一种水晶坯件磨抛系统的制作方法与工艺

本发明属于水晶制品磨抛加工领域，涉及一种对水晶坯件的一个半球进行自动化磨抛加工的水晶坯件磨抛系统。

背景技术：
现有技术中，水晶坯件的自动磨抛系统(磨抛机)，包括：上料工位，设置有能够将水晶坯件固定在夹具上的上料机构；至少一个对水晶坯件的上半球进行磨削加工的上半球磨削工位和至少一个对水晶坯件的上半球进行抛光加工的上半球抛光工位；对接工位，设置有能够将水晶坯件从一个夹具转接固定到另一个夹具上的对接机构；至少一个对水晶坯件的下半球进行磨削加工的下半球磨削工位和至少一个对水晶坯件的下半球进行抛光加工的下半球抛光工位；下料工位，设置有能够将水晶坯件从夹具上拆卸下来的下料机构；其中，所述上半球磨削工位和下半球磨削工位上均设有磨削机构，所述上半球抛光工位和下半球抛光工位上均设有抛光机构。将水晶坯件在各工位之间进行流转的转移机构，有机头旋转架形式、机械手旋转架形式和机械手轨道形式。水晶坯件(尤指标准水钻类产品)的磨抛加工流程如下：上料(包括空夹具的夹具针预热→沾粉→上珠→粘接)→上半球磨削加工→上半球抛光加工→对接(包括空夹具的夹具针预热→沾粉→夹具对抵→对空夹具的夹具针加热熔胶粘接上水晶坯件→对另一夹具的夹具针加热去胶→冷却夹具针使粘接固定)→下半球磨削加工→下半球抛光加工→下料(包括对夹具加热去胶→下珠及清洁夹具针)，必要时还包括端面磨抛加工。上述过程中，对接工序占用时间最长，其次是上料工序，下料工序占用时间较短，对于磨削(或抛光)工序，现有技术中一般采用多个磨削(或抛光)工位多次磨削(或抛光)，这样磨削(或抛光)工序占用的时间也相对较短。公开号为CN102366914A的专利文献中公开了一种自动循环双夹具饰品磨抛机，水晶坯件的上半球磨抛(前磨抛)和下半球磨抛(后磨抛)在同一个加工循环(即夹具流转循环)，其中，各工位上的夹具座沿夹具的长度方向左右平行设置(尤其是磨抛工位)。公开号为CN103072059A的专利文献中公开了一种水晶坯件自动磨抛系统及其对接机构，包括第一左右转移机构，沿第一左右转移机构依次排列设置有上料工位、至少一个对水晶坯件的上半球进行磨削加工的上半球磨削工位、至少一个对水晶坯件的上半球进行抛光加工的上半球抛光工位和对接工位，第一左右转移机构能够左右移动和定位并设置有至少四个能够拾取和放下夹具的机械手；第二左右转移机构，沿第二左右转移机构依次排列设置有所述对接工位、至少一个对水晶坯件的下半球进行磨削加工的下半球磨削工位、至少一个对水晶坯件的下半球进行抛光加工的下半球抛光工位和下料工位，第二左右转移机构能够左右移动和定位并设置有至少四个能够拾取和放下夹具的机械手；其中，所述上料工位上设有能够将水晶坯件固定在夹具上的上料机构；所述下料工位上设有能够将水晶坯件从夹具上拆卸下来的下料机构；所述上半球磨削工位和下半球磨削工位上均设有磨削机构，所述上半球抛光工位和下半球抛光工位上均设有抛光机构；所述对接工位上设有对接机构，其中，沾粉位置和对接位置位于第一左右转移机构下方，并且沾粉组件和对接支架上部的上夹具座之间通过第一左右转移机构转移夹具；过渡位置和转换位置位于第二左右转移机构下方，并且第一夹具放置架和转换支架上部的夹具固定部之间通过第二左右转移机构转移夹具。公开号为CN103273397A的专利文献中公开了一种水晶坯件自动磨抛系统，包括前后平行设置的第一左右转移机构和第二左右转移机构，沿第一左右转移机构自左向右依次排列设置有上下料工位、多个上半球磨抛工位和对接工位，沿第二左右转移机构自右向左依次排列设置有对接工位、多个下半球磨抛工位和上下料工位；其中，上下料工位上设有用于将加工好的水晶坯件从夹具上取下来并将待加工的水晶坯件固定在该夹具上的上下料机械，上半球磨抛工位和下半球磨抛工位上均设置有用于对夹具上的水晶坯件进行磨抛加工的磨抛机械，对接工位上设有用于将水晶坯件从一个夹具转接固定到另一个夹具上的对接机械，所述第一左右转移机构和第二左右转移机构的结构相同，均包括用于在相邻工位之间推送夹具的多个转移机械手和一左右直线延伸的轨道，该轨道架设在上下料机械、磨抛机械和对接机械上，转移机械手由转移驱动装置驱动沿该轨道移动；上下料机械、磨抛机械和对接机械上用于安装夹具的夹具座沿夹具长度方向左右成排设置，转移机械手沿夹具长度方向推动夹具在左右相邻的夹具座之间滑移。其中的对接机械设有一对接位置、一清理位置、一对接沾粉位置和一等待位置，对接位置和清理位置左右成一排设置并通过沿轨道设置的机械手转移夹具，对接沾粉位置和等待位置左右成一排设置并通过沿轨道设置的机械手转移夹具，对接位置和等待位置之间通过转动臂实现夹具转移，清理位置和对接沾粉位置通过转动架B实现夹具转移，对接的两个夹具分别通过两个不同的转移路径实现连续循环使用。上述现有的磨抛系统大都是针对上述双半球磨抛加工的水晶坯件，对于仅需要对水晶坯件的一个半球进行磨抛加工(即对接工序直接替换为下料工序)的情况，则上述磨抛系统存在机械结构复杂，工位布局不够合理，加工效率低，机台使用率低，不便于安装调试和后期维护等问题。

技术实现要素：
为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种水晶坯件磨抛系统，相对于现有技术，具有较高的加工效率和机台使用率，结构简单、布局合理，方便安装调试和后期维护。为了达到上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：一种水晶坯件磨抛系统，包括：呈左右直线排列设置的一个上下料机械、多个磨抛机械和另一个上下料机械；所述磨抛机械包括一磨抛辊和围绕磨抛辊设置的四个用于安装夹具和驱动夹具进行磨抛加工的磨抛机构，磨抛辊轴向呈左右延伸设置，磨抛辊的前后两侧各设置一上一下两个磨抛机构，每个磨抛机构分别通过主机机械手与两个上下料机械之间实现夹具的运送；所述上下料机械包括用于将水晶坯件粘接在夹具上的上料机构、用于将水晶坯件从夹具上拆卸下来的下料机构以及用于将下料后的空夹具从下料机构中的下料夹具座转移至上料机构中的上料夹具座上的上下料夹具转移机构，上下料机械的前后两侧各设有一个上料机构和一个下料机构；同侧左右相邻的一个上料机构、多个磨抛机构和一个下料机构之间通过一组主机机械手向左或向右运送夹具，同侧左右相邻的另一个上料机构、另外的多个磨抛机构和另一个下料机构之间通过另一组主机机械手向右或向左运送夹具，从而实现夹具循环流转；其中，上料夹具座、下料夹具座和磨抛机构中的磨抛夹具座均呈左右延伸设置夹具。上述方案中，所述磨抛辊可以是直径较小的辊式或者直径较大的滚筒式，由安装在机架上的电机驱动转动。所述磨抛机构包括磨抛夹具座，磨抛夹具座上设有可供滑推夹具的(燕尾)滑槽和用于锁紧固定夹具的夹具锁紧装置，以及用于转换水晶坯件的磨抛面的夹具针旋转驱动装置，磨抛夹具座上由安装在机架上的电机或气缸驱动移动进给磨抛和退回复位。所述上料机构包括上料夹具座，上料夹具座上设置有可供滑推夹具的(燕尾)滑槽和用于锁紧固定夹具的夹具锁紧装置，上料夹具座的下方设有用于存储待加工水晶坯件的储料盆和用于从储料盆中顶起一排水晶坯件的顶料装置，以及根据需要设置的用于夹具的夹具针沾胶粉的粉盘装置和用于对夹具的夹具针进行加热熔胶的加热管装置。所述下料机构包括下料夹具座，下料夹具座设置有可供滑推夹具的(燕尾)滑槽和用于锁紧固定夹具的夹具锁紧装置，下料夹具座的下方或一侧方设有用于存储加工的完成水晶坯件的集料盆，下料夹具座上或附近设有用于对夹具的夹具针进行加热熔胶的加热管装置，以及根据需要设置的用于刷下水晶坯件的钢丝刷装置和用于夹具的夹具针沾胶粉的粉盘装置。所述主机机械手可以是沿轨道平移滑动的机械手，机械手可以是抓住夹具并提起夹具在左右相邻的两个夹具座之间运送的方式，也可以是推动夹具沿特定的滑道或夹具座上的(燕尾)滑槽在左右相邻的两个夹具座之间运送的方式。所述磨抛机构、上料机构、下料机构和主机机械手的具体结构可以参考现有技术中已有的结构，例如公开号为CN102366914A、CN103273397A、CN103072059A等现有技术文献所公开的结构。本技术方案中，所述磨抛机构、上料机构和下料机构中的夹具座均呈左右延伸设置(即安装夹具后，各夹具沿长度方向排列成直线)以方便主机机械手移动夹具。磨抛机械上在同一个磨抛辊上对应设置四组磨抛机构进行磨抛加工，前侧上下各一组，后侧上下各一组。上下料机械上在前后两侧各设置一个上料机构和一个下料机构，上料机构和下料机构可以是上下两个工位设置，也可以是左右两个工位设置，但是都优选同侧的上料夹具座设置在上方(与同侧上方的磨抛夹具座相对应)，下料夹具座设置在下方(与同侧下方的磨抛夹具座相对应)，以方便夹具的对接和流转，使得机构设计更加简洁合理。对于上料机构和下料机构左右两个工位设置的情况，可以在上料夹具座的下方和下料夹具座的上方设置等待工位；当然也可以将磨抛机械上的一个或两个磨抛机构设置成等待工位，以此来满足不同的工位布置的需要，等待工位上也可以设置相应的吹气除水或冷却装置。本技术方案可以同时进行四个批次水晶坯件的磨抛加工，即在前侧上方的上料夹具座、多个磨抛夹具座和下料夹具座之间沿一个方向流转(向左或向右)夹具进行一批水晶坯件的磨抛加工，前侧下方的上料夹具座、多个磨抛夹具座和下料夹具座之间沿相反方向流转(向右或向左)夹具进行另一批水晶坯件的磨抛加工，后侧与前侧相同设置。在系统机台的两端，下料后的空夹具通过上下料夹具转移机构从下料夹具座转移至上料夹具座上，以完成夹具的循环利用。这样在系统机台的前后两侧就形成两个夹具流转循环四条磨抛加工线，机台结构、布局更加合理简洁，具有较高的加工效率和机台使用率，方便安装调试和后期维护。所述上下料夹具转移机构和对接夹具转移机构的主要作用是实现夹具的上下位置互换，即将上方(与同侧上方的磨抛夹具座相对应)的夹具转换到下方(与同侧下方的磨抛夹具座相对应)，或者将下方的夹具转换到上方。所述上下料夹具转移机构可以是与上料机构和下料机构整合到一起的形式，但是这样的整合结构，小空间内机构太多，导致结构复杂、安装维护难度大。因此优选，所述上下料夹具转移机构与上料机构和下料机构分成多个工位布置的形式，这样每个工位上的机构设计简洁合理，并且可以充分利用现有机构设计，动作稳定可靠，方便安装维护。所述上下料夹具转移机构的方案如下：优选之一是，所述上下料夹具转移机构包括由驱动装置驱动做竖直转动的转动架，转动架的前后两侧分别设置一上一下两个转移夹具座，转移夹具座上安装夹具锁紧装置，所述转动架的转动轴呈左右延伸设置并位于四个转移夹具座的中间，四个转移夹具座均呈左右延伸设置夹具。这样，转移夹具座与磨抛夹具座、上料夹具座和下料夹具座同向设置，使用主机机械手即可在它们之间移送夹具；转动架的转动轴与磨抛辊同向设置，转动架与左右相邻机械的距离合适，方便主机机械手移动夹具；本方案在夹具上下转换的同时，也将前后两侧的夹具进行对换，如前侧下方的空夹具换至后侧上方，后侧下方的空夹具换至前侧上方，这样使得整体机台布局和空间利用更加合理。采用四个转移夹具座的设计，这样在转换时只需一次转动动作，即可接受下一个夹具。优选之二是，所述上下料夹具转移机构包括由驱动装置驱动做竖直转动的转动架，转动架的前后两侧分别设置一个转移夹具座，转移夹具座上安装夹具锁紧装置，所述转动架的转动轴呈左右延伸设置位于两个转移夹具座的上方或下方，两个转移夹具座均呈左右延伸设置夹具。这样，转移夹具座与磨抛夹具座、上料夹具座和下料夹具座同向设置，使用主机机械手即可在它们之间移送夹具；转动架的转动轴与磨抛辊同向设置，转动架与左右相邻机械的距离合适，方便主机机械手移动夹具；本方案在夹具上下转换的同时，也将前后两侧的夹具进行对换，如前侧下方的空夹具换至后侧上方，后侧下方的空夹具换至前侧上方，这样使得整体机台布局和空间利用更加合理。采用两个转移夹具座的设计，这样在转换时需要两次转动动作(一次转换一次返回)，才可接受下一个夹具。优选之三是，所述上下料夹具转移机构包括由驱动装置驱动做竖直转动的转动架，转动架的前后两侧分别设置一上一下两个转移夹具座，转移夹具座上安装夹具锁紧装置，所述转动架的转动轴呈前后延伸设置并位于四个转移夹具座的中间，四个转移夹具座均呈左右延伸设置夹具。这样，转移夹具座与磨抛夹具座、上料夹具座和下料夹具座同向设置，使用主机机械手即可在它们之间移送夹具；转动架的转动轴与磨抛辊水平垂直设置，只将同侧的夹具上下转换。采用四个转移夹具座的设计，这样在转换时只需一次转动动作，即可接受下一个夹具。优选之四是，所述上下料夹具转移机构包括由驱动装置驱动做竖直转动的转动架，转动架的前后两侧分别设置一个转移夹具座，转移夹具座上安装夹具锁紧装置，所述转动架的转动轴呈前后延伸设置并位于两个转移夹具座的上方或下方，两个转移夹具座均呈左右延伸设置夹具。这样，转移夹具座与磨抛夹具座、上料夹具座和下料夹具座同向设置，使用主机机械手即可在它们之间移送夹具；转动架的转动轴与磨抛辊水平垂直设置，只将同侧的夹具上下转换。采用两个转移夹具座的设计，这样在转换时需要两次转动动作(一次转换一次返回)，才可接受下一个夹具。虽然，在本发明之前，其他发明人都已经在一些专利文献中公开了将上下夹具进行对换的装置，如公开号为CN102366914A、CN102366913A、CN202162662U、CN202155771U、CN203092287U、CN02622518U等文献所公开的结构。但是，上述专利文献中，采用双夹具单循环流转，即磨抛机械中同侧的两个夹具的流转方向是相同的，上下夹具对换装置应用于对接机械中，其作用是将对接的两个夹具进行上下对换，即将上方的夹具转换到下方的同时也将下方的夹具转换到上方。而本发明中，采用单夹具双循环流转，即磨抛机械中同侧的两个夹具的流转方向是相反的，夹具转移机构也应用于上下料机械，夹具转移机构的作用是将一个夹具的位置进行上下转换，即将上方的夹具转换到下方或者将下方的夹具转换到上方。本发明采用每个工位单夹具加工，机台两侧各一个夹具流转循环，共四条磨抛加工线同时进行的方式，相对于现有技术，不仅机台结构更加简单、布局更加合理，而且，大大降低了机台制造成本，机台利用率和加工效率更高，方便安装调试和后期维护。作为优选，所述下料机构中的下料夹具座与上下料夹具转移机构中的转移夹具座之间通过一个主机机械手运送夹具，所述上料机构中的上料夹具座与上下料夹具转移机构中的转移夹具座之间通过另一个主机机械手运送夹具。所述对接机构中的对接上夹具座与对接夹具转移机构中的转移夹具座之间通过一个主机机械手运送夹具，所述对接机构中的对接下夹具座与对接夹具转移机构中的转移夹具座之间通过另一个主机机械手运送夹具。多个机械上同个运动方向上的主机机械手可以串联同步运动，多个机械可以共用一个机架，也可以采用多个机架串接固定。所述磨抛机械上同侧的两个磨抛机构中，可以是上下夹具均呈竖直设置，也可以是上面的磨抛机构中夹具呈竖直设置，下面的磨抛机构中夹具呈水平或倾斜设置。本发明由于采用了以上的技术方案，采用每个工位单夹具加工，机台两侧各一个夹具流转循环，共四条磨抛加工线同时进行的方式，相对于现有技术，整体结构布局以及机械手的动作机构更加合理简洁，运行更加可靠，在磨具的前后两侧分别设置上下两个不同的加工工位，提高了机台使用率，各工位布局也更加合理。整个系统结构简单、布局合理，大大降低了机台制造成本，方便安装调试和后期维护，进一步提高了整个自动磨抛系统的加工效率和可靠性。附图说明图1是本发明水晶坯件磨抛系统的结构示意图；本发明所述的前后左右方向是：以图1中，上为前，下为后，左为左，右为右。这是为了描述方便，实际中也可以进行相应调整而不影响各机构连接和动作，这些都落入本发明的保护范围内。图2是实施例1中水晶坯件磨抛系统前侧或后侧的夹具流转循环示意图；图3是实施例1磨抛机械的结构示意图；图4是实施例1磨抛机械的立体图；图5是实施例1夹具转移机构的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。实施例1：如图1、图2所示的一种水晶坯件磨抛系统，包括：呈左右直线排列设置的一个上下料机械1，多个磨抛机械2、3、4和另一个上下料机械5；如图3、图4所示，所述磨抛机械包括一磨抛辊23和围绕磨抛辊23设置的四个用于安装夹具和驱动夹具进行磨抛加工的磨抛机构21,22，磨抛辊23轴向呈左右延伸设置，磨抛辊23的前后两侧各设置一上一下两个磨抛机构21,22，每个磨抛机构分别通过主机机械手与两个上下料机械1、5之间实现夹具的运送；所述上下料机械1包括用于将水晶坯件粘接在夹具上的上料机构11、52、用于将水晶坯件从夹具上拆卸下来的下料机构12、51以及用于将下料后的空夹具从下料机构中的下料夹具座转移至上料机构中的上料夹具座上的上下料夹具转移机构13、53，上下料机械的前后两侧各设有一个上料机构和一个下料机构；如图2所示同侧(上方)左右相邻的一个上料机构11、多个磨抛机构21、31、41和一个下料机构51之间通过一组主机机械手向左运送夹具，同侧(下方)左右相邻的另外一个上料机构52、另外的多个磨抛机构42、32、22和另一个下料机构12之间通过另一组主机机械手向右运送夹具，从而实现同侧的上下两条水晶坯件磨抛加工生产线同时进行，上下料夹具转移机构13将下料后的空夹具从下料机构12中的下料夹具座转移至上料机构11中的上料夹具座上，上下料夹具转移机构53将下料后的空夹具从下料机构51中的下料夹具座转移至上料机构52中的上料夹具座上，从而实现同侧的单夹具循环流转；其中，上料夹具座、下料夹具座和磨抛机构中磨抛夹具座均呈左右延伸设置夹具。本实施例中，如图5所示，所述上下料夹具转移机构包括由驱动装置驱动做竖直转动的转动架131，转动架131的前后两侧分别设置一上一下两个转移夹具座132，转移夹具座132上安装夹具锁紧装置，所述转动架的转动轴呈左右延伸设置并位于四个转移夹具座的中间，四个转移夹具座均呈左右延伸设置夹具。所述下料机构中的下料夹具座与上下料夹具转移机构中的转移夹具座之间通过一个主机机械手运送夹具，所述上料机构中的上料夹具座与上下料夹具转移机构中的转移夹具座之间通过另一个主机机械手运送夹具。如图3、图4所示，所述磨抛机械包括磨抛机架20，磨抛机架20上通过轴承座安装有磨抛辊23，围绕磨抛辊23设有四个用于安装夹具和驱动夹具进行磨抛加工的磨抛机构21,22，磨抛辊23的转动轴呈左右延伸设置，磨抛辊23的前后两侧各设置一上一下两个磨抛机构21,22，所述磨抛机构包括磨抛夹具座，磨抛夹具座上设有可供滑推夹具的(燕尾)滑槽和用于锁紧固定夹具的夹具锁紧装置，以及用于转换水晶坯件的磨抛面的夹具针旋转驱动装置，磨抛夹具座上由安装在磨抛机架20上的电机或气缸驱动移动进给磨抛和退回复位，四个磨抛夹具座均呈左右延伸设置夹具(即磨抛夹具座的长度方向与磨抛辊的轴向平行)。同侧的两个磨抛机构中，上面的磨抛机构中夹具呈竖直设置，下面的磨抛机构中夹具呈水平或倾斜设置。所述磨抛辊23的轴承座固定在一拖板26上，拖板26与磨抛机架左右滑动连接，拖板26上安装有用于遮挡和收集磨抛加工产生的尘渣废水的防护罩，防护罩覆盖磨抛辊23的上部和侧下部，在防护罩的底部设有开口，所述磨抛机架20上设有与所述开口相对应的集水槽，集水槽通过管道与废水处理装置相连接；磨抛辊23的转动轴25上套设有传动轮，传动轮通过轴承转动设置在磨抛机架20上，传动轮与磨抛辊23的转动轴25通过花键连接，传动轮与磨抛机架20上的电机24传动连接。所述传动轮为皮带轮。多个磨抛机械上的拖板26连接一起同步运动，可以由电机或气缸驱动做往复运动。实施例2：一种水晶坯件磨抛系统，与实施例1不同仅在于：所述上下料夹具转移机构包括由驱动装置驱动做竖直转动的转动架，转动架的前后两侧分别设置一个转移夹具座，转移夹具座上安装夹具锁紧装置，所述转动架的转动轴呈左右延伸设置位于两个转移夹具座的上方或下方，两个转移夹具座均呈左右延伸设置夹具。其他与实施例1相同。实施例3：一种水晶坯件磨抛系统，与实施例1不同仅在于：所述上下料夹具转移机构包括由驱动装置驱动做竖直转动的转动架，转动架的前后两侧分别设置一上一下两个转移夹具座，转移夹具座上安装夹具锁紧装置，所述转动架的转动轴呈前后延伸设置并位于四个转移夹具座的中间，四个转移夹具座均呈左右延伸设置夹具。其他与实施例1相同。实施例4：一种水晶坯件磨抛系统，与实施例1不同仅在于：所述上下料夹具转移机构包括由驱动装置驱动做竖直转动的转动架，转动架的前后两侧分别设置一个转移夹具座，转移夹具座上安装夹具锁紧装置，所述转动架的转动轴呈前后延伸设置并位于两个转移夹具座的上方或下方，两个转移夹具座均呈左右延伸设置夹具。其他与实施例1相同。