专利名称：一种水钻加工头及水钻机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水钻加工设备，尤其是涉及一种水钻加工头及带该水钻加工头的水钻机，属于珠宝加工领域。
背景技术：
现有的国产水钻加工设备，对水钻的刻面角度的控制一般采用机械装置来实现，只能进行单一固定的分度，即同一套水钻夹具只能处理一种刻面角度；而较为先进的设备则采用伺服电机，实现对水钻刻面任意角度的控制，但制造成本较为昂贵。在传统的水钻生产中，针对不同直径的水钻加工，一般将夹具轴制成与水钻直径相对应模数的蜗杠，将夹具针制成与水钻直径相对应模数的蜗轮，蜗轮齿数与水钻的刻面数相同，夹具针的直径与水钻直径相等或接近。假如需要生产8个刻面的水钻，那对应的夹具针也需加工成8个齿的蜗轮，传统设备只能控制夹具轴作360°一周旋转，带动夹具针作1/8周旋转，当夹具轴旋转8周后，夹具针才完成一周360°的旋转。因此想要增加或减少水钻的刻面数，就需要相应增加或减少夹具针的蜗轮齿数。理论上可以做到直径小于2毫米的水钻加工，但在实际生产中考虑到提高产量，一般的夹具针采用小规模、多排列的方式，因此对于直径小于2毫米的水钻夹具针的蜗轮加工有一定的难度，所以说传统的加工设备是无法满足小直径的水钻超出8个面的加工的，从而影响或限制了加工效果和精度。
此外，传统的水钻生产大多采用人工操作来完成水钻的研磨、抛光，而且需要经过反复多次的研磨、抛光，再研磨、再抛光，费时费力，成本高。现有国产水钻加工设备，大多把研磨与抛光分开，作为独立的研磨设备与抛光设备，当水钻完成研磨加工后进行抛光处理时，水钻夹具需要从研磨机上取下，再装到抛光机上，这样必须停机卸装夹具，从而延长空机待机时间，降低生产效率。同时，由于抛光设备中抛光盘所采用的抛光材料因工艺要求的原因，其材质一般都较为细软，因此对于大批量水钻生产，抛光盘的损耗相当严重，需要每天甚至每小时调整或更换，而调整或更换的过程比较相当烦琐，这样也会降低生产效率，增加生产成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是克服现有技术中所存在的小水钻难以加工超过8个面，从而影响或限制加工效果和精度的问题，而提供一种水钻刻面作任意刻面数控制的高精度的水钻加工头；本发明所要解决的技术问题之二是克服现有技术中所存在的工艺复杂，费时费力，成本高，浪费多的问题，而提供一种集研磨加工与抛光加工于一体，能自动调整抛盘或磨盘高度，且可对水钻刻面作任意角度的控制，操作简单，控制准确精细，制造成本低廉的水钻机。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案是该水钻加工头设置有夹具安装板、夹具、连轴器、加工头步进电机、信号采集器，夹具安装在夹具安装板上，夹具与连轴器连接，加工头步进电机安装在夹具安装板上并与连轴器连接，信号采集器与连轴器连接，信号采集器、加工头步进电机均用电线连接到处理器，处理器逐级通过加工头步进电机、连轴器、夹具控制安放在夹具上的水钻毛坯的加工刻面角度、刻面大小及刻面数。
本发明所述夹具由壳体、夹具轴、夹具针组成，夹具轴套装在连轴器上，夹具轴与夹具针以蜗轮蜗杆方式连接并安装在夹具壳体内，壳体安装在夹具安装板上，夹具可自由装卸。
上述技术方案的优点是(1)方便快捷，夹具轴在360°平面内可作任意角度的旋转，使得加工刻面任意角度及大小面，不但克服了小水钻难以成多面(超8面)的加工，提高了水钻的式样，增加美观，而且提高了夹具的多样化使用，降低了生产成本；(2)高精度，由于采用了高分辨率的数字信号采集器，可使水钻刻面角度调节精度≤0.001°；(3)制造成本低，能适应大多数客户的需求。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案是提供一种集研磨加工与抛光加工于一体，能自动调整盘高度，且可对水钻刻面作任意角度控制的水钻机，包括台板、机架、机头、水钻加工头、摆动电机、磨盘、抛盘、高度调节器、磨盘电机、抛盘电机、旋转气缸和处理器，处理器与高度调节器、抛盘电机、旋转气缸、摆动电机、磨盘电机均通过电线连接，高度调节器、机架安装在台板上，磨盘与磨盘电机连接，抛盘安装在高度调节器上，高度调节器用来调整盘的高度，抛盘电机与抛盘连接，水钻加工头即上述第一个技术方案中的水钻加工头，摆动电机与机头连接，作前后摆动，旋转气缸与机架连接，用来控制水钻加工头或者位于研磨工作位置或者处于抛光工作位置，水钻加工头通过夹具安装板与机头连接，机头与机架连接。
本发明在同一机架上可安装有两组研磨、抛光装置，两组研磨、抛光装置完全相同对称并共用中间的一个磨盘，即采用两个机头、两个水钻加工头、两个机架、两个高度调节器、两个摆动电机、两个旋转气缸、两个抛盘电机、两个抛盘的技术方案。
本发明高度调节器设置有安装架、高度步进电机、蜗杆、上限位块、下限位块、升降台、调节气缸，高度步进电机安装在安装架上并与蜗杆连接，蜗杆与下限位块连接，升降台与调节气缸、上限位块连接，调节气缸、高度步进电机均与处理器用电线连接。
本发明第二个技术方案的优点是(1)省时，省去研磨抛光过程中水钻夹具卸装的过程；(2)省力，抛盘的调整只需通过按键操作即可实现；(3)省料，精巧的布局结构，两套研磨、抛光装置共用一个机架、一个磨盘(或抛盘)；(4)高精度，能在360°进行刻面任意角度的调节；(5)制造成本低，能适应大多客户的需求。
本发明通过数控方式实现水钻加工过程中的水钻刻面角度、刻面大小及刻面数的自动确定及调节，具有操作简单，控制准确精细，制造成本低廉等优点。
图1是本发明实施例水钻加工头的结构示意图。
图2是本发明实施例水钻加工头的左视示意图。
图3是本发明实施例水钻机起始研磨工作状态的结构示意图。
图4是本发明实施例水钻机工作状态的局部结构示意图。
图5是图3的俯视示意图。
图6是本发明实施例高度调节器的结构示意图。
具体实施例方式下面通过实施例并对照附图对本发明作进一步的叙述。
参见图1、图2，本发明实施例水钻加工头3设置有夹具安装板31、壳体32、夹具轴33、夹具针34、连轴器35、加工头步进电机36、信号采集器37，壳体32安装在夹具安装板31上，夹具轴33套装在连轴器35上，夹具轴33与夹具针34以蜗轮蜗杆方式连接并安装在壳体32内，夹具(包括壳体32、夹具轴33、夹具针34)可自由装卸。加工头步进电机36安装在夹具安装板31上并与连轴器35连接，信号采集器37与连轴器35连接并用来读取连轴器35的转动角度信号。当启动工作后，信号采集器37将采集到的角度信号传送到处理器15，处理器15将采集到的角度信号与事先设置的生产工艺参数进行比较，再向与其连接的加工头步进电机36发出驱动脉冲信号，加工头步进电机36通过连轴器35来控制夹具轴33转动，夹具轴33带动夹具针34，从而控制安放在夹具针34上的水钻毛坯39的加工角度。本发明实施例中的信号采集器37对夹具轴33转动角度作均匀的数字刻度分割，并同时采集夹具轴33的零位标识，通过处理器15计算出当前夹具轴33的旋转角度，与预先设置的工艺参数作对比，根据对比结果作相应的调整，然后由处理器15通过加工头步进电机36来达到控制夹具轴33旋转的角度，进而控制被加工水钻的刻面精度(刻面角度控制)。
本发明实施例在实际生产过程中，先将壳体32、夹具轴33、夹具针34组装成一体成为水钻夹具，然后把水钻毛坯39粘接在夹具针34的顶部，将水钻夹具装入夹具安装板1，固定在夹具安装板31上的夹具连轴器35同时与夹具轴33、加工头步进电机36、信号采集器37连接，由加工头步进电机36带动夹具轴33作同步旋转，从而实现被加工水钻的刻面角度控制，然后通过下述的水钻机完成研磨和抛光加工。
参见图1～图6，本发明实施例(一磨盘两抛盘)水钻机包括台板11、两个机架1、两个机头2、两个水钻加工头3、两个抛盘4、两个高度调节器5、两个抛盘电机6、两个摆动电机10、两个旋转气缸7、磨盘电机8、磨盘9和处理器15，即在同一机架1上安装有两组研磨、抛光装置，两组研磨、抛光装置完全相同对称并共用一个磨盘9，磨盘9中心置于两个抛盘6中间的轴线上。其中的水钻加工头3即上述包括夹具安装板31、壳体32、夹具轴33、夹具针34、连轴器35、加工头步进电机36、信号采集器37的水钻加工头3，处理器15与两个高度调节器5、两个抛盘电机6、两个旋转气缸7、两个摆动电机10、磨盘电机9均通过电线连接并控制其操作，磨盘电机8与磨盘9连接，可带动磨盘9作高速旋转，两个抛盘电机6分别与对应的两个抛盘4连接，可带动对应的抛盘4作高速旋转，两个机架1、两个高度调节器5均通过法兰直接安装在台板11上，高度调节器5与抛盘4连接，用来调整抛盘4的高度，摆动电机10安装在机架1上，与机头2连接，带动机头2作前后摆动(图3中为左右摆动)，旋转气缸7通过旋转轴12与机架1连接，用来控制水钻加工头3或者位于研磨工作位置或者处于抛光工作位置，水钻加工头3通过夹具安装板31与机头2连接，并按照上述的工作方式进行刻面角度控制后进行实际加工。
本发明实施例高度调节器5设置有安装架51、高度步进电机52、蜗杆53、上限位块54、下限位块55、升降台56、调节气缸57，高度步进电机52安装在安装架51上，高度步进电机52与蜗杆53连接，蜗杆53与下限位块55连接，调节气缸57、上限位块54均与升降台56连接，高度步进电机52、调节气缸57与处理器15用电线连接。本装置的高度调节功能，即抛盘4的高度调节是通过上限位块54、下限位块55的斜面的叠合高度来控制的。本设置也可通过安装一个高度感应器，来测量抛盘的实际高度，即而计算出实际磨损量，进行高度的全自动调节。当到预先设置值(完成一定的加工周期)或接收到高度感应器传来的数据需要高度调节时，本装置开始工作处理器15控制调节气缸57工作，使升降台56、上限位块54抬起，上下限位块分离，处理器15向高度步进电机52发出一定数值的驱动脉冲信号，高度步进电机52通过蜗杆53的转动来控制下限位块55向前或向后一定数值的移动，从而改变上下限位块叠合的高度，从而调节抛盘4高度。
实际加工开始时，先开启磨盘电机8、抛盘电机6和处理器15，待磨盘9、抛盘4进入稳定的高速旋转后，将装好水钻毛坯39的水钻夹具装入夹具安装板1，工件检测装置自动检测到水钻夹具完全定位后，处理器15按预设的工艺参数先行控制研磨，研磨完成后，处理器1 5控制旋转气缸7推动机架1旋转至抛光工位进行抛光处理，在研磨抛光过程中，由处理器15根据信号采集器37传送的角度信号与事先设置的生产工艺参数进行比较来控制夹具轴33旋转的角度，进而控制水钻的刻面角度。待抛光完成后，处理器15控制摆动气缸7推动机架1旋转至研磨工位，取下水钻夹具，完成一个加工周期。在完成一定数量的加工周期后，处理器15通过高度调节器5自动将抛盘4升高，使抛盘4的水平高度与磨盘9保持一致。
本发明实施例的两组研磨、抛光装置也可根据实际需要共用一个抛盘，而磨盘采用两个。本发明实施例也可采用一个磨盘对三个甚至四个抛盘的技术方案。本发明实施例的处理器、信号采集器可采用通用的现有技术实现，处理器可采用微处理器或微机。凡是本发明实施例技术方案和技术特征的简单变形或组合，均应认为落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种水钻加工头，其特征在于设置有夹具安装板、夹具、连轴器、加工头步进电机、信号采集器，夹具安装在夹具安装板上，夹具与连轴器连接，加工头步进电机安装在夹具安装板上并与连轴器连接，信号采集器与连轴器连接，信号采集器、加工头步进电机均用电线连接到处理器。
2.根据权利要求1所述的水钻加工头，其特征在于所述夹具设置有壳体、夹具轴、夹具针，夹具轴套装在连轴器上，夹具轴与夹具针以蜗轮蜗杆方式连接并安装在夹具壳体内，壳体安装在夹具安装板上。
3.一种带权利要求1所述水钻加工头的水钻机，其特征在于设置有台板、机架、机头、水钻加工头、摆动电机、磨盘、抛盘、高度调节器、磨盘电机、抛盘电机、旋转气缸和处理器，处理器与高度调节器、抛盘电机、旋转气缸、摆动电机、磨盘电机均通过电线连接，高度调节器、机架安装在台板上，磨盘与磨盘电机连接，抛盘安装在高度调节器上，高度调节器用来调整盘的高度，抛盘电机与抛盘连接，摆动电机安装在机架上并与机头连接，旋转气缸通过旋转轴与机架连接，用来控制水钻加工头或者位于研磨工作位置或者处于抛光工作位置，水钻加工头通过夹具安装板与机头连接，机头与机架连接。
4.根据权利要求3所述的水钻机，其特征在于所述机架、机头、水钻加工头、高度调节器、抛盘、抛盘电机、摆动电机、旋转气缸均为两个，即有两组研磨、抛光装置，两组研磨、抛光装置共用中间的一个磨盘。
5.根据权利要求3或4所述的水钻机，其特征在于高度调节器设置有安装架、高度步进电机、蜗杆、上限位块、下限位块、升降台、调节气缸，高度步进电机安装在安装架上并与蜗杆连接，蜗杆与下限位块连接，升降台与调节气缸、上限位块连接，调节气缸、高度步进电机均与处理器用电线连接。
全文摘要
本发明涉及一种水钻加工头及水钻机，属于珠宝加工领域。该水钻加工头包括夹具安装板、夹具、连轴器、加工头步进电机、信号采集器，夹具安装在夹具安装板上，夹具与连轴器连接，加工头步进电机与连轴器连接，信号采集器与连轴器连接，处理器与信号采集器、加工头步进电机连接。水钻机设置有台板、机架、机头、水钻加工头、摆动电机、磨盘、抛盘、高度调节器、磨盘电机、抛盘电机、旋转气缸和处理器，磨盘与磨盘电机连接，抛盘安装在高度调节器上，抛盘电机与抛盘连接，摆动电机安装在机架上并与机头连接，旋转气缸用来控制水钻加工头工作位置，水钻加工头与机头连接，机头与机架连接。本发明通过数控方式实现水钻加工过程中的水钻刻面的自动确定及调节，具有操作简单，控制准确精细，制造成本低廉等优点。
文档编号B24B9/16GK101073877SQ20071006943
公开日2007年11月21日 申请日期2007年6月20日 优先权日2007年6月20日
发明者黄祖伟 申请人:黄祖伟