CN107186579A - 一种双磨头随动数控凸轮轴磨床 - Google Patents

一种双磨头随动数控凸轮轴磨床 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种双磨头随动数控凸轮轴磨床，属于凸轮轴数控加工领域，本发明采用两个磨头水平平行布置，大磨头主要用于加工较大规格的工件，小磨头主要用于加工带凹面的工件，以扩大机床加工范围；大小磨头共用一套进给驱动系统，小磨头通过油缸驱动切换加工位和非加工位，磨头进给轴与头架旋转轴两轴联动，数控系统驱动的伺服轴相对单磨头并没有增加，所以相对于其它类型的双磨头机床有突出的成本优势。

Description

一种双磨头随动数控凸轮轴磨床
技术领域
本发明涉及凸轮轴数控加工领域，特别地，涉及一种双磨头随动数控凸轮轴磨床。
背景技术
目前国内的凸轮轴磨床主要为T形床身及单磨头结构，T形结构床身细长，布局不紧凑，而且床身的稳定性、抗振性较差，尤其在高速磨削时对产品的加工精度、效率及表面质量影响较大。随着用户对加工工件的要求越来越高，超高速高效磨削成为趋势，原有的T形结构磨床不能满足高端市场的需求。
随着凸轮轴技术的发展，对带凹面凸轮轴的需求越来越多，由于砂轮直径大于工件圆弧直径，需要用较小直径的砂轮去加工，同一个磨头因为速度的限制及干涉问题无法同时应用于直径相差较大的砂轮。直径大的砂轮线速度高，主轴刚性高，电机功率大，磨削效率高，直径小的砂轮加工范围广，所以一台机床配制两个以上磨头是市场的需求。
对于一台机床配置两个磨头，国外专业凸轮轴磨床厂家(比如德国勇克公司)大多采用大小磨头安装在同一回转工作台，通过回转工作台回转运动切换大小磨头的工作位置和非工作位置，此方案结构复杂、对回转运动精度要求高，导致机床成本高。国内专业的凸轮轴磨床厂家双磨头磨床一般采用大小磨头平行布置，大小磨头各有一套纵向(前后)进给驱动系统，共用一套横向(左右)进给驱动系统，此方案结构布局松散，行程长，而且机床外形尺寸过大，占地面积大，价格仍然偏高。
发明内容
本发明目的在于提供一种双磨头随动数控凸轮轴磨床，以解决现有凸轮轴磨床结构复杂、价格偏高以及布局松散，尺寸过大的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种双磨头随动数控凸轮轴磨床，包括皮带减速装置11、小砂轮主轴箱7、小砂轮箱主轴电机9、小砂轮架台体17、小砂轮架导轨18、大砂轮23、大砂轮箱电主轴4、X轴电机19、X轴进给垫板21、X轴丝杆27、X轴导轨20、Z轴电机26、Z轴进给垫板28、Z轴丝杆25、Z轴导轨24、尾架顶尖6、尾架滑台10、尾架导轨12、尾架移动垫板29、头架顶尖3、头架1、工作台13、床身15。
所述床身15为矩形，所述床身15一侧沿床身15长度方向布置有工作台13，所述工作台13一端上表面安装有头架1，所述头架1一端安装有头架顶尖3；所述工作台13远离头架1一端上表面安装有尾架移动垫板29，所述尾架移动垫板29上安装有尾架导轨12，所述尾架导轨12上安装有尾架滑台10，所述尾架滑台10上安装有尾架顶尖6。
所述床身15远离工作台13一侧沿床身15长度方向安装有Z轴导轨24和Z轴丝杆25，所述Z轴导轨24上安装有Z轴进给垫板28，所述Z轴丝杆25两端分别与Z轴进给垫板28和Z轴电机26连接，所述Z轴电机26固定安装在床身15一侧。
所述Z轴进给垫板28沿床身15宽度方向安装有X轴导轨20和X轴丝杆27，所述X轴导轨20安装有X轴进给垫板21，所述X轴丝杆27两端分别与X轴进给垫板21和X轴电机19连接，所述X轴电机19固定安装在X轴进给垫板21一侧；所述X轴进给垫板21安装有大砂轮箱电主轴4和小砂轮架导轨18，所述大砂轮箱电主轴4一端安装有大砂轮23。
所述小砂轮架导轨18与X轴导轨20平行，所述小砂轮架导轨18上安装有小砂轮架台体17，所述小砂轮架台体17远离工作台13一侧安装有小砂轮箱主轴电机9；所述小砂轮架台体17靠近工作台一侧安装有小砂轮主轴箱7，所述小砂轮主轴箱7一端安装有小砂轮5；所述小砂轮主轴箱7远离小砂轮5一侧与小砂轮箱主轴电机9通过皮带减速装置11连接。
优选的，所述头架1安装有砂轮修整器2，所述砂轮修整器2上安装有金刚滚轮30。
优选的，所述尾架移动垫板29远离头架1一侧安装有尾架油缸14，所述尾架油缸14一端与所述尾架滑台10连接。
优选的，所述X轴进给垫板21安装有X轴光栅尺22。
优选的，所述小砂轮架台体17一端与安装在所述X轴进给垫板21上的小砂轮箱油缸16连接。
优选的，所述小砂轮架台体17设有长条形开口，所述长条形开口的长度方向与床身15宽度方向平行；所述X轴进给垫板21上安装有液压锁紧装置8，所述液压锁紧装置8与小砂轮架台体17通过所述长条形开口活动连接。
本发明具有以下有益效果：
本发明的一种双磨头随动数控凸轮轴磨床采用两个磨头水平平行布置，共用一套导轨和进给驱动系统，数控系统驱动的伺服轴相对单磨头并没有增加，所以相对于其它类型的双磨头机床有突出的成本优势。
本发明一种双磨头随动数控凸轮轴磨床通过超高线速度双磨头的合理搭配，既保证了高效磨削，又极大的扩展了机床的加工范围。
本发明一种双磨头随动数控凸轮轴磨床采用矩形床身，整机安装更平稳，抗震性好，热平衡性能好，精度更稳定。
本发明一种双磨头随动数控凸轮轴磨床工作时工件不移动，磨头做纵向及横向运动，大小砂轮布置在同一X轴进给垫板上，结构紧凑，占地面积小。
本发明所述尾架移动垫板远离头架一侧安装有尾架油缸，所述尾架油缸一端与所述尾架滑台连接，尾架滑台在尾架油缸的驱动下自动前进或后退，带动尾架顶尖顶紧工件或放松拆卸工件。
本发明所述X轴进给垫板安装有X轴光栅尺，通过直线光栅反馈系统实现全闭环控制，以保证纵向进给运动的高精度。
本发明所述小砂轮架台体设有长条形开口，所述长条形开口的长度方向与床身宽度方向平行；所述X轴进给垫板上安装有液压锁紧装置，所述液压锁紧装置与小砂轮架台体通过所述长条形开口活动连接；当小砂轮架台体运动到最前端工作位及最后端非工作位时通过液压锁紧装置自动锁紧，保证小砂轮工作时的稳定性。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的前斜视图；
图2是本发明优选实施例的后斜视图。
图中：1、头架，2、砂轮修整器，3、头架顶尖，4、大砂轮箱电主轴，5、小砂轮，6、尾架顶尖，7、小砂轮主轴箱，8、液压锁紧装置，9、小砂轮箱主轴电机，10、尾架滑台，11、皮带减速装置，12、尾架导轨，13、工作台，14、尾架油缸，15、床身，16、小砂轮箱油缸，17、小砂轮架台体，18、小砂轮架导轨，19、X轴进给电机，20、X轴导轨，21、X轴进给垫板，22、X轴光栅尺，23、大砂轮，24、Z轴导轨，25、Z轴丝杆，26、Z轴电机，27、X轴丝杆，28、Z轴进给垫板，29、尾架移动垫板，30、金刚滚轮。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参见图1、图2，一种双磨头随动数控凸轮轴磨床，包括皮带减速装置11、小砂轮主轴箱7、小砂轮箱主轴电机9、小砂轮架台体17、小砂轮架导轨18、大砂轮23、大砂轮箱电主轴4、X轴电机19、X轴进给垫板21、X轴丝杆27、X轴导轨20、Z轴电机26、Z轴进给垫板28、Z轴丝杆25、Z轴导轨24、尾架顶尖6、尾架滑台10、尾架导轨12、尾架移动垫板29、头架顶尖3、头架1、工作台13和床身15。
所述床身15为矩形，所述床身15前侧沿床身15长度方向布置有工作台13，所述工作台13左侧上表面安装有头架1，所述头架1右端安装有头架顶尖3和砂轮修整器2，所述砂轮修整器2上安装有金刚滚轮30，砂轮修整器2带动金刚滚轮30做旋转运动以完成对砂轮的修整。
所述工作台13右侧上表面安装有尾架移动垫板29，尾架移动垫板29可根据被加工工件的长短手动调节位置并固定。所述尾架移动垫板29上沿床身15长度方向安装有尾架导轨12，所述尾架导轨12上安装有尾架滑台10，所述尾架滑台10上安装有尾架顶尖6，待加工工件(如凸轮轴)安装在头架顶尖3和尾架顶尖6之间，工件在头架1的带动下做旋转运动或精确分度。
所述床身15后侧横向(沿床身15长度方向)安装有Z轴导轨24和Z轴丝杆25，所述Z轴导轨24上安装有可横向移动的Z轴进给垫板28，所述Z轴丝杆25两端分别与Z轴进给垫板28和Z轴电机26连接，所述Z轴电机26固定安装在床身15一侧，Z轴进给垫板28在Z轴电机26和Z轴丝杆25的驱动下实现横向进给运动。
所述Z轴进给垫板28纵向(沿床身15宽度方向)安装有X轴导轨20和X轴丝杆27，所述X轴导轨20上安装有X轴进给垫板21，所述X轴丝杆27两端分别与X轴进给垫板21和X轴电机19连接，所述X轴电机19固定安装在X轴进给垫板21一侧；X轴进给垫板21在X轴电机19和X轴丝杆27的驱动下实现纵向进给运动。
所述X轴进给垫板21安装有大砂轮箱电主轴4和小砂轮架导轨18，所述大砂轮箱电主轴4一端安装有大砂轮23，大砂轮23主要用于加工规格较大的工件，以实现高效率磨削工件。
所述小砂轮架导轨18与X轴导轨20平行，所述小砂轮架导轨18上安装有小砂轮架台体17，所述小砂轮架台体17远离工作台13一侧安装有小砂轮箱主轴电机9；所述小砂轮架台体17靠近工作台一侧安装有小砂轮主轴箱7，小砂轮主轴箱7因为安装位置的限制，所述小砂轮主轴箱7远离小砂轮5一侧与小砂轮箱主轴电机9通过皮带减速装置11连接，所述小砂轮主轴箱7一端安装有小砂轮5，小砂轮箱主轴电机9经皮带减速装置11变速后驱动小砂轮主轴旋转，从而带动小砂轮5磨削工件。
小砂轮5主要用于加工小规格产品，特别是加工带有凹面的凸轮轴，以实现大砂轮23无法加工的功能。当应用小砂轮5加工工件时，大砂轮23后退，小砂轮5置于最前端，可保证小砂轮5在磨削加工时大砂轮23不会与工件发生干涉；当应用大砂轮23加工工件时，小砂轮5缩回到非加工位，保证大砂轮23磨削加工时小砂轮5不与工件发生干涉；大砂轮23磨削加工和小砂轮5磨削加工的纵向进给运动都是通过同样的X轴电机19、X轴导轨20和X轴丝杆27驱动。
磨削加工时，通过头架1带动工件的旋转运动，X轴的纵向进给运动，两轴数控联动，旋转的砂轮就可根据程序加工出需要的各种非圆曲面，Y轴的横向进给运动可保证工件在全长度方向能得到加工。
本发明所述尾架移动垫板29远离头架1一侧安装有尾架油缸14，所述尾架油缸14一端与所述尾架滑台10连接，尾架滑台10在尾架油缸14的驱动下自动前进或后退，带动尾架顶尖6顶紧工件或放松拆卸工件。
本发明所述X轴进给垫板21安装有X轴光栅尺22，通过直线光栅反馈系统实现全闭环控制，以保证纵向进给运动的高精度。
本发明所述小砂轮架台体17一端与安装在所述X轴进给垫板21上的小砂轮箱油缸16连接，小砂轮箱油缸16可驱动小砂轮架台体17前进和后退，使得处于小砂轮架台体17上的小砂轮5在加工位或非加工位之间切换。
本发明所述小砂轮架台体17设有长条形开口，所述长条形开口的长度方向与床身15宽度方向平行；所述X轴进给垫板21上安装有液压锁紧装置8，所述液压锁紧装置8与小砂轮架台体17通过所述长条形开口活动连接；当小砂轮架台体17运动到最前端工作位及最后端非工作位时通过液压锁紧装置8自动锁紧。
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)

1.一种双磨头随动数控凸轮轴磨床，其特征在于，包括皮带减速装置(11)、小砂轮主轴箱(7)、小砂轮箱主轴电机(9)、小砂轮架台体(17)、小砂轮架导轨(18)、大砂轮(23)、大砂轮箱电主轴(4)、X轴电机(19)、X轴进给垫板(21)、X轴丝杆(27)、X轴导轨(20)、Z轴电机(26)、Z轴进给垫板(28)、Z轴丝杆(25)、Z轴导轨(24)、尾架顶尖(6)、尾架滑台(10)、尾架导轨(12)、尾架移动垫板(29)、头架顶尖(3)、头架(1)、工作台(13)、床身(15)；
所述床身(15)为矩形，所述床身(15)一侧沿床身(15)长度方向布置有工作台(13)，所述工作台(13)一端上表面安装有头架(1)，所述头架(1)一端安装有头架顶尖(3)；所述工作台(13)远离头架(1)一端上表面安装有尾架移动垫板(29)，所述尾架移动垫板(29)上安装有尾架导轨(12)，所述尾架导轨(12)上安装有尾架滑台(10)，所述尾架滑台(10)上安装有尾架顶尖(6)；
所述床身(15)远离工作台(13)一侧沿床身(15)长度方向安装有Z轴导轨(24)和Z轴丝杆(25)，所述Z轴导轨(24)上安装有Z轴进给垫板(28)，所述Z轴丝杆(25)两端分别与Z轴进给垫板(28)和Z轴电机(26)连接，所述Z轴电机(26)固定安装在床身(15)一侧；
所述Z轴进给垫板(28)沿床身(15)宽度方向安装有X轴导轨(20)和X轴丝杆(27)，所述X轴导轨(20)安装有X轴进给垫板(21)，所述X轴丝杆(27)两端分别与X轴进给垫板(21)和X轴电机(19)连接，所述X轴电机(19)固定安装在X轴进给垫板(21)一侧；所述X轴进给垫板(21)安装有大砂轮箱电主轴(4)和小砂轮架导轨(18)，所述大砂轮箱电主轴(4)一端安装有大砂轮(23)；
所述小砂轮架导轨(18)与X轴导轨(20)平行，所述小砂轮架导轨(18)上安装有小砂轮架台体(17)，所述小砂轮架台体(17)远离工作台(13)一侧安装有小砂轮箱主轴电机(9)；所述小砂轮架台体(17)靠近工作台一侧安装有小砂轮主轴箱(7)，所述小砂轮主轴箱(7)一端安装有小砂轮(5)；所述小砂轮主轴箱(7)远离小砂轮(5)一侧与小砂轮箱主轴电机(9)通过皮带减速装置(11)连接。
2.根据权利要求1所述的一种双磨头随动数控凸轮轴磨床，其特征在于，所述头架(1)安装有砂轮修整器(2)，所述砂轮修整器(2)上安装有金刚滚轮(30)。
3.根据权利要求1所述的一种双磨头随动数控凸轮轴磨床，其特征在于，所述尾架移动垫板(29)远离头架(1)一侧安装有尾架油缸(14)，所述尾架油缸(14)一端与所述尾架滑台(10)连接。
4.根据权利要求2所述的一种双磨头随动数控凸轮轴磨床，其特征在于，所述X轴进给垫板(21)安装有X轴光栅尺(22)。
5.根据权利要求3所述的一种双磨头随动数控凸轮轴磨床，其特征在于，所述小砂轮架台体(17)一端与安装在所述X轴进给垫板(21)上的小砂轮箱油缸(16)连接。
6.根据权利要求4所述的一种双磨头随动数控凸轮轴磨床，其特征在于，所述小砂轮架台体(17)设有长条形开口，所述长条形开口的长度方向与床身(15)宽度方向平行；所述X轴进给垫板(21)上安装有液压锁紧装置(8)，所述液压锁紧装置(8)与小砂轮架台体(17)通过所述长条形开口活动连接。
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