CN100491076C - 珩磨机 - Google Patents

Abstract

本发明的珩磨机具有固定于主轴下端、并在外周部配设有磨具的珩磨工具、随着主轴的驱动转动对主轴施加上下振动的施振机构、可转动地配设于珩磨工具下方的平台上用于固定工件的工件卡盘，和用于驱动工件卡盘转动的工件用马达。另外，将调整工件卡盘的包括转动方向的转速的转动调整器连接于主轴用马达与工件用马达，通过借助工件用马达与工件用马达的转动调整器调整包括转动方向的转速、来调整主轴上下振动的振动数。由此不需设置构造复杂的施振机构，可简单构成；调整被加工物的转动与主轴的转动，可使珩磨工具上下方向的振动数与加工条件相适应、容易地进行调整。

Description

珩磨机

技术领域

本发明主要涉及对被加工物的内周面进行珩磨加工的珩磨机，特别是关于使珩磨工具一边沿轴向进给一边使其磨具部插入被加工物内，一边使珩磨工具转动和使其做上下轴向往复运动(上下振动)一边对被加工物内周面进行高尺寸精度的珩磨加工的珩磨机。

背景技术

作为珩靡机，在现有技术中，已知的如日本专利第2602165号公报等展示了这样的珩磨机：一边将珩磨工具的磨具部插入被加工物的加工孔内并沿轴向进给、一边使珩磨工具做转动与轴向上下往复运动(上下振动)，这样来珩磨加工被加工物的加工孔内周面。

这种珩磨机，由于使珩磨工具一边转动一边做上下轴向往复运动(上下振动)，故可对被加工物的内周面以非常高的精度进行精密磨削加工；加工时最合适的上下振动数，要根据珩磨工具的转速、被加工物的材质、加工孔的内径等加工条件而变化。

因此，在现有的珩磨机中，在珩磨机上装有由伺服马达作动的独立的施振装置，一边由该施振装置使主轴(即珩磨工具)上下振动一边驱动转动。在改变珩磨工具的上下振动数时，改变施振装置的伺服马达的转速，根据加工条件调整上下振动数(例如参照日本专利特开2001-277094号公报等)。为此，存在施振装置构造复杂化、零件件数增多，同时制造时的组装作业工时也增加、制造成本增高的课题。

发明内容

本发明的珩磨机具有主轴支承部、上下动机构、主轴、主轴用马达、珩磨工具、施振机构、工件卡盘和工件用马达。所述主轴支承部可相对主轴架上下移动地安装，用于支承主轴；上下动机构用于使该主轴支承部上下运动；主轴可自由转动且可上下运动地支承于该主轴支承部内；主轴用马达用来驱动主轴转动；珩磨工具固定于主轴下端，并在外周配设着磨具；施振机构随着主轴的驱动转动使主轴上下振动；工件卡盘可转动地配设于珩磨工具下方的平台上，用于固定工件；工件用马达用于驱动工件卡盘转动。用于调整工件卡盘的转动方向与转速的转动调整器连接于主轴用马达与工件用马达；通过由工件用马达与工件用马达的转动调整器对包含转动方向的转速进行的调整来调整主轴上下振动的振动数。

本发明的目的即在于提供因上述构成而可以无须构造复杂的施振装置、构造简单，可调整被加工物的转动与主轴的转动，并可容易地调整珩磨工具上下方向的振动数使之与加工条件相吻合的珩磨机。

上述施振机构可具有环状座与1个回转轮，所述环状座围绕主轴安装于主轴支承部内、且在圆周上高度变化地在上面形成圆锥面；回转轮大致成圆锥台形状，接于环状座上的圆锥面，且借助相对主轴成直角的悬臂式的转动轴可自由转动地支承。

另外，施振机构也可由下述的环状座与1个回转轮构成。所述环状座围绕主轴安装于主轴支承部内，且圆周上高度变化地形成上面；回转轮接于环状座的上面，且借助相对主轴成直角的悬臂式的转动轴可自由转动地枢支着，外周具有半圆形断面部。

这样构成的珩磨机，在平台上的工件卡盘上例如夹持着圆筒形工件，由主轴用马达的驱动来驱动主轴转动；同时，一边由工件用马达的驱动驱动工件卡盘转动；一边使上下运动机构工作，使主轴慢慢下降，使主轴下端的珩磨工具的磨具部插入工件的加工孔内，进行加工孔内的珩磨磨削加工。

这时，随着主轴的转动，施振机构的回转轮在环状座上滚动；此时，由回转轮随着在环状座上的圆周上的圆锥面或上面高度位置的变化进行上下运动，使主轴上下方向振动，珩磨工具一边在加工孔内转动一边上下振动，可很好地对内周面进行磨削加工。

由该种珩磨工具进行的加工孔内的磨削加工，可根据工件的材质与加工孔的内径等的加工条件，调整到最佳转速与振动数地进行。例如，在施振机构的环状座的圆周上的高度变化为一周一个循环的情况下，主轴转速为1000rpm(转/分)时振动数成1000周/分，基于其转速决定振动数。

但是例如在珩磨加工直径比较大的加工孔的情况下，转速例如为500rpm，振动数例如为1000周/分的情况。这时，由工件用马达驱动使工件卡盘与主轴同方向例如在500rpm下转动，相对地珩磨工具也以500rpm转动，对珩磨工具以1000周/分的振动数施振；由调整主轴用马达与工件用马达的转速，可将珩磨工具的转速与振动数设定在希望值。

从而，如依本发明的珩磨机，不需像现有技术那样在主轴架中安装单独的构造复杂的施振装置，可以以较少的零件件数与简单的构造实现珩磨机主轴架与主轴支承部的小型化；可根据加工条件以最佳转速与振动数驱动珩磨工具，可对工件的加工孔内周面等进行高精度的珩磨磨削加工。

附图说明

图1是表示本发明一实施例的珩磨机的剖面构成图。

图2是施振机构的放大剖面图。

图3是施振机构的分解立体图。

图4是表示相对主轴转动的上下振动的振幅的曲线图。

图5是另一实施例的施振机构的放大剖面图。

图6是另一实施例施振机构的分解立体图。

图7是表示另一实施例的相对主轴转动的上下振动的振幅的曲线图。

具体实施方式

下边借附图所示的实施例来说明本发明。而且，本发明并不局限于所述实施例。发明内容的要件内的所有变更、或相关要件的均等物均包含在发明所要保护的范围内。

图1示出了珩磨机的剖面构成图。在珩磨机中纵向安装着主轴架2，如图1所示，在该主轴架2内在上下方向可升降移动地配设着主轴支承部3。使主轴支承部3上下移动的上下动机构5纵向配设于主轴支承部3的右侧。该上下动机构5构成为：通过滚珠轴承可自由转动地纵向支承着螺旋轴5a，在该螺旋轴5a上螺合着连结于主轴支承部3的内螺纹部5b，上下动用马达10向下安装于本体1，上下动用马达10的转动轴连结于该螺旋轴5a的上端。由上下动用马达10的转动驱动，螺旋轴5a转动，由螺旋轴5a的转动通过内螺纹部5b使主轴支承部3在主轴架2内上下升降移动。

在主轴支承部3内，通过滚珠轴承16与滑动滚珠轴承12、15可自由转动地、且沿纵向即沿铅直方向安装着主轴4。在主轴4的上部形成花键4a，该花键4a可滑动地插入于设在主轴架2的上部的锥形滚子轴承11的内侧滑动构件的内孔、沿轴向可滑动且可转动地支承着。

锥形滚子轴承11的内侧滑动构件的上部，设有驱动转动用的皮带轮9，皮带轮9通过皮带连于主轴用马达8；由主轴用马达8的驱动转动，在允许上下动的状态驱动转动主轴4。在主轴用马达8上连接着用于调整控制转速的转动调整器27。

另外，主轴4可上下动地支承于主轴支承部3内。即，主轴4，在主轴支承部3内由滑动滚珠轴承12、和配设于大直径部4c周围的滑动滚珠轴承15可上下动地支承着，可在小小的范围内(约几毫米左右)上下动。再者，在主轴4的中间部设法兰4b，在该法兰4b的上边通过滚珠轴承14a配设弹簧座14，在该弹簧座14与上方的支承部的框之间夹装着螺旋弹簧13，螺旋弹簧13对主轴4向下方赋能。由该螺旋弹簧13的弹力，将后述的施振机构20的回转轮21推压接触于环状座23上。

再就是在主轴支承部3内，配设着使主轴4上下振动的施振机构20。该施振机构20构成为：在主轴支承部3的内侧固定环状座23，在该环状座23的上方，以与主轴4成直角的转动轴22悬臂式枢支着回转轮21，使该回转轮21接触于环状座23的上面并转动。

即，施振机构20，如图2、图3所示，在主轴支承部3内围绕着主轴4在其外周安装着环状座23，而且在环状座23的上面，通过与主轴4成直角的转动轴22在主轴4侧部可自由转动地枢支着圆锥台状的回转轮21。圆锥台状的回转轮21的圆锥面(圆锥台面)21a，靠主轴4与回转轮21等的自重与螺旋弹簧13的弹力所产生的负荷施加于下方环状座23的上面的圆锥面(圆锥台面)23a而接触于该圆锥面23a上。

回转轮21，如图2、图3所示，使其圆锥面21a吻合接触于环状座23的圆锥面23a，配置于与主轴4平行的位置，在与该转动轴22之间夹装着滚珠轴承等轴承，可自由转动地、即可在环状座23上滚动地枢支着。

环状座23上面的圆锥面23a，如图2、图3、图4所示，其高度在圆周上变化地形成；这里，如图4所示，设圆周上的0°角度位置为最低位水平，则圆锥面23a的高度从0°到180°渐渐上升并达到最高位水平；而从180°到360°又渐渐下降。

环状座的圆锥面23a的高低差，例如设定为1mm，主轴4转动时，通过回转轮21在环状座23的圆锥面23a上滚动，以约1mm的振幅向主轴4施加上下方向的振动。关于该环状座的圆锥面的高低差，可预先制作出具有各种高低差的多个环状座，由更换这些环状座，可变更主轴4的振动振幅。

这里，施振机构20的回转轮21仅为一个，而且由转动轴22成悬臂式可自由转动地支承着，因此与两侧设回转轮的情况相比，可减少零件件数，使施振机构20小型化，可将其收纳于狭小空间的主轴支承部3内。

在从主轴支承部3向下方突出的主轴4的下端，通过转接器6安装着珩磨工具7。该珩磨工具7构成为，在心轴7a的下部设有磨具部7b；在磨具部7b上，从设于心轴7a下部的缝隙可向外侧突出地配设着多件磨具。磨具部7b上的磨具的突出长度，可借转动转接器6的调整环来调整。

另一方面，在珩磨机的平台29上面，在主轴4与珩磨工具7的正下方位置，配设着用于夹持工件(被加工物)的工件卡盘24。该工件卡盘24，可动地安装着夹持工件的卡盘构件，并通过铅直配设的工件卡盘轴26与轴承19可转动地被支承着。

工件卡盘轴26通过皮带轮、皮带连于工件用马达25，由该工件用马达25的转动，驱动其转动。在该工件用马达25上连接着转动调整器28，由该转动调整器28可调整工件用马达25的转速与转动方向。

下边来说明上述这样构成的珩磨机的工作。在使用珩磨机进行珩磨加工的情况下，将作为被加工物的工件W夹持于平台29上的工件卡盘24上，将具有规定形状与外径的珩磨工具7通过转接器6安装于主轴4的下端部，使磨具部7b成可插入工件W的加工孔内的状态。在该状态，一起动珩磨机，主轴用马达8转动，并驱动主轴4转动；同时，工件用马达25转动，并驱动工件卡盘24转动。

由此，主轴4与珩磨工具7转动、并由施振机构20的作用使其沿上下方向振动，而珩磨工具7相对工件的转速与上下振动数，根据工件的材质、工件的加工孔内径等加工条件，作为最佳值例如设定转速为500rpm，振动数为1000周/分，为了将其实现，主轴4以1000rpm的转速驱动转动，工件卡盘24以500rpm的转速驱动转动。

即，由主轴用马达8的驱动主轴4以1000rpm转速转动，由此，施振机构20的回转轮21在环状座23上以1000rpm转速转动，在主轴4与珩磨工具7上按环状座23的圆锥面23a的高低差(这里约为1mm)的振幅产生1000周/分的上下振动。

另一方面，工件卡盘24上的工件W以500rpm转速与主轴同方向转动，因此，珩磨工具7相对工件W以500rpm的转速转动。在这种状态下，上下动用马达10转动，上下动机构5工作，主轴4与主轴保持部3一同下降，由此，珩磨工具7的磨具部7b，随着上述的转动与振动，插入工件的加工孔内，进行加工孔内的珩磨加工，即进行内周面的磨削。

这样，根据工件W的材质、加工孔的内径等加工条件，来设定珩磨工具7的最佳转速与振动数，振动数可由主轴4的转速、即使用主轴用马达8的转动调整器27可容易地设定。另外，该转速可由主轴4的转速与工件卡盘24的转速、即使用主轴用马达8的转动调整器27与工件用马达25的转动调整器28很容易地设定。例如，依加工条件，设工具7的转速为1000rpm，其振动数为500周/分的情况下，主轴4以500rpm转速驱动转动，工件卡盘以500rpm转速向与主轴4相反方向驱动转动。由此，珩磨工具7以500周/分进行上下振动，同时相对工件以500rpm转速相对转动，以上述转速与振动数可很好地进行珩磨加工。

另外，在施振机构20的回转轮中，使用在外周具有圆锥面21a的回转轮21，由于使所述面接触于环状座23的圆锥面23a上地转动，所以不会产生旋转转动时容易产生的内轮与外轮的速度差，故减少了现有技术中以轮胎车轮作为回转轮使用的情况下车轮接触面的磨损，可将回转轮21的寿命延长得很长。

图5～图7示出了另一实施例的施振机构40。该施振机构40构成为：在主轴支承部3的内侧固定着环状座43，在该环状座43的上方，由与主轴4成直角的转动轴42悬臂式枢支着回转轮41，使该回转轮41接触于环状座43的上面转动。

即，施振机构40，如图5、图6所示，在主轴支承部3内围绕主轴4在其外周安装着环状座43，且在环状座43的上面，通过与主轴4成直角的转动轴42在主轴4侧部可自由转动地枢支着具有半圆形断面部41a的回转轮41。在环状座43的上面，如图5、图6所示，沿其圆周方向、在圆周上连续形成高度例如每90°变化的上升面43a、下降面43b、上升面43c、下降面43d。这些上升面43a、下降面43b、上升面43c、下降面43d的高度的变化幅度，成了主轴4的上下振动的振幅，例如设定为约1mm。即，环状座43上面的高度形成为，如图7所示，例如圆周上的角度位置从0°到90°作为上升面43a上升约1mm，从90°到180°作为下降面43b下降约1mm，从180°到270°作为上升面43c上升约1mm，从270°到360°作为下降面43d下降约1mm。

回转轮41外周的半圆形断面部41a，由主轴4与回转轮41等的自重与由螺旋弹簧产生的弹力等的负荷施加于该环状座43的上升面43a、下降面43b、上升面43c、下降面43d的任何一面而接触于该面上。回转轮41，如图5、图6所示，使其半圆形断面部41a接触于环状座43的上面，配置于与主轴4平行的位置，在与其转动轴42之间夹装滚珠轴承等轴承，可自由转动地、即可在环状座43上滚动地被支承着。从而，主轴4转动时，回转轮41在环状座43的上面滚动旋转，主轴4每一转产生振幅约1mm的二周的上下振动。

在这样构成的施振机构40中，与前述同样，伴随着主轴4的转动，回转轮41在环状座43上面滚动、旋转，由此主轴4与珩磨工具7上产生约1mm振幅的上下振动，上述这样，由于主轴4每转产生2周的振动，该振动数变成为：例如主轴4转速为1000rpm情况下，产生2000周/分的振动。

另外，如将形成于环状座上面的上升面与加工面的数量增加为六个，八个，则主轴4每转可产生三周、四周的上下振动；再者，环状座上面的高低差，除上述1mm之外，如预先分别制出具有2mm、3mm的高低差的上升面、下降面的环状座，对其任意选择更换，即可适应工件的加工条件、将振动的振幅设定为所希望的值。

Claims (3)

1.一种珩磨机，其特征在于，具有：

(a)安装成可对主轴架在上下方向移动用来支承主轴的主轴支承部；

(b)使该主轴支承部上下动的上下动机构；

(c)可自由转动并可上下动地支承于该主轴支承部内的主轴；

(d)驱动该主轴转动的主轴用马达；

(e)固定于该主轴下端、外周部配设有磨具的珩磨工具；

(f)随着该主轴的驱动转动对该主轴施加上下振动的施振机构；

(g)可转动地配设于该珩磨工具的下方的平台上、用于夹持工件的工件卡盘；

(h)驱动该工件卡盘转动的工件用马达；

将用于调整该工件卡盘的包括转动方向的转速的转动调整器连接于主轴用马达和工件用马达；通过借助该工件用马达和该工件用马达的转动调整器对包括转动方向的转速进行的调整、来调整该主轴的上下振动的振动数。

2.按权利要求1所记述的珩磨机，其特征在于，该施振机构具有环状座与1个回转轮；所述环状座围绕主轴安装于主轴支承部内、且在圆周上高度变化地在上面形成圆锥面；所述回转轮为圆锥台形状，接触于环状座上的圆锥面、且借助对主轴成直角悬臂式的转动轴可自由转动地支承。

3.按权利要求1所记述的珩磨机，其特征在于，前述施振机构具有环状座与1个回转轮，所述环状座围绕主轴安装于主轴支承部内、且形成圆周上高度变化的上面；所述回转轮接触于环状座的上面、在外周具有半圆形断面部，且借助对主轴成直角悬臂式的转动轴可自由转动地支撑。

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