CN103878656B - 双面成型磨床 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双面成型磨床，包括机床底座和安装在机床底座上的工件磨削工作台，所述的工件磨削工作台上安装有磨削机构，其特征在于：所述的磨削机构有四组并沿着工件进给方向依次排列，且所述磨削机构在工作状态下，四组磨削机构的砂轮位置交替位于所述工件的上下方。与现有技术相比，本发明的优点在于：由于该双面成型磨床沿工件进给方向依次排列四组磨削机构，且在工作状态下，四组磨削机构的砂轮位置交替位于所述工件的上下方，因而工件只需一次装夹后就可以对其上下表面在一道工序内完成所需的粗磨和精磨，而无须分至少两次装夹分别进行粗磨和精磨，从而不仅提高加工效率，而且能确保工件的成型加工精度。

Description

双面成型磨床
技术领域
本发明涉及加工机床技术领域，尤其是涉及一种双面成型磨床。
背景技术
磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床，成型磨床是磨床中用于加工工件的异形表面的一种机床。
目前的成型磨床，包括机床底座、工件进给工作台、磨削工作台、第一磨削机构和第一磨削机构的砂轮轴向位置调节机构、第二磨削机构和第二磨削机构的砂轮轴向位置调节机构；所述磨削机构包括砂轮旋转主轴、主轴支架、砂轮、主轴支架上下位置调整丝杆、丝杆驱动电机、砂轮驱动电机；所述第一、第二磨削机构并排设置，所述第一、第二磨削机构的主轴轴线平行。
以上这种结构的成型磨床存在以下不足：由于砂轮只有两个，在加工时只能对产品的上下面的其中一面进行粗磨或精磨的一次磨削，但是对于有些产品需要上下面双面都进行粗磨和精磨两次磨削时，就无法一次磨削到位，要至少分两次加工，这样加工效率较低，而且同一工件分两次装夹加工也无法保证加工精度。
此外，现有成型磨床的每个磨削机构都对应有一个夹紧工件用的夹紧机构，比如上述带有两个磨削机构的成型磨床就需要两个夹紧机构，这不仅使成型磨床的结构相对较为复杂，在磨床上必须留出足够的空间来安装各个夹紧机构，而且也提高了成型磨床的制造成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，提供一种只需对工件进行一次装夹即可对工件的上、下表面进行粗磨和精磨的双面成型磨床。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该双面成型磨床，包括机床底座和安装在机床底座上的工件磨削工作台，所述的工件磨削工作台上安装有磨削机构，其特征在于：所述的磨削机构有四组并沿着工件进给方向依次排列，且所述磨削机构在工作状态下，四组磨削机构的砂轮位置交替位于所述工件的上下方。
优选地，所述的四组磨削机构并排设置在工件进给方向的一侧，且各组磨削机构的砂轮旋转主轴轴线相互水平平行分布并与工件进给方向相垂直。这样，磨削机构的位置分布较为合理。
进一步优选，所述的双面成型磨床还包括有供所述四组磨削机构共用并位于工件进给方向另一侧的反向夹紧装置，所述反向夹紧装置移动定位在所述工件进给方向上，且在工件磨削状态下，所述反向夹紧装置顶住工件磨削表面的反面。反向夹紧装置顶住工件磨削表面的反面后，可以平衡砂轮磨削时对工件造成的法向力，从而避免有害的震动和工件磨削成型误差，此外，四组磨削机构共用一个反向夹紧装置，可以简化磨床的结构并降低磨床的制造成本。
反向夹紧装置可以采用多种结构，优选地，所述的反向夹紧装置包括夹紧工件用的夹具气缸和驱动该夹具气缸在竖直方向作上下颠倒的颠倒驱动机构，在该颠倒驱动机构驱动下，所述夹具气缸夹紧在工件的上表面或者下表面。
颠倒驱动机构可以采用多种结构，优选地，所述的颠倒驱动机构包括带有双半圆弧换向轨道的机构本体、安装在机构本体上的颠倒换向推动滑轨、驱动该颠倒换向推动滑轨相对机构本体作上下移动的驱动气缸以及安装在所述夹具气缸上的气缸固定套，在所述气缸固定套的侧部固定有颠倒换向用的导向件，所述导向件包括第一导向杆、第二导向杆和滑动杆，所述的第一导向杆和第二导向杆限位在所述的双半圆弧换向轨道上，所述的滑动杆滑动设置在所述的颠倒换向推动滑轨上，并且，所述颠倒驱动机构通过一驱动组件在工件进给方向、竖向垂直于工件进给方向以及水平垂直于工件进给方向这三个方向作整体移动。采用该颠倒驱动机构后，利用机构中的两道半圆弧轨道和与其配合的气缸固定套，可以将驱动气缸的直线运动转化为夹具气缸的旋转运动，从而实现夹具气缸的上下颠倒。
作为上述方案的进一步优选，所述的驱动气缸安装在所述的机构本体上，所述的机构本体、颠倒换向推动滑轨和驱动气缸位于所述气缸固定套的同侧，且所述的双半圆弧换向轨道位于气缸固定套与颠倒换向推动滑轨之间，所述的导向件为一体件并设于气缸固定套的朝向双半圆弧换向轨道的一侧，所述导向杆的第一导向杆和第二导向杆穿过双半圆弧换向轨道且所述的滑动杆滑动设置在颠倒换向推动滑轨上。这样，颠倒驱动机构的结构更为合理，可以更顺利地将驱动气缸的直线运动转化为夹具气缸的旋转运动。
进一步优选，所述双半圆弧换向轨道处于同一圆心并分为半径较大的第一换向轨道和半径较小的第二换向轨道，并且，第一换向轨道的两个端点和第二换向轨道的两个端点均位于同一竖直线上，所述的颠倒换向推动滑轨水平设置。
所述的驱动组件可以有多种结构和驱动方式，优选地，所述的驱动组件包括
第一导轨，水平设于所述的磨削工作台上并沿着工件进给方向分布；
第一滑块座，安装在上述第一导轨上；
第一调节丝杆，与上述第一滑块座相配合并在一驱动电机驱动下带动第一滑块座在第一导轨上水平滑动；
第二导轨，水平设于所述的第一滑块座上并与工件进给方向相垂直；
第二滑块座，安装在上述第二导轨上；
第二调节丝杆，与上述第二滑块座相配合并在一驱动电机驱动下带动第二滑块座在第二导轨上水平滑动；
第三导轨，竖向设于所述的第二滑块座上，所述的机构本体安装在该第三导轨上；以及
第三调节丝杆，与所述的机构本体相配合并在一驱动电机驱动下带动机构本体在上述第三导轨上上下滑动。
为了使夹具气缸更好地夹紧工件，在所述夹具气缸的活塞杆端部安装有夹紧工件用的橡胶滚轮。
作为上述任一方案的优选，在所述的磨削工作台上还安装有在工件作上、下表面磨削之前能预先对工件侧面进行磨削的第一侧面磨削机构和第二侧面磨削机构，所述第一侧面磨削机构和第二侧面磨削机构分别位于工件进给方向的两侧，并且，在工件作上、下表面磨削状态下，所述第一侧面磨削机构的侧磨砂轮和第二侧面磨削机构的侧磨砂轮分别夹紧在工件的对应侧面。这样，第一侧面磨削机构和第二侧面磨削机构不仅可以预先对工件的侧面进行磨削，而且还能起到夹紧工件的作用。
与现有技术相比，本发明的优点在于：由于该双面成型磨床沿工件进给方向依次排列四组磨削机构，且在工作状态下，四组磨削机构的砂轮位置交替位于所述工件的上下方，因而工件只需一次装夹后就可以对其上下表面在一道工序内完成所需的粗磨和精磨，而无须分至少两次装夹分别进行粗磨和精磨，从而不仅提高加工效率，而且能确保工件的成型加工精度。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例的另一角度的结构示意图；
图3为本发明实施例中夹具气缸上下颠倒后的结构示意图；
图4为本发明实施例的反向夹紧装置的结构示意图；
图5为图4所示反向夹紧装置在夹具气缸颠倒过程中的结构示意图；
图6为图4所示反向夹紧装置在夹具气缸完全颠倒后的结构示意图；
图7为本发明实施例的颠倒驱动机构的结构示意图；
图8为图7所示颠倒驱动机构的立体分解示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1至图3所示，本实施例中的双面成型磨床包括机床底座1和安装在机床底座1上的机床进给工作台8和工件磨削工作台2，工件7进给方向为水平方向，在工件磨削工作台2上沿着工件进给方向依次排列有四组磨削机构，四组磨削机构并排设置在工件进给方向的一侧，且各组磨削机构的砂轮旋转主轴36轴线相互水平平行分布并与工件进给方向相垂直。磨削机构在工作状态下，四组磨削机构的砂轮35位置交替位于所述工件的上下方，具体地，四组磨削机构中的第一组磨削机构31和第三组磨削机构33的砂轮位于工件的下方，第二组磨削机构32和第四组磨削机构34的砂轮位于工件的上方。第一组磨削机构31和第二组磨削机构32靠近机床进给工作台8并负责工件的粗磨，第三组磨削机构33和第四组磨削机构34远离机床进给工作台8并负责工件的精磨。
每组磨削机构均包括砂轮旋转主轴、主轴支架、砂轮、主轴支架上下位置调整丝杆、主轴支架上下位置调整丝杆旋转驱动电机、砂轮驱动电机、磨削机构沿砂轮轴向方向位置调节丝杆、磨削机构位置调节丝杆的旋转驱动电机。磨削机构的具体结构为现有技术，其结构和动作原理不展开描述。
此外，在工件磨削工作台2上还安装有第一侧面磨削机构61和第二侧面磨削机构62，第一侧面磨削机构61和第二侧面磨削机构62分别位于工件进给方向的两侧，在上述四组磨削机构进行上、下表面磨削之前，第一侧面磨削机构61和第二侧面磨削机构62预先对工件7侧面进行磨削。并且，在工件作上、下表面磨削状态下，第一侧向磨削机构61的侧磨砂轮63和第二侧面磨削机构62的侧磨砂轮63分别夹紧在工件的对应侧面。这两组侧面磨削机构与上述四组磨削机构相比，不同之处在于其旋转轴主轴的轴线竖直设置，其具体结构和动作原理与上述四组磨削机构基本类似，均为常规现有技术，在此不展开描述。
上述用于对工件上、下表面进行磨削的四组磨削机构共用一个反向夹紧装置4，该反向夹紧装置4与这四组磨削机构分别位于工件进给方向的两侧，反向夹紧装置4能随工件随动并移动定位在工件进给方向上。并且，在工件磨削状态下，反向夹紧装置4顶住工件磨削表面的反面以平衡砂轮磨削时对工件造成的法向力，从而避免有害的震动和工件磨削成型误差。另外，这四组磨削机构共用一个反向夹紧装置，可以简化磨床的结构并降低磨床的制造成本。
本实施例中的反向夹紧装置4包括夹紧工件用的夹具气缸41和驱动该夹具气缸41在竖直方向作上下颠倒的颠倒驱动机构42，在夹具气缸41的活塞杆端部安装有夹紧工件用的橡胶滚轮411，在颠倒驱动机构42驱动下，夹具气缸41的橡胶滚轮411压紧在工件7的上表面或者下表面。
如图4至8所示，本实施例中的颠倒驱动机构42包括机构本体421、安装在机构本体上的颠倒换向推动滑轨422、驱动该颠倒换向推动滑轨相对机构本体作上下移动的驱动气缸423以及安装在夹具气缸41上的气缸固定套424。具体地，在机构本体421上设有竖向导轨420和双半圆弧换向轨道，双半圆弧换向轨道处于同一圆心并分为半径较大的第一换向轨道428和半径较小的第二换向轨道429，并且，第一换向轨道428的两个端点和第二换向轨道429的两个端点均位于同一竖直线上，颠倒换向推动滑轨422水平设置。驱动气缸423竖向安装在机构本体421上，在驱动气缸423的驱动下，颠倒换向推动滑轨422沿着竖向导轨420上下移动。
机构本体421、颠倒换向推动滑轨422和驱动气缸423位于气缸固定套424的同侧，且双半圆弧换向轨道位于气缸固定套424与颠倒换向推动滑轨422之间。在气缸固定套424朝向双半圆弧轨道的侧部固定有颠倒换向用的导向件。本实施例中，该导向件为一体件并包括第一导向杆425、第二导向杆426和滑动杆427，第一导向杆425、第二导向杆426和滑动杆427均水平设置且相互平行，滑动杆427位于第一导向杆425与第二导向杆426之间，第一导向杆425穿过并限位在第一换向轨道428上，第二导向杆426穿过并限位在第二换向轨道429上，当夹具气缸41位于竖直位置时，第一导向杆425、第二导向杆426和滑动杆427处于同一竖直平面上。夹具气缸41在上下颠倒过程中，第一导向杆425和第二导向杆426分别在第一换向轨道428和第二换向轨道429上限位移动，滑动杆427在颠倒换向推动滑轨422上来回滑动。采用该颠倒驱动机构42后，利用机构中的两道半圆弧轨道和与其配合的气缸固定套424，可以将驱动气缸423的直线运动转化为夹具气缸41的旋转运动，从而实现夹具气缸41的上下颠倒。
上述颠倒驱动机构42通过驱动组件在工件进给方向、竖向垂直于工件进给方向以及水平垂直于工件进给方向这三个方向作整体移动。具体地，该驱动组件包括
第一导轨51，水平设于所述的工件磨削工作台2上并沿着工件进给方向分布；
第一滑块座52，安装在上述第一导轨51上；
第一调节丝杆53，与上述第一滑块座52相配合并在一驱动电机驱动下带动第一滑块座52在第一导轨51上水平滑动；
第二导轨54，水平设于所述的第一滑块座52上并与工件进给方向相垂直；
第二滑块座55，安装在上述第二导轨54上；
第二调节丝杆56，与上述第二滑块座55相配合并在一驱动电机驱动下带动第二滑块座55在第二导轨54上水平滑动；
第三导轨57，竖向设于所述的第二滑块座55上，所述的机构本体421安装在该第三导轨57上；以及
第三调节丝杆58，与所述的机构本体421相配合并在一驱动电机驱动下带动机构本体在上述第三导轨57上上下滑动。
该双面成型磨床工作时，安装在进床进给工作台8上的进给机构（图中未示）进行工件7进给，第一组磨削机构31和第三组磨削机构33的砂轮35位置调节至工件7的下方，第二组磨削机构32和第四组磨削机构34的砂轮35位置调节至工件7的上方，在工件7到达装夹工位之前，由第一侧面磨削机构61和第二侧面磨削机构62对工件7的两个侧面进行磨削，工件到达装夹工位后，第一侧面磨削机构61和第二侧面磨削机构62夹紧工件的两个侧面。假设第一组磨削机构31先对工件下表面进行粗磨，此时，颠倒驱动机构42驱动夹具气缸41夹紧在工件磨削位置的上表面；之后，第二组磨削机构32对工件上表面进行粗磨，此时，颠倒驱动机构42驱动夹具气缸41进行上下颠倒并夹紧在工件磨削位置的下表面。粗磨完成后，反向夹紧装置4在驱动组件驱动下沿着工件进给方向移动，待第三组磨削机构33对工件下表面进行精磨时，颠倒驱动机构42驱动夹具气缸41夹紧在工件磨削位置的上表面；之后，第四组磨削机构34对工件上表面进行精磨，此时，颠倒驱动机构42驱动夹具气缸41进行上下颠倒并夹紧在工件磨削位置的下表面。这样，工件只需一次装夹后就可以对其上、下表面在一道工序内完成所需的粗磨和精磨，而无须分至少两次装夹分别进行粗磨和精磨，从而不仅提高加工效率，而且能确保工件的成型加工精度。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理前提下，可以对本发明进行多种改型或改进，这些均被视为本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双面成型磨床，包括机床底座(1)和安装在机床底座上的工件磨削工作台(2)，所述的工件磨削工作台(2)上安装有磨削机构，其特征在于：所述的磨削机构有四组并沿着工件进给方向依次排列，且所述磨削机构在工作状态下，四组磨削机构(31、32、33、34)的砂轮(35)位置交替位于所述工件的上下方，所述的四组磨削机构(31、32、33、34)并排设置在工件进给方向的一侧，且所述各磨削机构的砂轮旋转主轴(36)轴线相互水平平行分布并与工件进给方向相垂直，还包括有供所述四组磨削机构(3)共用并位于工件进给方向另一侧的反向夹紧装置(4)，所述反向夹紧装置(4)移动定位在所述工件进给方向上，且在工件磨削状态下，所述反向夹紧装置(4)顶住工件磨削表面的反面。
2.根据权利要求1所述的双面成型磨床，其特征在于：所述的反向夹紧装置(4)包括夹紧工件用的夹具气缸(41)和驱动该夹具气缸(41)在竖直方向作上下颠倒的颠倒驱动机构(42)，在该颠倒驱动机构(42)驱动下，所述的夹具气缸(41)夹紧在工件的上表面或者下表面。
3.根据权利要求2所述的双面成型磨床，其特征在于：所述的颠倒驱动机构(42)包括带有双半圆弧换向轨道的机构本体(421)、安装在机构本体上的颠倒换向推动滑轨(422)、驱动该颠倒换向推动滑轨相对机构本体作上下移动的驱动气缸(423)以及安装在所述夹具气缸上的气缸固定套(424)，在所述气缸固定套(424)的侧部固定有颠倒换向用的导向件，所述导向件包括第一导向杆(425)、第二导向杆(426)和滑动杆(427)，所述的第一导向杆(425)和第二导向杆(426)限位在所述的双半圆弧换向轨道(428)上，所述的滑动杆(427)滑动设置在所述的颠倒换向推动滑轨(422)上，并且，所述颠倒驱动机构(42)通过一驱动组件在工件进给方向、竖向垂直于工件进给方向以及水平垂直于工件进给方向这三个方向作整体移动。
4.根据权利要求3所述的双面成型磨床，其特征在于：所述的驱动气缸(423)安装在所述的机构本体(421)上，所述的机构本体(421)、颠倒换向推动滑轨(422)和驱动气缸(423)位于所述气缸固定套(424)的同侧，且所述的双半圆弧换向轨道位于气缸固定套与颠倒换向推动滑轨之间，所述的导向件为一体件并设于气缸固定套(424)的朝向双半圆弧换向轨道(428)的一侧，所述导向杆的第一导向杆(425)和第二导向杆(426)穿过双半圆弧换向轨道且所述的滑动杆(427)滑动设置在颠倒换向推动滑轨(422)上。
5.根据权利要求3所述的双面成型磨床，其特征在于：所述双半圆弧换向轨道处于同一圆心并分为半径较大的第一换向轨道(428)和半径较小的第二换向轨道(429)，并且，第一换向轨道(428)的两个端点和第二换向轨道(429)的两个端点均位于同一竖直线上，所述的颠倒换向推动滑轨(422)水平设置。
6.根据权利要求3所述的双面成型磨床，其特征在于：所述的驱动组件包括
第一导轨(51)，水平设于所述的工件磨削工作台(2)上并沿着工件进给方向分布；
第一滑块座(52)，安装在上述第一导轨(51)上；
第一调节丝杆(53)，与上述第一滑块座(52)相配合并在一驱动电机驱动下带动第一滑块座(52)在第一导轨(51)上水平滑动；
第二导轨(54)，水平设于所述的第一滑块座(52)上并与工件进给方向相垂直；
第二滑块座(55)，安装在上述第二导轨(54)上；
第二调节丝杆(56)，与上述第二滑块座(55)相配合并在一驱动电机驱动下带动第二滑块座(55)在第二导轨(54)上水平滑动；
第三导轨(57)，竖向设于所述的第二滑块座(55)上，所述的机构本体(421)安装在该第三导轨(57)上；以及
第三调节丝杆(58)，与所述的机构本体(421)相配合并在一驱动电机驱动下带动机构本体(421)在上述第三导轨(57)上上下滑动。
7.根据权利要求2所述的双面成型磨床，其特征在于：在所述夹具气缸(41)的活塞杆端部安装有夹紧工件用的橡胶滚轮(411)。
8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的双面成型磨床，其特征在于：在所述的工件磨削工作台(2)上还安装有在工件作上、下表面磨削之前能预先对工件侧面进行磨削的第一侧面磨削机构(61)和第二侧面磨削机构(62)，所述第一侧面磨削机构(61)和第二侧面磨削机构(62)分别位于工件进给方向的两侧，并且，在工件作上、下表面磨削状态下，所述第一侧面磨削机构(61)的侧磨砂轮(63)和第二侧面磨削机构(62)的侧磨砂轮(63)分别夹紧在工件的对应侧面。
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