CN106112145B - 一种行星丝杠螺母分序磨削工装、加工机构及磨削方法 - Google Patents

一种行星丝杠螺母分序磨削工装、加工机构及磨削方法 Download PDF

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Abstract

一种行星丝杠螺母分序磨削工装、加工机构及磨削方法，加工机构包括工件头架、主轴变速箱、砂轮头架，还包括一级导轨和二级导轨；二级导轨由梯形丝杠或者滚珠丝杆驱动用于粗磨加工，一级导轨采用线导轨或者通过精密滚珠丝杠驱动，用于精磨加工；二级导轨安装在整个加工机构的安装底座上且能够通过一个二级夹紧机构实现二级导轨与安装底座的固连或者分离；一级导轨安装在二级导轨上，一二级导轨之间通过一级夹紧机构实现二者的固连或者分离，主轴变速箱固定安装在一级导轨上，主轴变速箱的输出轴连接工件头架，工件头架与其位于同一轴线上的砂轮头架分别用于装夹待磨削工件和砂轮。

Description

一种行星丝杠螺母分序磨削工装、加工机构及磨削方法
技术领域
本发明涉及一种行星丝杠螺母分序磨削工装、加工机构及磨削方法，属于机械制造类。
背景技术
行星丝杠螺母是行星丝杠组成零件中最为重要、最难加工的零件之一，其中螺母的重要特征--螺纹的加工决定了行星丝杠的精度和生产效率。现阶段主要的螺母螺纹加工方法包括车削、铣削和磨削，其中车削和铣削效率高、精度低，不适合具有高精度要求的行星丝杠螺母的终序加工；磨削加工尽管精度高，但加工效率低，最终序的加工余量直接决定了高精度螺纹磨削的加工时间。同时，由于行星丝杠多头螺母的分度精度和螺距精度的高要求，使得车-磨和铣-磨等分序加工的工艺难以实现，目前，磨削加工行星丝杠螺母螺纹时基本都采取一次装夹多步磨削的方法，尤其针对螺距1mm左右的高精度螺母的高效加工实现困难，常面临去量大、砂轮反复修整等现象，必须凭借操作者的经验反复调整加工工艺参数，常存在螺母螺纹精度一致性较低的问题。
发明内容
本发明的技术解决问题是：公开了一种专用于行星丝杠螺母加工的简易工装和机床的分序加工机构及方法，能够实现粗精分序加工而不失精度，可以高效高精的加工螺距较大的行星丝杠多头螺纹螺母。
本发明的技术解决方案是：一种行星丝杠螺母分序磨削工装，工装主体为圆环结构，圆环用于套装在待安装行星丝杠螺母的配合面上，对行星丝杠螺母进行径向定位；其中圆环的圆度至少0.005mm，尺寸公差0.01mm之内，圆环内表面与外端面垂直度0.005mm之内。
圆环沿径向加工至少3个安装孔，所述安装孔的位置与待安装行星丝杠螺母上的法兰安装孔位置配合，实现安装固定。
一种行星丝杠螺母分序加工机构，包括工件头架、主轴变速箱、砂轮头架，还包括一级导轨和二级导轨；二级导轨由梯形丝杠或者滚珠丝杆驱动用于粗磨加工，一级导轨采用线导轨或者通过精密滚珠丝杠驱动，用于精磨加工；二级导轨安装在整个加工机构的安装底座上且能够通过一个二级夹紧机构实现二级导轨与安装底座的固连或者分离；一级导轨安装在二级导轨上，一二级导轨之间通过一级夹紧机构实现二者的固连或者分离，主轴变速箱固定安装在一级导轨上，主轴变速箱的输出轴连接工件头架，工件头架与其位于同一轴线上的砂轮头架分别用于装夹待磨削工件和砂轮。
所述的一级夹紧机构和二级夹紧机构均采用偏心夹紧机构或者楔形机构。
一种行星丝杠螺母分序磨削方法，其特征在于步骤如下：
第一步，将所述的工装固定安装在加工机构的工件头架上；
第二步，将待磨削行星丝杠螺母安装在所述的工装上，将加工机构的一级导轨与二级导轨之间通过一级夹紧机构固连，松开二级导轨夹紧机构；
第三步，进行粗磨加工：通过梯形丝杠或者滚珠丝杠驱动工件头架进行轴向(Z轴)运动，与工件主轴的旋转运动(绕C轴)联动，配合砂轮头架上的粗砂轮实现螺纹形状的去量磨削；
第四步，进行精磨加工：二级导轨通过偏心夹紧机构固定不动，松开一级导轨与二级导轨之间的偏心夹紧机构；
第五步，通过精密滚珠丝杠驱动工件头架进行Z轴向运动，与工件主轴的旋转运动(绕C轴)联动，配合砂轮头架上的细砂轮进行螺纹的精密磨削。
第三步中批量对所有待加工行星丝杠螺母进行粗磨加工，粗磨加工完成后再在工装上安装粗加工后的行星丝杠螺母，执行第四五步进行精磨加工。
本发明与现有技术相比有益效果为：
(1)针对粗精磨削分序的要求，设计了一种两级导轨驱动装置，承力较大的梯形丝杠驱动导轨用于粗磨削序，精密滚珠丝杠驱动导轨用于精磨削序。两级导轨的配合，不仅能增加螺母加工效率，也能满足长螺母螺纹的磨削要求。同时，设计了一种螺母工装夹具，在保证一定装夹精度条件下，实现螺母便捷装卸，多次装夹仍能满足螺母螺纹磨削精度要求。本发明中分级驱动与工装夹具的配合，可实现螺母螺纹的粗精分序加工、线下检测，提高加工精度，增加加工效率。
(2)通过调节一级导轨与二级导轨之间的位置，还可以调节Z轴行程，满足长螺母加工的需求。粗精磨分序加工时，螺母工装与螺母通过螺钉固连，便于装卸，便捷的实现线下测量。
附图说明
图1为待加工行星丝杠螺母的结构示意图；
图2为本发明工装示意图；
图3a、3b为本发明工装与螺母安装示意图；
图4为本发明分序加工机构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实例对本发明做详细说明。
图1为本发明涉及的待加工行星丝杠螺母的结构示意图，螺母为带有螺纹段33和外圆配合面32的法兰结构、法兰盘上对称分布的法兰孔31，外圆配合面与工装内圆配合面35配合，端面配合面34与工装端面36配合，其中外圆配合面与端面配合面的垂直度小于0.005mm，法兰安装孔用于螺纹分度方向的定位。
本发明工装主体为圆环结构如图2所示，圆环用于套装在待安装行星丝杠螺母的配合面上，对行星丝杠螺母进行径向定位；其中圆环的圆度至少0.005mm，尺寸公差0.01mm之内，内圆配合面35与外端面36垂直度0.005之内。如图3a、3b所示，工装的一端与机床主轴夹头11(例如四爪夹头)连接，一端与螺母22连接，工装21与螺母22通过端面和螺母外圆定位、通过螺钉24结合垫片23固定，可以方便进行螺母的装卸，为分序加工和线下精度检测提供可能。
如图2所示，工装圆环沿径向加工至少3个安装孔37，所述安装孔的位置与待安装行星丝杠螺母上的法兰安装孔位置配合，实现安装固定。当然当行星丝杠螺母上没有法兰安装孔时，则可以采用其他的定位固定方式进行定位安装。
如图4，本发明一种行星丝杠螺母分序加工机构，该机构的磨削加工功能部分与一般的螺纹磨床一样，包括工件头架11、主轴变速箱12、砂轮头架13。独特的设计是该分序机构具有两级导轨。具体包括精密滚珠丝杠14、一级导轨15、梯形丝杠16、二级导轨17、一级夹紧机构18、二级夹紧机构19；
二级导轨17由梯形丝杠或者滚珠丝杆驱动，梯形丝杠16驱动载荷大，但传动精度相对较低，用于进行粗磨削去量加工；一级导轨15采用线导轨或者通过精密滚珠丝杠驱动，磨削时采取微量磨削；二级导轨17安装在整个加工机构的安装底座上且能够通过一个二级偏心夹紧机构19实现二级导轨与安装底座的固连或者分离；一级导轨15安装在二级导轨17上，一二级导轨之间通过一级偏心夹紧机构18实现二者的固连或者分离，主轴变速箱12固定安装在一级导轨15上，主轴变速箱12的输出轴连接工件头架11，工件头架与其位于同一轴线上的砂轮头架13分别用于装夹待磨削工件和磨削工具。
梯形丝杠和精密滚珠丝杠可以分别由各自的变速箱进行驱动，也可以采用同一个变速箱在减速箱的作用下分别根据需要进行驱动。
利用上述工装或者机构实现的一种行星丝杠螺母分序磨削方法，步骤如下：
第一步，将上述工装固定安装在加工机构的工件头架11上；
第二步，将待磨削行星丝杠螺母安装在所述的工装上，将加工机构的一级导轨与二级导轨之间通过一级偏心夹紧机构18固连，松开二级导轨偏心夹紧机构19；
第三步，进行粗磨加工：通过梯形丝杠或者滚珠丝杠16驱动工件头架11进行轴向(Z轴)运动，与工件主轴的旋转运动(绕C轴)联动，配合砂轮头架13上的粗砂轮实现螺纹形状的去量磨削；例如针对螺距1.2mm的螺纹，当牙型角为90°时，螺纹牙深约0.6mm，粗加工时，每次进刀量0.015mm，预留加工余量0.1mm用于精加工序，粗序加工显著缩短工时。
第四步，进行精磨加工：二级导轨通过偏心夹紧机构19固定不动，松开一级导轨与二级导轨之间的偏心夹紧机构18；调整砂轮头架对细砂轮进行对刀；
第五步，通过精密滚珠丝杠14驱动工件头架11进行Z轴向运动，与工件主轴的旋转运动(绕C轴)联动，配合砂轮头架13上的细砂轮进行螺纹的精密磨削。
当需要进行批量加工时，可以在第三步中批量对所有待加工行星丝杠螺母进行粗磨加工，粗磨加工完成后再在工装上安装粗加工后的行星丝杠螺母，执行第四五步进行精磨加工，提高效率。分序加工方法对于螺距1mm左右，相对去量较大的螺纹加工非常有效。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。

Claims (5)

1.一种行星丝杠螺母分序加工机构，包括工件头架(11)、主轴变速箱(12)、砂轮头架(13)，其特征在于：还包括一级导轨(15)和二级导轨(17 )；二级导轨(17)由梯形丝杠或者滚珠丝杆驱动用于粗磨加工，一级导轨(15)采用线导轨或者通过精密滚珠丝杠驱动，用于精磨加工；二级导轨(17)安装在整个加工机构的安装底座上且能够通过一个二级夹紧机构(19)实现二级导轨与安装底座的固连或者分离；一级导轨(15)安装在二级导轨(17)上，一二级导轨之间通过一级夹紧机构(18)实现二者的固连或者分离，主轴变速箱(12)固定安装在一级导轨(15)上，主轴变速箱(12)的输出轴连接工件头架(11)，工件头架与其位于同一轴线上的砂轮头架(13)分别用于装夹待磨削工件和砂轮。
2.根据权利要求1所述的一种行星丝杠螺母分序加工机构，其特征在于：所述的一级夹紧机构和二级夹紧机构均采用偏心夹紧机构或者楔形机构。
3.一种行星丝杠螺母分序磨削方法，其特征在于步骤如下：
第一步，将工装固定安装在权利要求1所述的加工机构的工件头架(11)上；工装主体为圆环结构，圆环用于套装在待安装行星丝杠螺母的配合面上，对行星丝杠螺母进行径向定位；其中圆环的圆度至少0.005mm，尺寸公差0.01mm之内，圆环内表面与外端面垂直度0.005mm之内；
第二步，将待磨削行星丝杠螺母安装在所述的工装上，将加工机构的一级导轨与二级导轨之间通过一级夹紧机构(18)固连，松开二级夹紧机构(19)；
第三步，进行粗磨加工：通过梯形丝杠或者滚珠丝杠(16)驱动工件头架(11)进行沿Z轴轴向运动，与工件主轴的旋转运动联动，配合砂轮头架(13)上的粗砂轮实现螺纹形状的去量磨削；
第四步，进行精磨加工：二级导轨通过二级夹紧机构(19)固定不动，松开一级导轨与二级导轨之间的一级夹紧机构(18)；
第五步，通过精密滚珠丝杠(14)驱动工件头架(11)进行Z轴向运动，与工件主轴的旋转运动联动，配合砂轮头架(13)上的细砂轮进行螺纹的精密磨削。
4.根据权利要求3所述的一种行星丝杠螺母分序磨削方法，其特征在于：第三步中批量对所有待加工行星丝杠螺母进行粗磨加工，粗磨加工完成后再在工装上安装粗加工后的行星丝杠螺母，执行第四五步进行精磨加工。
5.根据权利要求3所述的一种行星丝杠螺母分序磨削方法，其特征在于：圆环沿径向加工至少3个安装孔，所述安装孔的位置与待安装行星丝杠螺母上的法兰安装孔位置配合，实现安装固定。
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