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一种陶瓷刀片数控砂带磨床设计方案
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目前工业发达国家采用砂带磨削已占磨削加工总量的30%左右。所用砂带品种繁多、规格各异,几乎可适用于所有材料的加工。虽然砂带磨削工艺在国内尚未普及,但已形成了一定水平的砂带生产能力;清华大学、重庆大学等高校与一些机床厂合作研制了多种砂带磨削机床,具备了较强的砂带磨头研制能力。由于陶瓷刀片的生产量大面广,因此用砂带磨削工艺取代砂轮磨削工艺加工陶瓷刀片具有良好的经济、技术效益。

4 陶瓷刀片数控砂带磨床设计方案

设计思路:用仿形磨床夹具替代车铣中心所用三爪卡盘,使其与主轴相连并受主轴控制。将车铣中心的转塔刀架更换为砂带磨头,即可实现陶瓷刀片型线的成形磨削加工。



由于陶瓷刀片型线较简单(由直线、圆弧相切组成),利用FANUC-OTC数控系统具有的一个可选功能——启动/关闭极坐标插补功能(G112/G113)即可实现X、C轴联动,并按极坐标方式加工出直线和圆弧两种基本曲线(如右图所示)。FANUC-OTC数控系统的C轴最小分度值为0.001°,机床主轴电机编码盘每转可发出100余万次脉冲,因此其极坐标加工精度完全可满足陶瓷刀片型线的加工要求。数控加工涉及C轴控制,逼近时需在轴线圆周方向上确定一个作为C轴定位基准及加工始点的C轴零点。加工开始前,将陶瓷刀片毛坯装夹在位于C轴零位的夹具上,一旦X、C轴“归零”,即表示毛坯安装到位。加工时,机床主轴电机带动工件转动,X轴伺服电机驱动砂带磨头进给,通过两轴联动依次加工出各段直线和圆弧,最终形成陶瓷刀片型线。

本设计方案具有较高的技术可靠性和相对较低的加工成本,其实现也并不困难。加工所用全功能型数控车床对于国内数控机床厂已属成熟产品;FANUC-OTC是FANUC公司的名牌产品,以高性能、高可靠性著称,在国内应用广泛;G112/G113(启动/关闭极坐标插补)是该系统提供的可选功能,技术可靠性具有充分保证。由于陶瓷刀片型线较简单,加工编程量不大,采用手工编程也可完成。根据陶瓷刀片型线的加工特点,砂带磨头、接触轮等结构设计简单,制造容易。这种数控砂带磨床加工柔性好,只需要改变加工程序而勿需更换砂带磨头和砂带即可适应多种规格陶瓷刀片的加工。当砂带宽度大于陶瓷刀片厚度时,甚至不需要Z轴即可完成加工。除以上优点外,该数控砂带磨床还可用于硬质合金刀片的数控磨削加工。


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