水晶磨抛机床的优化

动 强度 大 。另一 种 加 丁方 式 是近 年 来开 发使用 的 多 ｆ ｆ 水 晶 磨抛 一体 化设 备 。 该 设 备最 常 的 布局 直 线式 ， Ｔ件
通 常 在左 侧 进行 粗 磨 加 丁 ，然后 移 动到 中问 的精 磨Ｔ 位
时 ，人们对水晶饰 品结构的复杂程度及其质量要求也不 进 行 二 次精 磨 ，最 后 移动 到 机床 的 有侧 抛 光Ｔ 位 进行 抛 断提高 。 虽然我国已经有数千家的水晶企业 ， 但是我国水 光 加 工 。现 有 的这 种 多工 位 加 工机 床一 定 程度 上 提 高 了
水晶加工方法的研究中我们可 以了解到 ，水晶的研磨是 可 编程 控制 器 的优缺 点 后 ，结合 实 际拟采 用 台达 Ｐ Ｌ Ｃ编 去除多余原料形成各种棱面的工序 ，抛光工序则是使水 程来完 成 。 台达 Ｐ Ｌ Ｃ以高速 、 稳健 、 高 可靠度 而著 称 ， 广 泛
晶表 面达 到 光 洁 、 晶莹 剔 透等 各 种美 好感 官 的 过程 ， 两道 工 序缺 一不 可 。 在 优化设 计 中 ， 我 们要 确保 这两 道工 序 的 应用 于各 种 工业 自动化 机械 ，除 了具有 快 速执 行 程序 运 算、 丰 富指 令 集 、 多 元扩 展 功能 卡 、 高 性价 比等特 点 外 ， 而 存在 ， 这样才 ‘ 能确保水晶产品的质量。 且 支持 多种 通讯 协 议 ，使工 业 自动 控 制系 统联 成 一个 整 ２ ） 移动部件重量轻型化原则。在机床其他条件不变 体。 在编程设计过程中要重点实现多功能加工的特点 ， 即 的情 况 下 ， 移 动部 件 的重 量 越小 。 所需 的驱动 功 率 和移 动 通用性 ， 要使得 该机 床能适 应 不 同形 状 的水 晶及 其 不 同的 时惯 性 力 的负 面影 响 也就越 小 。 因此 ， 在优 化设 计 中我 们 要 尽 可能 地 减小 移动 部 件 的重量 ，如尽 可 能地 采用 导 轨
材料修复。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ５ — ０ ４ — １ ６
ｄ ｉ ｓ ｐ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｅ ｎ ｅ ｎ ａ ｎ ｏ ｓ ｈ ｅ ｅ ｔ ｓ ［ Ｊ ］ ．Ｎ ａ ｔ Ｎ ａ ｎ ｏ ｔ ｅ ｅ ｈ ｎ ， ２ ０ ０ ８ ， ３
文章 编号 ： １ ０ ０ ２ — ２ ３ ３ ３ （ ２ ０ １ ５） ０ ９ — ０ １ ３ ３ — ０ ２
０ 引 言
Ｉ ： 方法 费时 费 电 ， 两 次定 位 精度 低 ， 这种 传统 加 方法 丰
要 在 小 型企 业 及家 庭 作坊 里 采用 ，机器 成 本低 廉 但 是劳
晶饰 品 的加 Ｔ 质量 与 困外 相 比还 有 很 大差 距 ，这 就严 重 影响 － ｒ 我 同水 品饰 品 的 出 口销 售 。水 晶 的光亮 和 晶莹 剔 透程 度 与其 磨 抛质 量 直接 相 关 ，我 国现 有 的水 晶加工 设
备存 在 效 率 低 、 操作 者 劳动 强 度 大 、 加 工 质 量差 的 问题 。 ｌ 天 １ 此 改 进现 有 的水 晶加工 设 备 ，提 高生 产 效率 与 质量 是 当务之 急 ｌ 现有 设备 的 分析
１ ６ Ｊ Ｌ ｌ Ｄ， ＭＵ Ｌ Ｌ ＥＲ Ｍ Ｂ， ＧＩ １ ＪＥ Ｓ， ｅ ｔ ａ １ ．Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｂ ｌ ｅ ａ ｑ ｕ ｅ ｏ ｕ ｓ
作 者简介 ： 任攀（ １ ９ ９１ 一） ， 男， 硕士研 究生 ， 研 究方向为复合材料修 复：
李长青 （ １ ９ ７ ｏ ＿ ＿ ） ， 男， 教授 ， 博士 生导 师 ， 研究 方向为 复合
［ ８ ］ 贾园 ， 颜红侠 ， 公超 ， 等． 石墨烯 的表面改性及其 在摩擦领域 ｒ ｛ Ｉ
的应用［ Ｊ ］ ． 材料导报 ， ２ ０１ ３ （ ５ ） ： １ ８ — ２ １ ．
（ 编辑 昊 天）
［ ４ ］ 徐秀娟 ，秦金贵 ，李振 ． 石墨烯研究进展 ［ Ｊ ］ ． 化学进展 ， ２ ０ ０ ９
水 品玻 璃 被 广 泛 用 于／ ； ［ Ｉ － Ｅ成 灯 饰 、 项链 、 烟 灰缸 、 雕
塑、 装饰材料 等实用 １ 艺品。随着人 们生活水平的提高 ，
色 彩斑 斓 、晶莹 剔透 的水 晶饰 品 的市 场需 求 也 在 不断 加 大 ，我 已迅 速 成 为水 晶 制 品需求 和 制 造 大 国 ，与此 同
字木交 ｉ ｉ ； ｉ
理论 ， 研发 ， 设计 ／ 制造
水晶磨 抛机床的 优化
朱 丽 丽 。 聂 晓 根 （ 福 州大 学 ， 福州 ３ ５ ０ １ ０ ８ ）
摘
要： 对现有 的多棱面水晶磨抛加工设备进行 分析 ， 针对 当前 多棱面水 晶磨抛加 工生产效 率低 、 操作者 劳动强度大和
（ Ｊ ２） ： ２ ５ ５ ９ — ２５ ６ ７ ．
１ ５ Ｊ ＭＥ Ｙ ＥＲ Ｊ Ｃ， Ｃ Ｅ Ｉ Ｍ Ａ Ｋ， Ｋ ａ ｔ ｅ ｓ ｎ ｅ ｌ ｓ ｏ ｎ Ｍ Ｉ ， ｅ ｔ ａ １ ． Ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ
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ｓ ｕ ｐ ｅ ｎ ｄ ｅ ｄ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｅ ｎ ｅ ｓ ｈ ｅ ｅ ｔ ｓ ［ Ｊ ］ ． Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ． ２ ０ ０ ７ ， ４ ４ ６ ： ６ ０ — ６ ３ ．
加工 效 率 ， 减 低 了工 人 的 劳动 强度 ． 但 是该 机 床在 同 一 时 间 内只有 一 个 ＿ Ｔ位 处 于有 效 加Ｔ 状 态 ， 存 在 浪 费 电力 、 生 产成 本较 高 、 加＿ Ｔ效 率 低下 等 缺点 。 我 国虽 然水 晶加 一 企 业数 量 庞 大 ，但 是 基 于 目前 同内现 有 的 水晶加 Ｔ 方式 的
等 形式 ， 少用 整片钢 板式 的结构 ， 以达 到减 少质量 的 目的。
加工棱 面 。 在编 程设计 过程 中要注 意水 晶工件装 夹头 的旋 转 角度 、 磨 削盘 和抛 光 盘 的进 给高 度 、 电机转 速 等 的关 联
性， 根据 加工精 度 的要 求设计 出合适 的加 工控制 程序 。 ３ ） 提高效率 的原则。 在确保产品质量的基础上 ， 提高 ４ 结 语 加工效率是优化设计的核心。提高加工效率主要体现在 １ ８ ９ ５ 年 在 奥 地利 创 立 的施 华 洛世 奇（ Ｓ ｗ ａ ｒ ｏ ｖ ｓ ｋ ｉ ） 是 世
种 不 同 的水 晶形 状 及棱 面 轮廓 ，根据 产 质量 的 不 同要
于 更换 磨 抛 盘需 要停 机 进行 人 为 的手 工 更换 ，因此 该加
基金项 目： 福 建 省 高 校 产 学 合 作 科 技 重 大项 目（ ２ ０ １ ３ Ｈ ６ ０ １ ０ ） ； 福 建 省 高校 产 学合 作科 技 重 大项 目（ ２ ０ １ ３ Ｈ ０ ０ ２ ５ ）
后需 要 用 抛 光盘 替 代磨 削 盘进 行 下一 步 的抛 光 加工 。由
水 晶 的加 Ｔ过 程 如 图 Ｉ 所示 ， 主 要包 括 ４个部 分 ： ｒ 件 的装 夹 、 水 晶棱 面 的研 磨 、 水晶棱 而的抛 光 和 卸料 水 晶 装夹 在 加丁 ＿ ｒ 位后 首 先进 行 研磨 作 业 ，此 时 形成 了 各
能耗浪费严重等 问题 ， 研 制一款工位组合式水 晶磨抛机床 ， 实现 了多棱 面水晶磨削 、 抛 光一体｛ ｔ ｇ Ｄ Ｔ， 达到高效 、 节能和
降低 劳 动 强 度 的 目 的 ， 重 点 介 绍该 机 的 工作 原 理 、 结 构 构 成 及 主 要 部 件 的设 计 。
关键 词 ： 水 晶加工 ： 优化设计 ；台达 Ｐ Ｌ Ｃ 中图分 类号 ： Ｔ Ｇ ６ ５ ９ 文献 标 志码 ： Ａ
［ ７ ］ 陈传盛 ， 刘 天贵 ， 陈小华 ， 等． 油酸修饰 碳纳米管及 其摩擦性能
的研 究［ Ｊ ］ ． 润滑与密封 ， ２ ０ ０ ７ （ １ ２ ） ： ２ ３ — ２ ６ ．
【 ３ ］ 赵讳程 ． 姚 军燕 ， 付建 勇， 等． 聚酰 亚胺树脂 改性研 究进展 ［ Ｊ ］ ．
中困胶粘剂 ， ２ ０ １ Ｉ （ ８） ： ５ ２ — ５ ６ ．
分 子 通报 ， ２ ＯＩ Ｉ （ １ ０ ） ： ７ ０ — ７ ８ ．
求 ，在研磨中可以先进行粗磨再进行精磨用 以提高产晶
精度 ； 然 后进 入下 一 步抛 光Ｔ 序 ， 主要 是 对 水晶 棱 而进 行 的精 加 Ｔ ， 使 之达 到产 品 的 质量 要 求 ， 水 晶 的品 紫剔 透 、
自动 化程度 。
２ ． ２ 优 化 的基 本原 则
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床 的三 电机模 式 改 为
单 一 电机控 制 ，大 大 提 高 了 电 机 的 利 用
图 ２ 改进 后 的 水 晶 磨抛 机
１ ） 确保 产品 质量 的原 则 。 在工 业设 计 中 ， 怎样选 取 参 率 ， 如 图 ２所示 。 数使得设计能够确保产品的质量 ，这是相当重要的优化 ３ 基 于 台达 Ｐ Ｌ Ｃ 的控制 系统 设 计 原则 之一 。 质量 就是 产 品的生 命 ， 没 有质 量保 证 的商 控 制系 统设 计 是完 成水 晶磨抛 一 体化 装备 的心 脏技 品就 没有 销售 市场 ， 就 是一 堆 废 品 。因此 。 在机 床 的优 化 术 ，为了 实现该 装 备 从现 有 的人 工操 纵 向 自动 化转 变 的 设计 过 程 中要 时刻遵 循 的一 点 就是 确 保产 品 的质 量 。在 目标 ， 本装 备 采用 数控 编程 控制 实 现 。 在综 合 分析 现有 的
制约 ， 我 国水 晶 制 品企 业一 直 处 于 中低端 水 平 ， Ｊ Ｊ ｌ 】Ｉ ＿ ＝ 效 率
和质量远远落后于国内外的实际需求。改善现有的加 ｆ ： 设备 ， 实现 水晶 、 宝石 、 玻璃等复杂异型刻而产品的机械
化 自动 生 产是 广 大加 Ｔ 水 晶 、 宝石 、 玻 璃 等 厂家 的迫 切 愿
（ ２） ： １ ０１ —１ ０５ ．
机 械工程师 ２ ０ １ ５ 年第９ 期 “１ ３ ３
字木 交 ｉ ｉ ； ｉ
理论 ， 研发 ， 设计 ， 制 造
和抛 光 加工 。其次 优
化 后 的 机床 ： 【 ＝ 作 台采
用 双 层 双 导 轨 的 设
计 ，大 大减 轻 了运 动 光彩夺 目主要就是通过抛光得到的。无论何种水 晶加工 部件 的重量 ，同时将 机床在本质上都是进行这 ４ 部分＿ Ｔ序 ，各种机床主要 的 现有 的 多 工位 加 工机 区别体 现 在加 ＿ Ｔ］ 一 位 的数 量 、 机床 １ 二 作 台 的布 局 、 机 床 的
望， 市 场潜 力 巨 大。 ２ 机 床 的优化 设 计
２ ． ， 机 床 的 工作原 理
现 阶段 ， 内的 水 晶 、 玻璃 等 饰 品 的加 工企 业 有 数 千 家， 比较 集 中 的有 ” 中闺水 晶之 都 ” 称 呼 的 江苏 省 东 海 县 。 东海 县 每届 水 品 节 的交 易量 达 ２ ～ ８ 亿 元 ，每 年产 量 多达 ４ ０ ０ ０ ｔ ， 生 产 的 水 晶玻 璃 饰 品有 ｌ ６ 、 ３ ２ 、 ６ ４ 、 ｌ ２ ８ 面 的 不等 ， 有 圆形 、 方形 、 水 滴 形等 各种 形状 。 虽然 国内加 丁水 晶 、 玻 璃 的企 ￣ ， ｌ ｋ ， １ Ｅ 多， 但 是水 晶磨 抛 加 工方 式 主要 有 两种 ： 一种 足采 用 传统 的加 工方 法 ， 首 先要 完成 水 晶 的磨 削加 工 ， 然