CN103949947A - 大型数控曲轴主轴颈外圆磨床 - Google Patents

大型数控曲轴主轴颈外圆磨床 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种大型数控曲轴主轴颈外圆磨床，减小了磨削时回转的曲轴会产生的不平衡离心惯性力，从而减小了曲轴的扭转和弯曲变形，满足了主轴颈的圆度的加工要求，较好地实现了大型曲轴普通外圆的磨削，其包括工件床身、砂轮床身，所述工件床身上设置有头架和尾架，所述砂轮床身上对应所述工件床身设置有砂轮架，其特征在于：所述砂轮架通过拖板连接所述砂轮床身，所述拖板通过导轨连接所述砂轮床身，所述砂轮架通过伺服电机和滚珠丝杠连接所述拖板，所述工件床身上设置有窄形中心架，所述头架固定在所述工件床身的一端，所述尾架通过导轨连接所述工件床身。

Description

大型数控曲轴主轴颈外圆磨床
技术领域
本发明涉及数控机床自动化领域，具体为一种大型数控曲轴主轴颈外圆磨床。
背景技术
当今世界正处于现代制造业蓬勃发展的时代，高、精数控机床是实现先进技术的重要因素。随着加工工艺的日益精细和复杂，如今曲轴主轴颈磨削普遍的做法是，采用大型外圆磨床改制加工，但由于曲轴的弯曲度和扭转刚度都很差，在磨削时回转的曲轴会产生较大的不平衡离心惯性力，增大曲轴的扭转和弯曲变形，影响主轴颈的圆度，使之达不到加工要求。若遇回转半径大、长度长的大型曲轴普通外圆磨床根本是无法加工的。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种大型数控曲轴主轴颈外圆磨床，减小了磨削时回转的曲轴产生的不平衡离心惯性力，从而减小了曲轴的扭转和弯曲变形，满足了主轴颈的圆度的加工要求，较好地实现了大型曲轴普通外圆的磨削。
其技术方案是这样的：一种大型数控曲轴主轴颈外圆磨床，其包括工件床身、砂轮床身，所述工件床身上设置有头架和尾架，所述砂轮床身上对应所述工件床身设置有砂轮架，其特征在于：所述砂轮架通过拖板连接所述砂轮床身，所述拖板通过导轨连接所述砂轮床身，所述砂轮架通过伺服电机和滚珠丝杠连接所述拖板，所述工件床身上设置有窄形中心架，所述头架固定在所述工件床身的一端，所述尾架通过导轨连接所述工件床身。
其进一步特征在于：所述头架后侧垂直于砂轮轴心线安装所述砂轮外圆修整器；
所述拖板上设置有蜗杆，所述蜗杆连接伺服电机，所述拖板上设置有与所述蜗杆配合的蜗轮，所述蜗轮连接齿轮，所述砂轮床身上设置有与所述齿轮啮合的齿条； 
所述头架内部安装头架主轴，所述头架主轴连接大皮带轮，所述大皮带轮连接内齿圈，所述头架上设置有头架蜗杆，所述头架上设置有与所述头架蜗杆啮合的所述头架涡轮，所述头架涡轮连接第一齿轮，所述头架上设置有与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，所述第二齿轮连接第三齿轮，第四齿轮啮合所述第三齿轮，所述第四齿轮对应所述内齿圈；所述第四齿轮设置在齿轮座上，所述齿轮座活动连接所述头架，所述头架上对应所述内齿圈设置有推动器，所述推动器连接旋转连杆，所述旋转连杆通过支架支撑，所述旋转连杆连接齿轮座，所述头架蜗杆连接驱动机构；所述头架主轴内安装内置式回转顶尖，所述头架主轴前端为头架拨盘，所述头架拨盘安装在大皮带轮上，所述头架大皮带轮通过过渡皮带轮及电机皮带轮连接电机；
所述尾架安装在所述尾架底座上，所述尾架底座安装在所述工件床身上，所述尾架上设置有电动机，尾架的移动通过电动机完成，所述尾架内部安装尾架套筒，所述尾架套筒内安装内置式回转顶尖，所述尾架套筒连接手轮和尾架套筒电动机，所述尾架上设置有与所述尾架套筒对应的把手；
所述砂轮架内设置有动静压主轴，动静压主轴输入端安装主轴皮带轮，输出端安装砂轮，砂轮电机安装在拖板上，砂轮电机上连接电机皮带轮，并由皮带带动主轴皮带轮，所述动静压主轴包括砂轮主轴套和砂轮主轴，所述砂轮主轴设置在所述砂轮主轴套内，所述砂轮主轴两端通过静压轴承支撑在所述砂轮主轴套内，所述静压轴承包括轴承体，所述轴承体上一侧设置有多组进油腔，所述进油腔连通所述轴承体内壁，所述进油腔分别连接油道。 
本发明的上述结构中，包括工件床身、砂轮床身，工件床身上设置有头架和尾架，砂轮床身上对应工件床身设置有砂轮架，砂轮架通过拖板连接砂轮床身，拖板通过导轨连接砂轮床身，砂轮架通过伺服电机和滚珠丝杠连接拖板，工件床身上设置有窄形中心架，头架固定在所述工件床身的一端，尾架通过导轨连接工件床身，由于使用双床身设计，并配备窄形中心架，减小了磨削时回转的曲轴会产生的不平衡离心惯性力，从而减小了曲轴的扭转和弯曲变形，满足了主轴颈的圆度的加工要求，较好地实现了大型曲轴普通外圆的磨削，磨削工艺合理，磨削精度好，效率高、安全性好。
附图说明
图1为本发明大型数控曲轴主轴颈外圆磨床的主视结构示意图；
图2为图1的左视结构示意图；
图3为头架结构主视示意图；
图4为图3的俯视图；
图5为尾架结构示意图；
图6为动静压主轴结构示意图；
图7为静压轴承结构示意图；
图8为图7的左视图。
具体实施方式
见图1、图2，一种大型数控曲轴主轴颈外圆磨床，其包括工件床身1、砂轮床身2，工件床身1上设置有头架3和尾架4，砂轮床身2上对应工件床身1设置有砂轮架6，砂轮架6通过拖板5连接砂轮床身2，拖板5通过导轨连接砂轮床身2，拖板5上设置有操纵箱7，砂轮架6通过伺服电机8和滚珠丝杠9连接拖板5，工件床身1上设置有多个窄形中心架10，头架3固定在工件床身1的一端，尾架4通过导轨连接工件床身1，拖板上安装所砂轮架6。
拖板5上设置有蜗杆12，蜗杆12连接伺服电机13、拖板5上设置有与蜗杆12配合的蜗轮14，蜗轮14连接齿轮15，砂轮床身2上设置有与齿轮15啮合的齿条16，拖板5安装在砂轮床身2上，由安装在拖板上的伺服电机、蜗轮、蜗杆带动齿轮，沿着安装在砂轮床身上的齿条移动。砂轮架进给通过伺服电机、滚珠丝杠、螺母来实现，工件的各个主轴颈由窄形中心架10支撑，安置于后部的为砂轮床身，拖板安装在砂轮床身导轨上，拖板上安装砂轮架与操纵箱（操作者可站在拖板上也可在机床正前方工作）。由拖板带动砂轮架沿Z轴纵向移动，并由砂轮架在X轴方向作横向进给，来回对工件进行磨削，磨削工艺参数可根据工件具体的磨削要求，通过面板编程输入，操作简单方便，性能稳定，更重要的是为了控制曲轴回转的挠度。
窄形中心架10上设置有横向和纵向支撑头17-1、17-2，支撑头17-1、17-2分别连接调节手轮18-1、18-2，窄形中心架10（支承与各个主轴颈处），从水平和垂直两个方向支撑磨削，能有效的承受磨削力，工件的重力和惯性力，保证了工件的磨削刚度，提高了工件的磨削精度。且此磨床中心高极高，床身长，砂轮直径大非常适合回转半径大、长度长的大型曲轴主轴颈的磨削。
头架3后侧垂直于砂轮轴心线安装砂轮外圆修整器10，用于修整砂轮11。
见图1、图2、图3、图4，头架3上设置有头架主轴28，头架主轴28连接大皮带轮29，大皮带轮29连接内齿圈30，头架3上设置有头架蜗杆31，头架3上设置有与头架蜗杆31啮合的头架涡轮32，头架涡轮32连接第一齿轮33，头架3上设置有与第一齿轮33啮合的第二齿轮34，第二齿轮34连接第三齿轮35，第四齿轮36啮合第三齿轮35，第四齿轮36对应内齿圈30，当加工重量大的工件时，主电机驱动大皮带轮不能使拨盘带动工件回转，通过涡轮和齿轮的传递带动内齿圈30运动，从而辅助大皮带29旋转，通过一级一级的传动使第四齿轮辅助大皮带轮使拨盘带动工件回转，辅助头架带动重型工件转动。
第四齿轮36设置在齿轮座37上，齿轮座37活动连接头架3，头架3上对应内齿圈30设置有推动器38，推动器38连接旋转连杆39，旋转连杆39通过支架59支撑，旋转连杆39连接齿轮座37，头架蜗杆31连接驱动机构40，头架3内部安装头架主轴28，头架主轴28内安装内置式回转顶尖42，头架主轴28前端为头架拨盘43，头架拨盘43安装在头架大皮带轮29上，头架大皮带29轮通过过渡皮带轮44及头架电机皮带轮45转动工件41，头架电机皮带轮45连接头架电机47，驱动机构40带动头架蜗杆31，当工件转速达到或超过某设定值时，推动器动作，带动第四齿轮与大皮带轮上的内齿圈自动脱离，从而不影响主电机正常运转。
见图1、图2、图5，尾架底座19安装在工件床身1上，尾架4安装在尾架底座19上，尾架4上设置有电动机20，尾架4的移动通过电动20完成，尾架4内部安装尾架套筒21，尾架套筒21内安装内置式回转顶尖22，尾架套筒21连接手轮23和电动机24，手轮23和尾架套筒电动机24通过齿轮25连接螺杆26，螺杆26连接尾架套筒21，尾架4上设置有与尾架套筒21对应的把手27，通过尾架套筒电动机24也可手动转动手轮23旋转带动齿轮25旋转，从而带动螺杆26旋转，螺杆26带动尾架套筒21在尾架内移动，实现尾架套筒21连同内置式回转顶尖22向前推进，顶紧工件，并拉下把手27，锁住尾架套筒21。
见图1、图2、图6、图7、图8，动静压主轴46安装在砂轮架6内部，动静压主轴46输入端安装主轴皮带轮49，输出端安装砂轮11。砂轮电机50安装在拖板5上，砂轮电机50上连接电机皮带轮51，并由皮带52带动主轴皮带轮49，动静压主轴46包括砂轮主轴套53和砂轮主轴54，砂轮主轴54设置在砂轮主轴套53内，砂轮主轴54两端通过静压轴承55支撑在砂轮主轴套53内，静压轴承55包括轴承体56，轴承体56上一侧设置有多组进油腔57，进油腔57连通轴承体56内壁，进油腔57分别连接油道58，动静压主轴安装在砂轮架内部，动静压主轴输入端安装主轴皮带轮，输出端安装砂轮。砂轮电机安装在拖板上，砂轮电机上连接电机皮带轮，并由皮带带动主轴皮带轮，且砂轮电机与砂轮架随动，实现砂轮的磨削工作，采用动静压主轴，由于静压主轴两侧的油压不平衡，使得在工件磨削时抵消掉部分磨削时工件对静压主轴的作用力，较好地保证了砂轮主轴的刚性，非常适合大型曲轴主轴颈的磨削。

Claims (8)

1.一种大型数控曲轴主轴颈外圆磨床，其包括工件床身、砂轮床身，所述工件床身上设置有头架和尾架，所述砂轮床身上对应所述工件床身设置有砂轮架，其特征在于：所述砂轮架通过拖板连接所述砂轮床身，所述拖板通过导轨连接所述砂轮床身，所述砂轮架通过伺服电机和滚珠丝杠连接所述拖板，所述工件床身上设置有窄形中心架，所述头架固定在所述工件床身的一端，所述尾架通过导轨连接所述工件床身。
2.根据权利要求1所述的一种大型数控曲轴主轴颈外圆磨床，其特征在于：所述头架后侧垂直于砂轮轴心线安装所述砂轮外圆修整器。
3.根据权利要求1所述的一种大型数控曲轴主轴颈外圆磨床，其特征在于：所述拖板上设置有蜗杆，所述蜗杆连接伺服电机，所述拖板上设置有与所述蜗杆配合的蜗轮，所述蜗轮连接齿轮，所述砂轮床身上设置有与所述齿轮啮合的齿条。
4.根据权利要求1所述的一种大型数控曲轴主轴颈外圆磨床，其特征在于：所述头架内部安装头架主轴，所述头架主轴连接大皮带轮，所述大皮带轮连接内齿圈，所述头架上设置有头架蜗杆，所述头架上设置有与所述头架蜗杆啮合的所述头架涡轮，所述头架涡轮连接第一齿轮，所述头架上设置有与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，所述第二齿轮连接第三齿轮，第四齿轮啮合所述第三齿轮，所述第四齿轮对应所述内齿圈。
5.根据权利要求4所述的一种大型数控曲轴主轴颈外圆磨床，其特征在于：所述第四齿轮设置在齿轮座上，所述齿轮座活动连接所述头架，所述头架上对应所述内齿圈设置有推动器，所述推动器连接旋转连杆，所述旋转连杆通过支架支撑，所述旋转连杆连接齿轮座，所述头架蜗杆连接驱动机构。
6.根据权利要求5所述的一种大型数控曲轴主轴颈外圆磨床，其特征在于：所述头架主轴内安装内置式回转顶尖，所述头架主轴前端为头架拨盘，所述头架拨盘安装在大皮带轮上，所述头架大皮带轮通过过渡皮带轮及电机皮带轮连接电机。
7.根据权利要求1所述的一种大型数控曲轴主轴颈外圆磨床，其特征在于：所述尾架安装在所述尾架底座上，所述尾架底座安装在所述工件床身上，所述尾架上设置有电动机，尾架的移动通过电动机完成，所述尾架内部安装尾架套筒，所述尾架套筒内安装内置式回转顶尖，所述尾架套筒连接手轮和尾架套筒电动机，所述尾架上设置有与所述尾架套筒对应的把手。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种大型数控曲轴主轴颈外圆磨床，其特征在于：所述砂轮架内设置有动静压主轴，动静压主轴输入端安装主轴皮带轮，输出端安装砂轮，砂轮电机安装在拖板上，砂轮电机上连接电机皮带轮，并由皮带带动主轴皮带轮，所述动静压主轴包括砂轮主轴套和砂轮主轴，所述砂轮主轴设置在所述砂轮主轴套内，所述砂轮主轴两端通过静压轴承支撑在所述砂轮主轴套内，所述静压轴承包括轴承体，所述轴承体上一侧设置有多组进油腔，所述进油腔连通所述轴承体内壁，所述进油腔分别连接油道。
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