CN106625155A - 多工位超硬材料砂轮端面加工转台 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械加工领域,为一种多工位超硬材料砂轮端面加工转台包括箱体,箱体的上端铰接有转台,箱体内设置有中心支座,中心支座上设置有主齿轮,转台上设置有至少一个安装工件的工件台,工件台下端设置有驱动工件旋转的行星轮,行星轮与主齿轮啮合,箱体上分别安装有电机一和电机二,电机一驱动转台旋转,电机二驱动主齿轮旋转。本发明通过电机一带动转台旋转,工件台随转台公转,由于工件台下端设置有与主齿轮啮合行星轮,工件台在随转台公转时同时自转,可以用来实现多个工件的低速加工,若同时启动电机二,电机二带动主齿轮旋转,增加工件台的自转速度,实现多个工件的高速加工,若只开启电机二,只有工件台的自转,可以用来加工单个工件。
Description
技术领域
本发明属于机械加工领域,具体为一种多工位超硬材料砂轮端面加工转台。
背景技术
超硬材料制品类产品在高效率、高加工精度、高精密制造技术等领域得到了长足的发展。杯碗碟型超硬砂轮是超硬材料制品中典型产品,主要应用于硬而脆的材料加工磨削,如石英、钻石、光学玻璃、半导体、金刚石复合片,金刚石刀具等材料。
杯碗碟型砂轮主要使用位置是砂轮层端面。目前国内超硬材料杯碗碟型砂轮端面加工主要在M7480A型立式磨床上进行,加工方法主要有两种方式:
一种是单个旋转加工,即被加工砂轮固定在加工设备工作转台中心,加工时被加工砂轮随着转台旋转,采用连续磨削的方式进行砂轮层端面加工,这种加工方法简单、精度高、成品率高、适合小批量生产,但是存在效率低、单位成本高等缺点;加工转速不大于120rpm,单个生产工时0.25h,端面平面度0.02,端面与基准面平行度0.02。
另外一种是多个相对固定加工,这种方式是在加工设备转台上固定一个法兰,多个被加工砂轮固定在法兰上,加工时法兰随着转台旋转,被加工砂轮相对法兰固定采用断续磨削的方式进行砂轮层端面加工,这种方法加工效率高、单位成本低、适合批量生产,但是存在容易崩边、加工精度较低、成品率低等缺点。加工转速不大于120rpm,单个生产工时0.05h,端面平面度0.03,端面与基准面平行度0.05。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:目前超硬材料杯碗碟型砂轮端面加工过程中存在加工难度大、加工效率低、单位成本高等特性,生产效率低一直是一个困扰该类产品批量生产的瓶颈,为解决上述问题,提供一种多工位超硬材料砂轮端面加工转台。
本发明的目的是以下述方式实现的:
多工位超硬材料砂轮端面加工转台,包括箱体,箱体的上端铰接有转台,箱体内设置有中心支座,中心支座上设置有主齿轮,转台上设置有至少一个安装工件的工件台,工件台下端设置有驱动工件旋转的行星轮,行星轮与主齿轮啮合,箱体上分别安装有电机一和电机二,电机一驱动转台旋转,电机二驱动主齿轮旋转。
电机一的输出端与传动轴一连接,传动轴一的前端设置有锥齿轮一,转台与旋转主轴连接,旋转主轴上设置有与锥齿轮一啮合的端面齿轮一。
旋转主轴的上端设置有旋转连接体,旋转连接体与转台连接,旋转连接体与中心支座铰接。
电机二的输出端与传动轴二连接,传动轴二上设置有锥齿轮二,锥齿轮二与铰接在中心支座上的端面齿轮二啮合,端面齿轮二上端连接有主齿轮。
工件台内铰接有工作轴,工作轴下端设置有行星轮,工作轴的上端设置有工件连接装置。
工作轴通过轴承设置在轴承座内,轴承座与转台连接。
工作轴包括大端和小端,大端直径大于小端直径,大端设置在轴承座的上端,小端与轴承座配合,轴承座上端设置有环形凸台一,环形凸台一的直径小于大端的直径,工作轴大端上设置有与环形凸台一配合的凹槽一。
箱体包括工作底板和外壳,中心支座设置在工作底板上,转台、电机一和电机二设置在外壳上。
转台通过防水法兰与外壳铰接,防水法兰下端设置有环形凸台二,外壳上设置有环形凸台二配合的凹槽二。
相对于现有技术,本发明通过电机一带动转台旋转,工件台随转台公转,由于工件台下端设置有与主齿轮啮合行星轮,工件台在随转台公转时同时自转,可以用来实现多个工件的低速加工,若同时启动电机二,电机二带动主齿轮旋转,增加工件台的自转速度,实现多个工件的高速加工,若只开启电机二,只有工件台的自转,可以用来加工单个工件。本发明采用行星轮双向增速机械传动结构,可以实现多个超硬材料杯碗碟型砂轮的连续磨削加工,生产效率能提高5倍以上,能为大规模批量生产提供有效手段。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是图1俯视图。
图3是工件台结构示意图。
图4是本发明总体技术方案图。
其中,1是工作底板;2是外壳;3是电机连接板二;4是联轴器二;5是传动轴二;6是电机二;7是锥齿轮二;8是支撑轴承;9是端面齿轮二;10是行星轮;11是主齿轮;12是防水法兰;13是工作上板;14是轴承座;15是工作轴;16是轴承定位法兰;17是中心支座;18是转台轴承一;19是旋转连接体;20是旋转主轴;21是连接法兰;22是端面齿轮一;23是锥齿轮一;24是传动轴一;25是转台轴承二;26是联轴器一;27是电机连接板一;28是电机一;29是工件。
具体实施方式
如图1-图4所示,多工位超硬材料砂轮端面加工转台,包括箱体,箱体的上端铰接有转台,箱体内设置有中心支座17,中心支座17上设置有主齿轮11,转台上设置有至少一个安装工件的工件台,工件台下端设置有驱动工件旋转的行星轮10,行星轮10与主齿轮11啮合,箱体上分别安装有电机一28和电机二6,电机一28驱动转台旋转,电机二6驱动主齿轮11旋转。
电机一28的输出端与传动轴一24连接,传动轴一28的前端设置有锥齿轮一23,转台与旋转主轴20连接,旋转主轴20上设置有与锥齿轮一23啮合的端面齿轮一22。
旋转主轴20的上端设置有旋转连接体19,旋转连接体19与转台连接,旋转连接体19与中心支座17铰接。转台包括工作上板13和连接法兰21,旋转连接体19上端与连接法兰21连接,连接法兰21与工作上板13连接,工件台设置在工作上板13上。
电机二6的输出端与传动轴二5连接,传动轴二5上设置有锥齿轮二7,锥齿轮二7与铰接在中心支座17上的端面齿轮二9啮合,端面齿轮二9上端连接有主齿轮11。
工件台内铰接有工作轴15,工作轴15下端设置有行星轮10,工作轴15的上端设置有工件连接装置。工作轴15通过轴承设置在轴承座14内,轴承座14与转台连接。
箱体包括工作底板1和外壳2,中心支座17设置在工作底板1上,转台、电机一28和电机二6设置在外壳2上。转台通过防水法兰12与外壳2铰接,防水法兰下端设置有环形凸台二,外壳上设置有环形凸台二配合的凹槽二,防水法兰12与外壳2之间形成迷宫密封结构。
工作底板1与外壳2通过8个均布的M12高强度内六角螺钉固定;电机一28和电机二6与外壳2分别通过电机连接板一27和电机连接板二3连接;由于端面齿轮二9位置固定,传动轴二5上套装头蝶形弹簧,蝶形弹簧设置在锥齿轮二7与外壳2内壁之间,锥齿轮二7通过蝶形弹簧产生轴向预紧力F,与端面齿轮二9啮合时自动修正啮合角度,使两者运行平稳;端面齿轮二9与转台轴承二25外圈过渡配合,转台轴承二25内圈与中心支座17外圆过渡配合,通过专用法兰进行固定;主齿轮11与端面齿轮二9通过6个均布的M8高强度内六角螺钉固定,主齿轮11端面压紧转台轴承二25外圈,保证了转台轴承二25的外圈固定;中心支座17内圆与转台轴承一18外圆过渡配合,用8个均布的M6高强度内六角螺钉固定;转台轴承一18与旋转连接体19间隙配合,用8个均布的M6高强度内六角螺钉固定;旋转连接体19与旋转主轴20花键间隙配合,旋转主轴20下端用深沟球轴承与工作底板1连接,以保证旋转主轴20径向和轴向定位;旋转主轴20与端面齿轮一22间隙配合,旋转主轴20与端面齿轮一22通过平键连接,旋转主轴20下端由圆螺母固定;端面齿轮一22与锥齿轮一23啮合;锥齿轮一23与电机一28通过联轴器一26和传动轴一24连接,起到输入轴的作用。行星齿轮10与主齿轮11啮合时的间隙通过调整轴承座14保证;工作轴15和轴承座14通过两套深沟球轴承连接,工作轴15包括大端和小端,大端直径大于小端直径,大端设置在轴承座14的上端,小端与轴承座14配合,轴承座14上端设置有环形凸台,环形凸台的直径小于大端的直径,工作轴15大端上设置有与环形凸台配合的凹槽,工作轴15和轴承座14之间能形成迷宫密封,起到防水防尘的作用。防水法兰12和工作上板13之间也形成迷宫密封,有效的防止水和灰尘进入工作台内部。
多个工件高速加工状态的具体实现方式:电机一28驱动→带动锥齿轮一23旋转→端面齿轮一22旋转→旋转主轴20旋转→旋转连接体19旋转→连接法兰21→工作上板13旋转→行星轮10旋转→工作轴15公转+自转;电机二6旋转→锥齿轮二7旋转→端面齿轮二9、主齿轮11旋转→加速行星轮10旋转→加速工作轴15自转→实现多个工件29高速连续加工。
本发明工作原理
1.1单个工件29加工状态
电机一28锁止,锥齿轮一23、端面齿轮一22、工作上板13静止不动。电机二6转动,通过联轴器二4带动传动轴二5旋转;传动轴二5与锥齿轮二7平键链接,锥齿轮二7旋转;锥齿轮二7与端面齿轮二9啮合,端面齿轮二9旋转;端面齿轮二9与主齿轮11通过螺钉连接,主齿轮11旋转;主齿轮11与行星轮10啮合,行星轮10旋转;行星轮10与工作轴15平键连接,工作轴15转动;至此,可以实现工件29单独加工。
在这种工况下,可以通过调整电机二6的速度,实现单个工件29不同速度下的单独加工。
1.2多个工件29低速加工状态
电机二6锁止,传动轴二5、锥齿轮二7、端面齿轮二9、主齿轮11静止不动。电机一28旋转,通过联轴器一26带动传动轴一24旋转;传动轴一24与锥齿轮一23固定连接,锥齿轮一23旋转;锥齿轮一23与端面齿轮一22啮合,端面齿轮一22旋转;端面齿轮一22与旋转主轴20平键连接,旋转主轴20旋转;旋转主轴20与旋转连接体19花键连接,旋转连接体19旋转;旋转连接体19与转台轴承一25和连接法兰21分别螺钉连接,连接法兰21与工作上板13连接,工作上板13旋转,即实现公转功能;工作上板13旋转带动与主齿轮11啮合的行星轮10转动,行星轮10与工作轴15平键连接,实现工作轴15相对工作上板13的自转;至此,实现了工作轴15的公转+自转功能,可以进行工件29多个低速连续加工。
在这种工况下,可以通过调整电机一28的速度,实现多个工件29不同公转速度下的连续加工。
1.3多个工件29高速加工状态
在1.2的功能基础上,改变电机二6的静止状态,使电机二6旋转,可以依次带动传动轴二5、锥齿轮二7、端面齿轮二9、主齿轮11旋转,主齿轮11与行星轮10啮合,加速了行星轮10的旋转速度,即工作轴15在保证公转的同时,增加了自转速度,可以提高单个工件29的加工行程,以此实现高效率加工,同时实现了工件29多个高速连续加工的功能。
在多个工件29高速加工的工况下,可以分别调节电机一28和电机二6的速度,实现多种工作轴15公转+自转的工况组合,以适应不同类型、规格、粒度、结合剂、加工速度和条件要求的生产需要。
(六)有益效果
本发明通过一种行星齿轮机械双向增速传动结构,可以实现单个工件29加工、多个工件29低速加工和多个工件29高速加工的多种不同生产要求下的工作方式。
单个工件29加工状态适用于小批量、零星产品以及加工要求高的加工需求,可以同时装夹不小于5个工件29,加工完一个工件29后,可以控制电机一28的转动角度,实现对下一个工件29的单独加工。自转速度可达到1200rpm,工件端面平面度可达到0.02,工件端面与基准面的平行度能达到0.03,单个工件29加工工时可达到0.15h,生产效率提高,生产精度明显提高。
多个工件29低速加工状态适用于批量、尺寸精度要求低的产品,可以装夹不小于6个工件29,实现多个工件29的加工。公转速度可达到240rpm,工件自转速度能达到1800rpm,工件端面平面度可达到0.03,工件端面与基准面的平行度能达到0.03,单个工件加工工时可达到0.05h,生产效率可达到以往水平,生产精度明显提高。
多个工件高速加工状态适用于批量、尺寸精度要求高的产品,可以装夹不小于6个工件,如图2所示,实现多个工件29的加工。通过调节电机二6的速度,可以增加单个工件29被加工行程,以满足每个工件29充分修整要求。公转速度可达到400rpm,工件29自转速度能达到3000rpm,工件端面平面度可达到0.02,工件端面与基准面的平行度能达到0.02,单个工件29加工工时可达到0.03h,生产效率和加工精度都大大提高。
具体参数对比如下:
表1超硬材料杯碗碟型砂轮加工参数
以上所述的仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明整体构思前提下,还可以作出若干改变和改进,这些也应该视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.多工位超硬材料砂轮端面加工转台,其特征在于:包括箱体,箱体的上端铰接有转台,箱体内设置有中心支座,中心支座上设置有主齿轮,转台上设置有至少一个安装工件的工件台,工件台下端设置有驱动工件旋转的行星轮,行星轮与主齿轮啮合,箱体上分别安装有电机一和电机二,电机一驱动转台旋转,电机二驱动主齿轮旋转。
2.根据权利要求1所述的多工位超硬材料砂轮端面加工转台,其特征在于:电机一的输出端与传动轴一连接,传动轴一的前端设置有锥齿轮一,转台与旋转主轴连接,旋转主轴上设置有与锥齿轮一啮合的端面齿轮一。
3.根据权利要求2所述的多工位超硬材料砂轮端面加工转台,其特征在于:旋转主轴的上端设置有旋转连接体,旋转连接体与转台连接,旋转连接体与中心支座铰接。
4.根据权利要求1所述的多工位超硬材料砂轮端面加工转台,其特征在于:电机二的输出端与传动轴二连接,传动轴二上设置有锥齿轮二,锥齿轮二与铰接在中心支座上的端面齿轮二啮合,端面齿轮二上端连接有主齿轮。
5.根据权利要求1所述的多工位超硬材料砂轮端面加工转台,其特征在于:工件台内铰接有工作轴,工作轴下端设置有行星轮,工作轴的上端设置有工件连接装置。
6.根据权利要求5所述的多工位超硬材料砂轮端面加工转台,其特征在于:工作轴通过轴承设置在轴承座内,轴承座与转台连接。
7.根据权利要求5所述的多工位超硬材料砂轮端面加工转台,其特征在于:工作轴包括大端和小端,大端直径大于小端直径,大端设置在轴承座的上端,小端与轴承座配合,轴承座上端设置有环形凸台一,环形凸台一的直径小于大端的直径,工作轴大端上设置有与环形凸台一配合的凹槽一。
8.根据权利要求1所述的多工位超硬材料砂轮端面加工转台,其特征在于:箱体包括工作底板和外壳,中心支座设置在工作底板上,转台、电机一和电机二设置在外壳上。
9.根据权利要求8所述的多工位超硬材料砂轮端面加工转台,其特征在于:转台通过防水法兰与外壳铰接,防水法兰下端设置有环形凸台二,外壳上设置有环形凸台二配合的凹槽二。
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