CN107584388A - 一种钢球展开轮磨床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢球展开轮磨床，主要由钢球展开轮旋转控制装置、尾架、砂轮、砂轮进给控制装置和砂轮摆动控制装置组成，钢球展开轮水平固定在钢球展开轮旋转控制装置与尾架之间，并由钢球展开轮旋转控制装置控制作旋转运动，砂轮安装在砂轮进给控制装置上并由其控制作靠近或远离钢球展开轮工作面的水平运动，砂轮进给控制装置安装在砂轮摆动控制装置的上方，砂轮摆动控制装置通过砂轮进给控制装置控制砂轮在水平方向摆动。本发明的一种钢球展开轮磨床，加工精度高、效率高、误差小，能够节省大量人力物力，有极好的经济价值和推广价值。

Description

一种钢球展开轮磨床

技术领域

本发明属于特殊零件的加工设备领域，涉及一种钢球展开轮磨床。

背景技术

钢球展开轮可以被用于制作钢球的检测装置，是检测装置中的关键零部件，需求量很大，但现有的钢球展开轮主要依靠非数控设备进行磨削和普通角度编码器进行角度定位，因此，每次磨削都需要手动旋转一个角度，并且定位精度差、工件对刀和校准困难，除此之外，由于工件的旋转角度和磨头的摆动角度都有一一对应的位置关系，为了提高加工精度，一般需要对工件旋转角度进行上万个等分，且加工参数数据都是靠手工进行记录，人工磨削一个工件一般需要耗费大约1天时间，容易造成大量的人力物力的浪费。

因此，研究一种加工精度高、效率高、误差小的钢球展开轮磨床具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术中的不足，提供一种加工精度高、效率高、误差小的钢球展开轮磨床。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种钢球展开轮磨床，主要由钢球展开轮旋转控制装置、尾架、砂轮、砂轮进给控制装置和砂轮摆动控制装置组成，钢球展开轮水平固定在钢球展开轮旋转控制装置与尾架之间，并由钢球展开轮旋转控制装置控制作旋转运动，砂轮安装在砂轮进给控制装置上并由其控制作靠近或远离钢球展开轮工作面的水平运动，砂轮进给控制装置安装在砂轮摆动控制装置的上方，砂轮摆动控制装置通过砂轮进给控制装置控制砂轮在水平方向摆动。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种钢球展开轮磨床，所述钢球展开轮旋转控制装置和尾架安装在头架座上，头架座固定在砂轮摆动控制装置的上方，砂轮摆动控制装置嵌在床身内。

如上所述的一种钢球展开轮磨床，所述尾架与钢球展开轮端面接触的一端为顶尖，顶尖上开有中心孔将钢球展开轮顶住。

如上所述的一种钢球展开轮磨床，所述钢球展开轮旋转控制装置主要由伺服电机Ⅰ、主轴和工件轴组成，伺服电机Ⅰ的机轴带动主轴旋转，主轴带动工件轴旋转，工件轴带动钢球展开轮旋转。

如上所述的一种钢球展开轮磨床，所述伺服电机Ⅰ的机轴与主轴通过联轴器Ⅰ连接，所述工件轴的两端为顶尖，顶尖将主轴和钢球展开轮顶住，所述工件轴通过拨块驱动钢球展开轮旋转。

如上所述的一种钢球展开轮磨床，所述砂轮进给控制装置主要由拖板、上直线导轨、下直线导轨、直线电机、滚珠丝杠、联轴器Ⅱ、伺服电机Ⅱ、电主轴、电主轴座和光栅尺组成，所述拖板包括上拖板、中拖板和下拖板；

砂轮安装在砂轮轴上，砂轮轴与电主轴连接，电主轴安装在电主轴座中，电主轴座安装在上拖板上，上拖板下方依次为中拖板和下拖板，上拖板与中拖板之间设有直线电机和上直线导轨，直线电机驱动上拖板运动，上直线导轨对上拖板的运动方向进行导向，控制砂轮的跳进方向，中拖板与下拖板之间设有滚珠丝杠和下直线导轨，滚珠丝杠驱动中拖板运动，下直线导轨对中拖板的运动方向进行导向，控制砂轮进给方向，滚珠丝杠与伺服电机Ⅱ通过联轴器Ⅱ连接，光栅尺安装在上拖板的一侧用于检测上拖板与下拖板之间的相对位置，光栅尺闭环控制完成对砂轮进给的精确控制。

如上所述的一种钢球展开轮磨床，直线电机的驱动线圈安装在中拖板上，直线电机的磁板安装在上拖板上，上直线导轨的导轨安装在中拖板上，上直线导轨的滑块与上拖板连接；滚珠丝杠的丝杠安装在下拖板上，滚珠丝杠的丝杠螺母与中拖板连接，下直线导轨的导轨安装在下拖板上，下直线导轨的滑块与中拖板连接；所述下拖板上开有安装孔。

如上所述的一种钢球展开轮磨床，所述砂轮摆动控制装置主要由回转台、DD马达和DD马达座组成，回转台安装在DD马达上，DD马达安装在DD马达座上，DD马达驱动回转台的运动。

如上所述的一种钢球展开轮磨床，所述DD马达中包含旋转编码器、驱动线圈和转台轴承，旋转编码器能够进行闭环控制，达到非常高的定位精度，使得砂轮的角度误差控制在2"以内。

如上所述的一种钢球展开轮磨床，所述回转台上的回转中心与下拖板上的安装孔同轴。

本发明还提供了与上述钢球展开轮磨床相对应的一种使用方法，具体步骤如下：

(1)对钢球展开轮的安装位置进行校准，将校准芯棒安装在下拖板上的安装孔，调整钢球展开轮的位置直到校准芯棒的钢球圆心与回转台的中心重合；

(2)磨削一边，通过砂轮进给控制装置和砂轮摆动控制装置调节砂轮的角度和位置，使得砂轮与钢球展开轮的一个加工面贴合，开启电机进行磨削；磨削时，工件由伺服电机Ⅰ伺服驱动工作轴进行分度，工作轴每旋转一定角度，回转台相应摆动一定角度，即连续加工时，工作轴的旋转和回转台的转动是伺服联动的；

(3)磨削另一边，关闭电机，通过砂轮进给控制装置和砂轮摆动控制装置调节砂轮的角度和位置，使得砂轮与钢球展开轮的另一个加工面贴合，开启电机进行磨削；此时，回转台的摆动角度与另一边的摆动角度的关系是相加等于90°；

(4)关闭电机。

有益效果：

(1)本发明的一种钢球展开轮磨床，加工精度高、效率高、误差小，能够节省大量人力物力；

(2)本发明的一种钢球展开轮磨床，数控系统处理能力强，可以实现闭环控制且工作轴和砂轮回转台之间可以联动，提高了产品的一致性和可靠性。

附图说明

图1为本发明的钢球展开轮磨床的结构示意图；

图2为本发明的钢球展开轮旋转控制装置的剖面示意图；

图3为本发明的砂轮进给控制装置的剖面示意图；

图4为本发明的砂轮摆动控制装置的剖面示意图；

其中，1-钢球展开轮旋转控制装置，2-尾架，3-头架座，4-砂轮进给控制装置，5-砂轮摆动控制装置，6-床身，7-伺服电机Ⅰ，8-联轴器Ⅰ，9-主轴，10-工件轴，11-钢球展开轮，12-下拖板，13-中拖板，14-上拖板，15-下直线导轨，16-直线电机，17-滚珠丝杠，18-上直线导轨，19-联轴器Ⅱ，20-伺服电机Ⅱ，21-电主轴，22-电主轴座，23-光栅尺，24-回转台，25-DD马达，26-DD马达座。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

一种钢球展开轮磨床，如图1、图2所示，主要由钢球展开轮旋转控制装置1、尾架2、砂轮、砂轮进给控制装置4和砂轮摆动控制装置5组成，钢球展开轮11水平固定在钢球展开轮旋转控制装置1与尾架2之间，并由钢球展开轮旋转控制装置1控制作旋转运动，砂轮安装在砂轮进给控制装置4上并由其控制作靠近或远离钢球展开轮11工作面的水平运动，砂轮进给控制装置4安装在砂轮摆动控制装置5的上方，砂轮摆动控制装置5通过砂轮进给控制装置4控制砂轮在水平方向摆动；

钢球展开轮旋转控制装置1和尾架2安装在头架座3上，头架座3固定在砂轮摆动控制装置5的上方，砂轮摆动控制装置5嵌在床身6内；

尾架2与钢球展开轮11端面接触的一端为顶尖，顶尖上开有中心孔将钢球展开轮11顶住；

钢球展开轮旋转控制装置1主要由伺服电机Ⅰ7、主轴9和工件轴10组成，伺服电机Ⅰ7的机轴带动主轴9旋转，主轴9带动工件轴10旋转，工件轴10带动钢球展开轮11旋转；

伺服电机Ⅰ7的机轴与主轴9通过联轴器Ⅰ8连接，工件轴10的两端为顶尖，顶尖将主轴9和钢球展开轮11顶住，工件轴10通过拨块驱动钢球展开轮11旋转；

如图3所示，砂轮进给控制装置4主要由拖板、上直线导轨18、下直线导轨15、直线电机16、滚珠丝杠17、联轴器Ⅱ19、伺服电机Ⅱ20、电主轴21、电主轴座22和光栅尺23组成，拖板包括上拖板14、中拖板13和下拖板12；

砂轮安装在砂轮轴上，砂轮轴与电主轴21连接，电主轴21安装在电主轴座22中，电主轴座22安装在上拖板14上，上拖板14下方依次为中拖板13和下拖板12，上拖板14与中拖板13之间设有直线电机16和上直线导轨18，直线电机16驱动上拖板14运动，上直线导轨18对上拖板14的运动方向进行导向，控制砂轮的跳进方向，中拖板13与下拖板12之间设有滚珠丝杠17和下直线导轨15，滚珠丝杠17驱动中拖板13运动，下直线导轨15对中拖板13的运动方向进行导向，控制砂轮进给方向，滚珠丝杠17与伺服电机Ⅱ20通过联轴器Ⅱ19连接，光栅尺23安装在上拖板14的一侧用于检测上拖板与下拖板之间的相对位置，光栅尺闭环控制完成对砂轮进给的精确控制；

直线电机16的驱动线圈安装在中拖板13上，直线电机16的磁板安装在上拖板14上，上直线导轨18的导轨安装在中拖板13上，上直线导轨18的滑块与上拖板14连接；滚珠丝杠17的丝杠安装在下拖板12上，滚珠丝杠17的丝杠螺母与中拖板13连接，下直线导轨15的导轨安装在下拖板12上，下直线导轨的15滑块与中拖板13连接；下拖板12上开有安装孔；

如图4所示，砂轮摆动控制装置5主要由回转台24、DD马达25和DD马达座26组成，回转台24安装在DD马达25上，DD马达25安装在DD马达座26上，DD马达25驱动回转台24的运动；

DD马达25中包含旋转编码器、驱动线圈和转台轴承，旋转编码器能够进行闭环控制，达到非常高的定位精度，使得砂轮的角度误差控制在2"以内；

回转台24上的回转中心与下拖板12上的安装孔同轴。

本发明还提供了与上述钢球展开轮磨床相对应的一种使用方法，具体步骤如下：

(1)对钢球展开轮11的安装位置进行校准，将校准芯棒安装在下拖板12上的安装孔，调整钢球展开轮11的位置直到校准芯棒的钢球圆心与回转台24的中心重合；

(2)磨削一边，通过砂轮进给控制装置4和砂轮摆动控制装置5调节砂轮的角度和位置，使得砂轮与钢球展开轮11的一个加工面贴合，开启电机进行磨削；磨削时，工件由伺服电机Ⅰ7伺服驱动工作轴10进行分度，工作轴10每旋转一定角度，回转台24相应摆动一定角度，即连续加工时，工作轴10的旋转和回转台24的转动是伺服联动的；

(3)磨削另一边，关闭电机，通过砂轮进给控制装置4和砂轮摆动控制装置5调节砂轮的角度和位置，使得砂轮与钢球展开轮11的另一个加工面贴合，开启电机进行磨削；此时，回转台24的摆动角度与另一边的摆动角度的关系是相加等于90°；

(4)关闭电机。

Claims (10)

1.一种钢球展开轮磨床，其特征是：主要由钢球展开轮旋转控制装置、尾架、砂轮、砂轮进给控制装置和砂轮摆动控制装置组成，钢球展开轮水平固定在钢球展开轮旋转控制装置与尾架之间，并由钢球展开轮旋转控制装置控制作旋转运动，砂轮安装在砂轮进给控制装置上并由其控制作靠近或远离钢球展开轮工作面的水平运动，砂轮进给控制装置安装在砂轮摆动控制装置的上方，砂轮摆动控制装置通过砂轮进给控制装置控制砂轮在水平方向摆动。

2.根据权利要求1所述的一种钢球展开轮磨床，其特征在于，所述钢球展开轮旋转控制装置和尾架安装在头架座上，头架座固定在砂轮摆动控制装置的上方，砂轮摆动控制装置嵌在床身内。

3.根据权利要求2所述的一种钢球展开轮磨床，其特征在于，所述尾架与钢球展开轮端面接触的一端为顶尖，顶尖上开有中心孔将钢球展开轮顶住。

4.根据权利要求3所述的一种钢球展开轮磨床，其特征在于，所述钢球展开轮旋转控制装置主要由伺服电机Ⅰ、主轴和工件轴组成，伺服电机Ⅰ的机轴带动主轴旋转，主轴带动工件轴旋转，工件轴带动钢球展开轮旋转。

5.根据权利要求4所述的一种钢球展开轮磨床，其特征在于，所述伺服电机Ⅰ的机轴与主轴通过联轴器Ⅰ连接，所述工件轴的两端为顶尖，顶尖将主轴和钢球展开轮顶住，所述工件轴通过拨块驱动钢球展开轮旋转。

6.根据权利要求5所述的一种钢球展开轮磨床，其特征在于，所述砂轮进给控制装置主要由拖板、上直线导轨、下直线导轨、直线电机、滚珠丝杠、联轴器Ⅱ、伺服电机Ⅱ、电主轴、电主轴座和光栅尺组成，所述拖板包括上拖板、中拖板和下拖板；

砂轮安装在砂轮轴上，砂轮轴与电主轴连接，电主轴安装在电主轴座中，电主轴座安装在上拖板上，上拖板下方依次为中拖板和下拖板，上拖板与中拖板之间设有直线电机和上直线导轨，直线电机驱动上拖板运动，上直线导轨对上拖板的运动方向进行导向，中拖板与下拖板之间设有滚珠丝杠和下直线导轨，滚珠丝杠驱动中拖板运动，下直线导轨对中拖板的运动方向进行导向，滚珠丝杠与伺服电机Ⅱ通过联轴器Ⅱ连接，光栅尺安装在上拖板的一侧。

7.根据权利要求6所述的一种钢球展开轮磨床，其特征在于，直线电机的驱动线圈安装在中拖板上，直线电机的磁板安装在上拖板上，上直线导轨的导轨安装在中拖板上，上直线导轨的滑块与上拖板连接；滚珠丝杠的丝杠安装在下拖板上，滚珠丝杠的丝杠螺母与中拖板连接，下直线导轨的导轨安装在下拖板上，下直线导轨的滑块与中拖板连接；所述下拖板上开有安装孔。

8.根据权利要求7所述的一种钢球展开轮磨床，其特征在于，所述砂轮摆动控制装置主要由回转台、DD马达和DD马达座组成，回转台安装在DD马达上，DD马达安装在DD马达座上。

9.根据权利要求8所述的一种钢球展开轮磨床，其特征在于，所述DD马达中包含旋转编码器、驱动线圈和转台轴承。

10.根据权利要求9所述的一种钢球展开轮磨床，其特征在于，所述回转台上的回转中心与下拖板上的安装孔同轴。