CN101590623A - 横梁移动式数控磨床 - Google Patents

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董凯夫
徐慧芳
吴强洪
陈眉
黄春韶
裘卓明
陈晓
林晓
林达
叶铁
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Abstract

本发明涉及一种横梁移动式数控磨床，所述横梁安装在导轨滑块座上，所述导轨滑块座上有X向传动机构，并与导轨基座上导轨相连，所述导轨一侧为一组二支直线滚动导轨，一侧为滚轮式滚动导轨，或二侧均为直线滚动导轨，横梁沿导轨可作X向运动。本发明磨床的横梁直接安装在导轨滑块座上，结构简明，重心低，运动稳定性好，精度好。磨床磨头能作成形磨削和周边磨削，使用功能多，能实现自动磨削，是一种新型的精密磨削加工设备。

Description

横梁移动式数控磨床
技术领域
本发明涉及一种机械加工设备，尤其涉及一种横梁移动式数控磨床。
背景技术
机械加工设备中有龙门固定式机床，如龙门刨床、龙门铣床等；也有龙门移动式，如龙门镗铣床、龙门式加工中心等。龙门移动式机床采用龙门、立柱和横梁构成一个龙门式框架，整体纵向移动，其运动重心高，稳定性差，尤其大跨距的龙门移动式的机床稳定性更差。龙门式框架整体移动结构复杂，驱动功率大。
有的设想在重型机床上采用双移动横梁的五面体数控铣镗车钻一体化的技术方案，目的是提供加工性能多样化，操作方便的产品。.主要技术特征是安装左右二个横梁，再在工作台的一侧设置一个可放工件的转台，实现车削加工。该技术方案实施有难度，设备造价高。这种车铣镗钻结合在一起的一机多用机床会影响加工精度，不适用于磨床；也有的设想在数控龙门加工中心上采用双驱动直联式驱动装置，提出一种内壁设有丝杠螺纹的齿轮结构，这种直联式驱动的丝杠螺母加工工艺复杂，滚珠丝杠传动形式会受到长度的限制，不适用X向较长的机床。
发明内容
本发明要解决上述龙门框架整体移动结构复杂，运动重心高，稳定性差的技术问题；同时，针对双横梁移动的一体化的机床一机多用，加工精度低，不适用于磨床的问题；而数控龙门加工中心的直联驱动，只能用于丝杠螺母旋转的传动形式，也不能用于长丝杠的传动机构，有局限性。
针对上述这些技术问题，本发明的目的在于提供一种重心低，运动稳定性好，X向传动不受长度限制的、可用于精密磨削加工的横梁移动式数控磨床。
本发明的技术方案通过以下措施实现：横梁移动式数控磨床，由横梁、横向拖板、垂直拖板、磨头、导轨滑块座、导轨基座、基座立柱、数控系统、检测系统、工作台或工件传送式安装机构组成，其特征在于：所述横梁安装在导轨滑块座上，所述导轨滑块座上有X向传动机构，并与导轨基座上导轨相连，所述导轨一侧为一组二支直线滚动导轨，另一侧为滚轮式滚动导轨，或二侧均为直线滚动导轨，横梁沿导轨可作X向运动。
作为优选，：所述X向传动机构，有左右两对主辅X向交流伺服电机及X向变速箱，通过X向齿轮/齿条传动。
作为优选，所述导轨基座左右侧均为直线滚动导轨，所述X向传动机构为交流伺服电机，通过变速箱和滚珠丝杠传动副驱动。
作为优选，所述横梁正面安装有Y向直线导轨、横向拖板和Y向传动机构，所述Y向传动机构有两对主辅Y向交流伺服电机及Y向变速箱，通过Y向齿轮/齿条传动，采用同步驱动技术和消除间隙技术实现。
作为优选，所述磨头上有垂直回转机构和水平回转机构，所述水平回转机构装在垂直拖板的底部。
作为优选，所述垂直回转机构围绕X轴可作负3度至正93度转动；所述水平回转机构围绕Z轴可作正负180度转动。
作为优选，所述横梁上安装有至少一套横向拖板、垂直拖板和磨头装置。
作为优选，所述磨头可作卧式或立式安装调整，所述磨头可装成形砂轮作成形磨削，或安装普通砂轮作周边磨削。
本发明的有益效果是：横梁直接安装在导轨滑块座上，沿导轨作X向运动，结构简明，其重心低，运动稳定性好，X向不受长度限制，机床专用于磨削加工精度好。机床能作成形磨削和周边磨削，使用功能多，能实现自动磨削，是一种高效新型的精密磨削加工设备。
附图说明
图1本发明的一种结构示意图；
图2图1的X向导轨和X向传动机构示意图；
图3是图1的X向丝杠式传动机构示意图；
图4是一种工件传送式安装机构的横梁移动式数控磨床示意图。
图中所示：1、横梁，2、横向拖板，3、垂直拖板，4、导轨滑块座，5、导轨基座，6、基座立柱，7、数控系统，8、激光扫描式测量装置，9、工作台，10、X向传动机构，11、直线滚动导轨，12、滚轮式滚动导轨，13、交流伺服电机，14、蜗轮变速箱，15、X向齿轮，16、Y向直线导轨，17、Y向传动机构，18、Y向交流伺服电机，19、Y向变速箱，20、磨头，21、磨头体，22、垂直回转机构，23、水平回转机构，24、X向齿条，25、滚珠丝杠传动副，26、Y向齿轮/齿条，27成形金刚石砂轮，28、普通砂轮，29工件传送式安装机构
具体实施方法
下面通过实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体说明。
如图1、图2所示，横梁移动式数控磨床的横梁1，用HT300灰铸铁铸造，为长方形箱体式的双层壁结构，或采用钢板焊接成形的构件，具有足够强的刚性，藉16只M20螺钉与导轨滑块座4相连。所述箱体式导轨滑座4底部装有二组X向导轨滑块且与导轨基座5上的直线滚动导轨11连接，箱内装有X向传动机构10。结构使横梁1沿直线滚动导轨11作X向运动，其运动速度为0-20米/每分钟。
如图2所示，X向传动机构的左右二对主辅交流伺服电机13，直接联接蜗轮变速箱14的X向齿条24，与导轨基座5上的X向齿轮15啮合驱动。二侧导轨基座上分别安装有直线光栅尺并与数控系统7连接，确保X向二侧四只驱动交流电机的同步并对X向运动作全闭环控制。为了不受横梁1热变形的影响，所述光栅读数尺采用水平式的安装技术。所述X向齿条24、X向齿轮传动采用消除间隙技术，就是一只主运动的交流伺服电机13作X向运动的正转动，另一辅助运动的交流伺服电机13与主运动的电机作反方向的转动，并保持一定的电流差值，这样通过电气控制消除X向运动的间隙。这种传动方式与滚珠丝杠传动形式的最大区别在于不受丝杠挠度的影响，X向可以有任意的长度。
如图1所示，当横梁1长度跨距大于3米时，右侧导轨基座5上装有一组二支的直线滚动导轨11，长度与机床X向行程相匹配，实施例的直线导轨为力士乐STAR 2-1805-662-63/11300。左侧导轨采用二只INA轭圈式钢滚轮滚动导轨12与其下面的钢导轨啮合，是一种开放式的导轨。这种导轨组合形式，避免了热变形的危害，且有较好的运动精度。当横梁1跨距小于3米时或X向长度小于5米时，如图3所示，左右侧导轨基座5上的导轨均采用直线滚动导轨11，X向传动机构10采用交流伺服电机13通过变速箱14和滚珠丝杠副25的形式驱动。
如图1、图4所示，所述横梁1正面安装有Y向直线导轨16，Y向直线导轨16上面安装有横向拖板2，横向拖板2上安装有Y向传动机构17。所述Y向传动机构17有两对主、辅Y向交流伺服电机18及Y向变速箱19，通过Y向齿轮/齿条26驱动。所述Y向齿轮/齿条26传动采用消除间隙技术，就是一只主运动的交流伺服电机18作Y向运动的正转动，另一辅助运动的交流伺服电机18与主运动的电机作反方向的转动，并保持一定的电流差值，这样通过电气控制消除Y向运动的间隙。
如图1所示，实施例数控系统7采用西门子840DCNC系统，有人机对话界面，操作方便，有自动控制的磨削软件和完备的磨削数据库，可实现机床外部操作和计算机管理。激光扫描式测量装置8安装在垂直拖板3的左、右侧面，测量头沿各自的垂直拖板3作上下运动，测量装置的伸出与往回运动采用气缸控制。
如图1、图4所示，磨头20采用西门子的电主轴，安装在磨头体21上，磨头体21与垂直回转机构22相连接；垂直回转机构22装在水平回转机构23箱体侧面，而水平回转机构23安装在垂直拖板3的底部。
如图4所示，A旋转轴和C旋转轴的分度包括磁栅头和读数头，锁紧与松开都是液压形式，这些都由数控系统7的程序指令控制并自动完成。A旋转轴的垂直回转机构22围绕X轴可作负3度至正93度转动；C旋转轴的水平回转机构23围绕Z轴可作正负180度转动。A旋转轴使磨头20可作卧式或立式安装调整(如图1，图4所示)，当调整为立式安装时，装上普通砂轮28时，以砂轮周边磨削的形式可以磨削工件的端面或侧面，或安装其他切削刀具可作钻削、铣削等加工。磨头20装上成形金刚石砂轮27可作成形磨削，实施例安装了SAINT-GOBAIN金刚砂轮。
如图1、图4所示，所述横梁移动式数控磨床，横梁1上安装有左、右二套横向拖板2、垂直拖板3和磨头20。所述横梁移动式数控磨床有工作台9的结构形式，工件在工作台上装夹加工，用于一般的机械零件加工；也可采用工件传送式的安装机构29，这种结构可用于自动生产线。实施例采用了工件传送式的安装机构29，用于高速铁路轨道板承轨台的传送与夹紧，可实现自动磨削。
本发明所创新开发的横梁移动式数控磨床，已在MKB7025数控轨道板专用磨床上实施。
本发明所述的具体实施例子是对本发明的技术结构作举例说明，本发明所属技术领域的技术人员可能会对上述描述的具体实施例，作一些修改补充或彩类似的方式代替，但不会偏离本发明技术创新方案的本质精神，或者超越权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种横梁移动式数控磨床，包括横梁(1)、横向拖板(2)、垂直拖板(3)、磨头(20)、导轨滑块座(4)、导轨基座(5)、基座立柱(6)、数控系统(7)、检测系统(8)、工作台(9)或工件传送式安装机构(29)，其特征在于：所述横梁(1)安装在导轨滑块座(4)上，所述导轨滑块座(4)上有X向传动机构(10)，并与导轨基座(5)上导轨相连，所述导轨一侧为一组二支直线滚动导轨(11)，另一侧为滚轮式滚动导轨(12)，或二侧均为直线滚动导轨(11)，横梁(1)沿导轨(11、12)可作X向运动。
2.根据权利要求1所述的横梁移动式数控磨床，其特征在于：所述X向传动机构(10)，为左右两对主、辅X向交流伺服电机(13)及X向变速箱(14)，通过X向齿轮(24)/X向齿条(15)传动。
3.根据权利要求1所述的横梁移动式数控磨床，其特征在于：所述X向传动机构(10)为交流伺服电机(13)通过变速箱(14)和滚珠丝杠传动副(25)驱动。
4.根据权利要求1或2或3所述的横梁移动式数控磨床，其特征在于：所述横梁(1)正面安装有Y向直线导轨(16)、横向拖板(2)和Y向传动机构(17)；所述Y向传动机构(17)有两对主、辅Y向交流伺服电机(18)及Y向变速箱(19)，通过Y向齿轮/齿条(26)传动。
5.根据权利要求1或2或3所述的横梁移动式数控磨床，其特征在于：磨头(20)电主轴装在磨头体(21)上，磨头体(21)与垂直回转机构(22)侧面相连，垂直回转机构(22)又与水平回转机构(23)相连，所述水平回转机构(23)装在垂直拖板(3)的底部。
6.根据权利要求1或2或3所述的横梁移动式数控磨床，其特征在于：所述垂直回转机构(22)围绕X轴可作负3度至正93度转动；所述水平回转机构(23)围绕Z轴可作正负180度转动。
7.根据权利要求1或2或3所述的横梁移动式数控磨床，其特征在于：所述横梁(1)上安装有至少一套横向拖板(2)、垂直拖板(3)和磨头(20)装置。
8.根据权利要求1或2或3所述的横梁移动式数控磨床，其特征在于：所述磨头(20)可作卧式或立式安装调整，所述磨头(20)可装成形砂轮(27)作成形磨削，或安装普通砂轮(28)作周边磨削。
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