CN102059602A - 一种电主轴的锥孔和端面磨削用数控磨床 - Google Patents

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Abstract

本发明专利涉及一种数控磨床，特别涉及一种专用于电主轴的锥孔和端面精密磨削用数控磨床。由床身、锥孔磨头组件、端面磨头组件、工件进给组件、控制系统组成；锥孔磨头组件包括锥孔磨头和进给机构，安装在床身右端；端面磨头组件包括端面磨头和进给机构，安装在床身中后端；工件组件包括进给机构和工件安装座，安装在床身左端。端面磨头组件进给轴线与锥孔磨头组件进给轴线的夹角成锥孔半角；待磨主轴安装在工件安装座内，其自旋轴线与工件组件进给轴线的夹角也成锥孔半角。本发明结构简单，制造方便，通过一次装卡可完成锥孔和端面磨削，避免了多次装卡造成的加工误差、装配误差，减小了电主轴的装配难度。

Description

一种电主轴的锥孔和端面磨削用数控磨床
技术领域：
本发明涉及一种数控磨床，特别涉及一种专用于电主轴的锥孔和端面精密磨削用数控磨床。
背景技术：
在自动换刀机床中，主轴和刀柄的连接通常依靠锥面来定位。随着高速切削技术的发展，人们对高速主轴与刀柄的连接刚度、精度提出了新的要求：在主轴和刀柄连接时，越来越多的高速加工电主轴采用了锥面和端面两面同时定位的方式，如主轴和HSK刀柄、BIG-PLUS刀柄的连接。由于主轴和刀柄之间采用了过定位安装，因而在制造过程中必须严格保证锥孔基准线与端面的轴向位置精度、以及锥孔和端面的形状误差，这样无形之中大大增加了制造的难度。
为了完成上述要求的锥孔和端面的加工，现有技术中多采用万能内外圆磨床作为加工机床，将定位锥孔和端面在零部件加工时分别磨削加工到位，然后组装起来达到整机的各项精度指标要求。这种加工方法必须多次装卡并调整磨床，加工出的锥孔和端面的形位公差很难达到要求；即使主轴的锥孔和端面的形状位置精度加工达到要求，在装成电主轴整机时，也可能由于装配方法、其它零件精度的影响造成整机旋转精度不合格。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种结构简单、制造方便的电主轴锥孔和端面磨削用数控磨床，通过一次装卡过程即可实现电主轴整机的定位锥孔和端面的磨削，能够有效保证锥孔基准线和端面的形状、位置公差以及主轴整机的各项公差要求。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种电主轴的锥孔和端面磨削用数控磨床，由床身、锥孔磨头组件、端面磨头组件、工件进给组件、控制系统组成；控制系统包括计算机数控系统和进给系统；锥孔磨头组件包括锥孔磨头和进给机构，安装在床身的右端；端面磨头组件包括端面磨头和进给机构，安装在床身中后端；工件组件包括进给机构和工件安装座，安装在床身左端。安装过程中，端面磨头组件进给轴线与锥孔磨头组件进给轴线的夹角成锥孔半角α/2；待磨电主轴安装在工件组件的工件安装座内，其自旋轴线与工件组件进给轴线的夹角也成锥孔半角α/2。上述三个组件的进给机构分别固定安装在床身上；锥孔磨头、端面磨头、工件安装座分别固联在拖板上，通过拖板与进给机构相连。
所述的电主轴的锥孔和端面磨削用数控磨床，其三个组件的进给机构可以分别由伺服电机、滚珠丝杠、导轨和联轴器组成，也可以是其它的进给方式。
所述的电主轴的锥孔和端面磨削用数控磨床，其伺服电机采用无间隙弹性联轴器与滚珠丝杠直联，丝杠前端采用高精度丝杠轴承固定支承，后端用高精度深沟球轴承支承。
所述的电主轴的锥孔和端面磨削用数控磨床，其端面磨头组件进给轴线与锥孔磨头组件进给轴线的夹角、待磨电主轴的自旋轴线与工件组件进给轴线的夹角可通过调整机构进行调整，但必须保证两个夹角相等且等于待磨电主轴的锥孔半角。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：所述的电主轴的锥孔和端面磨削用数控磨床，通过一次装卡工件，可以完成锥孔和端面两面的磨削，避免了加工过程中因多次装卡工件造成的加工误差；由于是待磨电主轴自旋做圆周进给，避免了装配过程中产生的装配精度误差，减小了电主轴的装配难度。
附图说明：
图1是磨削锥孔时的俯视图。
图2是磨削端面时的俯视图。
图3是磨削端面时的主视图。
具体实施方式：
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
如图1～图3所示，本发明由床身、锥孔磨头组件、端面磨头组件、工件进给组件、控制系统组成。控制系统包括计算机数控系统和进给系统。
床身1采用整体铸造封闭框型结构，内部采用环形筋肋，倒T型布置，提高了磨床的整体刚性。锥孔磨头组件安装在床身1的右端，包括锥孔磨头2和X轴伺服进给机构，其中X轴伺服进给机构由伺服电机7、联轴器6、X轴滚珠丝杠副4、X轴直线导轨副5组成，它们固定安装在机床床身上，通过X轴拖板3和垂直上方的锥孔磨头2相连；锥孔磨头2在伺服进给机构的拖动下可沿横向(X轴)运动。端面磨头组件安装在床身1的中后端，包括端面磨头15和W轴伺服进给机构两部分内容，其中W轴伺服进给机构由伺服电机11、联轴器10、W轴滚珠丝杠副13、W轴直线导轨副12组成，它们固定安装在机床床身上，通过W轴拖板14和垂直上方的端面磨头15相连；端面磨头15在进给机构的拖动下可沿斜向(W轴)运动。工件进给组件安装在床身台面的左端，它包括Z轴伺服进给机构和工件安装座8，其中Z轴伺服进给机构由伺服电机19、联轴器18、Z轴滚珠丝杠副16、Z轴直线导轨副17组成，它们一端固定安装在机床床身上，另一端通过Z轴拖板与垂直上方的工件安装座8固联，拖动安装在工件安装座8内的待磨电主轴9运动。为了保证锥孔和端面磨削过程的完成，各组件安装过程中，必须保证两点：一是，端面磨头组件进给轴线(W轴)与锥孔磨头组件进给轴线(X轴)的夹角成锥孔半角α/2；二是，待磨电主轴的自旋轴线跟工件组件进给轴线(Z轴)的夹角也成锥孔半角α/2。
待磨电主轴9安装在工件安装座8内，只需装夹一次，就可以完成锥孔和端面两面的磨削加工。进行锥孔磨削的时候，待磨电主轴9在Z轴伺服进给机构的带动下沿Z轴纵向先快移到适当位置，然后改为沿纵向的往复直线运动，同时被磨电主轴9自转做圆周进给运动；锥孔磨头2在X轴进给机构的驱动下沿X轴做微量的横向进给进行磨削。磨完锥孔后，Z轴进给机构带动待磨电主轴9快速退回，W轴伺服进给机构带动端面磨头15沿W轴快移到适当位置，Z轴伺服进给机构慢速进给，待端面磨削砂轮与被磨电主轴的转子端面接触后，再做间断均匀的进给来磨削端面。
下面介绍实施例之一的主要性能指标：
工件锥孔相对于旋转轴线的径向跳动：≤0.001mm
工件端面相对于旋转轴线的全跳动：≤0.002mm
工件磨削表面的粗糙度：Ra0.4

Claims (4)

1.一种电主轴的锥孔和端面磨削用数控磨床，其特征在于：它由床身、锥孔磨头组件、端面磨头组件、工件进给组件、控制系统组成；控制系统包括计算机数控系统和进给系统；锥孔磨头组件包括锥孔磨头和进给机构，安装在床身的右端；端面磨头组件包括端面磨头和进给机构，安装在床身中后端；工件组件包括进给机构和工件安装座，安装在床身左端；安装过程中，端面磨头组件进给轴线与锥孔磨头组件进给轴线的夹角成锥孔半角α/2；待磨电主轴安装在工件组件的工件安装座内，其自旋轴线与工件组件进给轴线的夹角也成锥孔半角α/2；上述三个组件的进给机构分别固定安装在床身上；锥孔磨头、端面磨头、工件安装座分别固联在拖板上，通过拖板与进给机构相连。
2.根据权利要求1所述的所述的一种电主轴的锥孔和端面磨削用数控磨床，其特征在于：所述的三个组件的进给机构可以分别由伺服电机、滚珠丝杠、导轨和联轴器组成，也可以是其它的进给方式。
3.根据权利要求2所述的所述的一种电主轴的锥孔和端面磨削用数控磨床，其特征在于：所述的伺服电机采用无间隙弹性联轴器与滚珠丝杠直联，丝杠前端采用高精度丝杠轴承固定支承，后端用高精度深沟球轴承支承。
4.根据权利要求1所述的所述的一种电主轴的锥孔和端面磨削用数控磨床，其特征在于：所述的端面磨头组件进给轴线与锥孔磨头组件进给轴线的夹角、待磨电主轴的自旋轴线与工件组件进给轴线的夹角可通过调整机构进行调整，但必须保证两个夹角相等且等于待磨电主轴的锥孔半角。
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