智能直刀磨刀机的制作方法

1.本发明涉及一种磨削设备，尤其涉及一种可智能化控制磨削表面粗糙度的直刀磨刀机。


背景技术：

2.直刀是在造纸、印刷、纺织、纤维、食品、林业、塑料、木业等行业常用的呈片状、长条形的裁切刀具，在直刀的制造过程中，须对直刀的刀体平面及刃口斜面进行磨削加工，以保证刃口的锋利及平直度要求和尺寸的一致性，保证被磨削的形成切削刃口的刀体平面和刃口斜面达到所要求的表面粗糙度是保证直刀刃口锋利程度、使用后的复磨周期及使用寿命的重要因素。在磨削过程中，被磨削表面的表面粗糙度大都是依靠操作人员的检验在生产现场初步判定是否合格，并需要操作人员根据所判定的被磨削表面的粗糙度状况适时调整直刀磨床的磨头砂轮转速、进刀深度及走刀速度等工艺参数，这一过程要求操作人员具有较高的生产技能，而被磨削表面的表面粗糙度是否符合要求还需要在磨削完成后再由检验人员通过电动轮廓仪或光学显微镜进行检测，这就很难保证直刀的磨削质量，发现质量不合格后还须进行返工，其生产效率难以保证。


技术实现要素：

3.针对现有技术所存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种智能直刀磨刀机，它能实现直刀磨削工序中对被磨削表面的表面粗糙度的在线自动检测，并能根据其检测结果自动调控直刀磨刀机的工艺参数，保证磨削质量。
4.为了解决上述技术问题，本发明的一种智能直刀磨刀机，包括床身和通过水平导轨副活动支承在床身上的磨头座，在磨头座上通过竖直导轨副及磨头滑座上下活动支承有磨头，磨头由磨头电机驱动运行，在所述磨头座的一侧设有粗糙度检测传感器，该粗糙度检测传感器通过检测滑台可上下活动地安装在检测支座上，检测支座固设在磨头座上，在检测滑台上还可上下活动地安装有清洁擦和清洁喷嘴，清洁喷嘴朝向粗糙度检测传感器下方，所述粗糙度检测传感器、清洁擦和清洁喷嘴沿床身长度方向排列，所述粗糙度检测传感器与磨床控制系统电连接；所述磨头滑座由磨头进刀电机通过滚珠丝杠螺母副驱动，所述磨头座由走刀电机通过齿轮齿条副驱动，磨头进刀电机、磨头走刀电机与磨床控制系统电连接，在所述磨床控制系统中设有依据粗糙度检测传感器所输入信号确定磨头电机、磨头进刀电机、磨头走刀电机运行参数的运行控制程序。
5.在上述结构中，由于在所述磨头座的一侧设有粗糙度检测传感器，该粗糙度检测传感器通过检测滑台可上下活动地安装在检测支座上，检测支座固设在磨头座上，则所设置的粗糙度检测传感器随磨头座一起沿床身长度方向移动，可以根据需要对所磨削的工件长度方向的任意部位进行粗糙度检测，在需要检测时，粗糙度检测传感器下降到检测位置，而在磨削进行过程中则向上提升所在位置与工件相分离。
6.又由于在检测滑台上还可上下活动地安装有清洁擦和清洁喷嘴，清洁喷嘴朝向粗
糙度检测传感器下方，所述粗糙度检测传感器、清洁擦和清洁喷嘴沿床身长度方向排列，则所设置的清洁擦和清洁喷嘴可以对需要粗糙度检测的部位在检测前进行清洁处理，使被测部位所存在的磨屑和磨削液得到清除，保证检测质量，在检测过程中，清洁擦和清洁喷嘴先行向下运行使清洁擦与工件的被磨削表面接触，此时粗糙度检测传感器未进入检测位置，清洁擦和清洁喷嘴由磨头座带动沿床身长度方向往复，使待检测表面的磨屑得到清理，同时由清洁喷嘴喷出一定压力的气体，以吹去待检测表面的残留磨屑和水分，这样待检测表面得以清理干净，然后清洁擦和清洁喷嘴向上运行，粗糙度检测传感器在检测滑台的带动下向下运行到与待检测表面相对应的检测位置，被磨削表面的粗糙度在线检测得以进行。
7.还由于所述粗糙度检测传感器与磨床控制系统电连接，则粗糙度检测传感器所检测到的数据可以传输到磨床控制系统，一方面可以在磨床控制系统处理后通过显示界面显示被磨削表面的粗糙度值，让操作人员掌握磨削进程状况，另一方面可以为直刀磨刀机自动调控工艺参数提供依据。
8.再由于所述磨头滑座由磨头进刀电机通过滚珠丝杠螺母副驱动，所述磨头座由走刀电机通过齿轮齿条副驱动，磨头进刀电机、磨头走刀电机与磨床控制系统电连接，则磨头磨削过程中的进刀与走刀等主要磨削运动可以由磨床控制系统自动进行，也使得直刀磨刀机能通过其磨床控制系统来自动调控磨削过程中的工艺参数。
9.更由于在所述磨床控制系统中设有依据粗糙度检测传感器所输入信号确定磨头电机、磨头进刀电机、磨头走刀电机运行参数的运行控制程序，则磨床控制系统可以通过所设定的相应控制程序将磨削过程中检测到的粗糙度数据与所要求的粗糙度值相比较，再通过所比较的数值的差异程度来确定并调控进刀量、砂轮转速、走刀速度以及磨削往复次数等工艺参数，直至所检测到的被磨削表面的粗糙度数据达到所要求的粗糙度值，从而能达到根据粗糙度在线自动检测的结果自动调控直刀磨刀机的工艺参数、保证磨削质量的要求。
10.本发明的一种优选实施方式，所述粗糙度检测传感器为光纤传感器。采用该实施方式，光纤传感器通过发射光束将光源发出的光线照射到被测工件表面，受到表面微观轮廓的调制后发生反射和散射，部分光线将通过接收光束和光电转换器件转换成电信号，根据电信号与表面粗糙度值之间的关系即可得出被测表面的粗糙度值，在测量过程中光纤传感器中的光纤探头无需与被测表面接触，使用效果好，能满足对被磨削表面的表面粗糙度进行在线自动检测的要求。
11.本发明的另一种优选实施方式，所述光纤传感器包括光纤探头，光纤探头中的发送光纤束连向电光源，光纤探头中的接收光纤束经光电转换器件、信号放大电路与磨床控制系统电连接。采用该实施方式，电光源通过发送光纤束形成发射光束照射到被测工件表面，接收光纤束将发射光束经被测工件表面微观轮廓调制后的接收光束输送到光电转换器件，由光电转换器件将光信号转换成电信号，再经过信号放大电路将所转换成的电信号进行放大后传输到磨床控制系统，从而实现粗糙度的检测。
12.本发明的又一种优选实施方式，所述磨床控制系统与触摸屏通讯连接，信号放大电路还与触摸屏电连接，在触摸屏中设有粗糙度设定值输入区。采用该实施方式，粗糙度检测传感器所检测的电信号可以在触摸屏中直观地显示为具体的粗糙度值，而触摸屏中所设置的粗糙度设定值输入区则可以方便地将磨削工件所要求的表面粗糙度值输入到磨床控
制系统，供磨床控制系统中的运行控制程序作为目标依据使用。
13.本发明进一步的优选实施方式，所述光纤传感器的光纤探头安装在检测定位套中，检测定位套可上下弹性浮动地安装在传感器座上，传感器座与检测滑台固连。采用该实施方式，检测定位套在检测时与被测表面接触，保证安装在检测定位套中的光纤探头与被测表面之间处于最佳测量间距，检测定位套通过传感器座由检测滑台带动上下移位进入或退出检测位置，而检测定位套可上下弹性浮动地安装在传感器座上则可以降低检测滑台下行的位置精度要求，只要保证检测定位套能与被测工件接触即可，即使检测滑台出现超行程也不会使光纤传感器造成损坏。
14.本发明另一进一步的优选实施方式，所述检测定位套插接在传感器座的内孔中，在检测定位套与传感器座之间设有弹簧。采用该实施方式，检测定位套可以在传感器座内上下改变位置并通过弹簧保持下行的趋势，保证了检测定位套与被测工件表面的良好接触。
15.本发明又一进一步的优选实施方式，所述检测滑台通过导轨及电机驱动的螺母丝杆副可上下活动地安装在检测支座上。采用该实施方式，检测滑台上下移动方便快捷，且上下位置控制方便。
16.本发明更进一步的优选实施方式，所述清洁擦和清洁喷嘴安装在清洁气缸的活塞杆端。采用该实施方式，清洁擦及清洁喷嘴可以在清洁气缸的驱动下方便地上下活动地安装在检测滑台上，其下行位置只需保证清洁擦下表面低于检测定位套的下表面即可。
17.本发明另一更进一步的优选实施方式，所述清洁擦的工作部位由柔性的毡类、织物类或刷毛等构成。采用该实施方式，可以保证清洁擦对被测工件表面的清洁效果，同时不会对被测表面的粗糙度造成损伤或改变。
18.本发明又一更进一步的优选实施方式，所述清洁喷嘴为风刀式空气喷嘴，该清洁喷嘴与压力气源通连。采用该实施方式，压力气源可提供具有一定压力的清洁用气，清洁用气通过清洁喷嘴喷出后形成风刀的喷气效果，能迅速吹干待检测表面，保证粗糙度检测的精准实现。
附图说明
19.下面结合附图和具体实施例对本发明智能直刀磨刀机作进一步的详细说明。
20.图1是本发明智能直刀磨刀机一种具体实施方式的结构示意图；
21.图2是图1所示结构中粗糙度检测传感器及相关部位的右侧视图；
22.图3是图1所示智能直刀磨刀机与表面粗糙度在线检测及磨削工艺参数自动调控相关的控制原理示意图。
23.图中：1-床身、2-磨头、3-粗糙度检测传感器、4-光纤探头、5-检测定位套、6-传感器座、7-弹簧、8-磨头座、9-检测滑台、10-检测支座、11-磨头走刀电机、12-磨头电机、13-磨头滑座、14-磨头进刀电机、15-清洁擦、16-清洁喷嘴、17-清洁气缸、18-触摸屏、19-发送光纤束、20-接收光纤束、21-光电转换器件、22-电光源、23-信号放大电路、24-磨床控制系统。
具体实施方式
24.在图1和图2所示的智能直刀磨刀机中，床身1是直刀磨刀机的基础支承体，磨头座
8通过床身1上侧两边的水平导轨副活动支承在床身1上，磨头座8由磨头走刀电机11通过齿轮齿条副驱动沿床身1长度方向前后运行，在两水平导轨副之间安装有可左右转动调节安装角度的吸盘工作台，待磨削的直刀刀片吸附在吸盘工作台上，在磨头座8上通过竖直导轨副及磨头滑座13上下活动支承有磨头2，磨头2由磨头电机12驱动运行，磨头2的位置与吸盘工作台相对应，磨头滑座13由磨头进刀电机14通过滚珠丝杠螺母副驱动上下运行。
25.在磨头座8的一侧设有粗糙度检测传感器3，该粗糙度检测传感器3通过检测滑台9可上下活动地安装在检测支座10上，检测支座10固设在磨头座8上，作为优选实施方式，粗糙度检测传感器3为光纤传感器，光纤传感器包括光纤探头4，光纤探头4安装在检测定位套5中，检测时检测定位套5以底面与被测工件表面相接触贴合，光纤探头4的底面与检测定位套5的底面保持适当的距离，这样可以保证光纤探头4与被测表面之间处于最佳测量间距，检测定位套5插接在传感器座6的内孔中，在检测定位套5与传感器座6之间设有弹簧7，这样检测定位套5可上下弹性浮动地安装在传感器座6上，传感器座6与检测滑台9固连，检测滑台9通过导轨及电机驱动的螺母丝杆副可上下活动地安装在检测支座10上。
26.在检测滑台9上还可上下活动地安装有清洁擦15和清洁喷嘴16，清洁喷嘴16朝向粗糙度检测传感器3下方，所述粗糙度检测传感器3、清洁擦15和清洁喷嘴16沿床身1长度方向排列，作为优选实施方式，清洁擦15安装在清洁气缸17的活塞杆端，清洁喷嘴16固连在清洁擦15上通过清洁擦15安装在清洁气缸17的活塞杆端，清洁气缸17通过连接件固连在传感器座6上；清洁擦15的工作部位由柔性的毡类、织物类或刷毛等构成，清洁喷嘴16为可市场采购的风刀式空气喷嘴，该清洁喷嘴16与压力气源通连。
27.参见图3，光纤传感器中光纤探头4上的发送光纤束19连向电光源22，光纤探头4中的接收光纤束20经光电转换器件21、信号放大电路23与磨床控制系统24电连接，这样使得粗糙度检测传感器3与磨床控制系统24电连接；磨床控制系统24与触摸屏18通讯连接，信号放大电路23还通过模数转换模块与触摸屏18电连接，在触摸屏18中设有粗糙度设定值输入区；磨头进刀电机14、磨头走刀电机11及清洁气缸17的控制阀等亦与磨床控制系统24电连接，在磨床控制系统24中设有依据粗糙度检测传感器3所输入信号确定磨头电机12、磨头进刀电机14、磨头走刀电机11运行参数的运行控制程序。磨床控制系统24可以通过所设有的相应控制程序，根据在触摸屏18中所输入的待磨削的直刀的相关参数、所要求的粗糙度指标值等，确定磨削进刀量、磨头速度、走刀速度等工艺参数自动进入磨削过程，并在其中自动进行被磨削表面的粗糙度在线检测，将检测到的粗糙度数据与所要求的粗糙度值相比较后，再通过所比较的数值的差异程度来调控进刀量、砂轮转速、走刀速度以及磨削往复次数等工艺参数，直至所检测到的被磨削表面的粗糙度数据达到所要求的粗糙度值，从而能达到根据粗糙度在线自动检测的结果自动调控直刀磨刀机的工艺参数、保证磨削质量的要求。
28.以上仅列举了本发明的一些优选实施方式，但本发明并不局限于此，还可以作出许多的改进和变换。如所述粗糙度检测传感器3也可以不是光纤传感器，而可以是采用3d机器视觉类检测传感器。如此等等，只要是在本发明基本原理基础上所作出的改进与变换，均应视为落入本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种智能直刀磨刀机，包括床身(1)和通过水平导轨副活动支承在床身(1)上的磨头座(8)，在磨头座(8)上通过竖直导轨副及磨头滑座(13)上下活动支承有磨头(2)，磨头(2)由磨头电机(12)驱动运行，其特征在于：在所述磨头座(8)的一侧设有粗糙度检测传感器(3)，该粗糙度检测传感器(3)通过检测滑台(9)可上下活动地安装在检测支座(10)上，检测支座(10)固设在磨头座(8)上，在检测滑台(9)上还可上下活动地安装有清洁擦(15)和清洁喷嘴(16)，清洁喷嘴(16)朝向粗糙度检测传感器(3)下方，所述粗糙度检测传感器(3)、清洁擦(15)和清洁喷嘴(16)沿床身(1)长度方向排列，所述粗糙度检测传感器(3)与磨床控制系统(24)电连接；所述磨头滑座(13)由磨头进刀电机(14)通过滚珠丝杠螺母副驱动，所述磨头座(8)由磨头走刀电机(11)通过齿轮齿条副驱动，磨头进刀电机(14)、磨头走刀电机(11)与磨床控制系统(24)电连接，在所述磨床控制系统(24)中设有依据粗糙度检测传感器(3)所输入信号确定磨头电机(12)、磨头进刀电机(14)、磨头走刀电机(11)运行参数的运行控制程序。2.根据权利要求1所述的智能直刀磨刀机，其特征在于：所述粗糙度检测传感器(3)为光纤传感器。3.根据权利要求2所述的智能直刀磨刀机，其特征在于：所述光纤传感器包括光纤探头(4)，光纤探头(4)中的发送光纤束(19)连向电光源(22)，光纤探头(4)中的接收光纤束(20)经光电转换器件(21)、信号放大电路(23)与磨床控制系统(24)电连接。4.根据权利要求1或3所述的智能直刀磨刀机，其特征在于：所述磨床控制系统(24)与触摸屏(18)通讯连接，信号放大电路(23)还与触摸屏(18)电连接，在触摸屏(18)中设有粗糙度设定值输入区。5.根据权利要求3所述的智能直刀磨刀机，其特征在于：所述光纤传感器的光纤探头(4)安装在检测定位套(5)中，检测定位套(5)可上下弹性浮动地安装在传感器座(6)上，传感器座(6)与检测滑台(9)固连。6.根据权利要求5所述的智能直刀磨刀机，其特征在于：所述检测定位套(5)插接在传感器座(6)的内孔中，在检测定位套(5)与传感器座(6)之间设有弹簧(7)。7.根据权利要求1或5所述的智能直刀磨刀机，其特征在于：所述检测滑台(9)通过导轨及电机驱动的螺母丝杆副可上下活动地安装在检测支座(10)上。8.根据权利要求1所述的智能直刀磨刀机，其特征在于：所述清洁擦(15)和清洁喷嘴(16)安装在清洁气缸(17)的活塞杆端。9.根据权利要求1或8所述的智能直刀磨刀机，其特征在于：所述清洁擦(15)的工作部位由柔性的毡类、织物类或刷毛等构成。10.根据权利要求1或8所述的智能直刀磨刀机，其特征在于：所述清洁喷嘴(16)为风刀式空气喷嘴，该清洁喷嘴(16)与压力气源通连。

技术总结
本发明公开了一种智能直刀磨刀机，包括床身、由磨头走刀电机驱动的磨头座，在磨头座上通过磨头进刀电机驱动上下活动支承有磨头，磨头由磨头电机驱动运行，在磨头座的一侧通过检测滑台可上下活动地设有粗糙度检测传感器，在检测滑台上还可上下活动地安装有清洁擦和清洁喷嘴；粗糙度检测传感器、磨头进刀电机、磨头走刀电机与磨床控制系统电连接，在磨床控制系统中设有依据粗糙度检测传感器所输入信号确定磨头电机、磨头进刀电机、磨头走刀电机运行参数的运行控制程序。采用本发明的智能直刀磨刀机能实现直刀磨削工序中对被磨削表面的表面粗糙度的在线自动检测，并能根据其检测结果自动调控直刀磨刀机的工艺参数，保证磨削质量。量。量。


技术研发人员：张小季 张明
受保护的技术使用者：江苏贝斯特数控机械有限公司
技术研发日：2023.05.04
技术公布日：2023/7/25