专利名称：精密刀具自动化成型设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种精密刀具加工用的自动化成型设备，具体来说是一种刀具加工设备。
背景技术：
PCB板的加工，需要用到微型钻头、铣刀，加工过程要包括开刃/磨尖/检测等。这种微型钻头、铣刀与常用机械加工刀具相比，要细小的多，因此作为精密刀具加工精度要求较高。而采用高精度数控加工加心进行加工，高精度数控加工中心设备成本高昂，会使得这种刀具的加工成本很高。为降低PCB板加工刀具的成本，开发一种结构简单、成本低的精密刀具专用成型设备显得尤其重要。
实用新型内容本实用新型的目的就在于提供一种精密刀具自动化成型设备，以满足PCB板等生产用的微型钻头、铣刀等刀具的低成本加工要求。本实用新型采用的技术方案为一种精密刀具自动化成型设备，包括机架，安装在机架工作台上的工件夹持单元、电动砂轮和控制器，其特征在于所述工件夹持单元包括工件夹头，和驱动工件夹头旋转的第一伺服电机，所述工件夹头和所述第一伺服电机安装在一个能够在相互垂直的XY轴水平平移的双向滑动组合定位平台上，在双向滑动组合定位平台中分别设置有X轴驱动伺服电机和Y轴驱动伺服电机以驱动平台平移；所述电动砂轮被第二伺服电机驱动，第二伺服电机安装在一个水平滑动的砂轮滑轨组件上，砂轮滑轨组件上安装有A轴驱动伺服电机和丝杆、丝母驱动机构以使砂轮滑轨组件平移，所述砂轮滑轨组件安装在一个与所述电动砂轮主轴垂直的水平轴上，水平轴被B轴驱动伺服电机驱动，所述B轴驱动伺服电机和水平轴通过底架安装在所述工作台上；所述各伺服电机被所述控制器控制。为避免对工件研磨时单侧受力弯曲变形，在所述双向滑动组合定位平台上还安装有与所述工件夹头轴线垂直的顶杆滑轨组件，顶杆滑轨组件上安装有一个顶杆和调节顶杆滑轨组件滑动距离的千分头，顶杆与所述电动砂轮分别位于所述工件夹头轴线两侧。为了提高上料速度，在所述工作台上还安装有上料机构，上料机构包括与所述工件夹头轴心同轴的V型定位槽，V型定位槽上方设置有料斗，所述料斗底部为斜面，斜面最低处设置有使一个工件通过的出口，且出口对应所述V型定位槽，料斗底部距离V型定位槽的高度为保证只有一个工件完全掉入V型定位槽内的高度；V型定位槽一端与所述工件夹头相对设置有上料气缸，所述上料气缸被所述控制器控制。在工作台上位于上料气缸一侧还设置有一个与上料气缸平行的卸料气缸，卸料气缸端部带卡爪，所述卸料气缸被所述控制器控制。为便于及时检验产品加工质量，在所述工作台上还通过检测滑轨组件安装有显微镜，工作台上还安装有C轴驱动伺服电机用于通过丝杆和丝母驱动所述检测滑轨组件，显微镜输出连接所述控制器输入。所述控制器为工业微电脑——工控机，采用全闭环反馈控制回路，带有64桌输出信号板和1 桌输入信号板。本实用新型的有益效果是精密刀具自动化成型设备结构简单，可实现开沟、清刃、钻尖研磨等多种加工，只需一次装夹即可完成所有加工，加工速度快，均采用伺服电机驱动，参数加工精准，能够降低加工成本。是一种全自动高精密快速微型钻头、铣刀开刃/ 磨尖一体成型设备，通过增加显微镜还可完成在线检测。
图1为本实用新型的精密刀具自动化成型设备的结构示意图；图2为工件夹头和顶杆布局示意图；图3为顶杆结构示意图；图4为双向滑动组合定位平台结构示意图；图5为电动砂轮安装方式示意图；图6为上料和卸料装置示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述，以助于理解本实用新型的内容。如图1所示，是本实用新型的一种精密刀具自动化成型设备的优选实施例。包括机架1，安装在机架工作台2上的工件夹持单元、电动砂轮和控制器。如图1所示，工件夹持单元包括工件夹头7用于安装固定待加工工件，和驱动工件夹头7旋转的第一伺服电机5，第一伺服电机又称为Z轴伺服电机。工件夹头7和第一伺服电机5安装在一个能够在相互垂直的XY轴方向水平平移的双向滑动组合定位平台3上，双向滑动组合定位平台3分别设置有X轴驱动伺服电机8和Y轴驱动伺服电机4以驱动组合定位平台3在X轴和Y轴两个垂直方向上移动，以满足工件加工流程要求。在图1中，对工件进行研磨加工的电动砂轮9被第二伺服电机10驱动，第二伺服电机10采用变频电机，以适应不同加工方式时砂轮转速要求。第二伺服电机10安装在一个水平滑动的砂轮滑轨组件12上，砂轮滑轨组件12上安装有A轴驱动伺服电机13，和由丝杆、丝母构成的驱动机构，以通过丝杆和丝母使砂轮滑轨组件12带动电动砂轮水平平移， 完成砂轮前进和后退。所述砂轮滑轨组件12安装在一个与电动砂轮9的主轴垂直的水平轴上，水平轴被B轴驱动伺服电机11驱动。如图5所示，B轴驱动伺服电机11和水平轴通过底架40安装在图1所示的工作台2 ；砂轮滑轨组件包括前滑轨座38和后滑轨座39， 后滑轨座39连接B轴驱动伺服电机11输出轴以被控制在一定角度旋转，以驱动砂轮9以及第二伺服电机10在立面上作0-270°旋转，改变砂轮9与工件的加工角度和加工面。所述第一伺服电机5和B轴驱动伺服电机采用伺服驱动高精密减速机传动，实际分度误差为 0.03° /360°，且不会出现误差累积。如图2所示，工件夹头7通过轴心座20安装在所述双向滑动组合定位平台3上， 所述第一伺服电机5通过垂直输出减速机19驱动连接所述工件夹头7使其转动。工件夹头7尾部有一拉杆，拉杆后设置弹簧将工件夹头7向后拉至夹头锁紧位置，还设置有气缸对应于所述拉杆尾端，该气缸被控制器控制。正常情况下，弹簧为将拉杆后拉至夹头7锁紧状态，保证被加工工件固定于夹头中。加工完毕时，拉杆被18气缸向前顶，使夹头松开，可轻松将料取出，此结构方便于自动上下料。在加工PCB用的刀具时，这类刀具直径小，为防止磨削中因工件横向受砂轮作用力而出现形变，加一定位装置辅助固定材料的中心位置，从而保证更高的加工精度。如图1 所示是增设一顶杆定位装置6，顶杆定位装置6的具体结构如图2和图3所示，在所述双向滑动组合定位平台3上还安装有与所述工件夹头7的轴线垂直的顶杆滑轨组件21，顶杆滑轨组件21上安装有一个顶杆22和调节顶杆滑轨组件滑动距离的千分头沈，千分头沈采用千分尺相同的微调结构。顶杆22与图1中的电动砂轮分别位于所述工件夹头轴线两侧， 以对工件相向施力维持受力平衡和保证工件中心度。所述顶杆22通过水平顶杆轴23安装在顶杆滑轨组件21上，顶杆22上设置有如图3所示的螺栓四作为定位装置，顶杆前端采用硬质合金块观以使端面设置有硬质合金V型卡槽27以限定和定位工件中心，且保证耐磨损。顶杆滑轨组件包括上滑轨座24和下滑轨座25，千分头沈安装在下滑轨座25上，千分头调节杆作用在上滑轨座M上，顶杆通过支座和顶杆轴23安装在上滑轨座M上面，以通过千分头精确调节顶杆位置以适应不同直径工件要求，保证工件中心高度精确。为调节 V型卡槽27上下中心位置，所述顶杆22为尾部带开口的弹性夹30夹持在所述水平顶杆轴 23上，所述定位装置为装在尾部且与开口垂直的锁紧螺栓四，松开螺栓四使顶杆22能够绕顶杆轴23转动，以调节V型卡槽27高度，调整好后拧紧螺栓四使顶杆卡住顶杆轴23防止转动。如图1所示，在所述工作台2上还安装有上料机构14。上料机构结构如图6所示， 上料机构包括与所述工件夹头轴心同轴的V型定位槽42，V型定位槽42上方设置有料斗 41,料斗41底部为斜面，斜面最低处设置有使一个工件通过的出口，且出口对应所述V型定位槽42，料斗底部距离V型定位槽的高度为保证只有一个工件完全掉入V型定位槽42内的高度。V型定位槽42 —端与工件夹头相对设置有上料气缸44，所述上料气缸被所述控制器控制。料斗41内可以放多个待加工工件，最底部工件落到V型定位槽42，控制器控制上料气缸44动作，将工件沿V型定位槽向前推，将待加工材料推入夹头中进行实现上料。料斗容量500支/次，可保证8小时的加工，可节省人工成本。为完成卸料，还在上料气缸一侧还设置有一个与上料气缸平行的卸料气缸43，卸料气缸端部带卡爪以夹持加工好的工件， 利用卸料气缸将工件取下，所述卸料气缸被所述控制器控制。如图1所示，在所述工作台2上还通过检测滑轨组件16安装有显微镜17，工作台上还安装有C轴驱动伺服电机15用于通过丝杆和丝母驱动所述检测滑轨组件16平移。显微镜17的输出连接控制器的输入。所述检测滑轨组件16为伺服驱动直线导线轨导向，精密丝杆传动，在加工产品结束时将显微镜17送至工作区时对所加工产品进行所有参数数据采集，返馈送到作为控制器的电脑与校准数据对比判定产品的质量，取样结束将显微镜17 在C轴驱动伺服电机15驱动下退出加工区，防止加工油污污染镜头以保证数据的正确性。所述的双向滑动组合定位平台的结构如图4所示，包括底部X轴滑轨组合和顶部 Y轴滑轨组合。所述底部X轴滑轨组合包括固定在所述工作台上的X轴下滑轨座31和与之配合的X轴上滑轨座33，X轴驱动伺服电机8安装在所述工作台上，在所述X轴上滑轨座33下固定有丝母，所述丝母装在X轴驱动伺服电机8的丝杆上，X轴下滑轨座31与X轴上滑轨座33之间还设置有限制行程的凹凸卡位结构32。顶部Y轴滑轨组合包括固定在X轴上滑轨座33顶部的Y轴下滑轨座34，和与之配合的Y轴上滑轨座35，Y轴驱动伺服电机4 安装在X轴上滑轨座33上，在Y轴上滑轨座35下固定有丝母，丝母安装在Y轴驱动伺服电机4的丝杆上，所述Y轴下滑轨座34与Y轴上滑轨座35之间还设置有限制行程的凹凸卡位结构36、37。伺服电机采用精密丝杆传动，驱动相应滑轨组合中的上滑轨座沿下滑轨座线性平稳，在预紧之后其IOOmm行程(由凹凸卡位结构限制)的重复公差在0. 02mm以内。 在3mm行程的重复公差在0. 005mm以内，同时伺服电机的伺服编码器通过闭环反馈信号给控制电脑，可很直观的将实际行程参数体现于电脑界面。 各电机、气缸的控制采用工业微电脑，用于对各加工轴的硬件限保护和各信号输入输出反馈到电脑，由电脑协调各动作的运行。所述控制电脑可控制六轴六联动，带有全闭环反馈功能，其加工执行理论误差为0. 0001mm,带有64桌输出信号板。1 桌输入信号板， 功能齐全强大，可完全满足加工需要。
权利要求1.一种精密刀具自动化成型设备，包括机架，安装在机架工作台上的工件夹持单元、电动砂轮和控制器，其特征在于所述工件夹持单元包括工件夹头，和驱动工件夹头旋转的第一伺服电机，所述工件夹头和所述第一伺服电机安装在一个能够在相互垂直的XY轴水平平移的双向滑动组合定位平台上，在双向滑动组合定位平台中分别设置有X轴驱动伺服电机和Y轴驱动伺服电机以驱动平台平移；所述电动砂轮被第二伺服电机驱动，第二伺服电机安装在一个水平滑动的砂轮滑轨组件上，砂轮滑轨组件上安装有A轴驱动伺服电机和丝杆、丝母驱动机构以使砂轮滑轨组件平移，所述砂轮滑轨组件安装在一个与所述电动砂轮主轴垂直的水平轴上，水平轴被B轴驱动伺服电机驱动，所述B轴驱动伺服电机和水平轴通过底架安装在所述工作台上；所述各伺服电机被所述控制器控制。
2.如权利要求1所述的成型设备，其特征在于在所述双向滑动组合定位平台上还安装有与所述工件夹头轴线垂直的顶杆滑轨组件，顶杆滑轨组件上安装有一个顶杆和调节顶杆滑轨组件滑动距离的千分头，顶杆与所述电动砂轮分别位于所述工件夹头轴线两侧。
3.如权利要求2所述的成型设备，其特征在于所述顶杆通过水平顶杆轴安装在顶杆滑轨组件上，顶杆上设置有定位装置，顶杆端面设置有硬质合金V型卡槽。
4.如权利要求3所述的成型设备，其特征在于所述顶杆为尾部带开口的双尾弹性夹夹持在所述水平顶杆轴上，所述定位装置为装在顶杆尾部且与开口垂直的锁紧双尾开口的螺栓。
5.如权利要求1至4中之一所述的成型设备，其特征在于在所述工作台上还安装有上料机构，上料机构包括与所述工件夹头的轴心同轴的V型定位槽，V型定位槽上方设置有料斗，所述料斗底部为斜面，斜面最低处设置有使一个工件通过的出口，且出口对应所述V 型定位槽，料斗底部距离V型定位槽的高度为保证只有一个工件完全掉入V型定位槽内的高度；V型定位槽一端与所述工件夹头相对设置有上料气缸，所述上料气缸被所述控制器控制。
6.如权利要求5所述的成型设备，其特征在于在所述工作台上位于上料气缸一侧还设置有一个与上料气缸平行的卸料气缸，卸料气缸端部带卡爪，所述卸料气缸被所述控制器控制。
7.如权利要求1至4中之一所述的成型设备，其特征在于在所述工作台上还通过检测滑轨组件安装有显微镜，工作台上还安装有C轴驱动伺服电机，和被电机驱动的丝杆以及丝母构成滑轨组件驱动机构，所述显微镜的输出连接所述控制器输入。
8.如权利要求1至4中之一所述的成型设备，其特征在于所述工件夹头通过轴心座安装在所述双向滑动组合定位平台上，所述第一伺服电机通过垂直输出减速机驱动连接所述工件夹头，工件夹头尾部有一拉杆，拉杆后设置弹簧将工件夹头拉至锁紧位置，还设置气缸对应于所述拉杆尾端，该气缸被所述控制器控制。
9.如权利要求1至4中之一所述的成型设备，其特征在于所述的双向滑动组合定位平台，包括底部X轴滑轨组合和顶部Y轴滑轨组合，所述底部χ轴滑轨组合包括固定在所述工作台上的X轴下滑轨座和与之配合的X轴上滑轨座，所述X轴驱动伺服电机安装在所述工作台上，在所述X轴上滑轨座下固定有丝母，所述丝母装在所述X轴驱动伺服电机的丝杆上，所述X轴下滑轨座与X轴上滑轨座之间还设置有限制行程的凹凸卡位结构；所述顶部Y 轴滑轨组合包括固定在所述X轴上滑轨座顶部的Y轴下滑轨座，和与之配合的Y轴上滑轨座，所述Y轴驱动伺服电机安装在X轴上滑轨座上，在所述Y轴上滑轨座下固定有丝母，所述丝母安装在所述Y轴驱动伺服电机的丝杆上，所述Y轴下滑轨座与Y轴上滑轨座之间还设置有限制行程的凹凸卡位结构。
10.如权利要求1至4中之一所述的成型设备，其特征在于所述控制器为工业微电脑，采用全闭环反馈控制回路，带有64桌输出信号板和1 桌输入信号板。
专利摘要本实用新型公开了一种精密刀具自动化成型设备，包括机架，安装在机架工作台上的工件夹持单元、电动砂轮和控制器，工件夹持单元包括工件夹头，和驱动工件夹头旋转的第一伺服电机，所述工件夹头和所述第一伺服电机安装在一个能够在相互垂直的XY轴水平平移的双向滑动组合定位平台上；所述电动砂轮被第二伺服电机驱动，第二伺服电机安装在一个水平滑动的砂轮滑轨组件上，所述砂轮滑轨组件安装在一个与所述电动砂轮主轴垂直的水平轴上，水平轴被B轴驱动伺服电机驱动；所述各伺服电机被所述控制器控制。本实用新型结构简单，可实现开沟、清刃、钻尖研磨等多种加工，加工速度快，参数加工精准，能够降低加工成本。
文档编号B24B27/06GK202129707SQ20112016242
公开日2012年2月1日 申请日期2011年5月20日 优先权日2011年5月20日
发明者符振华, 陈大川 申请人:汕头市鼎钻精密机械科技有限公司