[發明專利]全自動平珠車花機及其加工方法

有效

• 申請號: 201310205579.0
• 申請日: 2013-05-29
• 公開（公告）號: CN103273779A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 石斌;袁心強;李晶
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: B44B5/00
• 分類號: B44B5/00;B44C1/22
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 江釗芳

1.一種全自動平珠車花機，包括安裝在機架面板上的上料機構、測量機構、運動和切削機構及控制系統；其特征在于：

所述的上料機構由工件倉、彎臂、轉軸及步進電機組成，工件倉為一方盒安裝在彎臂的一端，彎臂的另一端安裝在轉軸上，轉軸與步進電機的軸連接，步進電機安裝在機架面板的下方，轉軸在步進電機的驅動下轉動，上料機構用于實現工件的自動上料和自動裝填；

所述的測量機構含有水平安裝的視頻光源與攝像頭，分別通過光源立柱與攝像頭立柱安裝在機架面板的兩側，光源、攝像頭與管狀工件的軸線垂直，高度齊平；?

所述的運動和切削機構設計有采用工件旋轉運動的切削機構或采用刀架運動的切削機構：

所述的工件旋轉運動的切削機構，含有蝸桿旋轉臺、二維移動平臺、工件夾持部件和切削單元，所述的蝸桿旋轉臺及提供其驅動力的旋轉臺電機直接安裝在機架面板上，蝸桿旋轉臺上安裝有二維移動平臺，所述的二維移動平臺設有X軸電動平移臺與Y軸電動平移臺，X軸電動平移臺與Y軸電動平移臺互相垂直，?X軸電動平移臺固定在蝸桿旋轉臺上；所述的工件夾持部件設有夾鉗式電動平移臺步進電機，夾鉗式電動平移臺、工件自轉步進電機與工件頂針，夾鉗式電動平移臺步進電機安裝在夾鉗式電動平移臺側面，兩臺工件自轉步進電機安裝在夾鉗式電動平移臺上，兩工件頂針安裝在兩臺工件自轉步進電機的轉軸上，整個工件夾持部件安裝在Y軸電動平移臺上，通過夾鉗式電動平移臺步進電機控制兩工件頂針作相對運動，夾緊或松開工件，通過兩臺工件自轉步進電機控制工件頂針的自轉；所述的切削單元含有刀具、刀盤、刀盤水平軸、刀盤皮帶輪、刀盤水平軸承座、刀架升降電動平移臺，刀架升降電動平移臺步進電機、基座和交流電機；刀具安裝在刀盤上，刀盤安裝在刀盤水平軸的一端，另一端安裝刀盤皮帶輪，刀具通過刀盤皮帶輪的皮帶在交流電機的帶動下高速轉動；刀盤水平軸承座安裝在刀架升降電動平移臺上，刀架升降電動平移臺在刀架升降電動平移臺步進電機的控制下做升降運動，控制工件上花紋切割的深度；刀架升降電動平移臺與交流電機都安裝在基座上，基座安裝在立柱上，立柱安裝在機架面板上；

所述的刀架運動的切削機構，含有二維移動平臺、工件夾持部件和切削單元，所述的二維移動平臺設有互相垂直的X軸電動平移臺與Y軸電動平移臺，X軸電動平移臺及其X軸電機直接安裝在機架面板上；所述的工件夾持部件設有夾鉗式電動平移臺步進電機、夾鉗式電動平移臺、工件自轉步進電機與工件頂針，工件自轉步進電機安裝在夾鉗式電動平移臺上，工件頂針安裝在工件自轉步進電機的轉軸上，整個工件夾持部件安裝在Y軸電動平移臺上，通過夾鉗式電動平移臺步進電機控制二工件頂針作相對運動，夾緊或松開工件，通過工件自轉步進電機控制工件頂針的自轉；所述的切削單元含有刀架、刀具、刀盤、刀架水平軸、刀盤皮帶輪、垂直轉動軸、垂直轉動軸步進電機，所述的刀具安裝在刀盤上，刀盤安裝在刀架水平軸的中部，刀架水平軸的一端裝有刀盤皮帶輪，刀盤皮帶輪通過轉向皮帶輪A、轉向皮帶輪B與交流電機皮帶輪連接，通過交流電機帶動刀具高速旋轉；刀架的上部安裝有一個垂直轉動軸，垂直轉動軸通過軸聯器與垂直轉動步進電機連接，所述的垂直轉動軸、軸聯器與垂直轉動步進電機都安裝在刀架機座上，刀架機座固定在刀架升降電動平移臺上；刀架升降電動平移臺與交流電機都安裝在基座上，基座安裝在立柱上，立柱安裝在機架面板上；通過計算機指令控制垂直轉動步進電機帶動刀架旋轉，實現切屑不同角度的花紋；刀架升降電動平移臺在刀架升降電動平移臺步進電機的控制下做升降運動，控制工件上花紋切割的深度；

所述的控制系統采用商業化的個人計算機，計算機中安裝有控制加工的軟件，分別與上料機構、測量機構、運動和切削機構連接。

2.根據權利要求1所述的全自動平珠車花機，其特征在于：所述測量機構的視頻光源面狀光源的尺寸為20x20～80x80mm，攝像頭的成像物距100～200mm。

3.根據權利要求1所述的全自動平珠車花機，其特征在于：所述刀架運動的切削機構中刀架為弓形刀架。

4.一種應用權利要求1所述的全自動平珠車花機的加工方法，其特征在于：加工步驟為：

⑴、在上料機構的工件倉放好待加工的圓管狀或棱管狀貴金屬，根據工件的形狀大小在控制系統的計算機中設置工件參數，輸入原料為圓柱或棱柱類型；輸入車花圖案；輸入單件或者連續車花的指令；

⑵、根據操作程序的初始化指令，自動尋找各控制軸的初始位置；計算機通過夾鉗式電動平移臺步進電機使工件夾持部件的一對工件頂針作相對反向運動，松開工件頂針；

⑶、計算機控制工件倉旋轉動近90度，使得略微傾斜的工件倉的出口端移動到工件夾持部件的中央，工件夾持部件的一對工件頂針作相向運動，直至夾住工件倉出口端的管狀工件，然后再控制工件倉反向旋轉退出，工件被夾持在工件頂針中，完成自動上料；

⑷、通過測量機構的光源與攝像機檢測工件的大小與位置，測量過程中工件通過雙工件頂針同步轉動而繞自身的軸轉動一周，在這期間計算機收集了工件的視頻信息，然后下達開啟帶動刀具高速旋轉的交流電機的指令；

⑸、計算機根據全自動平珠車花機的設計類型，形成計算機指令：

當全自動平珠車花機采用工件旋轉運動的切削機構時，計算機形成工件運動的切削指令，通過蝸桿旋轉臺和二維移動平臺的X軸電動平移臺與Y軸電動平移臺互動，控制工件的移動；

當全自動平珠車花機采用刀架運動的切削機構時，計算機形成刀架運動的切削指令，通過二維移動平臺的X軸電動平移臺與Y軸電動平移臺互動，以及控制刀架的旋轉運動；

⑹、計算機通過指令控制垂直轉動步進電機帶動刀架旋轉，實現切屑不同角度的花紋；刀架升降電動平移臺在刀架升降電動平移臺步進電機的控制下做升降運動，控制工件上花紋切割的深度，直到所設定的圖案都被刻畫在工件表面上；

⑺、計算機控制一對工件頂針松開已加工好的工件，工件自動卸料下落，若工件沒有落下，隨后的自動上料過程中，也會被待加工的工件倉碰掉；

⑻、計算機控制再裝上待加工的工件，直到料倉中的工件全部加工完畢。