多轴平毛开花一体机及其加工多面刷的方法与流程

本发明涉及一种毛刷的制造设备，特别涉及一种多轴平毛开花一体机；本发明还涉及一种多轴平毛开花一体机加工多面刷的方法，一次装夹即可完成多面刷各个工作面的开花和平毛，属于毛刷加工设备及加工方法技术领域。

背景技术：

毛刷制作过程中，先要在刷体底板上钻孔，再向孔眼中植毛，植毛完成后，要对刷毛进行后续修毛加工。修毛的最重要工序是平毛，即用平毛刀对刷毛进行整体修平。很多刷毛还需要使用开花刀对毛峰进行起绒，即采用高速旋转的开花刀将每根刷丝的尖部划开成多股细丝，这样刷丝的根部强度很好，尖部又比较柔软；开花后的毛刷还需要进行平毛将刷毛修剪平整。某些毛刷在开花前先进行平毛，以提高开花质量，开花后再次平毛。

传统的制刷工艺中，开花刀组件及平毛刀组件都是安装在独立的机座上，作为单体设备使用。刷体植毛完成后，首先要在开花刀组件上装夹固定、开花，开花后从开花刀组件上卸下，再到平毛刀组件上装夹固定、平毛。由于传统设备进行单次平毛，很难修剪干净；因此在开花后往往还需要先剪毛，然后再进行平毛。如此，毛刷从植毛后到成品需要经过多次装夹、拆卸、转运等，工人的操作强度大，生产效率低。

此外，传统的修毛角度较小，只能修剪单面刷毛的毛刷，即刷毛基本朝向一个方向，对于刷体正面、左右两侧及前后两侧均植毛的毛刷，则不能一次装夹就修剪完毕。

技术实现要素：

本发明的首要目的在于，提供一种多轴平毛开花一体机，一次装夹即可对多面刷的各个刷面连续进行开花及平毛，且结构紧凑，自动化程度及生产效率高。

为实现以上目的，本发明的一种多轴平毛开花一体机，包括水平底座，所述水平底座上安装有工作台底座，所述水平底座的后侧连接有竖向底座，所述竖向底座的上部安装有沿y向伸至工作台底座上方的夹具部装，所述夹具部装上夹持有多面刷；所述工作台底座上安装有工作面朝上的开花机构和平毛机构，所述开花机构和平毛机构的轴线沿y向延伸且在x方向并排设置。

相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：夹具部装所夹持多面刷的毛面朝下，开花机构和平毛机构的刀锋朝上，当多面刷的毛面在开花机构和平毛机构的上方沿x向平移时，高速旋转的开花刀和平毛刀对刷毛依次进行开花和平毛，也可以先平毛、后开花、再平毛等。

作为本发明的改进，所述竖向底座的前端面上部固定有z轴导轨，所述z轴导轨上通过z轴滑块支撑有z轴滑板，所述z轴滑板的前端面固定有x轴导轨，所述x轴导轨上通过x轴滑块支撑有x轴滑板，所述x轴滑板上铰接有向前伸出的a轴，所述a轴的前端固定有a轴转臂，所述夹具部装的后端固定在a轴转臂上。z轴滑板沿z轴导轨向下滑动时，夹具部装的高度下降，使多面刷进入修毛工位，并精确控制调节开花和平毛的高度。z轴滑板沿z轴导轨向上滑动时，夹具部装升高，使多面刷脱离修毛工位，便于a轴转臂带动夹具部装转动，避免与开花机构和平毛机构发生干涉。x轴滑板沿x轴导轨平移时，刷毛下端依次经过开花机构和平毛机构，得以获得开花与平毛。当a轴转臂转动使正面刷毛朝下时，刷体正面的刷毛靠下得以修剪。当a轴发生偏转时，a轴转臂带动夹具部装绕a轴轴线摆动；当a轴转臂转动使多面刷右侧的刷毛靠下时，多面刷的右侧刷毛得以修剪；当a轴转臂转动使多面刷左侧的刷毛靠下时，多面刷的左侧刷毛得以修剪，如此可以修剪左中右三个工作面的刷毛，或者修剪出从左到右的弧形刷面。

作为本发明的进一步改进，所述开花机构和平毛机构安装在y轴底板上，y轴底板下端面的左右两侧分别通过y轴滑块支撑在y轴导轨上，两y轴导轨固定在所述工作台底座的顶部；工作台底座的上部一侧安装有y轴丝杠，所述y轴丝杠的一端由y轴伺服电机驱动，所述y轴丝杠的中部旋接有y轴螺母，y轴螺母通过y轴连接块与y轴底板的底部固定连接。y轴伺服电机驱动y轴丝杠转动，y轴螺母带动y轴底板沿y轴导轨平移，使得开花机构和平毛机构在y向的位置得以调整，以便夹具带动多面刷在前后方向摇摆时，开花刀和平毛刀的位置与刷毛的加工工位相适应。

作为本发明的进一步改进，所述竖向底座的后端面安装有z轴丝杠，z轴丝杠的一端由z轴伺服电机驱动，z轴丝杠的中部旋接有z轴螺母，所述z轴螺母上固定有z轴连接块，z轴连接块的前端穿过竖向底座上的避让槽与所述z轴滑板的后端面相连；所述z轴连接块的后端铰接有配重气缸，所述配重气缸的底部固定在水平底座上。z轴伺服电机驱动z轴丝杠转动，z轴螺母通过z轴连接块带动z轴滑板升降，z轴滑板带动x轴平移机构、a轴旋转机构及夹具部装同步升降，z轴滑板、x轴平移机构、a轴旋转机构及夹具部装的重量由配重气缸平衡。

作为本发明的进一步改进，所述z轴滑板的下方安装有x轴丝杠，x轴丝杠的一端由x轴伺服电机驱动，x轴丝杠的中部旋接有x轴螺母，x轴螺母通过x轴连接块与x轴滑板的后端面相连。x轴伺服电机驱动x轴丝杠转动，x轴螺母带动x轴滑板沿x轴导轨平移，使刷毛依次掠过开花刀和平毛刀的刀锋，从而获得修剪。

作为本发明的进一步改进，所述x轴滑板的后端面固定有a轴减速机，所述a轴减速机的输入端由a轴伺服电机驱动，所述a轴的后端与所述a轴减速机的输出端相连。a轴伺服电机驱动a轴减速机运转，使a轴发生转动，a轴带动a轴转臂及夹具部装绕a轴轴线转动，使得刷体左右两侧的刷毛得以修剪。

作为本发明的进一步改进，所述夹具部装上安装有至少两套夹具，各夹具的中部分别通过x向固定轴铰接在夹具部装上，各夹具的下部分别安装有x向拨销，两x向拨销上分别安装有拨销轴承；所述夹具部装的下部安装有沿y向延伸的b轴丝杠，所述b轴丝杠的一端由b轴伺服电机驱动，所述b轴丝杠的中部旋接有b轴螺母，所述b轴螺母连接在u形连杆的中部，u形连杆的两端向上延伸且分别设有上端开口的连杆腰形槽，两拨销轴承分别嵌于相应的连杆腰形槽中。各夹具上均夹持一个毛刷，如此可以同时加工两把以上多面刷。b轴伺服电机驱动b轴丝杠转动，b轴螺母驱动u形连杆前后摆动，u形连杆通过两x向拨销带动夹具的下部绕x向固定轴的轴线摆动，x向拨销通过拨销轴承在连杆腰形槽中滑动，形成移动副，以适应u形连杆位置的变化。夹具在前后方向的摆动，可以使多面刷在前后方向可修剪出弧形刷面。

作为本发明的进一步改进，所述开花机构在y轴底板上设有旋向相反的两组，每组开花机构设有由同一个开花电机驱动的两个开花刀组件；所述平毛机构在y轴底板上设有旋向相反的两组，每组平毛机构设有由同一个平毛电机驱动的两个平毛刀组件。刷毛沿x向平移时，可以先后经过两个旋向相反的开花刀开花，以及两个旋向相反的平毛刀平毛，如此沿x向的一次移动即可获得两次旋向相反的开花和平毛，且每个开花电机分别驱动两个开花刀组件，每个平毛电机分别驱动两个平毛刀组件，前后两把多面刷同步进行加工，将生产效率提高四倍。

本发明的另一个目的在于，提供一种多轴平毛开花一体机加工多面刷的方法，一次装夹即可对多面刷的各个刷面连续进行开花及平毛，且结构紧凑，自动化程度及生产效率高。

为实现以上目的，本发明的多轴平毛开花一体机加工多面刷的方法，依次包括如下步骤：⑴x轴滑板位于x轴导轨的左端，a轴转臂处于6点钟方向，将多面刷的刷体夹持在相应夹具上；⑵a轴转臂逆时针旋转至3点钟方向，然后z轴滑板下行，使刷体的左侧刷毛到达开花刀及平毛刀的刀锋加工高度，x轴滑板沿x轴导轨往复平移；⑶z轴滑板先上行，a轴转臂逆时针旋转至12点方向使刷体的正面朝下，然后b轴向后摆动α角，z轴滑板下行，使刷体正面前侧的刷毛到达开花刀及平毛刀的刀锋加工高度，x轴滑板沿x轴导轨往复平移；⑷z轴滑板先上行，b轴向前摆动2α角后，z轴滑板下行，使刷体正面后侧的刷毛到达开花刀及平毛刀的刀锋加工高度，x轴滑板沿x轴导轨往复平移；⑸z轴滑板先上行，b轴向后摆动α角，a轴转臂逆时针旋转至9点钟方向，然后z轴滑板下行，使刷体的右侧刷毛到达开花刀及平毛刀的刀锋加工高度，x轴滑板沿x轴导轨往复平移；⑹z轴滑板先上行，a轴转臂顺时针旋转至12点钟方向，x轴滑板平移至x轴导轨的左端，夹具松开使刷体落下；⑺a轴转臂顺时针旋转至6点钟方向，回到步骤⑴再次上料，如此循环。

相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：刷体装夹后，通过旋转a轴转臂使刷体的各个刷毛面朝下，可以适应毛面辐射角不大于180°的各种形状的刷体，通过x轴、z轴、a轴及b轴的配合可以依次对刷体左侧、正面前侧、正面后侧、右侧的刷毛依次进行开花和平毛，从而在刷体上加工出各种形状的毛面。x轴滑板的往复平移可以对刷毛进行多次开花和平毛，确保开花充分及毛面平整。可以在一台设备上完成刷体前、后、左、右及正面等各刷毛面的后续加工，无需反复装夹、拆卸，极大地提高了生产效率。

作为本发明的改进，所述α角不大于60°，最左侧刷毛与最右侧刷毛之间的夹角不大于180°；步骤⑵至步骤⑸中，y轴底板沿y轴导轨平移，使开花刀及平毛刀的刀锋在前后方向的位置与所加工的刷毛相吻合；z轴滑板沿z轴导轨配合升降调整需要加工的刷毛高度。夹具在b轴上的摆动角最大可达120°，即可加工毛刷的刷毛在前后方向可达120°夹角，在左右方向可达180°夹角，极大提高了设备对毛刷的适应性。毛刷绕b轴摆动后，刷毛在前后方向的位置变动较大，有可能超出开花刀及平毛刀的加工幅宽，y轴底板沿y轴导轨平移，可以使需要加工的毛面位于开花刀及平毛刀的加工幅宽范围内。z轴滑板配合x轴、a轴及b轴进行升降可以修剪出光滑过渡的弧形毛面。

附图说明

图1为本发明多轴平毛开花一体机的主视图。

图2为图1的左视图。

图3为图1的右视图。

图4为图1的立体图。

图5为图1的后视图。

图6为本发明中夹具部装的放大图。

图7为本发明上料时的状态图。

图8为本发明加工刷体左侧刷毛时的状态图。

图9为本发明加工刷体正面前侧刷毛时的状态图。

图10为本发明加工刷体正面后侧刷毛时的状态图。

图11为本发明加工刷体右侧刷毛时的状态图。

图12为本发明释放刷体时的状态图。

图中：1.x轴伺服电机；1a.x轴丝杠；1b.x轴连接块；1c.x轴滑板；1d.x轴导轨；1e.x轴滑块；2.y轴伺服电机；2a.y轴丝杠；2b.y轴螺母；2c.y轴底板；2d.y轴导轨；2e.y轴滑块；3.z轴伺服电机；3a.z轴丝杠；3b.z轴螺母；3c.z轴滑板；3d.z轴导轨；3e.z轴滑块；3f.z轴连接块；3g.配重气缸；4.a轴伺服电机；4a.a轴减速机；4b.a轴；4c.a轴转臂；5.b轴伺服电机；5a.b轴丝杠；5b.b轴螺母；5c.u形连杆；5c1.连杆腰形槽；6.夹具部装；6a.夹具；6b.x向固定轴；6c.x向拨销；6d.拨销轴承；7.开花机构；7a.开花刀组件；7b.开花电机；8.平毛机构；8a.平毛刀组件；8b.平毛电机；9.水平底座；10.竖向底座；11.工作台底座；12.多面刷。

具体实施方式

在本发明的以下描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指装置必须具有特定的方位。

如图1至图6所示，本发明的多轴平毛开花一体机包括水平底座9，水平底座9上安装有工作台底座11，水平底座9的后侧连接有竖向底座10，竖向底座10的上部安装有沿y向伸至工作台底座11上方的夹具部装6，夹具部装6上夹持有多面刷12；工作台底座11上安装有工作面朝上的开花机构7和平毛机构8，开花机构7和平毛机构8的轴线沿y向延伸且在x方向并排设置。

夹具部装6所夹持多面刷12的毛面朝下，开花机构7和平毛机构8的刀锋朝上，当多面刷12的毛面在开花机构7和平毛机构8的上方沿x向平移时，高速旋转的开花刀和平毛刀对刷毛依次进行开花和平毛，也可以先平毛、后开花、再平毛等。

竖向底座10的前端面上部固定有z轴导轨3d，z轴导轨3d上通过z轴滑块3e支撑有z轴滑板3c，z轴滑板3c的前端面固定有x轴导轨1d，x轴导轨1d上通过x轴滑块1e支撑有x轴滑板1c，x轴滑板1c上铰接有向前伸出的a轴4b，a轴4b的前端固定有a轴转臂4c，夹具部装6的后端固定在a轴转臂4c上。

z轴滑板3c沿z轴导轨3d向下滑动时，夹具部装6的高度下降，使多面刷12进入修毛工位，并精确控制调节开花和平毛的高度。z轴滑板3c沿z轴导轨3d向上滑动时，夹具部装6升高，使多面刷12脱离修毛工位，便于a轴转臂4c带动夹具部装6转动，避免与开花机构7和平毛机构8发生干涉。x轴滑板1c沿x轴导轨1d平移时，刷毛下端依次经过开花机构7和平毛机构8，得以获得开花与平毛。当a轴转臂4c转动使正面刷毛朝下时，刷体正面的刷毛靠下得以修剪。当a轴发生偏转时，a轴转臂4c带动夹具部装6绕a轴轴线摆动；当a轴转臂4c转动使多面刷12右侧的刷毛靠下时，多面刷12的右侧刷毛得以修剪；当a轴转臂4c转动使多面刷12左侧的刷毛靠下时，多面刷12的左侧刷毛得以修剪，如此可以修剪左中右三个工作面的刷毛，或者修剪出从左到右的弧形刷面。

开花机构7和平毛机构8安装在y轴底板2c上，y轴底板2c下端面的左右两侧分别通过y轴滑块2e支撑在y轴导轨2d上，两y轴导轨2d固定在工作台底座11的顶部；工作台底座11的上部一侧安装有y轴丝杠2a，y轴丝杠2a的一端由y轴伺服电机2驱动，y轴丝杠2a的中部旋接有y轴螺母2b，y轴螺母2b通过y轴连接块与y轴底板2c的底部固定连接。y轴伺服电机2驱动y轴丝杠2a转动，y轴螺母2b带动y轴底板2c沿y轴导轨2d平移，使得开花机构7和平毛机构8在y向的位置得以调整，以便夹具带动多面刷12在前后方向摇摆时，开花刀和平毛刀的位置与刷毛的加工工位相适应。

竖向底座10的后端面安装有z轴丝杠3a，z轴丝杠3a的一端由z轴伺服电机3驱动，z轴丝杠3a的中部旋接有z轴螺母3b，z轴螺母3b上固定有z轴连接块3f，z轴连接块3f的前端穿过竖向底座10上的避让槽与z轴滑板3c的后端面相连；z轴连接块3f的后端铰接有配重气缸3g，配重气缸3g的底部固定在水平底座9上。z轴伺服电机3驱动z轴丝杠3a转动，z轴螺母3b通过z轴连接块3f带动z轴滑板3c升降，z轴滑板3c带动x轴平移机构、a轴旋转机构及夹具部装6同步升降，z轴滑板3c、x轴平移机构、a轴旋转机构及夹具部装6的重量由配重气缸3g平衡。

z轴滑板3c的下方安装有x轴丝杠1a，x轴丝杠1a的一端由x轴伺服电机1驱动，x轴丝杠1a的中部旋接有x轴螺母，x轴螺母通过x轴连接块1b与x轴滑板1c的后端面相连。x轴伺服电机1驱动x轴丝杠1a转动，x轴螺母带动x轴滑板1c沿x轴导轨1d平移，使刷毛依次掠过开花刀和平毛刀的刀锋，从而获得修剪。

x轴滑板1c的后端面固定有a轴减速机4a，a轴减速机4a的输入端由a轴伺服电机4驱动，a轴的后端与a轴减速机4a的输出端相连。a轴伺服电机4驱动a轴减速机4a运转，使a轴发生转动，a轴带动a轴转臂4c及夹具部装6绕a轴轴线转动，使得刷体左右两侧的刷毛得以修剪。

夹具部装6上安装有至少两套夹具6a，各夹具6a的中部分别通过x向固定轴6b铰接在夹具部装6上，各夹具6a的下部分别安装有x向拨销6c，两x向拨销6c上分别安装有拨销轴承6d；夹具部装6的下部安装有沿y向延伸的b轴丝杠5a，b轴丝杠5a的一端由b轴伺服电机5驱动，b轴丝杠5a的中部旋接有b轴螺母5b，b轴螺母5b连接在u形连杆5c的中部，u形连杆5c的两端向上延伸且分别设有上端开口的连杆腰形槽5c1，两拨销轴承6d分别嵌于相应的连杆腰形槽5c1中。

各夹具6a上均夹持一个毛刷，如此可以同时加工两把以上多面刷12。b轴伺服电机5驱动b轴丝杠5a转动，b轴螺母5b驱动u形连杆5c前后摆动，u形连杆5c通过两x向拨销6c带动夹具6a的下部绕x向固定轴6b的轴线摆动，x向拨销6c通过拨销轴承6d在连杆腰形槽5c1中滑动，形成移动副，以适应u形连杆5c位置的变化。夹具6a在前后方向的摆动，可以使多面刷12在前后方向可修剪出弧形刷面。

开花机构7在y轴底板2c上设有旋向相反的两组，每组开花机构7设有由同一个开花电机7b驱动的两个开花刀组件7a；平毛机构8在y轴底板2c上设有旋向相反的两组，每组平毛机构8设有由同一个平毛电机8b驱动的两个平毛刀组件8a。刷毛沿x向平移时，可以先后经过两个旋向相反的开花刀开花，以及两个旋向相反的平毛刀平毛，如此沿x向的一次移动即可获得两次旋向相反的开花和平毛，且每个开花电机7b分别驱动两个开花刀组件7a，每个平毛电机8b分别驱动两个平毛刀组件8a，前后两把多面刷12同步进行加工，将生产效率提高四倍。

本发明的多轴平毛开花一体机加工多面刷的方法，依次包括如下步骤：⑴如图7所示，x轴滑板1c位于x轴导轨1d的左端，a轴转臂4c处于6点钟方向，将多面刷12的刷体夹持在相应夹具6a上；

⑵如图8所示，a轴转臂4c逆时针旋转至3点钟方向，然后z轴滑板3c下行，使刷体的左侧刷毛到达开花刀及平毛刀的刀锋加工高度，x轴滑板1c沿x轴导轨1d往复平移；

⑶如图9所示，z轴滑板3c先上行，a轴转臂4c逆时针旋转至12点方向使刷体的正面朝下，然后b轴向后摆动α角，z轴滑板3c下行，使刷体正面前侧的刷毛到达开花刀及平毛刀的刀锋加工高度，x轴滑板1c沿x轴导轨1d往复平移；

⑷如图10所示，z轴滑板3c先上行，b轴向前摆动2α角后，z轴滑板3c下行，使刷体正面后侧的刷毛到达开花刀及平毛刀的刀锋加工高度，x轴滑板1c沿x轴导轨1d往复平移；

⑸如图11所示，z轴滑板3c先上行，b轴向后摆动α角，a轴转臂4c逆时针旋转至9点钟方向，然后z轴滑板3c下行，使刷体的右侧刷毛到达开花刀及平毛刀的刀锋加工高度，x轴滑板1c沿x轴导轨1d往复平移；

⑹如图12所示，z轴滑板3c先上行，a轴转臂4c顺时针旋转至12点钟方向，x轴滑板1c平移至x轴导轨1d的左端，夹具6a松开使刷体落下；

⑺a轴转臂4c顺时针旋转至6点钟方向，回到步骤⑴再次上料，如此循环。

刷体装夹后，通过旋转a轴转臂4c使刷体的各个刷毛面朝下，可以适应毛面辐射角不大于180°的各种形状的刷体，通过x轴、z轴、a轴及b轴的配合可以依次对刷体左侧、正面前侧、正面后侧、右侧的刷毛依次进行开花和平毛，从而在刷体上加工出各种形状的毛面。x轴滑板1c的往复平移可以对刷毛进行多次开花和平毛，确保开花充分及毛面平整。可以在一台设备上完成刷体前、后、左、右及正面等各刷毛面的后续加工，无需反复装夹、拆卸，极大地提高了生产效率。

α角不大于60°，最左侧刷毛与最右侧刷毛之间的夹角不大于180°；夹具6a在b轴上的摆动角最大可达120°，即可加工毛刷的刷毛在前后方向可达120°夹角，在左右方向可达180°夹角，极大提高了设备对毛刷的适应性。

步骤⑵至步骤⑸中，y轴底板2c沿y轴导轨2d平移，使开花刀及平毛刀的刀锋在前后方向的位置与所加工的刷毛相吻合；z轴滑板3c沿z轴导轨3d配合升降调整需要加工的刷毛高度。毛刷绕b轴摆动后，刷毛在前后方向的位置变动较大，有可能超出开花刀及平毛刀的加工幅宽，y轴底板2c沿y轴导轨2d平移，可以使需要加工的毛面位于开花刀及平毛刀的加工幅宽范围内。z轴滑板3c配合x轴、a轴及b轴进行升降可以修剪出光滑过渡的弧形毛面。

以上仅为本发明之较佳可行实施例而已，非因此局限本发明的专利保护范围。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。