一种碳化硅陶瓷辊棒端头智能加工设备及辊棒加工工艺

技术领域

本发明涉及新材料加工设备技术领域，更具体地说，涉及一种碳化硅陶瓷辊棒端头智能加工设备及辊棒加工工艺。

背景技术

碳化硅陶瓷不仅具有优良的常温力学性能，如高的抗弯强度、优良的抗氧化性、良好的耐腐蚀性、高的抗磨损以及低的摩擦系数，而且高温力学性能(强度、抗蠕变性等)是已知陶瓷材料中最佳的。热压烧结、无压烧结、热等静压烧结的材料，其高温强度可一直维持到1600℃，是陶瓷材料中高温强度最好的材料。抗氧化性也是所有非氧化物陶瓷中最好的。别名金刚砂。

伴随着碳化硅陶瓷材料的开发，目前碳化硅陶瓷辊棒的应用也逐渐增多，而在对碳化硅陶瓷辊棒端头进行打磨时，需将棒体经由夹持机构进行固定，然后人工对端头进行打磨，而夹持时，夹持力度难以控制，易造成端部损坏，且人工打磨，容易出现打磨不均匀的现象，我们提出一种碳化硅陶瓷辊棒端头智能加工设备。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种碳化硅陶瓷辊棒端头智能加工设备，其优点在于降低夹持对碳化硅陶瓷辊棒端头的损坏，且打磨效果更好。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种碳化硅陶瓷辊棒端头智能加工设备及辊棒加工工艺，包括机架，所述机架的顶部一体成型有壳体，所述机架的顶部中心处设置有放置盘，所述放置盘的底部开设有环形分布的通孔，所述壳体的内壁顶部固定连接空心管，所述空心管的表面上端设置有固定在壳体内壁上的定位盘，所述定位盘的顶部设置有第一气缸，所述第一气缸的底部通过压板设置有环形分布的下压杆，所述下压杆的底端正对着通孔的圆心处；

所述空心管上还设置有位于定位盘下方的限位盘，其中一个所述下压杆的底端固定连接有伺服电机，所述伺服电机的机体贯穿限位盘并可上下移动，且伺服电机的输出轴固定连接有转动轴，另外的所述下压杆的底端也贯穿限位盘并通过轴承可转动的连接有转动轴，多个所述转动轴的底端均固定连接有打磨盘；

所述放置盘的内壁设置有砂轮，所述砂轮的边缘与放置盘的内壁形成打磨槽，所述砂轮的底部设置有转动座，所述转动座的底端通过轴承可转动的与放置盘和机架连接，所述空心管的底端与转动座的内壁转动连接，且空心管的内部设置有用于带动转动座转动的驱动结构；

所述机架的内壁设置有可升降的置料装置，用于放置辊棒，且通过置料装置升降可使得辊棒穿过通孔并延伸至打磨槽的内部。

进一步的，所述驱动机构包括可转动设置在空心管内部的转轴，所述壳体的顶部固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴可转动的贯穿壳体并与转轴固定连接，所述转轴的底端延伸至转动座的内部并固定连接有齿轮，所述转动座的内壁沿内圆周方向设置有卡齿，所述齿轮的中心处位于转动座的中心的一侧，使所述齿轮与卡齿相互啮合。

进一步的，所述置料装置包括滑动设置在机架内壁的升降板和第二气缸，所述第二气缸固定在机架的内壁底部，且第二气缸的伸缩轴与升降板固定连接，所述升降板的顶部设置有沿着升降板中心点呈环形分布的置料座，所述置料座位于通孔的正下方，且置料座的内壁可转动的设置有卡座。

进一步的，所述卡座的一侧设置有插槽，所述置料座的一侧插接有定位销，所述定位销可与插槽插接。

进一步的，所述卡座的内壁设置有阻尼垫，所述阻尼垫的内壁直径自上至下逐渐减小。

进一步的，所述下压杆与限位盘的连接处设置有凸起，所述伺服电机与限位盘的连接处也设置有凸起，用于对下压杆和伺服电机限位。

进一步的，所述转动轴上均设置有带齿的皮带轮，多个所述皮带轮通过齿轮皮带实现传动连接。

进一步的，所述空心管上还固定连接有位于定位盘和限位盘之间的固定盘，所述下压杆的贯穿固定盘并与其滑动连接。

进一步的，所述机架内壁两侧均设置有带有自锁结构的导轨，所述升降板的两端均与导轨的滑块固定连接。

一种碳化硅陶瓷辊棒加工工艺，该碳化硅陶瓷辊棒加工过程中使用了如权利要求1-9任一所述的一种碳化硅陶瓷辊棒端头智能加工设备对该陶瓷辊棒进行加工。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案中，在对辊棒的端头进行打磨时，首先将辊棒的分别放置到卡座的内部，放置完毕后，通过第二气缸推动升降板上移，使辊棒能够穿过通孔并伸到打磨槽内部，然后通过第一气缸推动下压杆下移，下压杆下移时会推动转动轴，使打磨盘压在辊棒端头顶部，并通过伺服电机来带动打磨盘转动，借助与辊棒之间的摩擦力来带动辊棒转动，与此同时启动驱动电机，由驱动电机带动转轴转动，转轴转动带动齿轮转动，此过程中，齿轮会通过卡齿带动转动座转动，由此来带动砂轮转动，砂轮转动时能够对辊棒的端头侧面进行打磨，此过程中，无需对端头进行固定，在砂轮以及辊棒转动的过程中，实现了对辊棒端头的侧面打磨的效果；

(2)本方案中，在端头侧面打磨完成后，可将定位销插入到插槽内部，用于对卡座进行限位，使其不再转动，此过程中打磨盘转动时，会对端头的顶端进行打磨，由此实现了侧面以及端部的同步打磨，较传统的打磨方式，降低了对夹具依赖程度，不易损伤端头，且打磨效果较好；

(3)本方案中，阻尼垫可对碳化硅陶瓷辊棒的底部进行限位，防止其与卡座之间发生相对位移，另外内径的直径设置为自上至下逐渐减小，在辊棒受压时，辊棒下移，能够卡在阻尼垫内部，卡持效果更好，且阻尼材料本身具有良好的弹性，因此对下方的端头的压力较低，端头不易损坏；

(4)本方案中，通过设置置料装置，便于辊棒的放置，且打磨盘转动的过程中，辊棒可随卡座一起转动，便于对端头侧面打磨，而卡座可通过插销进行固定，固定后不再转动，便于打磨盘对端头顶部进行打磨；

(5)本方案中，在进行碳化硅陶瓷辊棒端头打磨时，伺服电机带动与其相连的转动轴转动，此过程中通过齿轮皮带与皮带轮传动，来带动其余的转动轴转动，实现多个转动轴的同步转动，从而使多个打磨盘能够同步对碳化硅陶瓷辊棒端头进行打磨，保证每个端头均能够打磨到。

(6)本方案中，在机架的内壁两侧引入自锁结构的导轨，有助于防止升降板在升降过程中沿周向旋转，从而保持升降板顶部的置料座与下压杆对中的精准度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的剖视图；

图3为本发明空心管和定位盘的连接示意图；

图4为本发明转动座的俯视图；

图5为本发明图2中A处的放大图；

图6为本发明皮带轮的仰视分布图；

图7为本发明图2中B处的放大图；

图8为本发明置料座的结构示意图；

图9为本发明置料座的俯视图。

图中标号说明：

1、机架；2、壳体；3、放置盘；4、空心管；5、定位盘；6、第一气缸；7、下压杆；8、限位盘；9、伺服电机；10、转动轴；11、打磨盘；12、砂轮；13、转动座；14、置料装置；1401、升降板；1402、第二气缸；1403、置料座；1404、卡座；1405、插槽；1406、定位销；1407、阻尼垫；15、转轴；16、驱动电机；17、齿轮；18、卡齿；19、皮带轮；20、固定盘；21、导轨。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-9，本发明实施例中，一种碳化硅陶瓷辊棒端头智能加工设备，包括机架1，机架1的顶部一体成型有壳体2，机架1的顶部中心处设置有放置盘3，放置盘3的底部开设有环形分布的通孔，壳体2的内壁顶部固定连接空心管4，空心管4的表面上端设置有固定在壳体2内壁上的定位盘5，定位盘5的顶部设置有第一气缸6，第一气缸6的底部通过压板设置有环形分布的下压杆7，下压杆7的底端正对着通孔的圆心处；

空心管4上还设置有位于定位盘5下方的限位盘8，其中一个下压杆7的底端固定连接有伺服电机9，伺服电机9的机体贯穿限位盘8并可上下移动，且伺服电机9的输出轴固定连接有转动轴10，另外的下压杆7的底端也贯穿限位盘8并通过轴承可转动的连接有转动轴10，多个转动轴10的底端均固定连接有打磨盘11，在进行打磨时，通过第一气缸6推动下压杆7下移，下压杆7下移时会推动转动轴10，使打磨盘11压在辊棒端头顶部，然后通过伺服电机9来带动打磨盘11转动，由此来对端头顶部进行打磨；

放置盘3的内壁设置有砂轮12，砂轮12的边缘与放置盘3的内壁形成打磨槽，砂轮12的底部设置有转动座13，转动座13的底端通过轴承可转动的与放置盘3和机架1连接，空心管4的底端与转动座13的内壁转动连接，且空心管4的内部设置有用于带动转动座13转动的驱动结构；

机架1的内壁设置有可升降的置料装置14，用于放置辊棒，且通过置料装置14升降可使得辊棒穿过通孔并延伸至打磨槽的内部，使辊棒的底端固定在置料装置14上，另外辊棒的上端插在通孔内部，可对辊棒的上端进行限位，无需再使用夹持装置对上端进行定位。

参阅图2，机架1内壁两侧均设置有带有自锁结构的导轨21，升降板1401的两端均与导轨21的滑块固定连接，通过设置导轨21，用于对升降板1401的位置进行限定，防止其在升降过程中出现倾斜，另外由于导轨21具有自锁功能，因此在升降板1401升降到指定高度时，导轨21锁定，用于对升降板1401进行支撑，降低升降板1401对第二气缸1402的压力。

参阅图3，下压杆7与限位盘8的连接处设置有凸起，伺服电机9与限位盘8的连接处也设置有凸起，用于对下压杆7和伺服电机9限位。

参阅图3，空心管4上还固定连接有位于定位盘5和限位盘8之间的固定盘20，下压杆7的贯穿固定盘20并与其滑动连接，固定盘20可进一步对下压杆7进行限位，防止下压杆7下移时倾斜，保证了打磨过程中，下压杆7的稳定。

参阅图4、图5，驱动机构包括可转动设置在空心管4内部的转轴15，壳体2的顶部固定安装有驱动电机16，驱动电机16的输出轴可转动的贯穿壳体2并与转轴15固定连接，转轴15的底端延伸至转动座13的内部并固定连接有齿轮17，转动座13的内壁沿内圆周方向设置有卡齿18，齿轮17的中心处位于转动座13的中心的一侧，使齿轮17与卡齿18相互啮合，在对辊棒端头进行打磨时，启动驱动电机16，由驱动电机16带动转轴15转动，转轴15转动带动齿轮17转动，此过程中，齿轮17会通过卡齿18带动转动座13转动，由此来带动砂轮12转动，砂轮12转动时能够对辊棒的端头侧面进行打磨。

参阅图6、图7，转动轴10上均设置有带齿的皮带轮19，多个皮带轮19通过齿轮皮带实现传动连接，在进行碳化硅陶瓷辊棒端头打磨时，伺服电机9带动与其相连的转动轴10转动，此过程中通过齿轮皮带与皮带轮19传动，来带动其余的转动轴10转动，实现多个转动轴10的同步转动，从而使多个打磨盘11能够同步对碳化硅陶瓷辊棒端头进行打磨，保证每个端头均能够打磨到。

参阅图8、图9，置料装置14包括滑动设置在机架1内壁的升降板1401和第二气缸1402，第二气缸1402固定在机架1的内壁底部，且第二气缸1402的伸缩轴与升降板1401固定连接，升降板1401的顶部设置有沿着升降板1401中心点呈环形分布的置料座1403，置料座1403位于通孔的正下方，且置料座1403的内壁可转动的设置有卡座1404，在对端头的侧面进行打磨时，打磨盘11压在端头上，在打磨盘11转动的过程中，辊棒可随卡座1404一起转动，此过程中，由砂轮12对辊棒的端头侧面进行打磨，配合砂轮12自身的转动，从而使辊棒端头侧面打磨更加高效。

卡座1404的一侧设置有插槽1405，置料座1403的一侧插接有定位销1406，定位销1406可与插槽1405插接，通过定位销1406插入到插槽1405内部，用于对卡座1404进行限位，使其不再转动，适合对端头顶端打磨时使用。

卡座1404的内壁设置有阻尼垫1407，阻尼垫1407的内壁直径自上至下逐渐减小，阻尼垫1407可对碳化硅陶瓷辊棒的底部进行限位，防止其与卡座1404之间发生相对位移，另外内径的直径设置为自上至下逐渐减小，在辊棒受压时，辊棒下移，能够卡在阻尼垫1407内部，卡持效果更好，且阻尼材料本身具有良好的弹性，因此对下方的端头的压力较低，端头不易损坏。

进一步的，辊棒多为中空结构，为防止其损坏，还可在卡座1404的中心位置处设置支撑柱，用于对辊棒的中部进行支撑，且支撑柱可选用橡胶材料，是其防护效果更好。

一种碳化硅陶瓷辊棒加工工艺，该碳化硅陶瓷辊棒加工过程中使用了如权利要求1-9任一所述的一种碳化硅陶瓷辊棒端头智能加工设备对该陶瓷辊棒进行加工。

本发明的工作原理是：在对辊棒的端头进行打磨时，首先将辊棒的分别放置到卡座1404的内部，放置完毕后，通过第二气缸1402推动升降板1401上移，使辊棒能够穿过通孔并伸到打磨槽内部，然后通过第一气缸6推动下压杆7下移，下压杆7下移时会推动转动轴10，使打磨盘11压在辊棒端头顶部，并通过伺服电机9来带动打磨盘11转动，借助与辊棒之间的摩擦力来带动辊棒转动，于此同时启动驱动电机16，由驱动电机16带动转轴15转动，转轴15转动带动齿轮17转动，此过程中，齿轮17会通过卡齿18带动转动座13转动，由此来带动砂轮12转动(砂轮12的转动放与打磨盘11的转动方向相反)，砂轮12转动时能够对辊棒的端头侧面进行打磨，此过程中，无需对端头进行固定，在砂轮12以及辊棒转动的过程中，实现了对辊棒端头的侧面打磨的效果；

而在端头侧面打磨完成后，可将定位销1406插入到插槽1405内部，用于对卡座1404进行限位，使其不再转动，此过程中打磨盘11转动时，会对端头的顶端进行打磨，由此实现了侧面以及端部的同步打磨，较传统的打磨方式，降低了对夹具依赖程度，不易损伤端头，且打磨效果较好。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。