CN104589124A - 一种碾米砂辊外圆、螺旋槽两用数控加工机床 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种碾米砂辊外圆、螺旋槽两用数控加工机床。所述加工机床包括机座、主轴箱部件、尾座部件、刀架部件和进给部件，其特征在于：所述主轴箱部件包括主轴伺服电机、主轴箱体、主轴和传动机构；所述刀架部件由砂辊外圆加工刀架和砂辊螺旋槽加工刀架组成，所述进给部件由横向进给轨道、滑台和两纵向进给轨道组成，横向进给轨道横向设置于机座上，滑台与横向进给轨道滑动连接，两纵向进给轨道平行设置在滑台上，且与横向进给轨道垂直；所述砂辊外圆加工刀架和砂辊螺旋槽加工刀架分别设置两纵向进给轨道上。本发明提高了产品质量，提高了砂辊加工精度要求，对碾米砂辊加工大米的质量也进一步得到了改善与提升。

Description

一种碾米砂辊外圆、螺旋槽两用数控加工机床

技术领域

本发明专利涉及传统产业的新型机械领域，特别是涉及一种碾米砂辊外圆和螺旋槽两用数控加工的机床。

背景技术

碾米砂辊是粮食机械大米加工机器设备中的一个核心零部件，它的制作工艺过程比较复杂，工序多、技术难度也较高。碾米砂辊在制作过程中其外形尺寸要达到符合本身设计图纸的要求，必须由碾米砂辊专用机床加工来完成。碾米砂辊的加工工序大体分为外圆加工、端面加工、螺旋槽加工和钻孔加工，碾米砂辊的外圆加工必须保证外圆尺寸及圆柱度、直线度、同轴度的要求；端面加工保证长度尺寸及平行度、垂直度的要求；螺旋槽加工保证螺旋槽的导程、旋向、槽形角度、宽度和深度的要求；钻孔加工保证喷风孔大小、数量、分布位置的要求。目前这些加工工序是通过不同的加工设备，不同的刀具，不同的顺序来独立完成的。

现有专利技术文件(1)公开号为CN203426451U，公开日为2014年2月12日的中国专利一种新型外圆加工机床，主要公开的是有关碾米砂辊的外圆加工的机床；现有专利技术文件(2)公开号为CN202239836U，公开日为2012年5月30日的中国专利一种新型螺旋槽加工机床，现有专利技术文件(3)公开号为CN2328470Y，公开日为1999年7月14日公开的中国专利大导程螺旋槽加工机床，均是公开的有关砂辊表面螺旋槽加工的机床。

以上这些现有的专利技术都是把外圆和螺旋槽独立分开来加工，在不同的设备上进行加工，而且都是人工控制，存在以下缺陷：其一，因为涉及到两个单独的工序，所以需要两台设备，比较占用空间，每台设备至少有一个人控制，两台设备就至少需要两个工人，浪费了大量的人力，而且两台设备在工作中都工件都需要人工搬运，搬运次数也比较多，工人的劳动强度大，大大浪费了劳力，生产成本高，加工效率低。其二，产品的加工质量不好保证，因为两道工序，使用两台设备及人员加工，前后使用了二次工件的定位、装夹，基准发生了移动和变化，加工后的尺寸和精度不易保证；又因为碾米砂辊大多都是分二节或二节以上组成一组，有的直径超过400mm，有10节以上，总长超过1000mm，现有设备一般是加工外圆时采用刀碗刀具，分单节在外圆机床上加工，因此就避免不了同一组砂辊，加工后的尺寸每节都不一致，但砂辊组装在米机里是通过一根轴连在一起的，尺寸不一致便会出现不同程度的倒坎，而且下道工序加工螺旋槽时，很难保证槽形尺寸，及槽宽、槽深均匀一致，再加上现有刀碗刀具的直径大约100mm，是由碳钢材料压制而成的薄片碗形，脆性重，耐磨性极差，一个刀碗只能加工1至2组砂辊，加工过程中它在不停的磨损，刀碗尺寸在不停的变小，加工出来的砂辊表面尺寸很不规则，加工精度很差。其三现有的碾米砂辊加工机床一般都是人工操作，手动控制，加工误差较大，难以达到理想的尺寸和精度要求，严重地影响了米机的使用性能和大米的加工质量。

发明内容

本发明根据现有技术的不足提供一种碾米砂辊外圆、螺旋槽两用数控加工机床，把原有的外圆加工机床和螺旋槽加工机床性能合二为一，既能加工砂辊外圆，还能加工砂辊表面螺旋槽，把二道工序合成一道工序，并把原有普通的人工手动控制，改为电气自动控制，大大提高了工作效率。

本发明提供的技术方案：所述一种碾米砂辊外圆、螺旋槽两用数控加工机床，包括机座、设置在机座上的主轴箱部件、尾座部件、刀架部件和进给部件，其特征在于：所述主轴箱部件包括主轴伺服电机、主轴箱体、主轴和连接主轴伺服电机与主轴的传动机构，主轴箱体设置在机座的一端，尾座部件设置在主轴的另一端，主轴箱体、主轴和尾座部件设置在同一直线上；所述刀架部件由砂辊外圆加工刀架和砂辊螺旋槽加工刀架组成，所述进给部件由横向进给轨道、滑台和两纵向进给轨道组成，横向进给轨道横向设置于机座上，并与主轴箱体、主轴和尾座部件所在的直线平行，滑台与横向进给轨道滑动连接，并在横向进给轨道上左右滑动，两纵向进给轨道平行设置在滑台上，且与横向进给轨道垂直；所述砂辊外圆加工刀架和砂辊螺旋槽加工刀架分别设置两纵向进给轨道上，并在两纵向进给轨道上前后移动。

本发明进一步的技术方案：该加工机床还包括电气控制箱，在横向进给轨道和两纵向进给轨道的轨道两端分别设有位置回零开关和最大位置行程开关，在主轴的末端设有接近开关，横向进给轨道、两纵向进给轨道上的位置回零开关和最大位置行程开关以及主轴末端的接近开关信号输出端分别与电气控制箱的信号输入端连接，电气控制箱的信号输出端分别与横向进给伺服电机、纵向进给伺服电机和主轴伺服电机的信号输出端连接。

本发明进一步的技术方案：所述砂辊外圆加工刀架和砂辊螺旋槽加工刀架均包括刀架底板、刀架立板、刀盘轴、刀盘控制电机和三角皮带轮传动机构，所述刀架立板垂直于刀架底板后侧，并与刀架底板形成侧面为L型的支撑架，在刀架立板的前后侧对称设有前、后升降板，在刀架立板内竖向设有升降丝杆，在刀架立板的前后板面对应升降丝杆的位置对称开设有竖向滑槽，在升降丝杆上套设有升降螺母，升降螺母的前后侧设有连接轴，且前、后侧的连接轴穿过对应的竖向滑槽分别与前、后升降板连接；所述刀盘轴通过刀盘轴座与后升降板连接，刀盘控制电机通过电机座板与前升降板连接，刀盘控制电机的动力输出端通过三角皮带轮传动机构与刀盘轴的控制端传动连接；在砂辊外圆加工刀架和砂辊螺旋槽加工刀架的刀盘轴的另一端分别设有外圆加工刀盘和螺旋槽加工刀盘。

本发明较优的技术方案：所述工件主轴的长度为1-1.5m，主轴伺服电机驱动的主轴转速为0-300转/分；所述传动机构包括主轴减速机和同步齿形带，主轴伺服电机通过主轴减速机和同步齿形带与主轴传动连接。

本发明较优的技术方案：所述尾座部件由顶针座、顶针座导轨、尾座控制电机和皮带轮传动机构组成，顶针座通过丝杠与顶针座导轨连接，尾座控制电机通过皮带轮传动机构与连接顶针座和顶针座导轨的丝杠连接，并控制顶针座在顶针座导轨上左右移动；所述尾座控制电机的控制端与电气控制箱的信号输出端连接。

本发明较优的技术方案：所述滑台和两个加工刀架分别通过滚珠丝杠副与横向进给轨道和两纵向进给轨道连接，在横向进给轨道的一端设有横向进给伺服电机，横向进给伺服电机通过减速机和联轴器与设置在横向进给轨道内的横向进给丝杠连接，滑台与横向进给丝杠的配套螺母连接；在两纵向进给轨道的一端分别设有纵向进给伺服电机，每个纵向进给伺服电机通过减速机和联轴器与设置在每个纵向进给轨道内的纵向进给丝杠连接，砂辊外圆加工刀架和砂辊螺旋槽加工刀架分别与两个纵向进给丝杠的配套螺母连接；所述电气控制箱的信号输出端分别与横向进给伺服电机和两个纵向伺服电机的控制端连接。

本发明较优的技术方案：所述电机座板和刀盘轴座分别通过四个T型螺钉固定在前、后升降板上，并在松开四个T型螺钉时电机座板和刀盘轴座分别沿着前、后升降板转动调节刀盘和刀盘控制电机竖直方向的角度；所述刀架立板通过底板与刀架底板连接，在刀架立板的底板中心位置设有定位转轴，刀架立板的底板通过定位转轴与刀架底板连接，在刀架立板的底板四个角部也设有T型螺钉，并通过四个T型螺钉与刀架底板锁紧，在四个T型螺钉松开状态下刀架立板可沿着定位转轴转动调节刀架体在水平方向的角度。

本发明较优的技术方案：所述升降丝杆的设置在在刀架立板的竖向中轴线上，竖向滑槽对应开设在刀架立板的竖向中轴线上，在刀架立板靠近两边的位置分别竖向开设有条形螺孔，在前、后升降板的四角对应条形螺孔的位置设有紧固螺栓，并通过紧固螺栓将前、后升降板与刀架立板锁紧。

本发明进一步的技术方案为：所述外圆加工刀盘由外圆加工盘体和呈环形等距分布在外圆加工盘体边缘的多个瓦形刀头组成，每两个瓦形刀头之间的间距为5～10mm；所述螺旋槽加工刀盘由螺旋槽加工盘体和呈环形等距分布在螺旋槽加工盘体边缘的L型刀头组成，每两个L型刀头之间的间距为8-12mm；所述瓦形刀头和L型刀头由金刚石材料制成。

本发明的有益效果：

(1)本发明将主轴箱部件中主轴是由主轴伺服电机经主轴减速机和同步齿形带传动给主轴，通过主轴伺服电机的无级变速调节主轴工件转速，其转速范围可以达到0-300转/分，既可以满足砂辊外圆加工的转速100～300转/分，可以满足砂辊螺旋槽加工的转速3～5转/分，克服了现有的砂辊外圆加工机床和砂辊螺旋槽加工机床在加工转速上无法统一的缺陷；

(2)本发明将工作滑台上的单列纵向导轨增加为双列并排的纵向导轨，两个导轨上分别安装外圆加工刀架和螺旋槽加工刀架，分别用于加工砂辊外圆和螺旋槽，把二道工序合成一道工序，其加工顺序由“外圆——端面——螺旋槽”改为“端面——外圆和螺旋槽”，而且两道工序在同一个设备上完成，只需要一个人操作，既提高了生产效率提高了，也节约了成本；

(3)本发明采用一次定位的方式，进行外圆和螺旋槽的加工，其外圆、圆柱度、直线度可控制在0.5mm以下，螺旋槽宽度可控在1mm以下、深度0.5mm以下，提高了砂辊加工精度要求，对碾米砂辊加工大米的质量也进一步得到了改善与提升；

(4)本发明的主轴箱部件和尾座部件直接固定在机身机座上，主轴工件只作旋转运动，不作进给运动，其刀架部件安装在工作滑台上作左右、前后移动进行横向进给和纵向进给；而且横向进给和纵向进给分别由进给伺服电机连接减速机通过滚珠丝杠副传递到工作滑台和纵向滑板实现进给运动，并由主轴伺服电机和横向、纵向进给的伺服电机通过电气部件数字编程自动控制相互关联的运动；

(5)本发明中的外圆加工刀架和螺旋槽加工刀架采用相同结构的刀架，外圆加工刀具也采用刀盘的形式，并由多个超硬金刚石材料的刀头焊接而成，刀头有很高的硬度、强度、耐磨性，使用效率由原来一个刀碗加工1～2组砂辊，提高到一个刀盘可加工800～1000组砂辊，中途不用更换刀具，成本也比原来降低，加工精度可提高数倍以上；

(6)本发明中的螺旋槽加工刀具由原来的普通砂轮改为由超硬金刚石材料刀头焊接而成的刀盘，由于刀盘切削刀头是用超硬金刚石材料制成，它的硬度、强度、耐磨性高了砂轮很多，用它加工的螺旋槽尺寸相当标准，符合设计图纸的要求，精度很高，比原来用砂轮开槽精度提高2倍以上，成本降低，使用寿命可加工1000多组碾米砂轮；完全达到数控机床高精度，高耐用度的要求。

本发明克服了现有碾米砂辊外圆加工机床和螺旋槽加工机床不能同时加工外圆和螺旋槽的技术难题，结构上作了较大改进，两台不同的加工机床，合并成一台能同时加工碾米砂辊的外圆和螺旋槽多工序的专用机床。减少了加工误差，尺寸精度提高了一倍以上，提高了产品质量，提高了砂辊加工精度要求，对碾米砂辊加工大米的质量也进一步得到了改善与提升。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的加工机床左视图；

图3是本发明的加工机床右视图；

图4是本发明的加工机床后视图；

图5是横向进给轨道的结构示意图；

图6是纵向进给轨道的结构示意图；

图7是砂辊外圆加工刀架的结构示意图；

图8是砂辊螺旋槽加工刀架的结构示意图；

图9是刀架的侧视图；

图10是图8的俯视图；

图11、图12是外圆加工刀盘的结构示意图；

图13、图14是螺旋槽加工刀盘的结构示意图；

图15是本发明的工艺流程图。

图中：1—机座，2—主轴箱部件，2-1—主轴伺服电机，2-2—主轴箱体，2-3—主轴，2-4—传动机构，2-5—主轴减速机，2-6—同步齿形带，3—尾座部件，3-1—顶针座，3-2—顶针座导轨，3-3—尾座控制电机，3-4—皮带轮传动机构，4—进给部件，4-1—横向进给轨道，4-2—滑台，4-3—纵向进给轨道，5—刀架部件，5-1—刀架底板，5-2—刀架立板，5-3—刀盘轴，5-4—刀盘控制电机，5-5—三角皮带轮传动机构，5-6、5-7—前、后升降板，5-8—刀盘轴座，5-9—电机座板，5-10—升降丝杆，5-11—竖向滑槽，5-12—升降螺母，5-13—条形螺孔，5-14—T型螺钉，5-15—定位转轴，6—电气控制箱，7—横向进给伺服电机，8—横向进给丝杠，9—纵向进给伺服电机，10—纵向进给丝杠，11—外圆加工刀盘，11-1—外圆加工盘体，11-2—瓦形刀头，12—螺旋槽加工刀盘，12-1—螺旋槽加工盘体，12-2—L型刀头，13—碾米砂辊。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。如图1至图4所示的一种碾米砂辊外圆、螺旋槽两用数控加工机床，包括机座1、设置在机座上的主轴箱部件2、尾座部件3、刀架部件5和进给部件4，其特征在于：所述主轴箱部件2包括主轴伺服电机2-1、主轴箱体2-2、主轴2-3和连接主轴伺服电机与主轴的传动机构2-4，其中传动机构2-4包括主轴减速机2-5和同步齿形带2-6，主轴伺服电机2-1通过主轴减速机2-5和同步齿形带2-6与主轴传动连接，通过主轴伺服电机2-1的无级变速调节主轴的转速，能够根据加工的程序调整合适的转速，主轴伺服电机2-1的转速可以控制在0-300转/分钟内，既能够满足砂辊外圆加工时的转速100-300转/分钟，又可以满足砂辊螺旋槽加工时的转速3-5转/分钟。本发明中工件主轴2-3的长度为1-1.5m，可以根据加工的砂辊长度进行设定，一般最长可以加工长度为一米的碾米砂辊，加工碾米砂辊最大外圆直径为600mm。主轴箱体2-2设置在机座1的一端，尾座部件3设置在主轴2-3的另一端，如图3和图4中所示的结构，所述尾座部件3由顶针座3-1、顶针座导轨3-2、尾座控制电机3-3和皮带轮传动机构3-4组成，顶针座3-1通过丝杠与顶针座导轨3-2连接，丝杠设置在顶针座导轨3-2内，顶针座3-1通过螺母与丝杆连接，尾座控制电机3-3通过皮带轮传动机构3-4与丝杠连接，当碾米砂辊13安装好之后，尾座控制电机3-3通过皮带轮传动机构3-4控制丝杆转动，丝杆转动过程中，顶针座3-1便沿着丝杠作直线运动，在顶针座导轨3-2上左右移动对主轴2-3定位夹紧工件即碾米砂辊13。所述刀架部件5和进给部件4设置在主轴的前侧，并与工件主轴2-3平行。

如图1所述刀架部件5由两个刀架组成，其中一个刀架用于安装砂辊外圆加工刀盘，另一个刀架用于安装砂辊螺旋槽加工刀盘。如图2所示，所述进给部件4由横向进给轨道4-1、滑台4-2和两纵向进给轨道4-3组成，横向进给轨道4-1横向设置于机座1上，通过螺栓联接固定在机座1上，并与主轴箱体2-2、工件主轴2-3和尾座部件3所在的轴心线平行，滑台4-2与横向进给轨道4-1滑动连接，并在横向进给轨道4-1上左右滑动，两纵向进给轨道4-3平行设置在滑台4-2上，且与横向进给轨道4-1垂直；所述砂辊外圆加工刀架和砂辊螺旋槽加工刀架分别设置两纵向进给轨道4-3上，并在两纵向进给轨道4-3上前后移动。本发明中的滑台4-2和两个加工刀架分别通过滚珠丝杠副与横向进给轨道4-1和两纵向进给轨道4-3连接，并在滚珠丝杠副的作用下沿着对应的轨道移动，滚珠丝杠副是由丝杠及螺母二个配套组成的，可将旋转运动转变为直线运动。如图5所示，在横向进给轨道4-1的一端设有横向进给伺服电机7，横向进给伺服电机7通过减速机和联轴器与设置在横向进给轨道4-1内的横向进给丝杠8连接，滑台4-2与横向进给丝杠8的配套螺母连接，由横向进给伺服电机7给予横向进给丝杠8旋转的动力，需要刀架横向进给时，只用控制横向进给伺服电机7，然后通过滚珠丝杠副的传动作用使滑台4-2在横向进给轨道4-1上横向运动。如图6所示，在两纵向进给轨道4-3的一端分别设有纵向进给伺服电机9，每个纵向进给伺服电机9通过减速机和联轴器与设置在每个纵向进给轨道4-3内的纵向进给丝杠10连接，砂辊外圆加工刀架和砂辊螺旋槽加工刀架分别与两个纵向进给丝杠10的配套螺母连接，在加工刀架需要纵向移动时，只需要控制纵向进给的伺服电机9，由纵向进给的伺服电机9给纵向进给丝杠10提供动力，然后通过滚珠丝杠副的传动作用使刀架沿着纵向进给轨道4-3前后移动。

为了使加工机床能够自动控制，本发明还设置有电气控制箱6，电气控制箱6的信号输出端分别与主轴伺服电机2-1、横向进给伺服电机7和纵向进给伺服电机9的控制端连接，并通过数字编程将主轴伺服电机2-1、横向进给伺服电机7和纵向进给伺服电机9的运动关联起来，确保横向进给和纵向进给的速度与加工程序相互匹配，可以得到最佳的加工效果。并在横向进给轨道4-1和两纵向进给轨道4-3的轨道两端分别设有位置回零开关和最大位置行程开关，在主轴2-3的末端设有接近开关，横向进给轨道4-1、两纵向进给轨道4-3上的位置回零开关和最大位置行程开关以及主轴末端的接近开关信号输出端分别与电气控制箱6的信号输入端连接。设置在横向进给轨道4-1上的位置回零开关置于横向进给轨道4-1的起始端，最大位置行程开关置于横向进给轨道4-1的末端；设置在纵向进给轨道上的位置回零开关置于纵向进给轨道的起始端，最大位置行程开关置于纵向进给轨道的末端。通过数控编程设定好位置回零开关和最大位置行程开关时的工作程序，确保在刀盘架在位置回零开关时整个机床停止工作，也就是机床的回零操作；当工作的刀盘所在的纵向进给轨道沿着横向进给轨道4-1运行到最末端接近最大位置行程开关时，最大位置行程开关将信号传递给控制箱的控制系统，控制箱控制横向进给轨道4-1停止继续进给，并改变电机的转动方向，待下次工作准备好了实现反向进给；纵向进给轨道4-3上的刀盘架沿着所在纵向进给轨道前后移动，当刀盘架移动到纵向进给轨道的最末端(即接近最大位置行程开关)时，最大位置行程开关便将信号传递给控制箱的控制系统，由控制箱控制该纵向进给轨道的进给伺服电机停止继续进给，同时控制刀盘电机开启工作。

当设置在安装外圆加工刀架的纵向进给轨道工作位的传感器感应到外圆加工刀架进入工作位置时，便将信号传递给电气控制箱6，由电气控制箱6中的控制系统控制主轴伺服电机2-1的转速为100-300转/分钟，同时控制横向进给伺服电机7的转速与砂辊外圆加工相匹配，能够正常的进行外圆加工；当设置在安装螺旋槽加工刀架纵向进给轨道工作位的传感器感应到螺旋槽加工刀架进入工作位置时，便将信号传递给电气控制箱6，由电气控制箱6中的控制系统控制伺服电机2-1的转速为3-5转/分，同时控制横向进给伺服电机7的转速与螺旋槽加工程序相匹配，能够正常进行螺旋槽加工。当设置在主轴2-3末端的接近开关和横向进给轨道4-1上的最大位置行程开关感应到外圆加工刀架或螺旋槽加工刀架移动到碾米砂辊加工完成的位置时，便将信号传递给电气控制箱6，由电气控制箱6中的控制系统控制所感应到刀架的刀盘控制电机和横向进给伺服电机7停止工作。

本发明中尾座控制电机3-3的开启和关闭也是由电气控制箱控制，所述顶针座3-1的卡紧可以通过电气控制箱自动控制，自动控制时可以在顶针座3-1与主轴的卡紧面设有传感器，传感器的信号输出端与电气控制箱的信号输入端连接，当顶针座3-1卡紧之后再通过控制箱自动控制尾座控制电机3-3停止运动，也可以在顶针座导轨3-2上设有手动锁紧机构，当顶针座3-1对主轴2-2进行锁紧后，通过手动关闭伺服电机3-3的运动，并通过锁紧机构进行锁紧。

如图7至图10所示，所述砂辊外圆加工刀架和砂辊螺旋槽加工刀架均包括刀架底板5-1、刀架立板5-2、刀盘轴5-3、刀盘控制电机5-4和三角皮带轮传动机构5-5，所述刀架立板5-2垂直于刀架底板5-1后侧，并与刀架底板5-1形成侧面为L型的支撑架，刀架立板5-2的底部通过四个T型螺钉锁紧在刀架底板5-1上，通过以定位转轴5-15为中心转动，能调节刀盘及整个刀架体在水平方向的角度；在刀架立板5-2的前后侧对称设有前、后升降板5-6、5-7，在刀架立板5-2内竖向设有升降丝杆5-10，升降丝杆5-10设置在刀架立板5-2的纵向中轴线行，在刀架立板5-2的前后板面对应升降丝杆5-10的位置对称开设有竖向滑槽5-11，在升降丝杆5-10上套设有升降螺母5-12，升降螺母5-12的前后侧设有连接轴，且前、后侧的连接轴穿过对应的竖向滑槽5-11分别与前、后升降板5-6、5-7连接，在升降丝杆5-5和升降螺母5-12的作用下，前、后升降板5-6、5-7可以沿着刀架立板5-2上下移动，为了使前、后升降板5-6、5-7与刀架立板5-2连接的更加紧固，在刀架立板5-2靠近两边的位置分别竖向开设有条形螺孔5-13，在前、后升降板5-6、5-7的四角对应条形螺孔5-2的位置设有紧固螺栓，可以通过紧固螺栓将前、后升降板5-6、5-7与刀架立板5-2锁紧。所述刀盘轴5-3通过刀盘轴座5-8与后升降板5-7连接，刀盘控制电机5-4通过电机座板5-9与前升降板5-6连接，电机座板5-9和刀盘轴座5-8分别通过四个T型螺钉固定在前、后升降板5-6、5-7上，T型螺钉是截面为T型的螺钉，其螺钉槽为圆形，所以松开刀盘轴座5-8和电机座板5-9的四个T型螺钉的螺母，刀盘轴座10可以沿升降座板15圆周转动，调节刀盘和控制电机竖直方向的角度；所述刀盘控制电机5-4的动力输出端通过三角皮带轮传动机构5-5与刀盘轴5-3的控制端传动连接，将电机通过四个螺栓锁紧在电机座板5-9上，调节四个螺栓可调节电机与刀轴之间三角皮带的松紧；

如图7和图8所示，在砂辊外圆加工刀架和砂辊螺旋槽加工刀架的刀盘轴5-3的另一端分别设有外圆加工刀盘11和螺旋槽加工刀盘12，所述外圆加工刀盘11和螺旋槽加工刀盘12分别安装在刀盘轴5-3的左前端，通过两个垫圈和螺钉压紧；刀盘轴5-3通过前后轴承安装在刀盘轴座5-8里，前后有压盖把它轴向固定；三角皮带轮传动机构5-5安装在刀盘轴5-3的后端。如图11和图12所示，所述外圆加工刀盘11由外圆加工盘体11-1和呈环形等距分布在外圆加工盘体边缘的多个瓦形刀头11-2组成；外圆加工盘体11-1是由材料Q235A经加工而成，直径430mm，外边沿高度70mm，孔径40mm；周边均匀分布28个瓦形刀头11-2，瓦形刀头11-2是由超硬金刚石材料制成，长度由二节30mm加40mm接拼成70mm为一片，宽度40mm，厚度10mm，共28片，通过高频焊接，均匀分布在外圆加工盘体11-1的外圆表面，两片之间留有5～10mm的间隙，便于排灰尘、散热。

如图13和图14所示，所述螺旋槽加工刀盘12由螺旋槽加工盘体12-1和呈环形等距分布在螺旋槽加工盘体边缘的L型刀头12-2组成，每两个L型刀头12-2之间的间距为8-12mm；螺旋槽加工刀盘12的直径300mm，外边沿高度55mm，孔径40mm。螺旋槽加工盘体12-1是由材料Q235A经加工而成，周边均匀分布30个L型刀头12-2，L形刀头，12-2也是由超硬金刚石材料制成，长边长度55mm，短边长度20mm，长边与短边形成二个互成90度夹角的切削刃；刀头长短边截面尺寸均为10×10mm。通过高频焊接，30个L型刀头12-2均匀分布在盘体的外圆和一侧表面，两个L型刀头12-2之间设有10mm左右的间隙，便于排灰尘、散热。

本发明工作时，首先合上电气控制箱6和控制面板上的电源开关，让整个机床得电。根据工件加工图纸的要求，调整外圆加工刀架和螺旋槽加工刀架上两个刀盘的中心高以及在水平和竖直两个方向的最佳角度，锁紧刀架上的所有松开的螺母。将待加工的碾米砂辊13，按不同砂辊粒度要求，按不同的顺序，把每节砂辊依次安装到工件主轴2-3上，一个工件主轴2-3上安装完整的一组碾米砂辊，在工件主轴2-3上，砂辊前后各套上一个夹紧定位衬板或衬套。启动控制面板上的尾座控制电机3-3按钮，使顶针座3-1沿着顶针座轨道3-2移动，并将碾米砂辊13卡紧，关闭尾座控制电机3-3。根据加工工件碾米砂辊13的图纸要求，通过电气控制箱6在控制面板上进行数控编程。启动控制面板上的零点按钮，让主轴箱的工件主轴2-2以及横向进给和两个纵向进给的位移传感器位置回到零点，也就是机床的回零操作。取下控制面板上的手动操作器，进行机床对刀，让外圆加工刀盘11和螺旋槽加工刀盘12，相对工件碾米砂辊13的外圆，端面及圆周上找到6个最佳参数，也就是机床主轴、横向进给和两个纵向进给相对零点座标的参数值。将获得的参数值，通过面板输入到系统程序里进行保存。选择已经编好的加工程序，启动自动加工按钮，机床开始自动加工，整个过程包括外圆和螺旋槽依次全部加工完成，加工程序完成后，主轴伺服电机2-1、横向进给伺服电机7以及纵向进给伺服电机9全部停止运转，启动尾座控制电机3-3，顶针座3-1沿着顶针座轨道3-2向后移动，松开夹紧的工件碾米砂辊13。

本发明的整个控制流程如图15所示，在机床的电气控制系统中，系统启动后电气控制系统整体进行自检，在零件加工前，需要根据零件加工工艺进行参数输入，然后启动循环加工，进入自动加工，在自动加工过程中，首先进行所有需要加工的零件参数进行运算并存储，然后开始进入加工环节，加工分为以下几个阶段：将碾米砂辊13安装到主轴2-3上，启动所有外围设备将碾米砂辊13固定卡紧，启动外圆加工刀盘控制电机控制外圆加工刀盘11工作，启动主轴伺服电机2-1控制主轴2-3开始转动，启动横向进给伺服电机7和安装外圆加工刀盘的纵向进给伺服电机9带动横向进给丝杠8和纵向进给丝杠10慢速进刀，根据设计要求完成外圆加工刀架进刀，之后该纵向进给丝杠10停止进刀，横向进给伺服电机7控制外圆加工刀盘11横向移动，在移动的过程中外圆刀盘控制电机控制外圆加工刀盘11快速外圆磨削，当外圆加工刀盘11移动到碾米砂辊连接处时横向进给伺服电机7控制横向进给丝杠8减速，之后继续移动和快速外圆磨削，外圆磨削完毕之后，设置在主轴末端的传感器便将信号传递给控制系统，由控制系统控制横向进给伺服电机7和主轴2-3停止、外圆加工刀盘所在轨道的纵向进给伺服电机9退刀；切换成螺旋槽加工，在开始螺旋槽加工时，启动螺旋槽加工刀盘的控制电机，控制系统控制主轴伺服电机、横向进给电机以及螺旋槽刀盘所在轨道的纵向进给伺服电机联动慢速螺旋槽磨削进刀，根据设计要求进刀完成后，螺旋槽加刀架所在的纵向伺服电机停止进刀，横向进给伺服电机继续工作快速进刀同时螺旋槽加工刀盘加工砂辊进行螺旋槽的磨削，当螺旋槽加工刀架进给到加工砂辊的连接处，对横向进给进行减速，之后继续加速进给，同时进行螺旋槽加工，加工到工件尾端通过横向进给丝杠和纵向进给丝杠联动慢速螺旋槽磨削进行倒角处理，倒角处理完成，退刀至设定位置，主轴、横向进给丝杠和两根纵向进给丝杠退回至设定位置等待上料并进行下一个零件加工。待所有工件加工结束，主轴、横向进给丝杠和两根纵向进给丝杠回设定位置，停止外圆加工刀盘和螺旋槽加工刀盘的工作，同时停止所有外围设备关机。

Claims (10)

1.一种碾米砂辊外圆、螺旋槽两用数控加工机床，包括机座(1)、设置在机座上的主轴箱部件(2)、尾座部件(3)、刀架部件(5)和进给部件(4)，其特征在于：所述主轴箱部件(2)包括主轴伺服电机(2-1)、主轴箱体(2-2)、主轴(2-3)和连接主轴伺服电机与主轴的传动机构(2-4)，主轴箱体(2-2)设置在机座(1)的一端，尾座部件(3)设置在工件主轴(2-3)的另一端；所述刀架部件(5)由砂辊外圆加工刀架和砂辊螺旋槽加工刀架组成，所述进给部件(4)由横向进给轨道(4-1)、滑台(4-2)和两纵向进给轨道(4-3)组成，横向进给轨道(4-1)横向设置于机座(1)上，并与主轴箱体(2-2)、工件主轴(2-3)和尾座部件(3)所在的轴心线平行，滑台(4-2)与横向进给轨道(4-1)滑动连接，并在横向进给轨道(4-1)上左右滑动，两纵向进给轨道(4-3)平行设置在滑台(4-2)上，且与横向进给轨道(4-1)垂直；所述砂辊外圆加工刀架和砂辊螺旋槽加工刀架分别设置两纵向进给轨道(4-3)上，并在两纵向进给轨道(4-3)上前后移动。

2.根据权利要求1所述的一种碾米砂辊外圆、螺旋槽两用数控加工机床，其特征在于：该加工机床还包括电气控制箱(6)，在横向进给轨道(4-1)和两纵向进给轨道(4-3)的轨道两端分别设有位置回零开关和最大位置行程开关，在主轴(2-3)的末端设有接近开关，横向进给轨道(4-1)、两纵向进给轨道(4-3)上的位置回零开关和最大位置行程开关以及主轴末端的接近开关信号输出端分别与电气控制箱(6)的信号输入端连接，电气控制箱(6)的信号输出端分别与横向进给伺服电机(7)、纵向进给伺服电机(9)和主轴伺服电机(2-1)的信号输出端连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种碾米砂辊外圆、螺旋槽两用数控加工机床，其特征在于：所述砂辊外圆加工刀架和砂辊螺旋槽加工刀架均包括刀架底板(5-1)、刀架立板(5-2)、刀盘轴(5-3)、刀盘控制电机(5-4)和三角皮带轮传动机构(5-5)，所述刀架立板(5-2)垂直于刀架底板(5-1)后侧，并与刀架底板(5-1)形成侧面为L型的支撑架，在刀架立板(5-2)的前后侧对称设有前、后升降板(5-6、5-7)，在刀架立板(5-2)内竖向设有升降丝杆(5-10)，在刀架立板(5-2)的前后板面对应升降丝杆(5-10)的位置对称开设有竖向滑槽(5-11)，在升降丝杆(5-10)上套设有升降螺母(5-12)，升降螺母(5-12)的前后侧设有连接轴，且前、后侧的连接轴穿过对应的竖向滑槽(5-11)分别与前、后升降板(5-6、5-7)连接；所述刀盘轴(5-3)通过刀盘轴座(5-8)与后升降板(5-7)连接，刀盘控制电机(5-4)通过电机座板(5-9)与前升降板(5-6)连接，刀盘控制电机(5-4)的动力输出端通过三角皮带轮传动机构(5-5)与刀盘轴(5-3)的控制端传动连接；在砂辊外圆加工刀架和砂辊螺旋槽加工刀架的刀盘轴(5-3)的另一端分别设有外圆加工刀盘(11)和螺旋槽加工刀盘(12)。

4.根据权利要求1或2所述的一种碾米砂辊外圆、螺旋槽两用数控加工机床，其特征在于：所述工件主轴(2-3)的长度为1-1.5m，主轴伺服电机(2-1)驱动的主轴转速为0-300转/分。

5.根据权利要求1或2所述的一种碾米砂辊外圆、螺旋槽两用数控加工机床，其特征在于：所述传动机构(2-4)包括主轴减速机(2-5)和同步齿形带(2-6)，主轴伺服电机(2-1)通过主轴减速机(2-5)和同步齿形带(2-6)与主轴传动连接。

6.根据权利要求2所述的一种碾米砂辊外圆、螺旋槽两用数控加工机床，其特征在于：所述尾座部件(3)由顶针座(3-1)、顶针座导轨(3-2)、尾座控制电机(3-3)和皮带轮传动机构(3-4)组成，顶针座(3-1)通过丝杠与顶针座导轨(3-2)连接，尾座控制电机(3-3)通过皮带轮传动机构(3-4)与连接顶针座(3-1)和顶针座导轨(3-2)的丝杠连接，并控制顶针座(3-1)在顶针座导轨(3-2)上左右移动；所述尾座控制电机(3-3)的控制端与电气控制箱的信号输出端连接。

7.根据权利要求2所述的一种碾米砂辊外圆、螺旋槽两用数控加工机床，其特征在于：滑台(4-2)和两个加工刀架分别通过滚珠丝杠副与横向进给轨道(4-1)和两纵向进给轨道(4-3)连接，在横向进给轨道(4-1)的一端设有横向进给伺服电机(7)，横向进给伺服电机(7)通过减速机和联轴器与设置在横向进给轨道(4-1)内的横向进给丝杠(8)连接，滑台(4-2)与横向进给丝杠(8)的配套螺母连接；在两纵向进给轨道(4-3)的一端分别设有纵向进给伺服电机(9)，每个纵向进给伺服电机(9)通过减速机和联轴器与设置在每个纵向进给轨道(4-3)内的纵向进给丝杠(10)连接，砂辊外圆加工刀架和砂辊螺旋槽加工刀架分别与两个纵向进给丝杠(10)的配套螺母连接；所述电气控制箱(6)的信号输出端分别与横向进给伺服电机(7)和两个纵向伺服电机(9)的控制端连接。

8.根据权利要求3所述的一种碾米砂辊外圆、螺旋槽两用数控加工机床，其特征在于：所述电机座板(5-9)和刀盘轴座(5-8)分别通过四个T型螺钉固定在前、后升降板(5-6、5-7)上，并在松开四个T型螺钉(5-14)时电机座板(5-9)和刀盘轴座(5-8)分别沿着前、后升降板(5-6、5-7)转动调节刀盘和刀盘控制电机竖直方向的角度；所述刀架立板(5-2)通过底板与刀架底板(5-1)连接，在刀架立板的底板中心位置设有定位转轴(5-15)，刀架立板的底板通过定位转轴(5-15)与刀架底板(5-1)连接，在刀架立板的底板四个角部也设有T型螺钉，并通过四个T型螺钉与刀架底板(5-1)锁紧，在四个T型螺钉松开状态下刀架立板(5-2)可沿着定位转轴(5-15)转动调节刀架体在水平方向的角度。

9.根据权利要求3所述的一种碾米砂辊外圆、螺旋槽两用数控加工机床，其特征在于：所述升降丝杆(5-10)设置在在刀架立板(5-2)的竖向中轴线上，竖向滑槽(5-11)对应开设在刀架立板(5-2)的竖向中轴线上，在刀架立板(5-2)靠近两边的位置分别竖向开设有条形螺孔(5-13)，在前、后升降板(5-6、5-7)的四角对应条形螺孔(5-2)的位置设有紧固螺栓，并通过紧固螺栓将前、后升降板(5-6、5-7)与刀架立板(5-2)锁紧。

10.根据权利要求3所述的一种碾米砂辊外圆、螺旋槽两用数控加工机床，其特征在于：所述外圆加工刀盘(11)由外圆加工盘体(11-1)和呈环形等距分布在外圆加工盘体边缘的多个瓦形刀头(11-2)组成，每两个瓦形刀头(11-2)之间的间距为5～10mm；所述螺旋槽加工刀盘(12)由螺旋槽加工盘体(12-1)和呈环形等距分布在螺旋槽加工盘体边缘的L型刀头(12-2)组成，每两个L型刀头(12-2)之间的间距为8-12mm；所述瓦形刀头(11-2)和L型刀头(12-2)由金刚石材料制成。