專利名稱：一種龍門式亞克力異形曲面的切削拋光機的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于亞克力(PMMA)加工的技術領域，具體的說，是亞克力(PMMA)異形曲面的切削拋光設備。
背景技術：
亞克力也叫PMMA或者亞加力。都是英文acrylic的中文叫法，翻譯過來其實就是有機玻璃。化學名稱為聚甲基丙烯酸甲酯。亞克力是一種開發較早的重要熱塑性塑料，具有較好的透明性、化學穩定性和耐候性，易染色，易加工，外觀優美，在廣告、IT、家具、化妝品展示架、道具、酒店、液晶顯示屏、偏光片、儀器儀表、建筑等產業中有著廣泛的應用。有機玻璃產品通常可以分為澆注板、擠出板和模塑料。目前，亞克力異形曲面拋光工藝是在簡單的木工鏤銑機上仿形切削加工。硬質合金鏤銑刀安裝在鏤銑機的主軸上用彈簧夾頭夾緊，鏤銑刀前端有一個小軸承，軸承外圈緊靠在亞克力工件下面的模具(靠模)上，手工推動工件進給，刀具高速旋轉切削，沿靠模推動工件完成全部行程從而形成加工曲面。然后用砂皮打磨去掉走刀痕跡，最后再用布輪加拋光臘拋光或者火焰拋光。上述工藝的缺點1.由于手工仿形，生產效率低、加工質量差、工人勞動強度大，刀刃暴露在外十分危險，易出工傷。2.由于靠模精度差，刀具上小軸承與靠模接觸精度又較差，很難保證亞克力產品尺寸和形狀精度加工一致性的要求。3.手工推動工件進行切削，切削極不穩定，表面粗糙度極差，達不到亞克力表面透、光、亮的高光滑表面的要求。4.鏤銑機上仿形切削無法加工三維聯動的曲面。5.布輪或火焰拋光，工人作業勞動強度大，對環境污染嚴重，拋光質量差，容易使板材的邊緣坍角。6.設備體積較大，質量較重，不方便搬運和移動。7.工作時有灰塵或者碎屑產生。
實用新型內容本實用新型的目的在于，提供一種亞克力異形曲面的切削拋光方法及其設備，以克服現有技術所存在的上述缺點和不足。本實用新型主要用于廣告、展臺、化妝品展示架、 道具、酒店用具、家具、裝飾、汽車、飛機、工廠、地鐵、通訊、醫療器械、光學儀器、液晶顯示屏等制造領域中的亞克力(PMMA)板材的二維或三維曲面、組合平面的切削拋光或其它特殊要求(例如磨砂效果)的切削加工。本實用新型的工作原理拋光機上用數字控制技術及精密金剛石刀具切削技術對亞克力板材進行二維或三維曲面以及組合平面的鏡面切削拋光加工。首先將亞克力板材放在專利設備工作臺面的真空吸盤或夾具上，啟動真空泵將亞克力板材固定在吸盤上(真空度由亞克力板材厚薄可調節)，由Auto CAD,Solidworks,UG, Pro/E繪制的二維或三維圖樣，用MastercanuUG或Pro/E軟件編制加工程序和刀具走刀路徑；預先將加工用的刀具按使用順序全部插入刀庫，采用機械手或其它自動換刀裝置按加工程序自動交換刀具。開動專利設備前，用電感對刀裝置或紅寶石探頭測出第一把刀具與加工表面的距離尺寸，然后設備自動退出對刀裝置或紅寶石探頭，啟動主軸旋轉，用一把或數把硬質合金刀具，通過機械手或自動換刀裝置換刀具切削完成板材整個加工程序中的粗切任務。最后用若干把特殊設計制造的精密金剛石刀具按加工程序完成二維或三維曲面， 以及組合平面的切削拋光，使被加工表面達到透、光、亮的超光滑表面。本實用新型所需要解決的技術問題，可以通過以下技術方案來實現一種龍門式亞克力異形曲面的切削拋光機，包括床身、工作臺面、換刀裝置、刀庫和刀具，所述床身上設置工作臺面，所述工作臺面上方設置刀庫，所述刀庫與換刀裝置連接，所述換刀裝置將刀具送至主軸下方，其特征在于，所述主軸設置于橫梁上，所述主軸與伺服電機連接，所述伺服電機與控制盤連接，所述伺服電機還與電源連接；所述控制盤與手控操作器連接，所述控制盤還與檢測裝置連接；所述工作臺面上方設置固定亞克力板材的固定裝置； 所述床身下方設置輪子。其中，所述換刀裝置自動換刀裝置；所述自動換刀裝置與刀庫伺服電機連接。其中，所述橫梁上下分別設置橫梁上線軌、橫梁下線軌；所述橫梁的左右兩側分別設置橫梁左支座和橫梁右支座；所述橫梁左支座和橫梁右支座上內側分別設置左側線軌的滑塊付、右側線軌的滑塊付；所述橫梁絲杠與橫梁伺服電機連接；所述橫梁左支座和橫梁右支座分別與左側絲桿和右側絲桿連接；所述左側絲桿和右側絲桿與伺服電機連接。其中，主軸兩側設置主軸左線軌、主軸右線軌，主軸伺服電機控制主軸沿主軸左線軌、主軸右線軌上下移動；所述主軸伺服電機通過主軸數據電纜與控制盤連接。其中，所述檢測裝置為電感對刀裝置或紅寶石探頭。其中，所述固定裝置包括真空吸盤或夾具。進一步，所述真空吸盤通過真空吸管與真空泵連接。其中，所述拋光機還包括噴霧系統和潤滑系統，所述噴霧系統設置于主軸伺服電機旁邊，所述潤滑系統設置于橫梁的背面上，所述閥門開關設置于床身上，噴霧潤滑的噴嘴設置于刀具旁。其中，所述床身上設置線纜接口，所述線纜接口上設置數據電氣線纜，數據電氣線纜與伺服電機連接。其中，所述床身還設置床身加強筋。其中，所述床身下設置床身可調支柱。其中，所述刀具為粗切的硬質合金刀具。其中，所述床身上方設置防塵的蓋子。一種亞克力異形曲面的切削拋光機的刀具，其特征在于，所述刀具為金剛石刀具。該刀具用于精切。進一步，所述刀具的材質為單晶或聚晶金剛石刀具。進一步，所述刀具的結構采用焊接式，焊接強度> 450Mp。本實用新型的有益效果(1)本實用新型采用數控技術、伺服技術和精密金剛石刀具的切削技術，加工精度高，尺寸一致性好，尺寸誤差彡0. 02mm，表面粗糙度Ra彡0. 02 μ m(20nm)，透光度彡91 92%。(2)生產效率高，采用本專利技術可替代亞克力傳統的手工切削工藝，生產效率至少可提高30%左右，并能達到手工無法達到的二維或三維曲面的尺寸形狀精度和極小的表面粗糙度。(3)本實用新型采用噴霧冷卻裝置，刀具切削拋光過程中無塵無飛濺物，避免了傳統工藝特別是布輪拋光粉塵飛揚對周圍環境的污染，保護了工人的健康安全。(4)本實用新型的金剛石刀具切削技術，是針對亞克力材料切削的先進刀具，合理的幾何參數和仔細研磨后的刃口，具有較強的鋒利度和較小的鋸齒度，因而使用壽命長，加工質量穩定，并可修磨重復使用，節約了刀具資源。(5)本實用新型的切削拋光機的時間利用率高，采用機械手或自動換刀裝置，換刀時間< 1.5s;主軸工作臺面進給均采用伺服電機和直線導軌，加速度> 1.5g，縮短了換刀時間和空程時間。(6)本實用新型的人機界面加工程序可用計算機專用接口輸入或用CF卡插入設備輸入，也可在液晶顯示屏前人工輸入，中文顯示，操作十分便捷。(7)床身下方設置輪子，方便使用叉車搬運或移動。
圖1為一種實施例的結構示意圖。圖2為圖1的側視圖。圖3為本實用新型的另一種實施例的結構示意圖。附圖標記床身100、線纜接口 120、床身加強筋130、床身可調支柱140、數據電氣線纜150、蓋子160、輪子170、工作臺面200、主軸300、主軸伺服電機310、主軸數據電纜350、主軸左線軌330、主軸右線軌340、橫梁420、橫梁下線軌430、橫梁上線軌440、橫梁左支座421、橫梁右支座422、橫梁絲杠423、左側線軌的滑塊付431、右側線軌的滑塊付432、左側絲桿441、右側絲桿442、橫梁伺服電機450、刀庫500、刀庫伺服電機510、刀具600、手控操作器730、控制盤740、噴霧系統810、潤滑系統820、閥門開關830、噴霧潤滑840、真空吸盤910、真空泵 920、真空吸管940、伺服電機900、亞克力板材1000。
具體實施方式
以下結合具體實施例，對本實用新型作進一步說明。應理解，以下實施例僅用于說明本實用新型而非用于限定本實用新型的范圍。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規條件，或廠商提供的條件進行。實施例1一種龍門式亞克力異形曲面的切削拋光機，圖1-圖2為本實用新型的結構示意圖。圖1為龍門式異形曲面鉆石拋光機，圖2為圖1的側視圖。該切削拋光機包括床身100、工作臺面200、換刀裝置、刀庫500和刀具600、控制盤740、手控操作器730、噴霧系統810、潤滑系統820、閥門開關830、噴霧潤滑840、伺服電機900、真空吸盤910和真空泵920。床身100上設置線纜接口 120，線纜接口 120上設置數據電氣線纜150，數據電氣線纜150與伺服電機900連接。伺服電機900還與電源連接。另一種實施例中，床身100上方設置防塵的蓋子160，參見圖3。床身100還設置床身加強筋130。床身100下設置床身可調支柱140。床身100 下方設置輪子170，輪子170的數量為4個或6個。床身100上設置工作臺面200，工作臺面200上方設置刀庫500，刀庫500與換刀裝置連接，換刀裝置將刀具600送至主軸300下方。換刀裝置為自動換刀裝置；自動換刀裝置與刀庫伺服電機510連接。主軸300設置于橫梁420上，主軸300與主軸伺服電機310連接，主軸伺服電機 310與控制盤740連接，伺服電機310還與電源連接。橫梁420上下分別設置橫梁上線軌440、橫梁下線軌430 ；橫梁420的左右兩側分別設置橫梁左支座421和橫梁右支座422 ；橫梁左支座421和橫梁右支座422上內側分別設置左側線軌的滑塊付431、右側線軌的滑塊付432 ；橫梁左支座421和左側絲桿441連接，橫梁右支座422與右側絲桿442連接；支座的左側絲桿441和右側絲桿442與伺服電機900 連接。伺服電機900與電源連接。橫梁420上設置橫梁絲杠423與伺服電機900連接。主軸300兩側設置主軸左線軌330、主軸右線軌340，主軸伺服電機310控制主軸 300沿主軸左線軌330、主軸右線軌340上下移動；主軸伺服電機310通過主軸數據電纜350 與控制盤740連接。工作臺面200上方設置固定亞克力板材1000的固定裝置。固定裝置包括真空吸盤910或夾具。真空吸盤910通過真空吸管940與真空泵920連接。床身100上設置控制盤740，控制盤740與手控操作器730連接，控制盤740還與檢測裝置連接。檢測裝置為電感對刀裝置或紅寶石探頭。該切削拋光機還包括噴霧系統810和潤滑系統820、閥門開關830和噴霧潤滑 840。噴霧系統810設置于主軸伺服電機310旁邊，潤滑系統820設置于橫梁420的背面上，閥門開關830設置于床身100上，噴霧潤滑840的噴嘴設置與刀具600旁。采用上述噴霧冷卻裝置，刀具600切削拋光過程中無塵無飛濺物，避免了傳統工藝中產生的布輪拋光粉塵飛揚對周圍環境的污染，保護了工人的健康安全。刀具600為金剛石刀具。該刀具600的材質可選用單晶或聚晶金剛石刀具，其結構采用焊接式，焊接強度> 450Mp。刀具600的技術參數(1)切削刃跳動彡2 μ m。[0068](2)前刀面粗糙度 ^ 0. 05 μ m。(3)后刀面粗糙度彡0. 1 μ m。(4)刀刃鋒利度P < 1 2μπι。(5)刀刃鋸齒度在300 500倍顯微鏡下檢測無鋸齒度缺陷。龍門式切削拋光機的主要技術參數1.最大加工工件尺寸1600 X 3200 (mm)。2.工作臺面積1800 X 3500 (mm)。3.橫梁X軸行程1600 (謹)。4.橫梁 Y 軸行程3200 (mm)。5.主軸Z軸行程250 (謹)。6.主軸端面到工作臺距離125 375mm。7.真空吸盤面積1600 X 3200。8.真空吸盤真空度-0. 7Kg。9.主軸孔錐度HSK63F。10.主軸轉速；伺服電機2000 20000r/min。11.主軸進給速度(X，y，z)0 10M/min。12.快速移動(X，y，ζ)伺服電機20 30M/min。13.主軸伺服電機7. 5kw。14. X，Y，Z 軸伺服電機5. 5Kw15. x，y，z軸電機輸出扭矩12Nm。16.重復定位精度0. 01 0. 015mm。17. X，y, ζ 軸定位精度:0. 01 讓。18.電源容量20kw。19.刀庫8 10把斗笠式刀庫。20.主配控制系統FANUC-16i_M0DELB。一種龍門式亞克力異形曲面的切削拋光機的使用方法，如圖1-圖2所示，包括以下步驟(1)預先將加工用的刀具600按使用順序全部插入刀庫，采用機械手或其它自動換刀裝置按加工程序自動交換刀具。(2)開動拋光機前，用電感對刀裝置或紅寶石探頭測出第一把刀具與加工表面的距離尺寸。(3)將亞克力板材放在拋光機的工作臺面200的真空吸盤910或夾具上，啟動真空泵將亞克力板材固定在真空吸盤上910 (真空度由亞克力板材厚薄可調節)。(4)由 Auto CAD、Solidworks, UG、Pro/E 繪制的二維或三維圖樣。(5)用Mastercam、UG或Pro/E軟件編制加工程序和刀具走刀路徑。處理采用用MastercanuUG或Pro/E軟件編制加工程序和刀路軌跡，另外進刀方法采用螺旋方式切削。(6)切削拋光機自動退出對刀裝置或紅寶石探頭，啟動主軸300旋轉，用一把或數把硬質合金刀具，通過機械手或自動換刀裝置換刀具切削完成亞克力板材1000整個加工
8程序中的粗切任務。(7)用若干把金剛石刀具按加工程序完成二維或三維曲面，以及組合平面的切削拋光，使被加工表面達到透、光、亮的超光滑表面。本實用新型的工作原理是在切削拋光機上用數字控制技術及精密金剛石刀具切削技術對亞克力板材1000進行二維或三維曲面以及組合平面的鏡面切削拋光加工。本實用新型采用數控技術、伺服技術和精密金剛石刀具的切削技術，加工精度高，尺寸一致性好，尺寸誤差彡0. 02mm，表面粗糙度彡0. 02 μ m(20nm)，透光度彡91 92%。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
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權利要求1.一種龍門式亞克力異形曲面的切削拋光機，包括床身(100)、工作臺面000)、換刀裝置、刀庫(500)和刀具(600)，所述床身(100)上設置工作臺面000)，所述工作臺面 (200)上方設置刀庫(500)，所述刀庫(500)與換刀裝置連接，所述換刀裝置將刀具(600) 送至主軸(300)下方，其特征在于，所述主軸(300)設置于橫梁020)上，所述主軸(300)與伺服電機(900) 連接，所述伺服電機(900)與控制盤(740)連接，所述伺服電機(900)還與電源連接；所述控制盤(740)與手控操作器(730)連接，所述控制盤(740)還與檢測裝置連接；所述工作臺面(200)上方設置固定亞克力板材(1000)的固定裝置；所述床身(100)下方設置輪子(170)。
2.根據權利要求1所述的切削拋光機，其特征在于，所述換刀裝置為自動換刀裝置；所述自動換刀裝置與刀庫伺服電機(510)連接。
3.根據權利要求1所述的切削拋光機，其特征在于，所述橫梁(420)上下分別設置橫梁上線軌G40)、橫梁下線軌030)；所述橫梁020)的左右兩側分別設置橫梁左支座(421) 和橫梁右支座G22)；所述橫梁左支座(421)和橫梁右支座(42 上內側分別設置左側線軌的滑塊付G31)、右側線軌的滑塊付032)；所述橫梁(420)上有橫梁絲杠(42 與橫梁伺服電機(450)連接；所述橫梁左支座(421)和橫梁右支座(42 分別與左側絲桿(441) 和右側絲桿(442)連接；所述左側絲桿(441)和右側絲桿(442)與伺服電機(900)連接。
4.根據權利要求1所述的切削拋光機，其特征在于，主軸(300兩側設置主軸左線軌 (330)、主軸右線軌(340)，主軸伺服電機(310)控制主軸(300)沿主軸左線軌(330)、主軸右線軌(340)上下移動；所述主軸伺服電機(310)通過主軸數據電纜(350)與控制盤(740) 連接。
5.根據權利要求1所述的切削拋光機，其特征在于，所述檢測裝置為電感對刀裝置或紅寶石探頭。
6.根據權利要求1所述的切削拋光機，其特征在于，所述固定裝置包括真空吸盤(910)或夾具。
7.根據權利要求6所述的切削拋光機，其特征在于，所述真空吸盤(910)通過真空吸管 (940)與真空泵(920)連接。
8.根據權利要求1所述的切削拋光機，其特征在于，所述拋光機還包括噴霧系統(810) 和潤滑系統(820)，所述噴霧系統(810)設置于主軸伺服電機(310)旁邊，所述潤滑系統 (820)設置于橫梁020)的背面上，所述閥門開關(830)設置于床身(100)上，噴霧潤滑 (840)的噴嘴設置于刀具(600)旁。
9.根據權利要求1所述的切削拋光機，其特征在于，所述床身(100)上設置線纜接口 (120)，所述線纜接口(120)上設置數據電氣線纜(150)，數據電氣線纜(150)與伺服電機 (900)連接。
10.根據權利要求1所述的切削拋光機，其特征在于，所述床身(100)還設置床身加強筋(130)。
11.根據權利要求1所述的切削拋光機，其特征在于，所述床身(100)下設置床身可調支柱(140)。
12.根據權利要求1所述的切削拋光機，其特征在于，所述刀具為粗切的硬質合金刀具。
13.根據權利要求1所述的切削拋光機，其特征在于，床身(100)上方設置防塵的蓋子 (160)。
專利摘要一種龍門式亞克力異形曲面的切削拋光機，包括床身(100)、工作臺面(200)、換刀裝置、刀庫(500)和刀具(600)，所述床身(100)上設置工作臺面(200)，工作臺面(200)上方設置刀庫(500)，刀庫(500)與換刀裝置連接，換刀裝置將刀具(600)送至主軸(300)下方，主軸(300)設置于橫梁(420)上，主軸(300)與伺服電機(900)連接，伺服電機(900)與控制盤(740)連接，伺服電機(900)還與電源連接；控制盤(740)與手控操作器(730)連接，控制盤(740)還與檢測裝置連接；工作臺面(200)上方設置固定亞克力板材(1000)的固定裝置；床身(100)下方設置輪子(170)。本實用新型加工精度高，尺寸一致性好，切削拋光機的時間利用率高，生產效率高。
文檔編號B24B29/02GK202200155SQ20112029978
公開日2012年4月25日 申請日期2011年8月17日 優先權日2011年8月17日
發明者陸海鈺 申請人:上海點派企業形象策劃有限公司