双V型槽运送托架靠近储料仓的V型槽中。

陶瓷素坯管从上料工位到达磨削工位的过程是：第一支陶瓷素坯管经过引导板落入双V型槽运送托架靠近储料仓的V型槽之后，运送托架驱动气缸推动装载有第一支陶瓷素坯管的双V型槽运送托架向磨削工位的方向运动，先经过引导板下方，然后沿着双V型槽运送托架侧面的导轨继续运动，当双V型槽运送托架靠近储料仓的V型槽与磨削工位U型支撑托架中间位置的槽在竖直位置上对齐时，运送托架驱动气缸停止运动，之后竖直驱动气缸向上运动，第一支陶瓷素坯管落入磨削工位U型支撑托架中间位置的槽中，当磨削工位U型支撑托架到达竖直驱动气缸的最高位置时，竖直驱动气缸停止运动，第一支陶瓷素坯管到达磨削工位，随着第一支陶瓷素坯管逐渐接触砂带，开始进行磨削过程。

陶瓷素坯管从磨削工位到达切割工位的过程是：第一支陶瓷素坯管在磨削的过程中，双V型槽运送托架退回，一直到达运送托架驱动气缸行程的最左端，然后第二支陶瓷素坯管由上料气缸向上顶出，并沿着引导板落在双V型槽运送托架靠近储料仓的V型槽中，双V型槽运送托架靠近储料仓的V型槽接到第二支陶瓷素坯管时，磨削工位的工作已经完成，同时，竖直驱动气缸向下运动，将已经磨削完成的第一支陶瓷素坯管落在双V型槽运送托架远离储料仓的V型槽中，然后，运送托架驱动气缸开始向磨削工位方向运动，当双V型槽运送托架靠近储料仓的V型槽与磨削工位U型支撑托架中间位置的槽在竖直方向对齐时，双V型槽运送托架远离储料仓的V型槽恰好与切割工位U型支撑托架中间位置的槽在竖直方向对齐，此时，切割工位U型支撑托架与磨削工位U型支撑托架同时向上运动，使得第一支陶瓷素坯管落入切割工位U型支撑托架上两个无心支撑轮中间，第二支陶瓷素坯管落入磨削工位U型支撑托架上两个无心支撑轮中间，随着切割工位U型支撑托架和磨削工位U型支撑托架运动至各自竖直驱动气缸的最高位置时，第一支陶瓷素坯管到达切割工位，第二支陶瓷素坯管到达磨削工位。

进一步，上料机构主要由上料气缸和引导板组成。上料气缸固定端固定在储料仓末端，上料气缸伸出杆的移动端通过螺纹与上料气缸顶部的上料推板固定在一起；引导板分左右两块板组成，引导板左侧板顶端的小平面可以使陶瓷素坯管的下落得到初步的缓冲，中间的大平面再次对滑落过程中的陶瓷素坯管进行缓冲，同时中间的大平面与机架上外伸出来的平板用螺纹从底部进行连接，引导板右侧板从左右两端固定在机架上外伸出来的平板上。陶瓷素坯管在下落过程中可以沿着两块引导板组成的通道落在双V型槽运送托架靠近储料仓的V型槽中。

进一步，双V型槽运送托架由两块侧板组成，两块侧板通过L型板连接在运送托架驱动气缸推板上，运送托架驱动气缸推板与运送托架驱动气缸的伸出杆采用螺纹连接，运送托架驱动气缸通过两块L型板连接在机架上，双V型槽运送托架侧面固定有导向滑块，导向滑块位于固定在机架上的导轨之上，运送托架驱动气缸可以带动双V型槽运送托架在磨削工位和切割工位之间往返运动。

进一步，双V型槽运送托架两块侧板外表面的距离小于陶瓷素坯管的总长，从而不会造成陶瓷素坯管运送过程中与双V型槽运送托架侧壁导轨的干涉，同时便于刀片对陶瓷素坯管两端的余料的切割。

接着，双V型槽运送托架上设有两个V型槽。两个V型槽分别为靠近双V型槽运送托架靠近储料仓的V型槽与双V型槽运送托架远离储料仓的V型槽，两个V型槽中心的距离等于磨削工位和切割工位的距离，同时等于引导板出口中心到磨削工位的距离，这种等距离结构可以保证双V型槽运送托架能够满足从最初上料工位到达磨削工位和从磨削工位到达切割工位两个工序的工作要求，从而可以实现陶瓷素坯管的磨削上料与切割上料同步完成。

进一步，机架上布置有两组功能一致的磁力驱动装置，磁力驱动装置由驱动系统、同步带和磁力驱动轮组成。驱动系统由驱动电机和主动带轮组成，驱动电机的动力输出轴与主动带轮之间通过联轴器连接，驱动电机的动力输出轴末端通过轴承固定在支架上，主动带轮通过同步带带动磁力驱动轮转动，每组磁力驱动装置都分别有两个磁力驱动轮，每个磁力驱动轮都通过两个轴承座进行固定，两个磁力驱动轮在轴向方向呈前后布置，不会造成磁力驱动轮安装轴承和轴承座之间的干涉。

进一步，磨削工位和切割工位的无心支撑装置分别由两个无心支撑轮组成，所述无心支撑轮中间留有间隙，从而可以使磨削和切割过程中的粉尘容易掉落，所述无心支撑轮都安装在U型支撑托架上，所述无心支撑轮可以在U型支撑托架上转动，U型支撑托架的内侧面固定有连接板，连接板与竖直驱动气缸伸出杆的活动部分连接，竖直驱动气缸的缸体部分固定在机架上。

进一步，U型支撑托架外侧面固定有导向滑块，机架上固定有导轨板，U型支撑托架外侧面的导向滑块与导轨板上的导轨配合滑动。

双V型槽运送托架运送陶瓷素坯管从储料仓到达磨削工位和切割工位的循环控制过程是：第一支陶瓷素坯管落入双V型槽运送托架靠近储料仓的V型槽中，双V型槽运送托架远离储料仓的V型槽初始状态为空，然后双V型槽运送托架开始向磨削工位方向运动，将第一支陶瓷素坯管运送到磨削工位U型支撑托架中间位置的槽中，磨削工位U型支撑托架将第一支陶瓷素坯管托起至竖直驱动气缸行程最顶端开始进行磨削加工；同时双V型槽运送托架退回，储料仓中的第二支陶瓷素坯管落入双V型槽运送托架靠近储料仓的V型槽中，第一支陶瓷素坯管在磨削完成以后刚好落入双V型槽运送托架远离储料仓的V型槽中，然后双V型槽运送托架又开始向磨削工位方向运动，将第二支陶瓷素坯管运送至磨削工位U型支撑托架中间位置的槽中，同时将第一支陶瓷素坯管运送至切割工位U型支撑托架中间位置的槽中，两支陶瓷素坯管分别开始进入磨削和切割过程，同时双V型槽运送托架退回，第三支陶瓷素坯管落入双V型槽运送托架靠近储料仓的V型槽中，第二支陶瓷素坯管磨削完成以后落入双V型槽运送托架远离储料仓的V型槽中，第一支陶瓷素坯管切割完之后，进行下料动作，然后，双V型槽运送托架向磨削工位方向运动，将第三支陶瓷素坯管运送至磨削工位U型支撑托架中间位置的槽中，与此同时第二支陶瓷素坯管到达切割工位U型支撑托架中间位置的槽中，第三支陶瓷素坯管和第二支陶瓷素坯管分别进入磨削和切割过程，如此进行加工过程的循环。

陶瓷素坯管到达磨削工位开始进行磨削的动作顺序是，陶瓷素坯管被磨削工位U型支撑托架运送至接触砂带的位置，此时磨削工位U型支撑托架上两个无心支撑轮的端面与磁力驱动轴两个轮的端面保持同一轴心位置，两个无心支撑轮在磁力驱动轮的驱动下开始运转，同时带动陶瓷素坯管旋转，由于砂带此时处于运转状态，砂带和陶瓷素坯管之间相对运动一段时间后，即可完成陶瓷素坯管表面的磨削。

陶瓷素坯管到达切割工位开始进行切割的动作顺序是，陶瓷素坯管被切割工位U型支撑托架逐渐抬高，到达竖直驱动气缸行程最顶端开始运转，并逐渐接触位于陶瓷素坯管上方的切割刀片，陶瓷素坯管的两端被位于两侧的刀片分别切掉长度约10mm的余料，得到具有平整端面的陶瓷素坯管。

本发明的优点在于：1、将陶瓷素坯管的磨削和切割工序集成在一台机器上完成，以便通过一台机器实现陶瓷素坯管的打磨和两端的余料切割；同时磨削工位的砂带和陶瓷素坯管支撑机构呈上下布置，切割工位的刀片和陶瓷素坯管支撑机构也呈上下布置，节省了整机的用地面积。

2、上料工位通过储料仓、气缸推杆和人字形的陶瓷素坯管引导板之间紧凑的结合完成陶瓷素坯管的顺序依次上料过程，保证单次落入双V型槽运送托架的陶瓷素坯管位置准确，动作及时。

3、双工位同步传送装置能够自动并且同步实现磨削工位和切割工位的上料，双V型槽运送托架接到来自储料仓的陶瓷素坯管以后，通过一步运动即能将陶瓷素坯管同时运送至磨削工位和切割工位，节省了工位之间的等待时间，减少人工参与。

4、在磨削和切割过程中采用无心支撑的方式，对支承辊进行包胶处理，能够较好地解决陶瓷素坯管在加工过程中易碎的问题，保证了陶瓷素坯管的表面质量与几何精度，为后续加工奠定基础；同时，无心支撑轮采用磁力驱动的方式，启动和停止过程过渡平缓，并解决了由于机器零件尺寸较小，采用带轮或齿轮传动空间位置难以布置的问题，自动化程度较高，占用空间较小。

附图说明

图1是本发明的整体示意图。

图2是图1的剖视图。

图3上料部分的示意图。

图4是双工位同步传送装置部分的示意图。

图5是磨削工位的正视图。

图6是切割工位的正视图。

图7是下料部分的示意图。

图8是双V型槽运送托架与磨削工位和切割工位的位置关系图。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种陶瓷素坯管的双工位自动磨切机，包括机架部分1，以及设置在机架1之上的上料工位2。机架上设置磨削工位3，磨削工位3包括有砂带312、工件的无心支撑装置32。切割工位4包含刀片切割部分41、工件的无心支撑装置42和磁力驱动装置43。同时，机架上设置工件的下料装置5。

本发明的改进在于：将陶瓷灯管磨削和切割两个工序的加工过程通过一台机器实现，采用双工位同步传送装置——双V型槽运送托架来传送工件，并且采用磁力驱动装置和无心支撑装置来完成灯管的自动上料、运送、磨削、两端的余料切割以及下料动作。

如图3所示，上料工位主要有上料气缸211、上料气缸前板连接板212、上料推板213，料道部分由引导板221和222组成，引导板221固定在机架113之上，113固定于111之上，引导板222通过连接板223和连接板224固定于机架113上，上料工位下方为双V型槽运送托架231，工件由上料气缸211从储料仓215中推出，经过引导板221和222，落在双V型槽运送托架231上。

如图4所示，双工位同步传送装置主要包括运送托架驱动气缸242、固定件L型板243、双V型槽运送托架231以及运送托架驱动气缸推板244，双V型槽运送托架231的侧边装有导向滑块232，导向滑块232与导轨233配合，导轨233固定于机架的导轨板115之上。

如图5所示，磨削工位3主要包括布置在顶端的砂带磨削装置31、无心支撑装置32、磁力驱动装置33。顶端的砂带磨削装置31包括砂带的驱动轮和张紧轮311、砂带312，无心支撑装置主要由两个中间直径较大两端直径较小的无心支撑轮322组成，无心支撑轮位于磨削工位U型支撑托架321上，磨削工位U型支撑托架321通过324连接在竖直驱动气缸323的活动部件上，磨削工位U型支撑托架321通过导向滑块325可以沿着导轨326上下移动，导轨326固定于机架的导轨板115上，磁力驱动装置33包括磁力驱动轮331、磁力驱动轮的主动带轮332与同步带333。

图6所示为切割工位示意图，包括切割装置41、无心支撑装置42、磁力驱动装置43，此外下料部分的下料机构51位于无心支装置的下方。切割装置包括带动刀片的主轴系统412、驱动轴413、刀片414以及刀片末端的定位装置415。无心支撑装置包括无心支撑轮421，无心支撑轮421位于切割工位U型支撑托架422上，切割工位U型支撑托架422通过424固定在竖直驱动气缸423的活动部件上，并通过导轨425和导向滑块426的组合实现在竖直方向上的运动。磁力驱动装置包括磁力驱动轮431、磁力驱动轮的主动带轮432和同步带433。

如图7所示，下料部分的机构主要由下料推板511、下料气缸512和连接板513、工件的下料引导板52组成，通过与切割工位4的配合，实现工件完成切割之后的下料动作。

如图8所示，双V型槽运送托架231的两个V型槽(V型槽A和V型槽B)之间的距离等于磨削工位和切割工位支撑中心的距离，保证了双V型槽运送托架的一个循环能够实现为磨削工位和切割工位的同时上料。

如图4所示，双V型槽运送托架231连接在运送托架驱动气缸242上，当工件落入V型槽A中时，双V型槽运送托架231会在气缸242的推动下向磨削工位和切割工位运动，运动的距离等于无心支撑轮(322和412)的中心距，双V型槽运送托架231有两个侧板组成，通过L型板连接在运送托架驱动气缸推板244上。

如图5所示，工件到达磨削工位3以后，U型支撑托架321在竖直驱动气缸323带动下，将工件送至与砂带接触的位置，U型支撑托架321的宽度小于双V型槽运送托架231的内侧宽度，保证双V型槽运送托架231到位时，U型支撑托架321向上移动的过程中工件能够自动落在两个无心支撑轮322中间位置的槽中，两个无心支撑轮322的轴向长度小于工件毛坯长度，且中间直径较小，可以保证即使工件存在一定的挠曲，也能与无心支撑轮322之间具有较大的接触面积。

如图6所示的切割工位，无心支撑轮421下方布置有下料气缸512与下料推板511，工件切割动作完成以后，下料推板511通过两个无心支撑轮421之间的空隙将加工完成的工件顶出，并通过图7中的下料引导板52完成下料。

如图5、图6和图8所示，首先为初始工作状态，工件61通过引导板221和222落入到V型槽A中，此时磨削工位和切割工位没有工件，运送托架驱动气缸242推动双V型槽运送托架231移动一个行程，此时工件61到达磨削工位3，成为磨削工位工件62，磨削工位U型支撑托架321在竖直驱动气缸323向上运送的过程中，工件落入无心支撑轮322中间，竖直驱动气缸323移动到行程顶端时，工件接触到砂带321，无心支撑轮322在磁力驱动轮331的驱动下旋转，并带动工件62旋转，持续工作一段时间后，工件完成磨削。同时，双V型槽运送托架退回，等待储料仓落下新的工件61。

接着，工件62磨削完成，竖直驱动气缸323向下运动，将工件62落在V型槽B中，之后双V型槽运送托架231在运送托架驱动气缸242推动下向V型槽B的方向运动至行程末端，切割工位U型支撑托架422在竖直驱动气缸423的推动下上升，将工件62抬升至与刀片接触高度(该工件成为63)，无心支撑轮421在磁力驱动轮431作用下转动，带动工件63转动，等待切割完成。同时，磨削工位重复上一步动作，将新的61工件抬升至磨削工位U型支撑托架321行程的最顶端开始磨削(此时工件成为62)，双V型槽运送托架231退回到初始位置，新的工件61落入到V型槽A中。

接着，工件63完成切割之后，下料推板511将工件63顶出，工件63通过下料引导板52滚入到指定位置，完成一个工件的加工。

接着，磨削工位U型支撑托架321和切割工位U型支撑托架422下降，磨削工位的工件62落入V型槽B中，双V型槽运送托架231在运送托架驱动气缸242推动下推出，将新的工件61和新的工件62分别送至磨削工位和切割工位，成为磨削工位工件62和切割工位工件63，开始新的工作循环。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。