CN107598686A - 一种可调角度的圆台数控磨床 - Google Patents

Abstract

一种可调角度的圆台数控磨床，涉及磨削圆形工件表面的锥度和刃口。其包括：工件夹持及自转单元、角度调节单元、工作台左右移动单元、磨削单元、数控单元。其特征是：工件夹持及自转单元包括一个电磁吸盘和导磁块，导磁块表面锥度与工件表面要求的锥度一致，工件通过导磁块吸附在电磁吸盘上，并随自转单元旋转；角度调节单元是由伺服电机驱动减速机，带动工件夹持及自转单元在圆弧导轨上旋转到规定角度；工作台左右移动单元是由电机驱动滚珠丝杆，带动工件夹持及自转单元、角度调节单元在导轨上移动；磨削单元是由电主轴驱动砂轮，对旋转并左右移动的工件进行磨削加工；数控控制单元是由数控系统控制其他单元，按照设定程序完成加工。

Description

一种可调角度的圆台数控磨床

所属技术领域

本发明属于金属机械加工技术领域，尤其涉及加工表面有锥度的圆形工件。

背景技术

现在加工表面有锥度的圆形工件基本是使用老式的阀片磨床，工人工作时要双手同时动作，劳动强度大，效率低，加工精度差，报废率高，对工人的劳动技能要求高。例如碟形的分条刀片，现在市场需求量很大，但单价又很低，生产企业希望节约人工成本和提高生产效率，现有的加工设备已经无法满足要求。

发明内容

本发明的目的是设计可调角度的圆台数控磨床，适用于表面有锥度的圆形工件的加工，其结构简单、操作方便、故障率低、生产效率高。为此本发明采用数控系统控制整个加工过程，包括：工件夹持及自转单元、角度调节单元、工作台左右移动单元、磨削单元、数控单元。其特征是：工件夹持及自转单元包括一个电磁吸盘和导磁块，导磁块表面锥度与工件表面要求的锥度一致，工件通过导磁块吸附在电磁吸盘上，电机通过皮带带动电磁吸盘下方的旋转轴转动，工件跟随旋转轴绕中心自转；角度调节单元是由伺服电机驱动减速机，带动工件夹持及自转单元在圆弧导轨上旋转到规定角度，然后伺服电机自锁，人工将锁紧螺丝锁紧；工作台左右移动单元是由电机驱动滚珠丝杆，继而带动工件夹持及自转单元和角度调节单元在直线导轨上左右移动；磨削单元是由伺服电机控制电主轴升降，电主轴驱动砂轮，对旋转并左右移动的工件进行磨削加工；数控控制单元是由数控系统控制其他单元，按照设定程序完成工件的加工。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明机床部分的主视图；

图3为本发明机床部分的斜俯视图；

图4为本发明机床部分的右视图；

图5为本发明工件自转的方向；

图6为本发明砂轮旋转的方向；

图7为本发明控制面板；

图8为本发明数控参数画面1；

图9为本发明数控参数画面2；

图10为工件剖视图；

具体实施方式

下面将参照图1到图10说明本发明的一个实施例，如图1、图3、图4、图5、图10中所示，自动油泵7为整个机床的导轨和丝杆润滑系统提供润滑油，图10中是本发明实施例需要磨削的工件27剖视图。其中锥度为160度，工件27通过导磁块28吸附在电磁吸盘29上，导磁块28上的销钉93可以防止工件27在导磁块28上相对滑动，导磁块28的上表面锥度与工件27表面要求的锥度一致，不同锥度的工件需要与此配套的导磁块。导磁块28安装时需要于电磁吸盘29保持同轴心，电磁吸盘29通过法兰30固定在旋转轴31上，大皮带轮53安装在旋转轴31的下方，小皮带轮90安装在自转电机26的下方，两个皮带轮过皮带57将旋转轴31和自转电机26连接在一起，自转电机26的旋转会带动旋转轴31旋转，从而使工件27做自转运动，旋转方向如图5所示。

如图1、图2、图4所示，旋转轴31和自转电机26均通过螺栓固定在旋转托板32上，可以随旋转托板32调节角度，左右对称的两条圆弧导轨46将旋转托板32和移动托架6连接在一起，伺服减速机92输出端法兰固定在移动托架6上，输入端法兰安装一个角度伺服电机91，另外伺服减速机92的输出轴通过螺丝和平键与旋转托板32连接，这样通过角度伺服电机91驱动伺服减速机92输出轴旋转，继而带动旋转托板32在圆弧导轨46上旋转，旋转方向如图2中的C轴向所示，从而调节工件27到达所要求的磨削锥度。角度限位感应器47和49决定的了工件27旋转正负最大转角，角度刻度表48仅作为C轴旋转角度的参考。

如图1、图2、图3所示，直线导轨2和5固定在机座1上，移动托架6通过直线导轨2和5支撑在机座1上，往复电机50通过电机支架51固定在机座1上，通过联轴器52与滚珠丝杆4连接，滚珠丝杆4通过丝杆支撑付3和59安装在机座1上，滚珠丝杆4上的螺母安装在螺母座54上，螺母座54通过螺栓固定在移动托架6上，这样往复电机50通过联轴器52带动滚珠丝杆4旋转，滚珠丝杆4通过螺母座54带动整个移动托架6在直线导轨2和5上做直线运动。从而带动工件沿X轴方向左右移动，移动的行程主要是依靠安装在机座1上的限位感应器39和35，以及固定在机座1上的限位槽38上的限位块34和37配合决定的。

如图1、图2、图3、图6所示，立柱9安装在机座1的上表面，压块22将电主轴8固定在主轴托板23上，4个滑块12安装在主轴托板23上，通过与安装在Z轴立柱9上的直线导轨13和20的配合，将主轴托板23支撑在Z轴立柱9的前面。Z轴伺服电机18通过托板17固定在Z轴立轴9的顶端，通过联轴器16与滚珠丝杠94连接，滚珠丝杆94通过丝杆支撑付10和19固定在Z轴立柱9上，这样Z轴伺服电机18通过联轴器16驱动滚珠丝杠94旋转，滚珠丝杆94通过螺母座带动主轴托板23在直线导轨13和20上下移动，从而实现安装在电主轴8上的砂轮55沿Z轴方向上下移动。砂轮在Z轴方向移动的行程由安装在Z轴立柱9上的Z轴限位感应器11和15决定。图6中箭头表示砂轮的旋转方向。

如图2所示，砂轮的旋转中心和Z轴方向相互垂直，并与工件27的自转中心在同一平面上，Z轴方向和X轴方向也必须相互垂直。

如图1、图7、图8所示，电柜控制箱42的左右两边安装4个相同的散热风扇44，电源开关45和手轮43都位于电柜控制箱42的右侧，三色机床工作指示灯41和控制面板40位于电柜控制箱42的顶部，电柜控制面板40上主要包括：人机界面61、砂轮启/停按钮62、指示灯63、主轴冷却按钮64，工作台调速旋钮65、圆台转速表66、圆台旋转按钮67、工件冷却按钮68、电磁开关69、工作台左右开关70，砂轮上下开关71、自动/手动转换开关72、程序暂停按钮73、程序启动按钮74、急停/开关按钮75。其中人机界面61有两个数控参数画面，如图6、图7所示。图6中数控参数画面1主要包括：C轴锁定解除按钮76、C轴锁定按钮77、Z轴电气原点按钮78、C轴回零按钮79、Z轴回零按钮80、Z轴当前位置81、C轴当前位置82、Z轴电气原点位置83、C轴电气原点位置84、系统状态表85、加工次数86、机床运行时间87、Z轴电气原点按钮88。图7中数控参数画面2主要包括：每次磨削量的设置框和状态灯，如第1次磨削量设置框95和状态灯96，像这样设置框和状态灯总共有11对，另外还有一个光磨次数的设置框97。

现在具体说明上面所述数控磨床的运作过程，打开电柜控制箱42上的电源开关45，并打开控制面板40上的急停/开关按钮，使机床通电，数控系统打开。首先需要将Z轴和C轴回机械零点，步骤如下：先把控制面板40上的自动手动换开关72拨到手动模式上，在人机界面61里面选择图7中数控参数画面1，点击其中的Z轴回零按钮80，Z轴伺服电机18驱动滚珠丝杠94转动，从而带动砂轮55向Z轴的零点移动，Z轴机械零点位置由Z轴零点感应器14来决定，回零后Z轴当前位置81显示为0；点击C轴回零按钮79，角度伺服电机91驱动伺服减速机92输出轴，使旋转托板32转向零点，C轴零点位置由角度限位感应器47决定，回零后C轴当前位置82显示为0，其中注意在C轴回零前首先要松开螺母33和36，然后点击C轴锁定解除按钮76，使角度伺服电机91解锁。

Z轴和C轴回零后，需要确定工件27的C轴电气原点位置，手动模式下，在C轴电气原点位置84中输入工件27的C轴电气原点角度，然后点击Z轴电气原点按钮88，使旋转托板32带动工件27转动到要求的角度。这样工件27就到达了C轴的电气原点，点击C轴锁定按钮77，使角度伺服电机91锁定，并锁紧螺母33和36。

C轴电气原点确定后，根据磨削工件27内孔、外圆和表面锥度的大小，选择合适的导磁块28，将圆形导磁块28固定在电磁吸盘29上，利用百分表保证两者同轴心。然后将导磁块28表面清洁干净，并将工件27安装在导磁块28上，注意工件27内孔上的缺口要和导磁块28上的销钉93位置相吻合，防止工件27在磨削时因受力在导磁块28上滑动。手动模式下，旋转电磁开关69，电磁吸盘29通电后，其磁力传到导磁块28上，将工件27吸住。

工件27安装固定后，需要确定工件27的Z轴电气原点位置，手动模式下，利用手轮43将砂轮55下降到合适的位置，左右扭动工作台左右开关70，使工件27沿X轴左右移动，利用限位感应器39和35，调节限位槽38上的限位块34和37的位置，使工件27左右移动在合理的区间内。扭动工作台左右开关70，使工件27的磨削位置处在砂轮55的正下方，按下砂轮启/停按钮62和圆台旋转按钮67，使砂轮55和工件27转动起来，利用手轮43将砂轮55缓慢下降，直到看到出现少量火花，点击Z轴电气原点按钮78，就确定了加工程序的Z轴电气原点。再次按下砂轮启/停按钮62和圆台旋转按钮67，砂轮55和工件27停止转动。

Z轴电气原点确定后，接着设定数控参数，在人机界面61里面选择数控参数画面2，根据工件27的尺寸，选择合适的磨削次数，并输入合适单次磨削量，在光磨次数的设置框97中输入适当的光磨次数。这样就完成了整个加工工件的参数设置。

设置完参数后，将自动手动换开关72拨到自动动模式上，按下程序启动按钮74，电磁吸盘29通电，其磁力传到导磁块28上，将工件27吸住，机床就开始自动加工工件，其步骤如下：先是小水箱56上水泵工作给电主轴8降温，大水箱58上的水泵工作，通过喷嘴24给工件27降温，电主轴8驱动砂轮55和自转电机26驱动工件27转动起来，接着Z轴伺服电机18驱动砂轮55移动到电气原点，然后往复电机50带动工件27左右往复一次，完成一次磨削，然后依据图7中数控参数画面2中第1次磨削量设置框88中设置的单次磨削量，砂轮下降高度，往复电机50带动工件27左右往复一次，又完成一次磨削。就这样按设定的磨削次数和磨削量，机床完成进给磨削。最后根据光磨次数的设置框90中的数值，砂轮55不进给，只是往复电机50带动工件27左右往复移动光磨，达到规定的次数后，往复电机50带动工件27停在砂轮55的右边，然后工件27和砂轮都停止转动，电磁吸盘断电，就完成了整个磨削过程，再次加工，只要清洁导磁块28，将毛胚放到导磁块28上，然后按下序启动按钮74，就可以自动加工了。

按以上所述的磨削过程，本发明的数控磨床，在完成一个工件的加工过程中只需要1分钟左右，磨削效率高，由于采用自动化控制，磨削的尺寸的误差小，能满足批量生产的需要。

Claims (8)

1.一种可调角度的圆台数控磨床，其包括：工件夹持及自转单元、角度调节单元、工作台左右移动单元、磨削单元、数控单元。其特征是：工件夹持及自转单元包括一个电磁吸盘和导磁块，导磁块表面锥度与工件表面要求的锥度一致，工件通过导磁块吸附在电磁吸盘上，并随自转单元旋转；角度调节单元是由伺服电机驱动减速机，带动工件夹持及自转单元在圆弧导轨上旋转到规定角度；工作台左右移动单元是由电机驱动滚珠丝杆，继而带动工件夹持及自转单元、角度调节单元在导轨上移动；磨削单元是由电主轴驱动砂轮，对旋转并左右移动的工件进行磨削加工；数控控制单元是由数控系统控制其他单元，按照设定程序完成工件的加工。

2.根据权利要求1所述说的数控磨床，其特征是：利用电磁吸盘和导磁块来夹持工件，导磁块表面锥度与工件表面要求的锥度一致，可根据加工工件尺寸更换与之配套的导磁块，导磁块拆装方面。

3.根据权利要求1、2所述说的数控磨床，其特征是：伺服电机驱动减速机使工件夹持和自转机构整体在圆弧导轨上旋转角度，角度调节范围大，角度调节快速准确，并能自锁。

4.根据权利要求1、2、3所述说的数控磨床，其特征是：交流电机驱动滚珠丝杆，带动工件夹持、自转机构以及角度调节机构在直线导轨上左右移动，滚珠丝杆与直线导轨使整个机构运行平稳、精准、效率高。

5.根据权利要求1所述说的数控磨床，其特征是：伺服电机驱动滚珠丝杆，带动电主轴上的砂轮在直线导轨上移动，此机构能精确控制磨削尺寸，电主轴转动平稳，振动小。

6.根据权利要求1所述说的数控磨床，其特征是：数控系统可以根据输入的角度值，直接控制伺服电机完成角度的旋转，操作方便，控制精准。

7.根据权利要求1所述说的数控磨床，其特征是：数控系统可以根据加工工件的加工余量，选择合适的加工次数和单次的磨削量，并提供光磨的次数设置，这样方便精确控制尺寸，提高生产效率。

8.根据权利要求1、7所述说的数控磨床，其特征是：数控加工步骤：电磁吸盘使工件吸附在导磁块上——两个冷却水泵工作——砂轮和工件转动——砂轮到达电气原点——工件左右往复运动一次——根据参数设置磨削次数和单次磨削量，砂轮每次下降后，工件左右往复运动一次，直到磨削完所以的设置次数——根据设置的光磨次数，砂轮不进給，工件左右往复移动，直到完成往复的次数——工件停在砂轮的右边——砂轮、工件停止旋转，水泵停止工作——电磁吸盘松磁——加工完成。