CN104476345A - 一种中小型平面成形磨削机床 - Google Patents

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Abstract

一种中小型平面成形磨削机床，床身后部安装有上下轴立柱；水箱后方的安装有水冷机；电柜上部前方安装有显示器；所述上下轴立柱上端安装有磨头，上下轴立柱内部安装有Y轴丝杆；磨头内部安装有主轴电机，磨头后端安装有配重块，磨头上部安装有与所述Y轴丝杆相配合的Y轴减速机，Y轴减速机前端安装有相配合的Y轴伺服电机，所述磨头前端安装有砂轮；床身内部安装有Z轴丝杆、Z轴伺服电机与Z轴减速机；磨头和机床上下轴立柱实现了整体上下移动进给，刚性和精度稳定性高；大大提高了平面成形磨床的磨削能力，磨削量大，精度保持性好；提高了平面磨床加工稳定性。提高了平面磨床的磨削范围，机床具有很高的精度和很好的平稳移动性以及长寿命。

Description

一种中小型平面成形磨削机床
技术领域
本发明涉及机床技术领域，具体而言，涉及一种中小型平面成形磨削机床。
背景技术
随着现代企业的产业升级和航空航天、半导体封装、新能源技术的突飞猛进，要求平面磨床五点磨削平面度、平行度、高度差均小于0.002mm，轮廓表面成形磨削精度小于0.002mm，表面粗糙度小于Ra0.02μm；
现有磨床结构均采上下轴立柱固定在床身上用四个螺栓固定，主轴箱依靠两根长度约200mm、宽度约20mm的平导轨在立柱上进行上下滑动，从而实现上下轴的进给，长时间运动导轨磨损较快并导，机床精度下降很快，只能依靠在导轨接触面中安装镶条等消除导轨间隙。现有平面磨床结构由于结构简单、导轨接触面较小导致磨床上下轴的刚性不足，加工精度无法满足对高硬度、较大粘度材料以及大磨削量和异形成型磨削的要求，五点磨削平面度、平行度、高度差均大于0.005mm，轮廓成形磨削精度大于0.002，表面粗糙度大于Ra0.3μm，而且不能满足多轮廓种类的加工。
长期以来平面磨床结构上的局限性未能突破，导致加工精度和磨削范围只能局限在中低端加工，不能满足高端客户对零件的加工要求。
针对现有结构磨削上的刚性不足，精度及表面粗糙度差和无法实现复杂轮廓磨削等，这些无法满足精密机械行业发展需求的问题，提供可以满足平面磨床五点磨削平面度、平行度、高度差均小于0.002mm，轮廓形状磨削精度小于0.002mm，表面粗糙度小于Ra0.02μm，同时可以满足多轮廓面加工的平面磨床，成为平面磨床突破的一难点。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种中小型平面成形磨削机床。
本发明提供了一种中小型平面成形磨削机床，该机床包括：
床身，所述床身右侧安装有电柜，所述床身左侧安装有电柜，所述床身后部安装有上下轴立柱；
所述水箱后方的安装有水冷机；
所述电柜上部前方安装有显示器；
所述上下轴立柱上端安装有磨头，所述上下轴立柱内部安装有Y轴丝杆；
所述磨头内部安装有主轴电机，所述磨头后端安装有配重块，所述磨头上部安装有与所述Y轴丝杆相配合的Y轴减速机，所述Y轴减速机前端安装有相配合的Y轴伺服电机；所述磨头前端安装有砂轮；
所述床身内部安装有Z轴丝杆、Z轴伺服电机与Z轴减速机； 
所述床身上部安装有拖板，所述拖板上部安装有工作台，所述工作台左侧部安装有滚轮修整器；
所述上下轴立柱为双V和四平导轨，双V和双平对称结构的导轨。
所述上下轴立柱为双V和四平导轨，双V和双平对称结构的导轨。
作为本发明进一步的改进，所述拖板与所述工作台之间安装有X轴油缸。
作为本发明进一步的改进，所述拖板右侧安装有控制Z轴丝杆的Z轴电子手轮和控制Y轴丝杆的Y轴电子手轮，所述拖板左侧安装有X轴运动手轮。
作为本发明进一步的改进，所述Y轴丝杆与所述Z轴丝杆为精密滚珠丝杆。
作为本发明进一步的改进，所述Y轴伺服电机与所述Z轴伺服电机配有旋转编码器。
作为本发明优选的，所述砂轮外部配有防护罩。
本发明的有益效果为
1、与传统平面磨床结构完全不一样。X轴双V导轨、Y轴双V四平导轨、Z轴双V双平导轨结构保证了机床有很好的刚性和精度稳定性。
2、因为磨头和立柱整体上下移动的结构，提高了平面成形磨床的磨削能力，磨削量大，精度保持性好。
3、提高了平面磨床加工精度，因为整机刚性的提高，重心配置合理，使控制精度能实现小于0.002mm，和表面粗糙度Ra0.02μm；实现了高精度磨削；
4、提高了平面磨床的磨削范围，因为工作台上装有滚轮修整器，可以对砂轮进行自动修整，CNC控制可解决了砂轮在修整过程中出现的损耗补偿，实现轮廓面高精度加工，轮廓成形磨削精度可达0.002mm。
5、提高了平面磨床的精度。因为本发明中各轴均采用手工刮研导轨并使用定量润滑供油系统，使本发明机床具备了动压导轨和静压导轨的优点，使机床具有很高的精度和很好的平稳移动性以及长寿命。
附图说明
图1为本发明实施例所述的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的俯视图；
图3为本发明实施例所述的X轴双V导轨示意图；
图4为本发明实施例所述的Z轴双V双平导轨示意图；
图5为本发明实施例所述的Y轴双V导轨示意图；
图6为滚轮修整器工作示意图。
图中，
1、床身；2、上下轴立柱；3、磨头；4、配重块；5、Y轴伺服电机；6、Y轴减速机；7、砂轮；8、拖板；9、工作台；10、电柜；11、显示器；12、Z轴电子手轮；13、Y轴电子手轮；14、X轴手轮；15、水箱；16、水冷机；17、滚轮修整器；18、X轴油缸、19、Y轴丝杆；20、Z轴丝杆；21、Z轴伺服电机；22、Z轴减速机；23、主轴电机；24、双V导轨；25、双V双平导轨。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
如图1-6所示，本发明实施例所述的一种中小型平面成形磨削机床，该机床包括：床身1，所述床身1右侧安装有电柜10，所述床身1左侧安装有电柜15，所述床身1后部安装有上下轴立柱2；所述水箱15后方的安装有水冷机16；所述电柜10上部前方安装有显示器11；所述上下轴立柱2上端安装有磨头3，所述上下轴立柱2内部安装有Y轴丝杆19；所述磨头3内部安装有主轴电机23，所述磨头3后端安装有配重块4，所述磨头3上部安装有与所述Y轴丝杆19相配合的Y轴减速机6，所述Y轴减速机6前端安装有相配合的Y轴伺服电机5，所述磨头3前端安装有砂轮7；所述床身1内部安装有Z轴丝杆20、Z轴伺服电机21与Z轴减速机22；所述床身1上部安装有拖板8，所述拖板8上部安装有工作台9，所述工作台9左侧部安装有滚轮修 整器17；所述上下轴立柱2为双V和四平导轨，双V和双平对称结构的导轨。所述拖板8与所述工作台9之间安装有X轴油缸18。所述拖板8右侧安装有控制Z轴丝杆20的Z轴电子手轮12和控制Y轴丝杆19的Y轴电子手轮13，所述拖板3左侧安装有X轴运动手轮14。所述Y轴丝杆19与所述Z轴丝杆20为精密滚珠丝杆，所述Y轴伺服电机5与所述Z轴伺服电机21配有旋转编码器，所述砂轮7外部配有防护罩。磨头和机床上下轴立柱实现了整体上下移动进给，这种独特的机床结构保证了机床有很好的刚性和精度稳定性；实现了砂轮连续修整和砂轮损耗自动补偿。工作台左侧安装的修整装置不仅实现了砂轮特殊几何形状的连续修整，同时CNC控制也解决了砂轮在修整过程中出现的损耗无法补偿。大大提高了平面成形磨床的磨削能力，磨削量大，精度保持性好；提高了平面磨床加工稳定性。磨头后部增加了平衡配重装置，使整机在磨削时消除了受力不平衡，重心配置合理，使磨削精度能实现小于0.002mm，轮廓成形磨削精度小于0.002mm和表面粗糙度小于Ra0.02μm；实现了磨削；提高了平面磨床的磨削范围，因为工作台左侧装有滚轮修整器，可以对砂轮进行自动修整，实现多轮廓面成形磨削加工或连续轨迹轮廓磨削加工。提高了平面磨床的精度。各轴均采用手工刮研导轨并使用定量润滑供油系统，机床具备了动压导轨和静压导轨的优点，使机床具有很高的精度和很好的平稳移动性以及长寿命。
固定床身、前后移动拖板、左右运动工作台、电永磁吸盘、上下移动上下轴立柱、固定在上下轴立柱上磨头、主轴本体、砂轮卡盘、砂轮、主轴、X轴油缸、Y轴伺服电机、Y轴减速机、Y轴丝杠、Z轴伺服电机、Z轴减速机、Z轴丝杠、电柜、显示器、液压站、冷却水箱、滚轮式砂轮修整器。Z轴伺服电机通过Z轴减速机和带轮驱动Z轴丝杠，带动拖板完成拖板前后(Z轴)运动，导轨采用双“V”对称导轨；X轴通过油缸驱动，带动工作台完成工作台(X轴)左右移动，导轨采用双“V”对称导轨；磨头用螺丝固定在上下轴立柱上，Y轴伺服电机通过Y轴减速机及齿轮副，驱动Y轴丝杠，带动上下轴立柱和磨头完成磨头(Y轴)上下运动，导轨采用双“V”和“双平”对称导轨；滚轮修整器安装在工作台左侧，CNC控制可实现砂轮的轮廓修整；滚轮修整器由电机通过皮带带动滚轮旋转，前后轴(Z轴)和上下轴(Y轴)联 动，CNC控制可实现砂轮的轮廓修整；；X轴、Y轴和Z轴设有手动功能，拖板左侧设有左右手轮，左右手轮轴端部安装有带轮或齿轮，工作台下安装有皮带或齿条，通过旋转手轮完成X轴手动功能，拖板右前端安装有前后和上下电子手轮可实现前后和上下的手动。
床身、拖板、工作台、上下轴立柱、磨头均采用优质灰铸铁铸造，强度经过有限元分析，刚性可靠；采用磨头和上下轴立柱整体移动结构，磨头后配有配重块，保证重心接近驱动轴，同时上下轴上下轴立柱部分采用了双“V”和四平导轨，双“V”和双“平”对称结构的导轨保证了上下轴的高刚性和高稳定性，上下轴立柱与磨头整体移动式的独特设计使机床具有很高的刚性，Y轴精密滚珠丝杠传动和光栅尺的使用使机床的高刚性得以体现，从而实现了平面磨床五点磨削平面度、平行度、高度差均小于0.002mm，轮廓成形磨削精度小于0.002mm，表面粗糙度小于Ra0.02μm。
X轴运动通过安装在拖板8与工作台9之间的油缸18驱动，实现工作台的左右运动，液压驱动的优点是平稳，为避免液压启动时的震动对加工精度的影响，液压系统增加了低速缓启动装置，液压站外置使机床的热变形降至最小；工作台9与拖板8之间装有齿轮传动机构，拖板左端有X轴手轮14，手轮轴一端连手轮，一端连齿轮，旋转X轴手轮14,实现X轴左右运动，X轴采用双“V”对称导轨，双“V”对称导轨的优点是导向面大，精度保持性好，稳定性好，刚性好，寿命长。Y轴伺服电机5通过Y轴减速机6和齿轮减速装置，驱动Y轴丝杠19，实现上下轴立柱2上下运动，磨头3固定在上下轴立柱2上，主轴23及砂轮7固定在磨头3上，从而实现砂轮7上下进给运动，砂轮7外配砂轮防护罩，保证加工安全；主轴23装在上下轴立柱2上，主轴前端伸出过长，后面仅主轴电机，不足以保证中心偏置，导致颠覆力矩的产生，因此在磨头与主轴电机上，特别增加了配重块3，保证了重心在驱动轴上，避免了颠覆力矩的产生，Y轴丝杠19采用精密滚珠丝杠，Y轴伺服电机5配有旋转编码器，实现了Y轴进给和定位，Y轴采用双“V”，双平，对称布局，过定位装配，过定位装配导轨的优点是导向面大，精度保持性好，稳定性好，刚性好，寿命长。Z轴伺服电机21通过上下皮带装置，驱动Z轴丝杠20，实现拖板8前后运动，工作台9安装在拖板8上，从而实现工作台9的前后运动，Z轴丝杠20采用精密滚珠丝杠，Z轴伺服电机21配旋转编码 器，保证前后轴的定位精度，该配置可实现的成形加工，Z轴丝杠前端可安装机械手轮，实现前后手动功能。
该机床配有半封闭或全封闭护罩，保证加工安全的同时，机床外观效果得到很大的提升。床身为基体，上下轴立柱和磨头上下运动的高刚性结构为突出特点，保证了机床的磨削，滚轮修整结构实现了现有机床功能上的不足，左右液压缓进给启动设计，冷却水箱设计，高精密丝杠和伺服系统的运用等，是平面磨床的新结构，为高精密加工提供了技术保证。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种中小型平面成形磨削机床，其特征在于，该机床包括：
床身(1)，所述床身(1)右侧安装有电柜(10)，所述床身(1)左侧安装有电柜(15)，所述床身(1)后部安装有上下轴立柱(2)；
所述水箱(15)后方的安装有水冷机(16)；
所述电柜(10)上部前方安装有显示器(11)；
所述上下轴立柱(2)上端安装有磨头(3)，所述上下轴立柱(2)内部安装有Y轴丝杆(19)；
所述磨头(3)内部安装有主轴电机(23)，所述磨头(3)后端安装有配重块(4)，所述磨头(3)上部安装有与所述Y轴丝杆(19)相配合的Y轴减速机(6)，所述Y轴减速机(6)前端安装有相配合的Y轴伺服电机(5)，所述磨头(3)前端安装有砂轮(7)；
所述床身(1)内部安装有Z轴丝杆(20)、Z轴伺服电机(21)与Z轴减速机(22)；
所述床身(1)上部安装有拖板(8)，所述拖板(8)上部安装有工作台(9)，所述工作台(9)左侧部安装有滚轮修整器(17)；
所述上下轴立柱(2)为双V和四平导轨，双V和双平对称结构的导轨。
2.根据权利要求1所述的中小型平面成形磨削机床，其特征在于，所述拖板(8)与所述工作台(9)之间安装有X轴油缸(18)。
3.根据权利要求1所述的中小型平面成形磨削机床，其特征在于，所述拖板(8)右侧安装有控制Z轴丝杆(20)的Z轴电子手轮(12)和控制Y轴丝杆(19)的Y轴电子手轮(13)，所述拖板(3)左侧安装有X轴运动手轮(14)。
4.根据权利要求1所述的中小型平面成形磨削机床，其特征在于，所述Y轴丝杆(19)与所述Z轴丝杆(20)为精密滚珠丝杆。
5.根据权利要求1所述的中小型平面成形磨削机床，其特征在于，所述Y轴伺服电机(5)与所述Z轴伺服电机(21)配有旋转编码器。
6.根据权利要求1所述的中小型平面成形磨削机床，其特征在于，所述砂轮(7)外部配有防护罩。
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