CN100532018C - 一种双轴磨削机构及其构成的牙套加工机床 - Google Patents

Abstract

一种双轴磨削机构及其构成的牙套加工机床，双轴磨削机构包括座体、主轴、齿轮、移动驱动装置、旋转驱动装置、主轴头和扫描装置，旋转驱动装置包括齿轮轴、第一步进电机和第一联轴节；移动驱动装置包括第二步进电机、丝杆副、第二联轴节、滑座、推力轴承、滑座盖，丝杆套固定在滑座盖上；主轴头包括壳体和两组磨削机构，磨削机构包括壳体、高速电机、第三联轴节、磨针安装夹头和磨针；主轴一端支承在座体上并可转动和轴向移动，另一端转动支承在推力轴承上；牙套加工机床包括机架、上述双轴磨削机构和加工件安装定位机构。本发明消除了主轴旋转运动对主轴移动运动的干扰，容易实现加工的精确控制，为简化牙套加工机床的控制软件创造了良好条件。

Description

一种双轴磨削机构及其构成的牙套加工机床

技术领域

本发明涉及一种磨削机构，还涉及由该磨削机构构成的机床，更具体地说，涉及一种双轴磨削机构及其构成的牙套加工机床。

背景技术

在牙齿齿形的损害中，因龋齿、虫牙等牙病所导致的牙齿齿形损害或因物理原因造成的牙齿齿形损害是最为常见的。对上述损害的齿形进行修复，现有牙科技术通常是采用在受损齿形的受损位置粘结上修补材料，然后进行打磨的方法进行修补，这种方法对于受损大的齿形修补工作量大，而且修补后的牙形外冠质量完全决定于牙医个人的技术水平，牙形外冠形状很难达到人的牙齿的一般牙形外冠形状，使病人在牙齿修补后感到不适。

为满足被损害牙形修复的要求，国外出现了由双轴磨削机构组成的牙套加工机床，能够根据被损害的牙形，制造出与被损害牙形密切配合且牙形外冠能够达到人的牙齿的一般牙形外冠形状的牙套。

如图1所示，现有牙套加工机床的双轴磨削机构包括主轴106和驱动该主轴106旋转且轴线与该主轴轴线相平行的齿轮轴113，齿轮轴113支承在座体110上，步进电机111通过联轴节112连接并驱动齿轮轴113旋转，齿轮轴113与主轴106上的大齿轮105配合，驱动主轴106旋转；主轴106前一端通过滑动轴承115(如图3所示)支承在座体110上，步进电机101通过联轴节102连接丝杆(图中未示出)，丝杆与设置在主轴106后端的丝杆套104a配合、同时大齿轮105与齿轮轴113配合实现导向形成螺旋滑块机构，步进电机101驱动主轴沿其轴线方向实现前后移动；主轴前端固定连接主轴头120，如图5所示，主轴头120包括壳体121和沿主轴轴线对称间隔并偏心设置的两组磨削机构，每组磨削机构包括设置在壳体121内的高速电机122、联轴节124、连接在联轴节124上的磨针安装夹头125、位于壳体121外的磨针126和设置在壳体121顶部的扫描装置123。磨针126在主轴106的轴向移动、主轴106的转动及高速电机122的驱动下，实现对牙套坯料的磨削加工。

但是，现有牙套加工机床的双轴磨削机构仍存在如下缺陷：

1、主轴106的旋转运动动作与轴向移动动作未隔绝开，主轴106在齿轮轴113的驱动下作旋转运动时，会带动主轴106作轴向移动，使得轴向移动存在偏差而影响加工精度；

2、为消除这种影响，必需在牙套加工机床的控制软件中，控制步进电机101作轴向移动补偿，又使得牙套加工机床的控制软件复杂化；

3、主轴106的轴向移动以齿轮轴113为导向，导向精度较低，从而影响加工精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一在于，提供一种双轴磨削机构，通过设置主轴推力轴承将主轴的旋转运动和轴向移动分隔开，实现旋转运动和移动的准确动作提高加工精度，并为控制软件的简化创造良好条件。

本发明要解决的技术问题之二在于，提供一种由上述双轴磨削机构构成的牙套加工机床，克服现有牙套加工机床由于现有双轴磨削机构存在的上述缺陷造成的控制软件复杂的缺陷。

本发明解决其技术问题所之一采用的技术方案是：构造一种双轴磨削机构，包括座体、主轴、设置在该主轴上的齿轮、驱动主轴沿其轴线移动的移动驱动装置、驱动该齿轮的旋转驱动装置和设置在该主轴前端的主轴头和扫描装置，所述旋转驱动装置包括支承在该座体上、与所述齿轮啮合且轴线与该主轴主轴线平行的齿轮轴、第一步进电机和连接该第一步进电机与该齿轮轴的第一联轴节；所述移动驱动装置包括第二步进电机、丝杆副和连接该第二步进电机与所述丝杆副的丝杆的第二联轴节；所述主轴头包括壳体和沿所述主轴线对称间隔并偏心设置的两组磨削机构，每组所述磨削机构包括设置在该壳体内的高速电机、第三联轴节、连接在该第三联轴节上的磨针安装夹头和位于该壳体外的磨针；所述主轴一端通过轴承支承在所述座体上并相对于所述轴承可转动和轴向移动，其特征在于，所述移动驱动装置还包括与所述座体滑动配合的滑座、设置在该滑座中的推力轴承、设置在该滑座后端的滑座盖，所述丝杆副的丝杆套固定在该滑座盖上，所述主轴的另一端转动支承在所述推力轴承上。

在本发明的双轴磨削机构中，所述推力轴承为双向推力轴承或轴向推力方向指向所述主轴头方向的单向推力轴承。

在本发明的双轴磨削机构中，包括滑座导向机构，该滑座导向机构包括平行于所述主轴线并设置在所述座体上的直线导轨和设置在所述滑座下侧并与所述直线导轨滑动配合的滑块；所述扫描装置设置在所述主轴头壳体的顶部。

在本发明的双轴磨削机构中，所述滑块包括开口向下的通槽，所述导轨包括与该通槽滑动配合的平面。

在本发明的双轴磨削机构中，所述导轨包括平行于所述主轴线的导槽，所述滑块包括插入该导槽并与该导槽滑动配合的导向凸起。

在本发明的双轴磨削机构中，所述滑座导向机构设置在所述滑座的一侧或对称两侧。

本发明解决其技术问题所之二采用的技术方案是：构造一种牙套加工机床，包括机架、安装在该机架上的双轴磨削机构和加工件安装定位机构；

该双轴磨削机构包括座体、主轴、设置在该主轴上的齿轮、驱动主轴沿其轴线移动的移动驱动装置、驱动该齿轮的旋转驱动装置和设置在该主轴前端的主轴头和扫描装置，所述旋转驱动装置包括支承在该座体上、与所述齿轮啮合且轴线与该主轴主轴线平行的齿轮轴、第一步进电机和连接该第一步进电机与该齿轮轴的第一联轴节；所述移动驱动装置包括第二步进电机、丝杆副和连接该第二步进电机与所述丝杆副的丝杆的第二联轴节；所述主轴头包括壳体和沿所述主轴线对称间隔并偏心设置的两组磨削机构，每组所述磨削机构包括设置在该壳体内的高速电机、第三联轴节、连接在该第三联轴节上的磨针安装夹头和位于该壳体外的磨针；所述主轴一端通过轴承支承在所述座体上并相对于所述轴承可转动和轴向移动；

该加工件安装定位机构包括座体a、主轴a、设置在该主轴a上的齿轮a、驱动主轴a沿其轴线移动的移动驱动装置a、驱动该齿轮a的旋转驱动装置a和设置在该主轴a前端的加工件夹具，所述旋转驱动装置a包括支承在该座体a上、与所述齿轮a啮合且轴线与该主轴a主轴线平行的齿轮轴a、第一步进电机a和连接该第一步进电机a与该齿轮轴a的第一联轴节a；所述移动驱动装置a包括第二步进电机a、丝杆副a和连接该第二步进电机a与所述丝杆副a的丝杆a的第二联轴节a；所述主轴a一端通过轴承a支承在所述座体a上并相对于所述轴承a可转动和轴向移动；其特征在于：

所述双轴磨削机构的移动驱动装置还包括与所述座体滑动配合的滑座、设置在该滑座中的推力轴承、设置在该滑座后端的滑座盖，所述丝杆副的丝杆套固定在该滑座盖上，所述主轴的另一端转动支承在所述推力轴承上。

在本发明的牙套加工机床中，所述加工件安装定位机构的移动驱动装置a还包括与所述座体a滑动配合的滑座a、设置在该滑座a中的推力轴承a、设置在该滑座a后端的滑座盖a，所述丝杆副a的丝杆套a固定在该滑座盖a上，所述主轴a的另一端转动支承在所述推力轴承a上。

在本发明的牙套加工机床中，包括水循环装置和一套所述双轴磨削机构和一套所述加工件安装定位机构，所述加工件安装定位机构的主轴线a与所述双轴磨削机构的主轴线垂直相交，所述双轴磨削机构的扫描装置设置在所述主轴头壳体顶部；所述水循环装置包括设置在所述机架下方的水箱、连接该水箱的管路、串接在该管路中的水泵和设置在该管路出水一端的喷嘴，所述喷嘴对准加工件的加工位置。

在本发明的牙套加工机床中，包括两套所述双轴磨削机构和一套所述加工件安装定位机构，该两套所述双轴磨削机构主轴线同轴、主轴头相对并相对于所述加工件安装定位机构主轴线a对称布置，所述加工件安装定位机构主轴线a与所述双轴磨削机构的主轴线垂直相交，所述加工件安装定位机构安装面与所述双轴磨削机构安装面成45度角，所述双轴磨削机构的扫描装置设置在所述主轴头壳体顶部。

实施本发明的双轴磨削机构及其构成的牙套加工机床，与现有技术比较，其有益效果是：

1、通过在主轴与其移动驱动装置之间设置滑座和支承主轴的推力轴承，消除了主轴旋转运动对主轴移动运动的干扰，使双轴磨削机构主轴的旋转运动和轴向移动成为两个相互独立无干扰的运动，容易实现加工的精确控制，并为简化牙套加工机床的控制软件创造了良好条件；

2、双轴磨削机构通过设置滑座导向机构，提高了轴向移动导向精度，从而使牙套加工机床提高加工精度。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是现有双轴磨削机构的立体图。

图2是本发明双轴磨削机构一种实施例的立体图。

图3是本发明双轴磨削机构反映主轴两端支撑结构的立体图。

图4是图2中I部放大图。

图5是本发明双轴磨削机构的主轴头的一种实施例方式立体图。

图6是本发明牙套加工机床一种实施例的立体图。

图7是图6去掉机架后的立体图。

图8是图7的左视图。

具体实施方式

如图2所示，本发明的双轴磨削机构包括座体110、主轴106、连接在主轴106上的齿轮105、主轴移动驱动装置、主轴旋转驱动装置和设置在主轴106前端的主轴头120和扫描装置123。

主轴移动驱动装置包括步进电机101、丝杆副(图中未示出)和连接步进电机101与丝杆副的丝杆的联轴节102，还包括与座体110滑动配合的滑座104、设置在滑座104中的推力轴承107(如图3所示)、设置在滑座104后端的滑座盖103，丝杆副的丝杆套固定在滑座盖103上或与滑座盖103设置为一体。主轴106的一端通过滑动轴承115(如图3所示，在其它实施例中，也可以使用滚动轴承)支承在座体110的前端支撑部114上，滑动轴承115可以采用自润滑轴承，主轴106可相对于轴承转动和轴向移动，另一端转动支承在推力轴承107上；推力轴承107可以采用单向推力轴承，也可采用双向推力轴承，采用单向推力轴承时，轴承的轴向推力方向指向主轴头120方向。

主轴旋转驱动装置包括支承在座体110上的齿轮轴113、步进电机111和连接步进电机111与该齿轮轴113的联轴节112，齿轮轴113与齿轮105啮合且其轴线与主轴106的轴线平行。

如图5所示，主轴头120包括壳体121和沿主轴106的轴线对称间隔并偏心设置的两组磨削机构，每组磨削机构包括设置在壳体121内的高速电机122、联轴节124、连接在联轴节124上的磨针安装夹头125和位于壳体121外的磨针126。在本实施例中，扫描装置123设置在壳体121顶部。在其它实施例中，扫描装置123可以设置在其它合适的位置，如放置在壳体121的侧面或下部。

为了提高主轴106的移动精度，设置滑座导向机构。如图2、图4所示，滑座导向机构包括平行于主轴106的轴线并设置在座体110上的直线导轨109和设置在滑座下侧并与直线导轨109滑动配合的滑块108。滑座导向机构设置在滑座的一侧或两侧对称同时设置。

在本实施例中，滑块108设置开口向下的通槽，直线导轨109包括与滑块108的通槽滑动配合的侧平面或顶平面或侧平面加定平面。在其它实施例中，可以采用在直线导轨109上设置平行于主轴106的轴线的导槽，滑块设置插入该导槽并与该导槽滑动配合的导向凸起。

如图6、图7所示，本发明的牙套加工机床包括机架400、安装在机架400上的双轴磨削机构100和300及加工件安装定位机构200。

如图7、图8所示，双轴磨削机构100和300采用上述的本发明双轴磨削机构。两套双轴磨削机构的主轴线同轴、主轴头相对并相对于加工件安装定位机构200的主轴线对称布置，加工件安装定位机构200的主轴线与双轴磨削机构的主轴线垂直相交，加工件安装定位机构安装面与双轴磨削机构安装面成45度角(也可以采用其它角度)。在其它实施例中，加工件安装定位机构200的主轴线与双轴磨削机构的主轴线可以成空间垂直关系，两轴线不相交但相邻近。

在其它实施例中，牙套加工机床可以采用一套双轴磨削机构和一套所述加工件安装定位机构的结构，也可以采用两套双轴磨削机构和两套所述加工件安装定位机构的结构等。在采用两套双轴磨削机构和两套加工件安装定位机构的结构时，两套双轴磨削机构的主轴线同轴、主轴头相对并相对于加工件安装定位机构的主轴线对称布置，两套加工件安装定位机构可相对于双轴磨削机构的主轴线对称布置也可不对称布置。

工件安装定位机构200可采用现有结构的工件安装定位机构。即工件安装定位机构包括座体、主轴、设置在主轴上的齿轮、驱动主轴沿其轴线移动的移动驱动装置、驱动齿轮的旋转驱动装置和设置在该主轴前端的加工件夹具。旋转驱动装置包括支承在座体上、与齿轮啮合且轴线与主轴线平行的齿轮轴、第一步进电机和连接第一步进电机与齿轮轴的第一联轴节。移动驱动装置包括第二步进电机、丝杆副和连接第二步进电机与丝杆副的丝杆的第二联轴节；主轴一端通过轴承支承在座体上并相对于该轴承可转动和轴向移动，另一端通过设置在主轴后端上的丝杆套支承在丝杆上。

工件安装定位机构200可采用本发明改进的工件安装定位机构。即工件安装定位机构包括座体、主轴、设置在主轴上的齿轮、驱动主轴沿其轴线移动的移动驱动装置、驱动齿轮的旋转驱动装置和设置在该主轴前端的加工件夹具。旋转驱动装置包括支承在座体上、与齿轮啮合且轴线与主轴线平行的齿轮轴、第一步进电机和连接第一步进电机与齿轮轴的第一联轴节。移动驱动装置包括第二步进电机、丝杆副和连接第二步进电机与丝杆副的丝杆的第二联轴节，还包括与座体滑动配合的滑座、设置在滑座中的推力轴承、设置在滑座后端的滑座盖，丝杆副的丝杆套固定在该滑座盖上；主轴一端通过轴承支承在座体上并相对于该轴承可转动和轴向移动，主轴的另一端转动支承在推力轴承上。

对加工过程中产生的粉尘可以采用常用的通风除尘法或水除尘法。水除尘法的水循环装置包括设置在机架400下方的水箱、连接该水箱的管路、串接在该管路中的水泵和设置在该管路出水一端的喷嘴，喷嘴对准加工件的加工位置，实现水循环强制除尘。

Claims (10)

1、一种双轴磨削机构，包括座体、主轴、设置在该主轴上的齿轮、驱动主轴沿其轴线移动的移动驱动装置、驱动该齿轮的旋转驱动装置和设置在该主轴前端的主轴头和扫描装置，所述旋转驱动装置包括支承在该座体上、与所述齿轮啮合且轴线与该主轴主轴线平行的齿轮轴、第一步进电机和连接该第一步进电机与该齿轮轴的第一联轴节；所述移动驱动装置包括第二步进电机、丝杆副和连接该第二步进电机与所述丝杆副的丝杆的第二联轴节；所述主轴头包括壳体和沿所述主轴线对称间隔并偏心设置的两组磨削机构，每组所述磨削机构包括设置在该壳体内的高速电机、第三联轴节、连接在该第三联轴节上的磨针安装夹头和位于该壳体外的磨针；所述主轴一端通过轴承支承在所述座体上并相对于所述轴承可转动和轴向移动，其特征在于，所述移动驱动装置还包括与所述座体滑动配合的滑座、设置在该滑座中的推力轴承、设置在该滑座后端的滑座盖，所述丝杆副的丝杆套固定在该滑座盖上，所述主轴的另一端转动支承在所述推力轴承上。

2、如权利要求1所述的双轴磨削机构，其特征在于：所述推力轴承为双向推力轴承或轴向推力方向指向所述主轴头方向的单向推力轴承。

3、如权利要求1或2所述的双轴磨削机构，其特征在于：包括滑座导向机构，该滑座导向机构包括平行于所述主轴线并设置在所述座体上的直线导轨和设置在所述滑座下侧并与所述导轨滑动配合的滑块；所述扫描装置设置在所述主轴头壳体的顶部。

4、如权利要求3所述的双轴磨削机构，其特征在于：所述滑块包括开口向下的通槽，所述直线导轨包括与该通槽滑动配合的平面。

5、如权利要求3所述的双轴磨削机构，其特征在于：所述导轨包括平行于所述主轴线的导槽，所述滑块包括插入该导槽并与该导槽滑动配合的导向凸起。

6、如权利要求3所述的双轴磨削机构，其特征在于：所述滑座导向机构设置在所述滑座的一侧或对称两侧。

7、一种牙套加工机床，包括机架、安装在该机架上的双轴磨削机构和加工件安装定位机构；

该双轴磨削机构包括座体、主轴、设置在该主轴上的齿轮、驱动主轴沿其轴线移动的移动驱动装置、驱动该齿轮的旋转驱动装置和设置在该主轴前端的主轴头和扫描装置，所述旋转驱动装置包括支承在该座体上、与所述齿轮啮合且轴线与该主轴主轴线平行的齿轮轴、第一步进电机和连接该第一步进电机与该齿轮轴的第一联轴节；所述移动驱动装置包括第二步进电机、丝杆副和连接该第二步进电机与所述丝杆副的丝杆的第二联轴节；所述主轴头包括壳体和沿所述主轴线对称间隔并偏心设置的两组磨削机构，每组所述磨削机构包括设置在该壳体内的高速电机、第三联轴节、连接在该第三联轴节上的磨针安装夹头和位于该壳体外的磨针；所述主轴一端通过轴承支承在所述座体上并相对于所述轴承可转动和轴向移动；

该加工件安装定位机构包括座体a、主轴a、设置在该主轴a上的齿轮a、驱动主轴a沿其轴线移动的移动驱动装置a、驱动该齿轮a的旋转驱动装置a和设置在该主轴a前端的加工件夹具，所述旋转驱动装置a包括支承在该座体a上、与所述齿轮a啮合且轴线与该主轴a主轴线平行的齿轮轴a、第一步进电机a和连接该第一步进电机a与该齿轮轴a的第一联轴节a；所述移动驱动装置a包括第二步进电机a、丝杆副a和连接该第二步进电机a与所述丝杆副a的丝杆a的第二联轴节a；所述主轴a一端通过轴承a支承在所述座体a上并相对于所述轴承a可转动和轴向移动；其特征在于：

所述双轴磨削机构的移动驱动装置还包括与所述座体滑动配合的滑座、设置在该滑座中的推力轴承、设置在该滑座后端的滑座盖，所述丝杆副的丝杆套固定在该滑座盖上，所述主轴的另一端转动支承在所述推力轴承上。

8、如权利要求7所述的牙套加工机床，其特征在于：所述加工件安装定位机构的移动驱动装置a还包括与所述座体a滑动配合的滑座a、设置在该滑座a中的推力轴承a、设置在该滑座a后端的滑座盖a，所述丝杆副a的丝杆套a固定在该滑座盖a上，所述主轴a的另一端转动支承在所述推力轴承a上。

9、如权利要求7所述的牙套加工机床，其特征在于：包括水循环装置和一套所述双轴磨削机构和一套所述加工件安装定位机构，所述加工件安装定位机构的主轴线a与所述双轴磨削机构的主轴线垂直相交，所述双轴磨削机构的扫描装置设置在所述主轴头壳体顶部；所述水循环装置包括设置在所述机架下方的水箱、连接该水箱的管路、串接在该管路中的水泵和设置在该管路出水一端的喷嘴，所述喷嘴对准加工件的加工位置。

10、如权利要求7所述的牙套加工机床，其特征在于：包括两套所述双轴磨削机构和一套所述加工件安装定位机构，该两套所述双轴磨削机构主轴线同轴、主轴头相对并相对于所述加工件安装定位机构主轴线a对称布置，所述加工件安装定位机构主轴线a与所述双轴磨削机构的主轴线垂直相交，所述加工件安装定位机构安装面与所述双轴磨削机构安装面成45度角，所述双轴磨削机构的扫描装置设置在所述主轴头壳体顶部。

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