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专利号: 2021104680818
申请人: 南通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 磨削;抛光
更新日期:2024-08-07
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种端面磨削砂轮初始自动对刀装置,其特征在于:包括对刀系统(1)、磨头(2)、导轨(3)以及横梁组,横梁组包括平行布设的两个横梁,分别为第一横梁(41)和第二横梁(42),且两个横梁均可滑行安装在导轨上;对刀系统(1)包括投射接收装置和反射装置,投射接收装置通过第一滑台(114)安装在第一横梁上,磨头通过第二滑台(230)安装在第二横梁上,且反射装置安装在靠近磨头(2)底部的位置,反射装置与投射接收装置相对匹配布设;前述的投射接收装置包括固定在第一滑台(114)上的减震台(113),在减震台(113)台面上并列布设光屏(112)和激光器(111);反射装置包括固定在靠近磨头(2)底部的气缸联接板(215),气缸联接板(215)呈圆形状设置,在气缸联接板(215)板面沿着圆周边分布至少两面平面反射镜(11),每面平面反射镜(11)可旋转,激光器(111)发射激光至其中一面平面反射镜(11)上,形成入射光线,入射光线通过若干平面反射镜(11)后形成出射光线至光屏(112)上,且入射光线与出射光线平行。2.根据权利要求1所述的端面磨削砂轮初始自动对刀装置,其特征在于:每面平面反射镜均通过旋转装置实现在气缸联接板(215)位置上的旋转,前述的旋转装置包括第一滚动轴承(12)、第一套筒(13)、推力球轴承(14)、第一垫圈(15)、弹簧垫圈(16)、联轴器(17)以及第一电机(19),在气缸联接板(215)安装平面反射镜(11)的位置开设轴承孔,平面反射镜镜面(116)的底端为旋转轴,第一套筒(13)的一端由气缸联接板(215)底面嵌入轴承孔内,旋转轴由气缸联接板(215)表面穿设第一套筒,旋转轴与轴承孔接触位置安装第一滚动轴承(12),实现旋转轴定位;第一套筒(13)伸出轴承孔的另一端套设第一垫圈(15),在第一垫圈与气缸联接板底面(215)之间的第一套筒(13)部分安装推力球轴承(14),旋转轴穿设第一套筒后伸出轴承孔的端部顺次套设第一垫圈(15)、弹簧垫圈(16),同时在旋转轴端部套设压紧螺母(115)实现锁紧;第一电机(19)安装在电机固定套筒(110)内部封闭端位置,电机固定套筒(110)的开口端固定在气缸联接板(215)的底面,同时前述的旋转装置均置于电机固定套筒(110)内,第一电机(19)的电机轴通过联轴器(17)与旋转轴的端部固定连接,联轴器通过紧定螺钉(18)实现与第一电机(19)电机轴的固定。3.根据权利要求2所述的端面磨削砂轮初始自动对刀装置,其特征在于:平面反射镜(11)设置三面,将气缸联接板(215)的板面通过分隔线均匀分成两部分,分隔线穿过板面圆心,且与第一横梁(41)平行,三面平面反射镜(11)的初始位置均布设在气缸联接板(215)远离第一横梁(41)的部分,  沿着气缸联接板(215)板面圆周两两之间形成60度夹角进行等距分布;初始状态下,匹配激光器(111)的平面反射镜(11)接收的入射光线与第一横梁(41)垂直,匹配光屏(112)的平面反射镜(11)发出的出射光线同样与第一横梁(41)垂直;激光器(111)启动后,出射光线在光屏(112)上形成光斑(7),以光屏(112)的中心作为圆心,定义接触振动区(6),实际运行时,光斑(7)跳动形成的区域为基础振动区(8),且基础振动区(8)的直径小于接触振动区(6)的直径。4.根据权利要求2所述的端面磨削砂轮初始自动对刀装置,其特征在于:前述的磨头(2)包括主轴(21)、磨头主轴联接盘(216)、中间联接盘(221)、从动带轮(23)以及主动轮(227),在气缸联接板(215)的中心开设气缸联接板孔,磨头主轴联接盘(216)的中心开设联接盘孔,主轴(21)顺次垂直穿设气缸联接板孔、联接盘孔,且气缸联接板(215)与磨头主轴联接盘(216)平行设置,磨头主轴联接盘(216)的底面中心通过导管(218)与中间联接盘(221)表面中心固定;在主轴(21)靠近气缸联接板(215)的部分套设第二套筒(211),即第二套筒(211)的底端通过第二滚动轴承(28)固定在气缸联接板(215)板面,主轴(21)上还套设磨头架(210),磨头架(210)靠近底端的部分与第二套筒(211)靠近顶端的部分重合,且重合部分为磨头架(210)套设在第二套筒(211)外部;在磨头架(210)顶端的主轴(21)上套设花键套(22),法兰盘(27)通过螺钉固定在磨头架(210)顶端,法兰盘(27)与磨头架(210)接触部分布设挡圈(29),花键套(22)与法兰盘(27)之间通过第二滚动轴承(28)连接,从动带轮(23)通过圆螺母(24)套设在花键套(22)的外部,圆螺母(24)与花键套(22)之间嵌设第二垫圈(25),在从动带轮(23)与花键套(22)外壁接触位置安装平键(26);磨头架(210)的外部对称安装两个气缸(225),每个气缸(225)的顶端通过气缸支架(226)与磨头架(210)固定连接,气缸(225)的推杆端垂直固定在气缸联接板(215)板面;在磨头架(210)的外壁上垂直壁面安装导向支架(214),导向双头螺柱(213)的底端穿过导向支架(214)垂直固定在气缸联接板(215)上,在磨头架(210)的外壁上还垂直壁面插设导向螺钉(212),导向螺钉(212)的端部与导向双头螺柱(213)的顶端相对设置;磨头(2)还包括磨头座(217),其包括底座和支杆,支杆垂直穿设底座中心,且在支杆的两端分别设置螺纹,中间联接盘(221)与磨头主轴联接盘(216)平行布设,支杆的两端通过螺纹分别与中间联接盘(221)、磨头主轴联接盘(216)连接,同时在支杆的顶端通过弹簧座(220)与磨头主轴联接盘(216)垂直连接,在磨头座(217)的支杆上还套设弹簧(219);在中间联接盘(221)的底面固定砂轮固定盘(223),砂轮固定盘(223)上开设若干燕尾槽(5),燕尾槽(5)内安装砂轮块(224);磨头架(210)固定在第二滑台(230)相对第一滑台(114)的一侧,在第二滑台(230)的另一侧固定第二电机(229),第二电机(229)的电机轴上套设主动轮(227),且主动轮(227)通过圆螺母(24)与第二电机(229)固定,从动带轮(23)与主动轮(227)均高于第二滑台(230),且两者位于同一平面,通过皮带(228)传动。5.根据权利要求4所述的端面磨削砂轮初始自动对刀装置,其特征在于:沿着中间联接盘(221)的底面四周环设护板(222)。6.根据权利要求2所述的端面磨削砂轮初始自动对刀装置,其特征在于:平面反射镜(11)由钢整体制成,在旋转轴(117)端部布设螺纹段,螺纹段上套设压紧螺母(115)实现锁紧;平面反射镜(11)的镜面(116)精磨后镀设Al或Ag反射膜。7.根据权利要求2所述的端面磨削砂轮初始自动对刀装置,其特征在于:激光器(111)的激光发射功率为400mW‑1400mW,波长为500nm‑600nm,光束直径为0.5mm‑1mm;平面反射镜(11)的中心点与光屏(112)之间的距离为1000mm‑2000mm。8.一种基于权利要求1至权利要求7任一权利要求所述的端面磨削砂轮初始自动对刀装置的对刀方法,其特征在于:具体包括以下步骤:第一步,以第一横梁(41)的端部为坐标系原点建立三维坐标系,第一横梁(41)位于y轴正方向,第二横梁(42)位于y轴正方向与x轴负方向形成的空间内,且第二横梁(42)可以沿着x轴负方向移动,从而带动第二滑台(230)在x轴负方向滑移,第二滑台(230)同时可以在第二横梁(42)上沿着y轴正方向移动;第二步,将待加工工件安装在工作台上,调整磨头(2)的砂轮块(224)位置,设定磨头(2)在三维坐标系内x轴方向以及y轴方向的磨削起点;第三步,调节气缸(225),将砂轮固定盘(223)向z轴负方向下降,直至砂轮块(224)端面距离待加工工件表面10mm;第四步,启动激光器(111),入射光线经过三面平面反射镜(11)反射后,出射光线在光屏(112)上形成光斑(7),由于运动和平面反射镜(11)角度的误差,初始光斑(7)未处于光屏(112)中心位置,此时启动第一电机(19),调整每台第一电机(19)匹配的平面反射镜(11)角度,将光斑(7)置于光屏(112)中心;第五步,启动第二电机(229),将砂轮固定盘(223)的转速达到1000r/min,由于砂轮块(224)对待加工工件进行磨削会产生振动,此时位于光屏(112)上的光斑(7)跳动,记录设定转速下光斑(7)跳动的幅度,跳动幅度形成的最大半径设定为基础振动区(8);第六步,控制气缸(225),调整砂轮固定盘(223)在z轴上的位置,实时监测光斑(7)在光屏(112)上的位置,若光斑(7)跳动幅度发生突变,或者跳动幅度进入预先定义的接触振动区(6),此时记录砂轮块(224)在z轴上的位置,或者将此位置定义为z轴方向的磨削起点,接着控制气缸(225),将砂轮固定盘(223)向z轴正方向抬起,重复第四步步骤,经过多次重复调整,将光斑(7)再次重新置于光屏(112)中心,完成对刀操作,继续进行磨削处理。