金刚石刀头加工装置及加工方法与流程

本发明涉及金刚石刀头加工技术领域，具体地涉及一种金刚石刀头磨平加工装置及应用该加工装置加工的方法。

背景技术：

金刚石刀头是金刚石锯片的工作主体，以其优越的切削、磨削和耐磨等性能被广泛应用于陶瓷、石材加工等行业中。金刚石刀头是由依次交错叠合在一起的金刚石层与胎体结合剂层通过热压工艺固结在一起形成金刚石胚料；金刚石层包括金刚石颗粒和固结金刚石颗粒的胎体结合剂；金刚石颗粒主要起到切削刃的作用，胎体结合剂主要起到固定金刚石颗粒的作用，以充分高效地发挥金刚石颗粒的切削、磨削作用，胎体结合剂通常由铜基、铁基、镍基、钴基、钨基和铝基粉等金属单质粉末或金属合金粉末构成。

金刚石胚料再经磨削加工形成金刚石刀头。传统的金刚石刀头的加工方式主要是通过手动将金刚石刀头装夹在夹具上，再采用机床磨削，这种加工方式生产效率低。中国发明专利cn103331488b以及cn104589190b提供了一种解决上述问题的磨金刚石刀头装置，该装置能够自动化的完成金刚石刀头的磨削加工，但其存在以下缺陷：1、由于金刚石胚料的胎体结合剂层的耐磨性远低于金刚石层，在对金刚石胚料磨削加工过程中，胎体结合剂层会较两侧金刚石层磨损快，上述的装置在对异形胚料磨平加工时，无法加工出一个平整的面，使加工成的金刚石刀头质量参差不齐；2、上述的磨金刚石刀头装置结构复杂，操作繁琐，拆装不便，设备维护成本高。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明旨在提供一种结构简单，操作方便，能够将异性金刚石胚料磨平的金刚石刀头加工装置及加工方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是，一种金刚石刀头加工装置，包括机架，设于所述机架上的进料组件、设置在所述进料组件一侧的刀头夹具、安装在所述机架上方的砂轮以及用于驱动所述刀头夹具向所述砂轮行进完成刀头磨削工作的进给组件，所述进给组件包括一纵向进给，具有使所述刀头夹具纵向移动的第一移动副和驱动所述第一移动副的第一驱动件；以及一横向进给，具有使所述纵向进给横向移动的第二移动副和驱动所述第二移动副的第二驱动件。装置运作时，刀头从进料组件输送至刀头夹具上，刀头夹具夹紧刀头，然后横向进给带动刀头在机架上朝砂轮所在的位置横向移动，从而带动纵向进给以及刀头夹具横向移动，紧接着刀头到达砂轮附近区时，刀头夹具在纵向进给的驱动下，根据装置上预设的频率，纵向来回移动；整个移动的过程中，砂轮转动着，刀头磨削面在纵向进给和横向进给的作用下，在砂轮下呈波纹状磨削；从而使金刚石刀头的磨削面能够被磨平，保证磨削的质量。

优选地，该金刚石刀头加工装置还包括一使刀头磨削面处于同一初始高度的调整装置，所述调整装置包括设于所述刀头夹具的夹口下方的上顶气缸以及设于所述刀头夹具的夹口上方的下压气缸，所述下压气缸的压力大于所述上顶气缸的压力。调整装置能够定位刀头磨削面，保证批次加工的金刚石刀头品质统一。

优选地，所述第二移动副包括横向设置在所述机架上的第二导轨以及滑接在所述第二导轨上的第二滑台。

优选地，所述第一移动副包括纵向设置在所述第二滑台上的第一导轨以及滑接在所述第一导轨上的第一滑台。

优选地，所述进料组件包括与所述刀头夹具的夹口相对设置的进料通道、用于将刀头从所述的进料通道推向所述刀头夹具的夹口的推料片、连接所述推料片的推料气缸以及用于输送刀片至所述进料通道的输送带。

优选地，所述第二移动副上设置有用于隔挡屑料的风琴状护罩。金刚石刀头在加工的过程会产生灰尘、屑料，护罩能够保护第二移动副，防止灰尘影响第二移动副的移动。

优选地，所述砂轮附近设有一用于监测所述砂轮磨削面初始位置的轮面监测传感器。

优选地，所述第二驱动件上设有多个用于感应刀头的感应开关。刀头的感应开关感应刀头在加工过程中所处的位置，然后将感应信息反馈给控制器，控制器发出进行下一步工作的指令。

优选地，所述砂轮组件上连接有一砂轮磨削量补偿机构，具有套接在砂轮组件上的滑块、滑接在所述滑块下的第三导轨、以及固定在所述滑块的一端上，用于驱动滑块滑动的磨削气缸。

一种应用上述的金刚石刀头加工装置加工金刚石刀头的方法，包括以下步骤：

（1）进料：刀头经进料组件输送至刀头夹具内；

（2）定位：调整装置调节刀头磨削面，使其处于一固定的初始高度，然后刀头夹具夹紧刀头；

（3）磨削：横向进给先带动纵向进给及刀头夹具横向移动，然后纵向进给在横向移动的过程中驱动刀头夹具纵向移动，使刀头在砂轮下呈波纹状磨削；

（4）复位：刀头磨削完成，横向进给带动纵向进给及刀头夹具返回到起始位置上；

（5）落料：刀头夹具释放刀头，刀头经外力排出刀头夹具，即完成一次刀头的磨平加工。

本发明提供的一种金刚石刀头加工装置的有益效果是：

1、该装置通过将金刚石刀头的磨削进给方式设置成横向进给的同时纵向移动，保证刀头磨削面能够磨平。

2、该装置在刀头夹具处设置刀头磨削面的定位调整装置，能够保证金刚石刀头的品质统一。

3、该装置的砂轮磨削量补偿机构能够使砂轮在磨削刀头过程中实时补偿砂轮磨损量，结构简单，操作方便。

附图说明

图1为本发明的实施例中金刚石刀头加工装置的示意图；

图2为本发明的实施例中金刚石刀头加工装置另一视角的示意图；

图3为本发明的实施例中进料组件的示意图；

图4为本发明的实施例中砂轮组件的示意图；

图5为本发明的实施例中进给组件的示意图

图6为本发明的实施例中刀头夹具的示意图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

实施例1：

如图1和图2所示，本发明涉及一种金刚石刀头加工装置，包括机架10，进料组件20、plc30、刀头夹具40、砂轮组件50以及进给组件60。

如图3所示，进料组件20通过支架一21安装在机架10的表面上，其包括进料通道22、推料片23、推料气缸24、输送带25；进料通道22及推料片23均对应刀头夹具40的夹口44设置，推料片23能将刀头70从进料通道22推入刀头夹具40的夹口44内；推料气缸24固定在支架一21上，其活塞杆连接推料片23；输送带25与进料通道22垂直设置，且其一端上连接有电机一26，电机一26与plc30电连接，电机一26用于驱动输送带25运转。进料通道22的一面包括一刀头靠山221，刀头靠山221横跨输送带25，可阻止刀头70继续在输送带25上行进，且刀头靠山221对应输送带25的轴线方向设有一刀头感应开关2211，刀头感应开关2211用于控制输送带25的输送速度。进料组件20的运作过程为：将刀头70投放在输送带25上，plc30控制电机一26的启动，电机一26驱动输送带25转动，从而将刀头70输送到进料通道22的入口处，然后plc30控制推料气缸24的启动，推料气缸24上的活塞杆伸出，推动推料片23将刀头70推入进料通道22内，进而又将刀头70推入刀头夹具40的夹口44内；当刀头感应开关2211在感应到刀头70处于进料通道22的入口处时，将感应信息反馈给plc30，plc30控制电机一26停止转动，从而控制输送带25停止输送刀头70；当刀头感应开关2211在感应到刀头离开进料通道22的入口处时，将感应信息反馈给plc30，plc30控制电机一26转动，从而控制输送带25输送刀头70；进而控制输送带25输送刀头70的速度。

如图4所示，砂轮组件50通过支架二51设置在机架10的上方，进料组件20的右方，其包括砂轮52、转轴53、同步带54、两个同步轮55以及电机二56；砂轮52套接在转轴53的一端，转轴53的另一端插接在同步轮一551上，同步带54连接两个同步轮55，电机二56连接同步轮二552，且电机二56与plc30电连接。机架10对应砂轮52的位置还设有一用于监测砂轮52磨削面521初始位置的轮面监测传感器57，使得在更换砂轮52时，让砂轮52处于同一高度，保证刀头70的磨削量一致。砂轮组件50的运作过程为：plc30控制电机二56启动，电机二56驱动同步轮二552转动，从而带动同步带54及同步轮一551转动，进而带动转轴53转动，转轴53带动砂轮52转动。

另外，支架二51上还固定有一砂轮磨削量补偿机构80，其包括套接在转轴53上的滑块81、竖直设置在支架二51上的第三导轨（图未示）、以及固定在支架二51的上端，且其活塞杆连接滑块81的磨削气缸82；滑块81滑接在第三导轨上，磨削气缸82与plc30电连接；plc30设置的程序控制磨削气缸82启动，磨削气缸82上的活塞杆驱动滑块81在第三导轨上向下滑动，滑块81则带动转轴53向下移动，进而带动砂轮52向下移动，即完成对砂轮52的磨削面521进行实时补偿其磨损量，保证应有的磨削量。磨削量的补给的量及时间点是由plc30上设置的程序来自动控制。

如图5和图6所示，进给组件60设置在机架10的表面上，砂轮52的下方，用于驱动刀头夹具40向砂轮52行进完成刀头70磨削工作，其包括有一纵向进给61，纵向进给61具有使刀头夹具40纵向移动的第一移动副611和驱动第一移动副611的第一驱动件612；以及一横向进给62，横向进给62具有使纵向进给61横向移动的第二移动副621和驱动第二移动副621的第二驱动件622。其中，第二移动副621包括横向设置在机架10上的两条第二导轨6211以及滑接在第二导轨6211上的第二滑台6212，第二滑台6212的一端连接有第二驱动件622，第二驱动件622采用气缸结构，另外第二驱动件622也可以采用丝杆与电机配合的驱动结构。第二驱动件622上还设有三个感应开关6221，感应开关6221实时监测刀头70的位置，然后将感应信息反馈给plc30，plc30发出进行下一步进给工作的指令；第二移动副621上设置有用于隔挡屑料的风琴状护罩6213，护罩6213可在刀头70加工的过程保护第二移动副621，防止灰尘影响第二移动副621的移动。第一移动副611包括纵向设置在第二滑台6212上的第一导轨6111以及滑接在第一导轨6111上的第一滑台6112；第一滑台6112通过一支架三63连接第一驱动件612，第一驱动件612采用气缸结构，气缸固定在第二滑台6212上，其活塞杆连接支架三63。刀头70在纵向进给61时，其气缸伸缩的量满足刀头70在砂轮磨削面521上移动一个来回磨削面的宽度。

推料气缸24、第一驱动件612以及第二驱动件622的启动和关闭均由三个感应开关6221感应刀头70的位置，然后将感应信息反馈给plc30，plc30再发出指令；感应开关6221感应到刀头70处于进料通道22的入口处，推料气缸24启动；感应开关6221感应到刀头70在夹口44内被夹紧后，第二驱动件622启动；感应开关6221感应到刀头70在砂轮52磨削面521的起始位置时，第一驱动件612启动。

如图6所示，刀头夹具40设置在第一滑台6112上，其包括夹头一41和夹头二42；夹头一41固定在第一滑台6112上，夹头二42插接在一支架四43上，且其远离夹口44的一端连接有一夹头气缸45，夹头气缸45固定在第一滑台6112上，用于驱动夹头二42与夹头一41的夹持。

如图6所示，夹口44对应的位置上还设有一使刀头70磨削面71处于同一初始高度的调整装置90，调整装置90包括设于夹口44下方的上顶气缸91以及设于夹口44上方的下压气缸92，下压气缸92的压力大于上顶气缸91的压力。上顶气缸91固定在机架10表面上，其活塞杆穿过夹头一41上的通孔（图未示），对应夹口44；下压气缸92通过支架五93固定在机架10上，使其对应夹口44的上端设置；下压气缸92的活塞杆上连接有一下压块921，下压块921的下端对应夹口44，上顶气缸91及下压气缸92均与plc30电连接。调整装置90的运作过程为：刀头70被推入夹口44内，plc30控制上顶气缸91的活塞杆伸出，托起刀头70，然后下压气缸92受到指令，伸出其上的活塞杆将下压块921压到刀头70的磨削面71上，下压气缸92的压力大于上顶气缸91的压力，使磨削面71调整到固定高度的位置上，然后夹头气缸45驱动夹头二42将刀头70的两侧夹紧于夹头一41及夹头二42上，最后上顶气缸91和下压气缸92收回；调整装置90能够定位刀头70的磨削面71，保证批次加工的金刚石刀头品质统一。

另外，如图2所示，该金刚石刀头装置还设有一落料组件100，落料组件100包括落料接口101及落料排出口102；落料接口101倾斜设置，其上端口与夹口44相对，下端口连接落料出口102。刀头70磨削完成后，横向进给62驱动刀头夹具40返回原位置上，使夹口44与进料通道22向对应，然后推料气缸24驱动推料片23将磨削完成的刀头70推入落料接口101，进而刀头70自动向下滑入，从落料出口102收集刀头70。

实施例2

一种应用实施例1的金刚石刀头加工装置加工金刚石刀头的方法，包括以下步骤：

（1）进料：刀头70经进料组件20输送至刀头夹具40内；具体的过程为：刀头70投放在输送带25上，plc30控制电机一26的启动，电机一26驱动输送带25转动，从而将刀头70输送到进料通道22的入口处，然后感应开关6221感应到刀头70的位置，反馈给plc30，plc30控制推料气缸24的启动，推料气缸24上的活塞杆伸出，推动推料片23将刀头70推入进料通道22内，进而又将刀头70推入刀头夹具40的夹口44内。

（2）定位：调整装置90调节刀头70的磨削面71，使其处于一固定的初始高度，然后刀头夹具40夹紧刀头70；具体的过程为：刀头70在夹口44内，plc30控制上顶气缸91的活塞杆伸出，托起刀头70，然后下压气缸92受到指令，伸出其上的活塞杆将下压块921压到刀头70的磨削面71上，下压气缸92的压力大于上顶气缸91的压力，使磨削面71调整到固定高度的位置上，然后夹头气缸45驱动夹头二42将刀头70的两侧夹紧于夹头一41及夹头二42上，最后上顶气缸91和下压气缸92收回。

（3）磨削：横向进给62先带动纵向进给61及刀头夹具40横向移动，然后纵向进给61在横向移动的过程中驱动刀头夹具40纵向移动，使刀头70在砂轮52下呈波纹状磨削；具体的过程为：首先plc30控制电机二56启动，电机二56驱动同步轮二552转动，从而带动同步带54及同步轮一551转动，进而带动转轴53转动，转轴53带动砂轮52转动；然后在感应开关6221的反馈下，plc30控制第二驱动件622启动，第二驱动件622伸出活塞杆驱动第二滑台6212在第二导轨6211上向右滑动，从而带动纵向进给61及刀头夹具40横向移动，；当感应开关6221感应到刀头70在砂轮52磨削面521的起始位置时，plc30开始控制第一驱动件612启动，第一驱动件612伸缩活塞杆，控制刀头夹具40来回纵向移动，使刀头70在整个磨削的过程中，在砂轮52下呈波纹状磨削。

（4）复位：刀头70磨削完成，横向进给62带动纵向进给61及刀头夹具40返回到起始位置上；具体的过程为：当感应开关6221感应到刀头70已离开砂轮52磨削面521的终点位置时，plc30控制第一驱动件612停止伸缩活塞杆，然后控制第二驱动件622收回活塞杆，从而带动刀头夹具40及其上的刀头70返回到原位置上。

（5）落料：刀头夹具40释放刀头70，刀头70经外力排出刀头夹具40，即完成一次刀头70的磨平加工；具体过程为：plc30控制夹头气缸45的活塞杆收回，释放刀头70，推料气缸24伸出活塞杆驱动推料片23将刀头70推出夹口44，刀头44自动落入落料接口101内，然后排出落料出口102，经收集。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制其专利范围，对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其他各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。