專利名稱：多軸聯(lián)動聚晶金剛石刀具電火花磨削加工機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬特種加工領(lǐng)域，尤其涉及一種多軸聯(lián)動聚晶金剛石刀具電火 花磨削加工機。
背景技術(shù)：
近年來，現(xiàn)代化木材加工工業(yè)發(fā)展迅猛，木質(zhì)復(fù)合材料得到了高速發(fā)展，
大量增長的需求對加工工具提出了新的要求。聚晶金剛石(PCD)刀具采用的是 將聚晶金剛石微粉在高溫、高壓下，燒結(jié)在硬質(zhì)合金基材上，從而形成的一種 高硬度復(fù)合材料，不僅具有高硬度、高耐磨性、高導(dǎo)熱性、低摩擦系數(shù)和低膨 脹系數(shù)等優(yōu)點，而且還具有良好的強度和韌性。
PCD刀具刃口質(zhì)量的好壞直接影響著刀具的耐用度以及加工工件的表面質(zhì) 量，因此PCD刀具的刃磨技術(shù)是刀具制造中的關(guān)鍵技術(shù)。PCD硬度非常高，采用 砂輪機械刃磨時其材料去除率極低(最低可達硬質(zhì)合金材料的幾千分之一)。 目前，對PCD刀具進行機械刃磨主要采用樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪進行磨削。由 于兩種材料的硬度接近，因此磨削規(guī)律比較復(fù)雜，不易掌握。近年來，電火花 磨削技術(shù)(EDG)開始應(yīng)用于PCD刀具的刃磨加工中，即采用銅輪或石墨輪電極 進行放電磨削。由于電火花磨削加工不受工件硬度的影響，因此采用EDG技術(shù) 加工PCD具有較大優(yōu)勢，某些復(fù)雜形狀的PCD刀具磨削對EDG工藝有著巨大的 市場需求，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，EDG技術(shù)必將成為PCD刃磨的一個主要 的發(fā)展方向
木工用PCD刀具形狀復(fù)雜且種類繁多，直桿螺旋刀具、盤形多齒刀具大小 不一，而且有些刃口形狀復(fù)雜，質(zhì)量要求很高，加工與測量比較復(fù)雜。此類刀 具對加工和刃磨機床有很高的要求，目前的三軸聯(lián)動電火花磨削加工機床無法滿足PCD類刀具刃口的加工和刃磨要求。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種多軸聯(lián)動聚晶金剛石刀具電火花磨削加工 機，可用于加工、刃磨復(fù)雜的PCD刀具。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下設(shè)計方案
一種多軸聯(lián)動聚晶金剛石刀具電火花磨削加工機，由主機床、內(nèi)置數(shù)控系 統(tǒng)的電源柜及工作液循環(huán)系統(tǒng)組合構(gòu)成，其中主機床包括工作臺及工作液箱、 伺服進給系統(tǒng)和可沿Z向移動的主軸頭；主機床的工作臺至少帶有床身及沿X、 Y直線軸移動的X-Y移動臺，主機床的立柱上裝有導(dǎo)軌及滾珠絲杠， 一主軸搰座 通過滾珠絲杠及螺母機構(gòu)帶動主軸頭沿Z向直線運動；在X-Y移動臺上設(shè)有可 繞X、 Z軸旋轉(zhuǎn)的分度軸，在主軸頭上可設(shè)有繞Y軸旋轉(zhuǎn)的分度軸。
本實用新型多軸聯(lián)動聚晶金剛石刀具電火花磨削加工機由于運動軸數(shù)多且 能夠多軸聯(lián)動，適合于對木工用PCD類刀具進行加工刃磨。
本實用新型的優(yōu)點是加工精度高、聯(lián)動性強，刃磨質(zhì)量高。


圖1為多軸聯(lián)動聚晶金剛石刀具電火花磨削加工機整體結(jié)構(gòu)示意圖 圖2為主機床床身和X-Y移動臺的結(jié)構(gòu)圖 圖3為主機床主軸滑座與立柱的結(jié)構(gòu)圖
圖4為多軸聯(lián)動聚晶金剛石刀具電火花磨削加工機在線自動測量系統(tǒng)原理圖 圖中1 —床身；2 — X-Y移動臺；3 —分度軸C; 4 —分度軸A; 5 —高速旋轉(zhuǎn) 軸R; 6 —分度軸B: 7 —主軸滑座；8 —立柱；9一X導(dǎo)軌；10 —X滑塊；ll一X絲
杠；12 —X移動臺；13 — Y導(dǎo)軌；14一Y滑塊；15 —Y絲杠；16 —Y移動臺；17 一大理石工作臺；18—Z導(dǎo)軌；19 —滑座；20 —Z絲杠；21 —伺服電機。
以下結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型做進一步說明
具體實施方式
本實用新型多軸聯(lián)動聚晶金剛石刀具電火花磨削加工機是基于三軸聯(lián)動電 火花加工機床改進而成，其在普通的三軸電火花成形機的基礎(chǔ)上，考慮到復(fù)雜
PCD刀具加工的工藝要求，采用了附加轉(zhuǎn)動軸及相關(guān)控制。
本實用新型多軸聯(lián)動聚晶金剛石刀具電火花磨削加工機主要包括床身、立 柱、主軸頭、X-Y移動臺、分度軸、高速旋轉(zhuǎn)軸和內(nèi)置數(shù)控系統(tǒng)的電源柜等七個 部分。
本實用新型的多軸聯(lián)動機床能夠?qū)崿F(xiàn)X、 Y、 Z三個直線運動軸和2 3個自 動旋轉(zhuǎn)分度軸的多軸聯(lián)動加工，圖1是主機床結(jié)構(gòu)示意圖。包括床身1、主軸滑 座7、立柱8、 X-Y工作臺2、分度軸3、 4、 6和高速旋轉(zhuǎn)軸5。主機床整體采用 ."C"型結(jié)構(gòu)、中心負(fù)重形式，形成左右對稱的最合理的楔形結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的 優(yōu)點是剛性好、導(dǎo)軌受壓均勻，精度高，同時采用高精度的滾珠絲杠和導(dǎo)軌副， 保證三個直線軸X、 Y、 Z的運動精度。
圖2是主機床床身和X-Y移動臺結(jié)構(gòu)圖。如圖，機床采用"十字形工作臺" 結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)工件、工作臺沿X、 Y方向的運動。X滑塊IO (共4件)與X移動臺 13相連，在X絲杠ll、螺母(圖中未標(biāo)出)的帶動下，X-Y移動臺可通過安裝 在床身1上的X導(dǎo)軌9沿X軸方向移動。Y移動臺16上裝有大理石工作臺17， 用來安裝和支撐工件及其夾具等；16的下方與Y滑塊14 (共4件)固連，在Y 絲杠15、螺母(未標(biāo)出)的帶動下沿Y導(dǎo)軌13移動，實現(xiàn)17沿Y軸向的運動。 床身1的后部(圖中左面部分)用來安裝立柱8 (未標(biāo)出)。
圖3是立柱和滑座的結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，Z導(dǎo)軌18安裝在立柱8上，主軸滑 座19與4個滑塊(未標(biāo)出)相連，在Z絲杠20、螺母(未標(biāo)出)的帶動下(絲 杠由伺服電機21帶動)，通過Z導(dǎo)軌18實現(xiàn)沿Z軸方向的運動。主軸頭(未 畫出)安裝在滑座19的下部，其上安裝電極或旋轉(zhuǎn)軸，可與滑座19 一同沿Z 向移動。
由于所加工的工件形狀復(fù)雜，需要配置多個分度軸和電極旋轉(zhuǎn)軸以實現(xiàn)不 同角度的傾斜磨削加工和多刀齒磨削加工。如圖1，本實用新型可以配備三個分度軸(A、 B、 C)，其中分度軸A實現(xiàn)繞X軸的旋轉(zhuǎn)運動，分度軸B軸實現(xiàn)繞Y軸的旋轉(zhuǎn)運動，分度軸C軸實現(xiàn)繞Z軸的旋轉(zhuǎn)運動。根據(jù)加工的要求，其中兩個或者三個為自動分度軸，自動分度軸均配備精密的交流伺服系統(tǒng)以達到很高的分辨率和精度，可實現(xiàn)復(fù)雜刀具的多軸聯(lián)動精密加工。電極高速旋轉(zhuǎn)R軸5采用精密電主軸，轉(zhuǎn)速可調(diào)，R軸上面安裝盤式電極。隨著放電磨削加工的進行，電極會有損耗，需要及時地對電極進行修整。本實用新型中，電極的修整可利用R軸的旋轉(zhuǎn)與機床X軸、Y軸的伺服移動在線車削加工成形，避免重新找正，保證了精度。R軸有足夠的剛度和強度，能夠保證電極在線修整的精度。另外R軸采用加工液循環(huán)冷卻，保證其旋轉(zhuǎn)精度。
本實用新型多軸聯(lián)動聚晶金剛石刀具電火花磨削加工機可采用一種高精度電感測試儀系統(tǒng)(具體實施方式
中可采用中原量儀廠DGB-5B型電感測微儀)進行在線自動測量。該系統(tǒng)可以用電感測量頭來檢測工件位置，其特點是精度高，測量力小，行程大，可以進行精密測量，滿足復(fù)雜PCD刀具的在線測量。
圖4是在線自動測量原理框圖。測量中，電感測量頭內(nèi)的傳感器將工件的空間位置變?yōu)槟M電信號并送給測微儀進行運算，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后，與機床已有的接觸感知位置檢測信號進行合并，送入數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)獲得的信號判斷工件的空間幾何位置，判斷當(dāng)前的加工狀態(tài)和加工偏差，然后控制各伺服軸和分度軸進給，直至加工終了，最終得到合格的工件。該測量系統(tǒng)的測量過程可以通過在數(shù)控系統(tǒng)中編寫程序來實現(xiàn)自動化測量。對盤形、螺旋型等復(fù)雜的木工刀具來說，在線自動測量系統(tǒng)是保證加工質(zhì)量的重要手段。
上述實施例可在不脫離本實用新型的范圍下加以若干變化，故以上的說明所包含及附圖中所示的結(jié)構(gòu)應(yīng)視為例示性，而非用以限制本實用新型的申請專利范圍。
權(quán)利要求1、一種多軸聯(lián)動聚晶金剛石刀具電火花磨削加工機，由主機床、內(nèi)置數(shù)控系統(tǒng)的電源柜及工作液循環(huán)系統(tǒng)組合構(gòu)成，其中主機床包括工作臺及工作液箱、伺服進給系統(tǒng)和可沿Z向移動的主軸頭；主機床的工作臺至少帶有床身及沿X、Y直線軸移動的X-Y移動臺，主機床的立柱上裝有導(dǎo)軌及滾珠絲杠，一主軸滑座通過滾珠絲杠及螺母機構(gòu)帶動主軸頭沿Z向直線運動；其特征在于在X-Y移動臺上設(shè)有可繞X、Z軸旋轉(zhuǎn)的分度軸，在主軸頭上可設(shè)有繞Y軸旋轉(zhuǎn)的分度軸，并配有電極高速旋轉(zhuǎn)R軸。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多軸聯(lián)動聚晶金剛石刀具電火花磨削加工機，其特征在于所述的主機床整體構(gòu)型采用"C"型，為中心負(fù)重形式結(jié)構(gòu)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多軸聯(lián)動聚晶金剛石刀具電火花磨削加工機，其 特征在于所述工作臺上設(shè)有的可繞X、 Z軸旋轉(zhuǎn)的分度軸及在主軸頭上設(shè)有的 繞Y軸旋轉(zhuǎn)的分度軸中至少兩個為經(jīng)由數(shù)控系統(tǒng)控制的自動分度軸。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多軸聯(lián)動聚晶金剛石刀具電火花磨削加工機，其特征在于所述的電極旋轉(zhuǎn)R軸采用轉(zhuǎn)速可調(diào)的精密電主軸，旋轉(zhuǎn)R軸上面安裝可利用R軸的旋轉(zhuǎn)與機床X軸、Y軸的伺服移動在線車削加工成形的盤式電極。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多軸聯(lián)動聚晶金剛石刀具電火花磨削加工機，其 特征在于在工件位置的旁側(cè)可設(shè)置在線自動測量的高精度電感測試儀系統(tǒng)。
專利摘要一種多軸聯(lián)動聚晶金剛石刀具電火花磨削加工機，由主機床、內(nèi)置數(shù)控系統(tǒng)的電源柜及工作液循環(huán)系統(tǒng)組合構(gòu)成，其中主機床包括工作臺及工作液箱、伺服進給系統(tǒng)和可沿Z向移動的主軸頭；主機床的工作臺至少帶有床身及沿X、Y直線軸移動的X-Y移動臺，主機床的立柱上裝有導(dǎo)軌及滾珠絲杠，一主軸滑座帶動主軸頭沿Z向直線運動；在X-Y移動臺上設(shè)有可繞X、Z軸旋轉(zhuǎn)的分度軸，在主軸頭上可設(shè)有繞Y軸旋轉(zhuǎn)的分度軸，并配有電極高速旋轉(zhuǎn)R軸。各直線軸、分度軸可經(jīng)由數(shù)控伺服系統(tǒng)控制。在工件位置的旁側(cè)可設(shè)置在線自動測量的高精度電感測試儀系統(tǒng)，自動測量工件的空間位置；其由于運動軸數(shù)多且能夠多軸聯(lián)動，適合于對木工用PCD類刀具進行加工刃磨。
文檔編號B23H9/00GK201300271SQ20082012349
公開日2009年9月2日 申請日期2008年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月5日
發(fā)明者偉 付, 任連生, 崔志成, 楊大勇, 楊立光, 昆 魏 申請人:北京市電加工研究所