CN104385110A - 数控立式高精度珩磨机及其珩磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数控立式高精度珩磨机及其珩磨方法，包括加工工位立柱组件，加工工位立柱内竖直设有两根相互平行的主轴托板丝杆和加工工位夹具托板丝杆，加工工位立柱外设有主轴托板和加工工位夹具托板，主轴托板通过主轴托板连接板与主轴托板丝杆上丝杆螺母连接在一起，加工工位夹具托板通过加工工位夹具托板连接板与加工工位夹具托板丝杆上的丝杆螺母连接在一起，托板与立柱的贴合面分别通过导轨和滑块滑动固定，机床主轴组件的下端面连接珩磨工具，全浮珩磨夹具固定于加工工位夹具托板的上表面，与珩磨工具相对，丝杆均由冲程电机控制连接。本发明在对孔类零件内表面进行精密珩磨加工时可极大地改善孔的尺寸精度，表面粗糙度以及几何形状精度。

Description

数控立式高精度珩磨机及其珩磨方法

[技术领域]

本发明涉及珩磨机技术领域，具体的说是一种数控立式高精度珩磨机及其珩磨方法。

[背景技术]

汽车和摩托车是目前我国制造业中量最大、面最广、经济效益最好的制造产品，仅2002年我国汽车的汽车产量就超过300万量，其中轿车产量也超过100万量，汽车社会保有量超过2000万辆，2003年轿车产量超过200万辆，汽车产量超过550万辆。汽车和摩托车的部件气缸和喷油嘴属于大批量、高精度、高难度的加工产品。为了满足其高尺寸精度、高形状精度的要求，最后一道工序必须要进行高精度珩磨，但目前国内开发的珩磨机多为卧式、手动进给式，加工精度难以满足这些高性能产品的要求。如中国专利CN 1654167A公开的一种数控立式高精度珩磨机。

[发明内容]

本发明的目的在于克服现有技术中存在的技术缺陷，提供一种新型结构的数控立式高精度珩磨机及其珩磨方法。

为实现上述目的，设计一种数控立式高速珩磨机，其特征在于：所述数控立式高速珩磨机设有一个加工工位立柱组件，所述加工工位立柱组件由加工工位立柱、机床主轴组件、主轴托板、全浮珩磨工具、全浮珩磨夹具以及加工工位夹具托板构成，所述加工工位立柱内竖直设有两根相互平行的主轴托板丝杆和加工工位夹具托板丝杆，所述加工工位立柱外设有主轴托板和加工工位夹具托板，所述主轴托板丝杆上的丝杆螺母上安装主轴托板连接板，主轴托板通过所述主轴托板连接板与主轴托板丝杆上的丝杆螺母连接在一起，所述加工工位夹具托板丝杆上的丝杆螺母上安装有加工工位夹具托板连接板，加工工位夹具托板通过所述加工工位夹具托板连接板与加工工位夹具托板丝杆上的丝杆螺母连接在一起，所述加工工位夹具托板、主轴托板与加工工位立柱的贴合面分别通过上下行的导轨和与之相适配的滑块固定，机床主轴组件固定于主轴托板上，所述机床主轴组件的下端面连接珩磨工具，所述全浮珩磨夹具固定于加工工位夹具托板的上表面，与珩磨工具相对，所述主轴托板丝杆及加工工位夹具托板丝杆分别由冲程电机控制连接。

所述机床主轴组件由主轴、主轴电机和增速器组合体、主轴电机安装架、主轴电动皮带轮、主轴皮带轮锁紧螺母、主轴皮带轮和键组合体、主轴皮带轮隔套、主轴轴承上固定法兰、主轴轴承、主轴轴承下固定法兰、主轴轴承外隔套、主轴轴承内隔套、皮带、皮带涨紧轮组件、进给电机、进给电机联轴器、进给电机安装架、进给螺杆、进给杆、防转套、防转套安装架、孔用挡圈、滚针轴承隔套、滚针轴承、进给杆夹头、压紧螺帽构成，

主轴电机安装架、主轴轴承上固定法兰、主轴轴承、主轴轴承外隔套、皮带涨紧轮组件和主轴轴承下固定法兰固定在主轴托板上，主轴皮带轮和键组合体通过主轴皮带轮隔套和主轴皮带轮锁紧螺母固定在主轴上；主轴和主轴轴承内隔套安装到主轴轴承上从而与主轴托板连接在一起；

滚针轴承外圆和滚针轴承隔套与主轴连接；进给杆通过滚针轴承与主轴连接；进给杆夹头与进给杆连接；压紧螺帽安装到主轴上；弹性夹套安装到压紧螺帽上；珩磨工具楔体安装到进给杆夹头上；珩磨工具安装到弹性夹套内孔里；

主轴电机皮带轮固定在主轴电机和增速器组合体输出轴上；主轴电机和增速器组合体固定在主轴电机安装架上；皮带将主轴电机皮带轮、皮带轮涨紧轮组件和主轴皮带轮连接起来；

进给电机固定在进给电机固定架上；进给电机联轴器将进给电机的输出轴与进给螺杆连接起来；进给螺杆安装到进给杆上的螺孔里；进给杆穿过防转套上的孔和滚针轴承内孔；防转套固定在防转套安装架上，所述进给电机采用高精度伺服电机，进给电机与进给杆呈刚性连接。

所述主轴托板丝杆底部由丝杆下轴承固定，所述主轴托板丝杆顶部设有丝杆上轴承，所述丝杆上端部分通过联轴器连接冲程电机的电机轴；所述加工工位夹具托板丝杆顶部由丝杆上轴承固定，所述加工工位夹具托板丝杆底部设有丝杆下轴承，所述丝杆下端部分通过联轴器连接冲程电机的电机轴，所述主轴托板丝杆总长为加工工位夹具托板丝杆总长的一半，冲程电机固定在冲程电机安装架上；

丝杆下轴承、导轨、丝杆上轴承和冲程电机安装架安装在加工工位立柱上；加工工位夹具托板丝杆和主轴托板丝杆固定在丝杆下轴承和丝杆上轴承内环孔里；滑块安装在导轨上；两个丝杆螺母分别与加工工位夹具托板连接板、主轴托板连接板固定并且分别与加工工位夹具托板丝杆和主轴托板丝杆连接；主轴托板和加工工位夹具托板分别固定在滑块上；加工工位夹具托板连接板与加工工位夹具托板连接。

所述数控立式高速珩磨机选配有测量工位立柱组件，所述测量工位立柱组件与加工工位立柱组件并列排布，所述测量工位立柱组件由测量工位立柱、测量工位全浮珩磨夹具、测量工位夹具托板以及气动测量组件构成，测量工位立柱固定在底座组件的工作面上，所述测量工位立柱内竖直设有一根测量工位夹具托板丝杆，所述测量工位立柱外设有测量工位夹具托板，所述测量工位夹具托板丝杆上的杆螺母上安装测量工位夹具托板连接板，测量工位夹具托板通过所述测量工位夹具托板连接板与测量工位夹具托板丝杆上的丝杆螺母连接在一起，所述测量工位夹具托板与测量工位立柱的贴合面通过上下行的导轨和与之相适配的滑块滑动固定，测量工位全浮珩磨夹具固定于测量工位夹具托板的上表面，与气动测量组件的测量头相对；测量工位夹具托板连接板与丝杆螺母连接；丝杆螺母与测量工位夹具托板丝杆连接；

测量工位夹具托板丝杆的顶部设有丝杆上轴承，所述丝杆上端部分通过联轴器连接冲程电机的电机轴，由固定在冲程电机安装架上的冲程电机控制连接；测量工位夹具托板丝杆的底部设有丝杆下轴承，通过丝杆下轴承和丝杆上轴承连接从而与测量工位立柱连接成一个整体；

所述气动测量组件由气动测量头、弹性夹套、压紧螺帽、气接头、气管、气动测量头安装座、带闭环尺寸控制气动测量仪模块构成，带闭环尺寸控制气动测量仪模块、气动测量头安装座安装在气动测量头安装座固定架上；气接头一端安装在带闭环尺寸控制气动测量仪模块上，另一个气接头安装在气动测量头上；气管用于将两个气接头连接起来；压紧螺母安装在气动测量头安装座上；弹性夹套安装到压紧螺母里面；气动测量头固定在弹性夹套内孔里。

所述数控立式高速珩磨机选配有毛刷杆组件，所述毛刷杆组件安装于测量工位立柱组件的正下方，所述毛刷杆组件由毛刷杆、毛刷杆固定套、毛刷杆驱动电机以及毛刷杆驱动电机固定架构成，所述毛刷杆驱动电机固定架上支撑固定有毛刷杆驱动电机，所述毛刷杆驱动电机的传动端直线连接毛刷杆固定套，毛刷杆固定通过螺钉固定在毛刷杆固定套内孔里；毛刷杆固定套固定在毛刷杆驱动电机电机轴内孔里；毛刷杆驱动电机固定在毛刷杆驱动电机固定架上；毛刷杆驱动电机固定架安装在底座组件的工作面上。

所述加工工位立柱组件、测量工位立柱组件以及毛刷杆组件均安装于底座组件的安装面上，所述底座组件的底部四个底脚上分别设有地脚组件；底座组件的安装面上还罩设有罩壳组件，所述罩壳组件的外侧端设有机床操作盘，分别与加工工位立柱组件、测量工位立柱组件以及毛刷杆组件控制连接。

上述数控立式高速珩磨机的珩磨方法，其特征在于：机床加工工位的加工步骤：

1)机床主轴旋转、上下位置调整和珩磨工具进给

A 主轴旋转

机床主轴组件中通过主轴电机和增速器组合体做为动力源带动主轴电机皮带轮旋转，通过皮带将动力传递给主轴皮带轮从而带动主轴高速旋转，从而带动固定在主轴上的全浮珩磨工具旋转实现工具的旋转；机床主轴在加工时，主轴只是旋转，不上下往复运动；

B 主轴位置的调整

通过冲程电机和联轴器从而带动主轴托板丝杆旋转，主轴托板丝杆带动丝杆螺母旋转，丝杆螺母固定在主轴托板连接板上，主轴托板又与主轴托板连接板连接在一起，从而带动主轴托板上下移动，实现机床主轴上下移动，精确调整主轴与全浮珩磨夹具相对位置，继而实现调整珩磨工具与珩磨夹具的相对位置；

C 珩磨工具进给

机床主轴组件中通过进给电机和进给电机联轴器带动进给螺杆旋转，通过进给螺杆和防转套从而带动进给杆可以上下移动，从而带动安装在进给杆上面进给杆夹头一起移动，进给杆夹头内孔里安装着全浮珩磨工具楔体也一起移动，从而实现安装在全浮珩磨工具里的油石外涨，实现零件的切削加工；

2)机床冲程

通过冲程电机和联轴器从而带动加工工位夹具托板丝杆旋转，加工工位夹具托板丝杆带动丝杆螺母旋转，丝杆螺母固定在加工工位夹具托板连接板上，加工工位夹具托板又与加工工位夹具托板连接板连接在一起，从而带动加工工位夹具托板上下移动，全浮珩磨夹具固定在加工工位夹具托板上，从而实现珩磨夹具在加工工位夹具托板带动上下往复冲程运动，从而实现零件孔在长度方向由主轴上的全浮珩磨工具切削。

选配的机床测量工位的工作步骤：

1)全浮珩磨夹具位置的调整

通过冲程电机和联轴器从而带动测量工位夹具托板丝杆旋转，测量工位夹具托板丝杆带动丝杆螺母旋转，丝杆螺母固定在测量工位夹具托板连接板上，测量工位夹具托板又与测量工位夹具托板连接板连接在一起，从而带动测量工位夹具托板上下移动，全浮珩磨夹具固定在测量工位夹具托板上，从而实现全浮珩磨夹具从工作原点向上运动，从而使气动测量头能够进入到零件的孔里测量在零件有效孔长范围内不同高度位置的圆度，测量好后冲程电机反转，全浮珩磨夹具向下运动并回到工作原点。

2)测量操作

外部经过精密过滤后的气源经过带闭环尺寸控制气动测量仪模块后并通过气接头和气管向气动测量头供气，根据气动测量头与零件加工后孔的内壁产生的压力值变化，然后将变化值反馈到带闭环尺寸控制气动测量仪模块上，带闭环尺寸控制气动测量仪模块产生数字信号，通过数据线将数字信号传送给机床操作盒里的显示屏数据接口上，然后再通过转化成为图形和数字显示在机床操作盒上的显示屏上，以便供操作者参考并调整机床加工参数，从而使加工后的零件满足图纸要求。

选配的毛刷杆组件的工作步骤：通过毛刷杆驱动电机带动固定在电机轴内孔里的毛刷杆固定套旋转，带动固定在毛刷杆固定套内的毛刷杆旋转。冲程电机反转，带动联轴器和丝杆旋转，丝杆带动丝杆螺母旋转，丝杆螺母固定在测量工位夹具托板连接板上，测量工位夹具托板又与测量工位夹具托板连接板连接在一起，从而带动测量工位夹具托板上下移动，全浮珩磨夹具固定在测量工位夹具托板上，从而实现全浮珩磨夹具从工作原点向下运动，从而使毛刷杆进入到零件的孔里来去毛刺，通过冲程电机不断正反转，从而实现在零件孔长有效范围内将零件内孔里的毛刺清除干净。

所述机床主轴转速最高达10000转/分钟，高转速通过角高转速的大扭矩电机并连接增速器来实现，从而保证机床加工最大孔径零件时所需要的扭矩；加工零件孔径：3-38毫米；零件长度：5-200毫米；进给电机：高精度伺服控制系统最小分辨率为0.1um；配有进给压力传感器；冲程电机的最大行程长度：1000毫米；最大冲程长度：300毫米；最大冲程速度：150米/分钟。

本发明提供的装置与方法将一个安装珩磨工具可上下调整位置的高速旋转主轴和一个可高速上下往复运动的工件托架二者完美结合起来。在对孔类零件内表面进行精密珩磨加工，时可极大地改善孔的尺寸精度，表面粗糙度以及几何形状精度。具体具有以下技术效果：

通过控制装置实现主轴和冲程的高度协调和统一，从而实现工件大余量、快速度珩磨，实现标准珩磨网纹的表面纹理，实现高精密的几何精度和尺寸精度。

用于安装珩磨工具的主轴不再进行往复运动，而只是工件托架随着工具垂直往复移动，这样工件托架的质量会比带有驱动系统和工具的主轴质量小得多。因此工件托架随着工具运动会比目前所知的珩磨速度高得多。由于机床转速较高，因而对机床而言也能使用较高的往复冲程速度，因此可以大幅度的减少工件的珩磨时间。使用直线电机来驱动工件托架的优点是无需使用减速器也不会产生高的加速度。

由于使用高转速旋转主轴，而当使用粒度较粗的珩磨工具时可加工出内孔更光滑的表面，这是一个更好的优点，这样可以使用较少不同的珩磨工具而达到零件珩磨后的表面粗糙度要求。这样由于减少工具数量和工具更换时间，从而可以大大地降低工具成本。

由于机床主轴与工件托架位置能够进行调整，这样机床主轴与工件托架之间的距离可以缩短或者加长，因此对不同高度的零件就无需使用工具延长杆了。在这种机床上加工不同长度的零件时就显得容易多了。

该机床可选装测量系统或清毛刺装置。零件测量和清除毛刺工序都可以在珩磨机床内实现。在测量系统中，通过测量轴中的伺服电机将安装零件的工作托架设定在合理位置，然后通过测量装置对零件进行尺寸检测。也可加装清毛剌装置，在一个工位上完成零件测量和清毛刺工作。

如果需要珩磨大批量的工件，可将这种机床直接并排摆放。优点是如果机床有一个可以开/关的罩壳，可通过附近的机器人或其它加工机床或传送装置将零件从一个工作场所移到另一个工作场所。例如，第一台机床来粗珩工件孔，第二台半精珩零件孔，第三台最终精珩零件孔。工件可以通过机器人从一台机床转运到下一工序机床。

[附图说明]

图1为本发明SSV-1000数控高速珩磨机总装配图；

图2为本发明SSV-1000数控高速珩磨机总装配图；

图3为本发明SSV-1000加工工位立柱组件装配图；

图4为本发明SSV-1000测量工位立柱组件装配图；

图5为本发明SSV-1000加工工位立柱组件侧剖视图；

图6为本发明SSV-1000测量工位立柱组件侧剖视图；

图7为本发明SSV-1000毛刷杆组件装配图；

图中标记说明

1地脚组件 2底座组件 3全浮珩磨夹具 4冷却系统 5珩磨工具 6加工工位立柱组件 7主轴托板组件 8测量工位立柱组件 9测量工位托板组件 10测量头 11测量工位夹具托板组件 12毛刷杆组件 13加工工位夹具托板组件 14罩壳组件 15机床操作盒；

51冲程电机 52联轴器 53丝杆下轴承 54加工工位夹具托板丝杆 55加工工位夹具托板连接板 56丝杆螺母 57滑块 58加工工位立柱 59导轨 510丝杆上轴承 511主轴托板连接板512主轴托板 513主轴托板丝杆 514冲程电机安装架 515主轴电机皮带轮 516主轴电机和增速器组合体 517主轴电机安装架 518皮带 519皮带涨紧轮组件 520进给电机 521进给电机联轴器 522进给电机安装架 523进给螺杆 524进给杆 525防转套 526防转套安装架 527孔用挡圈 528主轴皮带轮锁紧螺母 529主轴皮带轮和键组合体 530主轴皮带轮隔套 531滚针轴承隔套 532主轴轴承上固定法兰 533主轴轴承 534滚针轴承 535主轴轴承外隔套 536主轴轴承内隔套 537进给杆夹头 538主轴 539压紧螺帽 540主轴轴承下固定法兰 541珩磨工具楔体 542弹性夹套 543珩磨工具 544全浮珩磨夹具 545加工工位夹具托板

61丝杆下轴承 62导轨 63测量工位夹具托板 64滑块 65测量工位夹具托板连接板 66丝杆螺母 67全浮珩磨夹具 68测量工位立柱 69气动测量头安装座固定架 610测量工位夹具托板丝杆 611丝杆上轴承 612联轴器 613冲程电机安装架 614冲程电机 615带闭环尺寸控制气动测量仪模块 616气接头 617气管 618气动测量头安装座 619压紧螺帽 620弹性夹套气动测量头 621毛刷杆 622毛刷杆固定套 623毛刷杆驱动电机 624毛刷杆驱动电机固定架625底座组件

[具体实施方式]

现结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步阐述，相信对本领域技术人员来说是清楚的。

本实施例中的数控立式高速珩磨机，设有一个加工工位立柱组件，并同时选配有测量工位立柱组件以及毛刷杆组件，所述加工工位立柱组件、测量工位立柱组件以及毛刷杆组件均安装于底座组件的安装面上，所述底座组件的底部四个底脚上分别设有地脚组件；底座组件的安装面上还罩设有罩壳组件，所述罩壳组件的外侧端设有机床操作盘，分别与加工工位立柱组件、测量工位立柱组件以及毛刷杆组件控制连接。

下面依次按各个组件进行说明：

I 加工工位立柱组件

所述加工工位立柱组件由加工工位立柱、机床主轴组件、主轴托板、全浮珩磨工具、全浮珩磨夹具以及加工工位夹具托板构成，所述加工工位立柱内竖直设有两根相互平行的主轴托板丝杆和加工工位夹具托板丝杆，所述加工工位立柱外设有主轴托板和加工工位夹具托板，所述主轴托板丝杆上滑套有主轴托板连接板，主轴托板通过所述主轴托板连接板与主轴托板丝杆滑动固定，所述加工工位夹具托板丝杆上滑套有加工工位夹具托板连接板，加工工位夹具托板通过所述加工工位夹具托板连接板与加工工位夹具托板丝杆滑动固定，所述加工工位夹具托板、主轴托板与加工工位立柱的贴合面分别通过上下行的导轨和与之相适配的滑块滑动固定，机床主轴组件固定于主轴托板上，所述机床主轴组件的下端面连接珩磨工具，所述全浮珩磨夹具设于加工工位夹具托板的上表面，与珩磨工具相对，所述主轴托板丝杆及加工工位夹具托板丝杆分别由冲程电机控制连接。

其中机床主轴组件由主轴、主轴电机和增速器组合体、主轴电机安装架、主轴电动皮带轮、主轴皮带轮锁紧螺母、主轴皮带轮和键组合体、主轴皮带轮隔套、主轴轴承上固定法兰、主轴轴承、主轴轴承下固定法兰、主轴轴承外隔套、主轴轴承内隔套、皮带、皮带涨紧轮组件、进给电机、进给电机联轴器、进给电机安装架、进给螺杆、进给杆、防转套、防转套安装架、孔用挡圈、滚针轴承隔套、滚针轴承、进给杆夹头、压紧螺帽构成，主轴电机安装架17、主轴轴承上固定法兰32、主轴轴承33、主轴轴承外隔套35、皮带涨紧轮组件19和主轴轴承下固定法兰40固定在主轴托板12上，主轴皮带轮和键组合体29通过主轴皮带轮隔套30和主轴皮带轮锁紧螺母28固定在主轴38上；主轴38和主轴轴承内隔套36安装到主轴轴承33上从而与主轴托板连接在一起；滚针轴承34外圆和滚针轴承隔套31与主轴38连接；进给杆24通过滚针轴承34与主轴38连接；进给杆夹头37与进给杆24连接；压紧螺帽39安装到主轴38上；弹性夹套42安装到压紧螺帽39上；MMT珩磨工具楔体41安装到进给杆夹头37上；MMT珩磨工具43安装到弹性夹套42内孔里；主轴电机皮带轮15固定在主轴电机和增速器组合体16输出轴上；主轴电机和增速器组合体16固定在主轴电机安装架17上；皮带18将主轴电机皮带轮15、皮带轮涨紧轮组件19和主轴皮带轮29连接起来；

进给电机20固定在进给电机固定架22上；进给电机联轴器21将进给电机20的输出轴与进给螺杆23连接起来；进给螺杆23安装到进给杆24上的螺孔里；进给杆24穿过防转套25上的孔和滚针轴承31内孔；防转套25固定在防转套安装架26上，所述进给电机采用高精度伺服电机，进给电机与进给杆呈刚性连接。

主轴托板丝杆底部由丝杆下轴承固定，所述主轴托板丝杆顶部设有丝杆上轴承，所述丝杆上轴承通过联轴器连接冲程电机的电机轴；所述加工工位夹具托板丝杆顶部由丝杆上轴承固定，所述加工工位夹具托板丝杆底部设有丝杆下轴承，所述丝杆下轴承通过联轴器连接冲程电机的电机轴，所述主轴托板丝杆总长为加工工位夹具托板丝杆总长的一半，冲程电机1固定在冲程电机安装架14上；

丝杆下轴承3、导轨9、丝杆上轴承10和冲程电机安装架14安装在加工工位立柱8上；加工工位夹具托板丝杆4和主轴托板丝杆13固定在丝杆下轴承3和丝杆上轴承10内环孔里；滑块7安装在导轨9上；两个丝杆螺母6分别与加工工位夹具托板连接板5、主轴托板连接板11固定并且分别与加工工位夹具托板丝杆4和主轴托板丝杆13连接；主轴托板12和加工工位夹具托板45分别固定在滑块7上；加工工位夹具托板连接板5与加工工位夹具托板45连接。

机床加工工位的加工步骤：

1)机床主轴旋转、上下位置调整和珩磨工具进给

A 主轴旋转

机床主轴组件中通过主轴电机和增速器组合体16做为动力源带动主轴电机皮带轮15旋转，通过皮带18将动力传递给主轴皮带轮29从而带动主轴38高速旋转，从而带动固定在主轴38上的全浮珩磨工具43旋转实现工具的旋转；机床主轴在加工时，主轴只是旋转，不上下往复运动；

B 主轴位置的调整

通过冲程电机1和联轴器2从而带动主轴托板丝杆13旋转，主轴托板丝杆13带动丝杆螺母6旋转，丝杆螺母6固定在主轴托板连接板11上，主轴托板12又与主轴托板连接板11连接在一起，从而带动主轴托板12上下移动，实现机床主轴上下移动，精确调整主轴与全浮珩磨夹具44相对位置，继而实现调整珩磨工具与珩磨夹具的相对位置；

C 珩磨工具进给

机床主轴组件中通过进给电机20和进给电机联轴器21带动进给螺杆23旋转，通过进给螺杆23和防转套25从而带动进给杆24可以上下移动，从而带动安装在进给杆24上面进给杆夹头37一起移动，进给杆夹头37内孔里安装着全浮珩磨工具楔体41也一起移动，从而实现安装在全浮珩磨工具43里的油石外涨，实现零件的切削加工；

2)机床冲程

通过冲程电机1和联轴器2从而带动加工工位夹具托板丝杆4旋转，加工工位夹具托板丝杆4带动丝杆螺母6旋转，丝杆螺母6固定在加工工位夹具托板连接板5上，加工工位夹具托板45又与加工工位夹具托板连接板5连接在一起，从而带动加工工位夹具托板45上下移动，全浮珩磨夹具44固定在加工工位夹具托板45上，从而实现珩磨夹具在加工工位夹具托板带动上下往复冲程运动，从而实现零件孔在长度方向由主轴上的全浮珩磨工具43切削。

II 测量工位立柱组件

所述测量工位立柱组件与加工工位立柱组件并列排布，所述测量工位立柱组件由测量

工位立柱、测量工位全浮珩磨夹具、测量工位夹具托板以及气动测量组件构成，测量工位立柱8固定在底座组件26的工作面上，所述测量工位立柱内竖直设有一根测量工位夹具托板丝杆，所述测量工位立柱外设有测量工位夹具托板，所述测量工位夹具托板丝杆上的丝杆螺母安装测量工位夹具托板连接板，测量工位夹具托板通过所述测量工位夹具托板连接板与测量工位夹具托板丝杆上的丝杆螺母连接在一起，所述测量工位夹具托板与测量工位立柱的贴合面通过上下行的导轨和与之相适配的滑块滑动固定，测量工位珩磨夹具固定于测量工位夹具托板的上表面，与气动测量组件的测量头相对；测量工位夹具托板连接板5与丝杆螺母6连接；丝杆螺母6与测量工位夹具托板丝杆10连接；

测量工位夹具托板丝杆的顶部设有丝杆上轴承，所述丝杆上端部分通过联轴器连接冲程电机的电机轴，由固定在冲程电机安装架13上的冲程电机控制连接；测量工位夹具托板丝杆的底部设有丝杆下轴承，通过丝杆下轴承1和丝杆上轴承11连接从而与测量工位立柱8连接成一个整体；

选配的机床测量工位的工作步骤：

1)全浮珩磨夹具位置的调整

通过冲程电机14和联轴器12从而带动测量工位夹具托板丝杆10旋转，测量工位夹具托板丝杆10带动丝杆螺母6旋转，丝杆螺母6固定在测量工位夹具托板连接板5上，测量工位夹具托板3又与测量工位夹具托板连接板5连接在一起，从而带动测量工位夹具托板3上下移动，全浮珩磨夹具7固定在测量工位夹具托板3上，从而实现全浮珩磨夹具7从工作原点向上运动，从而使气动测量头21能够进入到零件的孔里测量在零件有效孔长范围内不同高度位置的圆度，测量好后冲程电机14反转，全浮珩磨夹具7向下运动并回到工作原点。

2)测量操作

外部经过精密过滤后的气源经过带闭环尺寸控制气动测量仪模块15后并通过气接头16和气管17向气动测量头21供气，根据气动测量头21与零件加工后孔的内壁产生的压力值变化，然后将变化值反馈到带闭环尺寸控制气动测量仪模块15上，带闭环尺寸控制气动测量仪模块15产生数字信号，通过数据线将数字信号传送给机床操作盒里的显示屏数据接口上，然后再转化成为图形和数字显示在机床操作盒上的显示屏上，以便供操作者参考并调整机床加工参数，从而使加工后的零件满足图纸要求。

III 气动测量组件

所述气动测量组件由气动测量头、弹性夹套、压紧螺帽、气接头、气管、气动测量头安装座、带闭环尺寸控制气动测量仪模块构成，带闭环尺寸控制气动测量仪模块15、气动测量头安装座18安装在气动测量头安装座固定架9上；气接头16一端安装在带闭环尺寸控制气动测量仪模块15上，另一个气接头16安装在气动测量头上；气管17用于将两个气接头16连接起来；压紧螺母19安装在气动测量头安装座18上；弹性夹套20安装到压紧螺母19里面；气动测量头21固定在弹性夹套20内孔里。

IV 毛刷杆组件

所述毛刷杆组件安装于测量工位立柱组件的正下方，所述毛刷杆组件由毛刷杆、毛刷杆固定套、毛刷杆驱动电机以及毛刷杆驱动电机固定架构成，所述毛刷杆驱动电机固定架上支撑固定有毛刷杆驱动电机，所述毛刷杆驱动电机的传动端直线连接毛刷杆固定套，毛刷杆22固定通过螺钉固定在毛刷杆固定套23内孔里；毛刷杆固定套23固定在毛刷杆驱动电机24电机轴内孔里；毛刷杆驱动电机24固定在毛刷杆驱动电机固定架25上；毛刷杆驱动电机固定架25安装在底座组件26的工作面上。

选配的毛刷杆组件的工作步骤：通过毛刷杆驱动电机24带动固定在电机轴内孔里的毛刷杆固定套23旋转，带动固定在毛刷杆固定套23内的毛刷杆22旋转。冲程电机14反转，带动联轴器12和丝杆10旋转，丝杆10带动丝杆螺母6旋转，丝杆螺母6固定在测量工位夹具托板连接板5上，测量工位夹具托板3又与测量工位夹具托板连接板5连接在一起，从而带动测量工位夹具托板3上下移动，全浮珩磨夹具7固定在测量工位夹具托板3上，从而实现全浮珩磨夹具7从工作原点向下运动，从而使毛刷杆22进入到零件的孔里来去毛刺，通过冲程电机14不断正反转，从而实现在零件孔长有效范围内将零件内孔里的毛刺清除干净。

上述加工过程中，技术参数如下：机床主轴转速最高达10000转/分钟，高转速通过角高转速的大扭矩电机并连接增速器来实现，从而保证机床加工最大孔径零件时所需要的扭矩；加工零件孔径：3-38毫米；零件长度：5-200毫米；进给电机：高精度伺服控制系统最小分辨率为0.1um；配有进给压力传感器；冲程电机的最大行程长度：1000毫米；最大冲程长度：300毫米；最大冲程速度：150米/分钟。

Claims (10)

1.一种数控立式高速珩磨机，其特征在于：所述数控立式高速珩磨机设有一个加工工位立柱组件，所述加工工位立柱组件由加工工位立柱、机床主轴组件、主轴托板、全浮珩磨工具全浮珩磨夹具以及加工工位夹具托板构成，所述加工工位立柱内竖直设有两根相互平行的主轴托板丝杆和加工工位夹具托板丝杆，所述加工工位立柱外设有主轴托板和加工工位夹具托板，所述主轴托板丝杆上的丝杆螺母上安装主轴托板连接板，主轴托板通过所述主轴托板连接板与主轴托板丝杆上的丝杆螺母连接在一起，所述加工工位夹具托板丝杆上的丝杆螺母上安装加工工位夹具托板连接板，加工工位夹具托板通过所述加工工位夹具托板连接板与加工工位夹具托板丝杆上的丝杆螺母连接在一起，所述加工工位夹具托板、主轴托板与加工工位立柱的贴合面分别通过上下行的导轨和与之相适配的滑块固定，机床主轴组件固定于主轴托板上，所述机床主轴组件的下端面连接珩磨工具，所述全浮珩磨夹具固定于加工工位夹具托板的上表面，与珩磨工具相对，所述主轴托板丝杆及加工工位夹具托板丝杆分别由冲程电机控制连接。

2.如权利要求1所述的一种数控立式高速珩磨机，其特征在于所述机床主轴组件由主轴、主轴电机和增速器组合体、主轴电机安装架、主轴电动皮带轮、主轴皮带轮锁紧螺母、主轴皮带轮和键组合体、主轴皮带轮隔套、主轴轴承上固定法兰、主轴轴承、主轴轴承下固定法兰、主轴轴承外隔套、主轴轴承内隔套、皮带、皮带涨紧轮组件、进给电机、进给电机联轴器、进给电机安装架、进给螺杆、进给杆、防转套、防转套安装架、孔用挡圈、滚针轴承隔套、滚针轴承、进给杆夹头、压紧螺帽构成，

主轴电机安装架、主轴轴承上固定法兰、主轴轴承、主轴轴承外隔套、皮带涨紧轮组件和主轴轴承下固定法兰固定在主轴托板上，主轴皮带轮和键组合体通过主轴皮带轮隔套和主轴皮带轮锁紧螺母固定在主轴上；主轴和主轴轴承内隔套安装到主轴轴承上从而与主轴托板连接在一起；

滚针轴承外圆和滚针轴承隔套与主轴连接；进给杆通过滚针轴承与主轴连接；进给杆夹头与进给杆连接；压紧螺帽安装到主轴上；弹性夹套安装到压紧螺帽上；珩磨工具楔体安装到进给杆夹头上；珩磨工具安装到弹性夹套内孔里；

主轴电机皮带轮固定在主轴电机和增速器组合体输出轴上；主轴电机和增速器组合体固定在主轴电机安装架上；皮带将主轴电机皮带轮、皮带轮涨紧轮组件和主轴皮带轮连接起来；进给电机固定在进给电机固定架上；进给电机联轴器将进给电机的输出轴与进给螺杆连接起来；进给螺杆安装到进给杆上的螺孔里；进给杆穿过防转套上的孔和滚针轴承内孔；防转套固定在防转套安装架上，所述进给电机采用高精度伺服电机，进给电机与进给杆呈刚性连接。

3.如权利要求1所述的一种数控立式高速珩磨机，其特征在于所述主轴托板丝杆底部由丝杆下轴承固定，所述主轴托板丝杆顶部设有丝杆上轴承，所述丝杆上端部分通过联轴器连接冲程电机的电机轴；所述加工工位夹具托板丝杆顶部由丝杆上轴承固定，所述加工工位夹具托板丝杆底部设有丝杆下轴承，所述丝杆下端部分通过联轴器连接冲程电机的电机轴，所述主轴托板丝杆总长为加工工位夹具托板丝杆总长的一半，冲程电机固定在冲程电机安装架上；

丝杆下轴承、导轨、丝杆上轴承和冲程电机安装架安装在加工工位立柱上；加工工位夹具托板丝杆和主轴托板丝杆固定在丝杆下轴承和丝杆上轴承内环孔里；滑块安装在导轨上；两个丝杆螺母分别与加工工位夹具托板连接板、主轴托板连接板固定并且分别与加工工位夹具托板丝杆和主轴托板丝杆连接；主轴托板和加工工位夹具托板分别固定在滑块上；加工工位夹具托板连接板与加工工位夹具托板连接。

4.如权利要求1所述的一种数控立式高速珩磨机，其特征在于：所述数控立式高速珩磨机选配有测量工位立柱组件，所述测量工位立柱组件与加工工位立柱组件并列排布，所述测量工位立柱组件由测量工位立柱、测量工位全浮珩磨夹具、测量工位夹具托板以及气动测量组件构成，测量工位立柱固定在底座组件的工作面上，所述测量工位立柱内竖直设有一根测量工位夹具托板丝杆，所述测量工位立柱外设有测量工位夹具托板，所述测量工位夹具托板丝杆上的丝杆螺母上安装测量工位夹具托板连接板，测量工位夹具托板通过所述测量工位夹具托板连接板与测量工位夹具托板丝杆上的丝杆螺母连接在一起，所述测量工位夹具托板与测量工位立柱的贴合面通过上下行的导轨和与之相适配的滑块固定，测量工位全浮珩磨夹具固定于测量工位夹具托板的上表面，与气动测量组件的测量头相对；测量工位夹具托板连接板与丝杆螺母连接；丝杆螺母与测量工位夹具托板丝杆连接；

测量工位夹具托板丝杆的顶部设有丝杆上轴承，所述丝杆上端部分通过联轴器连接冲程电机的电机轴，由固定在冲程电机安装架上的冲程电机控制连接；测量工位夹具托板丝杆的底部设有丝杆下轴承，通过丝杆下轴承和丝杆上轴承连接从而与测量工位立柱连接成一个整体；

所述气动测量组件由气动测量头、弹性夹套、压紧螺帽、气接头、气管、气动测量头安装座、带闭环尺寸控制气动测量仪模块构成，带闭环尺寸控制气动测量仪模块、气动测量头安装座安装在气动测量头安装座固定架上；气接头一端安装在带闭环尺寸控制气动测量仪模块上，另一个气接头安装在气动测量头上；气管用于将两个气接头连接起来；压紧螺母安装在气动测量头安装座上；弹性夹套安装到压紧螺母里面；气动测量头固定在弹性夹套内孔里。

5.如权利要求1所述的一种数控立式高速珩磨机，其特征在于：所述数控立式高速珩磨机选配有毛刷杆组件，所述毛刷杆组件安装于测量工位立柱组件的正下方，所述毛刷杆组件由毛刷杆、毛刷杆固定套、毛刷杆驱动电机以及毛刷杆驱动电机固定架构成，所述毛刷杆驱动电机固定架上支撑固定有毛刷杆驱动电机，所述毛刷杆驱动电机的传动端直线连接毛刷杆固定套，毛刷杆固定通过螺钉固定在毛刷杆固定套内孔里；毛刷杆固定套固定在毛刷杆驱动电机电机轴内孔里；毛刷杆驱动电机固定在毛刷杆驱动电机固定架上；毛刷杆驱动电机固定架安装在底座组件的工作面上。

6.如权利要求1所述的一种数控立式高速珩磨机，其特征在于：所述加工工位立柱组件、测量工位立柱组件以及毛刷杆组件均安装于底座组件的安装面上，所述底座组件的底部四个底脚上分别设有地脚组件；底座组件的安装面上还罩设有罩壳组件，所述罩壳组件的外侧端设有机床操作盘，分别与加工工位立柱组件、测量工位立柱组件以及毛刷杆组件控制连接。

7.一种如权利要求1所述数控立式高速珩磨机的珩磨方法，其特征在于：机床加工工位的加工步骤：

1)机床主轴旋转、上下位置调整和珩磨工具进给

A主轴旋转

机床主轴组件中通过主轴电机和增速器组合体做为动力源带动主轴电机皮带轮旋转，通过皮带将动力传递给主轴皮带轮从而带动主轴高速旋转，从而带动固定在主轴上的珩磨工具旋转实现工具的旋转；机床主轴在加工时，主轴只是旋转，不上下往复运动；

B主轴位置的调整

通过冲程电机和联轴器从而带动主轴托板丝杆旋转，主轴托板丝杆带动丝杆螺母旋转，丝杆螺母固定在主轴托板连接板上，主轴托板又与主轴托板连接板连接在一起，从而带动主轴托板上下移动，实现机床主轴上下移动，精确调整主轴与全浮珩磨夹具相对位置，继而实现调整珩磨工具与珩磨夹具的相对位置；

C珩磨工具进给

机床主轴组件中通过进给电机和进给电机联轴器带动进给螺杆旋转，通过进给螺杆和防转套从而带动进给杆可以上下移动，从而带动安装在进给杆上面进给杆夹头一起移动，进给杆夹头内孔里安装着全浮珩磨工具楔体也一起移动，从而实现安装在全浮珩磨工具里的油石外涨，实现零件的切削加工；

2)机床冲程

通过冲程电机和联轴器从而带动加工工位夹具托板丝杆旋转，加工工位夹具托板丝杆带动丝杆螺母旋转，丝杆螺母固定在加工工位夹具托板连接板上，加工工位夹具托板又与加工工位夹具托板连接板连接在一起，从而带动加工工位夹具托板上下移动，全浮珩磨夹具固定在加工工位夹具托板上，从而实现珩磨夹具在加工工位夹具托板带动上下往复冲程运动，从而实现零件孔在长度方向由主轴上的全浮珩磨工具切削。

8.如权利要求7所述的一种数控立式高速珩磨机的珩磨方法，其特征在于：选配的机床测量工位的工作步骤：

1)全浮珩磨夹具位置的调整

通过冲程电机和联轴器从而带动测量工位夹具托板丝杆旋转，测量工位夹具托板丝杆带动丝杆螺母旋转，丝杆螺母固定在测量工位夹具托板连接板上，测量工位夹具托板又与测量工位夹具托板连接板连接在一起，从而带动测量工位夹具托板上下移动，全浮珩磨夹具固定在测量工位夹具托板上，从而实现全浮珩磨夹具从工作原点向上运动，从而使气动测量头能够进入到零件的孔里测量在零件有效孔长范围内不同高度位置的圆度，测量好后冲程电机反转，全浮珩磨夹具向下运动并回到工作原点。

2)测量操作

外部经过精密过滤后的气源经过带闭环尺寸控制气动测量仪模块后并通过气接头和气管向气动测量头供气，根据气动测量头与零件加工后孔的内壁产生的压力值变化，然后将变化值反馈到带闭环尺寸控制气动测量仪模块上，带闭环尺寸控制气动测量仪模块产生数字信号，通过数据线将数字信号传送给机床操作盒里的显示屏数据接口上，然后再转化成为图形和数字显示在机床操作盒上的显示屏上，以便供操作者参考并调整机床加工参数，从而使加工后的零件满足图纸要求。

9.如权利要求7所述的一种数控立式高速珩磨机的珩磨方法，其特征在于：选配的毛刷杆组件的工作步骤：通过毛刷杆驱动电机带动固定在电机轴内孔里的毛刷杆固定套旋转，带动固定在毛刷杆固定套内的毛刷杆旋转。冲程电机反转，带动联轴器和丝杆旋转，丝杆带动丝杆螺母旋转，丝杆螺母固定在测量工位夹具托板连接板上，测量工位夹具托板又与测量工位夹具托板连接板连接在一起，从而带动测量工位夹具托板上下移动，全浮珩磨夹具固定在测量工位夹具托板上，从而实现全浮珩磨夹具从工作原点向下运动，从而使毛刷杆进入到零件的孔里来去毛刺，通过冲程电机不断正反转，从而实现在零件孔长有效范围内将零件内孔里的毛刺清除干净。

10.如权利要求7所述的一种数控立式高速珩磨机的珩磨方法，其特征在于：所述机床主轴转速最高达10000转/分钟，高转速通过角高转速的大扭矩电机并连接增速器来实现，从而保证机床加工最大孔径零件时所需要的扭矩；加工零件孔径：3-38毫米；零件长度：5-200毫米；进给电机：高精度伺服控制系统最小分辨率为0.1um；配有进给压力传感器；冲程电机的最大行程长度：1000毫米；最大冲程长度：300毫米；最大冲程速度：150米/分钟。