冰刀研磨机设计

机床的总体布局和关键部件的选取；通过打印机接口外接自行设计的板卡把冰刀研磨机作为通用 PC 机的一个外设，从而实现 PC 直接数控，满足了冰刀研磨机便携式的要求；同时研制了适合冰刀研磨加工的专用夹具。

（2）冰刀的手工研磨，刀刃线形状、研磨量、研磨的分级、控制过程全依赖操作员的手感和经验程度，难以达到形状精度和表面精度的要求。本文分析了影响冰刀精度的各种因素，并针对研磨刀刃线的控制和工艺特点，对冰刀的分级研磨和砂轮的结构和运动进行了研究。数控系统根据研磨量，自动生成冰刀研磨的加工工艺卡。

（3）本文结合了砂轮的磨损机理，提出了控制砂轮修整、补偿的方法。 （4）在华中数控系统硬件体系的基础上，详细分析了冰刀研磨加工的控制过程，设计了研磨砂轮的特殊运动方法，采取了半闭环的伺服位置控制方案，采取CNC-PLC模拟量单元的数据及信号处理环节，用变频器来实现对砂轮主轴电机的控制，从而保砂轮以恒定的线速度进行研磨加工。

（5）本文对基于华中开放式数控平台的专用机床控制软件开发进行了的研究和探讨，研制了冰刀研磨控制软件，将面向对象编程技术应用到冰刀的数控编程中去。数控系统具备友好的人机界面和加工过程的在线仿真功能。

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2. 冰刀研磨机总体结构

本文研究的数控冰刀研磨机是集机械、电气、计算机和控制技术于一体的机械加工设备。其中，机械部分是冰刀研磨机的重要组成部分。机械部分的布局、结构设计、裝夹技术将对加工精度、系统可靠性和设备的便携性具有十分重要的意义。

2.1 冰刀研磨机的主要指标

冰刀的数控研磨有其行业特点。首先，由于每个冰刀的磨损程度不同，其轮廓形状位置是未知的。其次，冰刀数控研磨属于成形加工，不但要将刀刃磨出来，还必须将冰刀轮廓形状修复成规定的形状。再次，冰刀的刀刃面要求有较低的粗糙度。最后，研磨冰刀时，在保证质量的前提下，应尽量考虑冰刀的使用寿命，每把冰刀的研磨量设定要合理。综合上述冰刀研磨的特点后，确定冰刀研磨机的主要指标为：

1．能够按特定参数和仿形自动研磨 300～450mm，拱高 10mm 的速滑、短道速滑冰刀的任意弧度。通过 X 、Y、Z 三个轴的伺服电机控制三维运动平台和研磨运动。

2．冰刀研磨过程分粗磨、精磨、抛光三级研磨，磨轮驱动为变频、低噪、小功率电机。冰刀刃平面粗糙度达到 Ra0.05～0.025，90°边刃角直接打磨。一次研磨时间为 3～5 分钟。

3．采用弧度采集器、线阵 CCD 与 A/D 转换卡、单片机进行接口通讯，能检测冰刀弧度、刀刃磨损量；接收、运算采样数据；显示研磨过程图形、进行数据对比和按弧度检测数据分级研磨。

2.2 冰刀研磨机的基本要求

（1）该设备是用于运动员研磨冰刀，设备应简单、可靠、易操作、精度高； （2）为了保障冰刀的形状精度，机械夹持部分应具有良好的刚性和精度； （3）设备的布局、功能应适应不同种类冰刀研磨的要求。

2.3 冰刀研磨机总体布局

研磨机的总体布局是设计研磨机时影响全局性的决策部署。在总体布局确定后，才能确定部件之间的相对位置及运动关系，进一步具体设计研磨机。总体布局的影响因素是多方面的，其中，工件的表面形成方法，即冰刀与砂轮怎么做相对运动来加工刀刃是设计研磨机时首先要决定的。表面形成的方法确定后，研磨机的布局、传动、结构及外形等就可初步决定。为了减少或消除研磨机的振动及热变形，应特别注意主轴变速箱、电动机等的布局。此外，被加工工件的尺寸、

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