CN1079931A - 回转式恒压自动磨簧机 - Google Patents

Abstract

一种回转式恒压自动磨簧机，属专用机床类。本 发明采用工件回转式工作方式，工件由弹簧心轴自动 夹持，工作台由液压缸推动。本发明有一个独特的恒 压自动控制系统对加工过程进行自动控制，工件在加 工过程中保持恒压自动进给，采用压力-时间控制方 式对加工过程进行自动控制。本发明适于端磨大、中 型圆柱压缩弹簧。

Description

本发明是一种大、中型弹簧端面磨削专机，属专用机床类。

目前，对于磨削大、中型弹簧端面，一般工厂用一种简易的弹簧端面磨削专机，该机在加工时，弹簧放在一个大拖板上用V形块夹具夹紧，大拖板由曲柄带动进行往复运动。用人工手动操纵丝杆进给磨削弹簧端面，该机床的缺点如下：

1、自动化程度低，工件在磨削过程中，工人必须始终操纵手柄来控制进给，因丝杆进给吃力，容易疲劳。

2、工人在操作时始终靠近磨头，吸尘较多。

3、工件往复运动造成的振动和噪声大，当机床用通风除尘时达不到国家环保标准，用水除尘又造成机床严重锈蚀，工人的工作环境差。

本发明的目的在于提供一种自动化程度高，操作方便，结构简单、加工弹簧质量好的端磨大、中型弹簧的专机。

本发明是一种全新设计，其基本原理和普通机床有很大不同，因此有必要进行原理推导，原理推导如下：

从《金属切削原理》周泽华主编，上海科学技术出版社，1984年12版得磨削力公式如下：

Fz＝9.81[Cf（Vw·fr·B/v）]+u·Fy  1）

Fy＝9.81[Cf（π/2）（Vw·fr·B/v）]tga  2）

式中：Fz、Fy分别为切向和轴向磨削力（N）

Vw-工件速度（m/s）

V-砂轮速度（m/s）

fr-进给量（mm）

B-磨削宽度（mm）

Cf-切除单位体积的切屑所需的能（kgf/mm²）

a-假设磨粒为圆锥形时的锥顶半角

u-工件和砂轮间磨擦系数

图1为摩削用量示意图，Y轴表示切深方向（Fy力方向），Z轴表示切向摩削力Fz方向，X轴表示与Y轴和Z轴垂直方向，图中fr-进给量，B-磨削宽度，Vw-工件速度。

在式1）、2）中，（Vw·fr·B）可看成大小为（fr·B）的面积在单位时间内扫过的体积，如图（1）所示。所以（Vw·fr·B）可以用每秒金属切除量W代替，经过单位换算：

W＝1000Vw·fr·B

式1）、2）变换成

Fz＝9.81Cf（W/1000v）+u·Fy  1）'

Fy＝9.81Cf（π/2）（W/1000v）·tga  2）'

式中W＝Vds/t  （Vds为工件的磨削量，t为磨削时间）。

Fy为轴向力是指端面磨削，当用周边磨削时Fy为径向力。

从本发明的基本原理中可以看出，只要控制Fy为一调定值，就可得不变的W，经过一定时间t，即可磨削掉一定体积的材料，这就是恒压自动控制的实质，也是本发明的基础。

弹簧端面磨削与一般工件磨削不同，它不是要求磨削掉一定厚度的加工余量，而是要求磨去一定体积的金属，使端面接触圈达四分之三个圆。

图2为本发明的运动简图：其中1-液压缸，2-溜板，3-辅助电机，4-进给箱，5-弹簧心轴，6-砂轮，7-主电机，8-轴承座。

图3为本发明的结构简图：其中9-床头箱，10-导轨。

图4为弹簧心轴示意图：其中11-紧固螺钉，12-调整环，13-拨销，14-弹簧套筒，15-芯体，16-复进簧，17-挡板。

图5为液压系统图。

图6为主电路图。

图7为控制电路图。

下面结合附图对本发明进行描述：

本发明由螺丝紧固砂轮（6），轴承座（8），主电机（7）和床头箱（9）组成床头。由溜板（2），辅助电机（3），进给箱（4），弹簧心轴（5）组成工作台，工作台在导轨（10）上滑动。导轨（10）采用山形和平行导轨的组合形式。液压缸（1）的缸体固定在导轨（10）上，活塞杆和溜板（2）连接。本发明有一个由液压系统和电气控制系统组成的恒压自动控制系统。

本发明的弹簧心轴（5）通过芯体（15）与进给箱（4）主轴连接起来，用紧固螺钉（11）固定，拨销（13）用来传递扭矩，挡板（17）用螺钉固定在芯体（15）上，用来限制弹簧套筒（14）的位置，复进簧（16）用来使弹簧套筒（14）复位，松开工件，调整环（12）是根据待加工弹簧的高度安装的，加工时使不同高度的弹簧都可以有一部分外伸在弹簧心轴（5）的前端以便加工。本发明通过更换心轴的方法来夹持不同内径的弹簧。

本发明在工作时，主电机（7）通过一级皮带传动，经过轴承座（8）带动砂轮（6）高速旋转;辅助电机（3）通过一级皮带传动，经过进给箱（4）内的二级齿轮传动，带动弹簧心轴（5）低速旋转。

本发明在工作时，待加工弹簧装在弹簧心轴（5）上，液压缸（1）推动工作台快进，当待加工弹簧撞上砂轮（6）后，弹簧心轴（5）的弹簧套筒（14）向后退，因为芯体（15）前端有一锥角，故弹簧套筒（14）的四块簧瓣张开，夹紧工件，此时液压缸处于调定的压力，弹簧心轴（5）可靠的夹紧工件，同时，工件以恒定压力压在砂轮（6）的端面进行磨削，工件随机进给，当经过一定时间，加工完毕，液压缸（1）快退，工件离开砂轮（6），弹簧心轴（5）在复进簧（16）的作用下，弹簧套筒（14）复位，松开工件。

本发明可采用气压或液压传动，两者大同小异，下面以液压传动为例进行设计：

本发明的液压系统（见图5）可实现一种自动工作循环：

快进-一工进（粗磨）-二工进（精磨）-快退-原位停止。

图5中的电磁铁和压力继电器动作顺序表：

	1DT	2DT	1YJ
				快进	－	＋	－
一工进	－	＋	＋
				二工进	＋	＋	－
快退	＋	－	－
				原位停止	－	－	－

液压系统的油液经滤油器1，变量泵2、单向阀3、进入系统。

当换下起动开关后，电磁铁2DT得电，换向阀9动作，压力油经换向阀4，减压阀6、换向阀8、换向阀9、进入液压缸左腔，推动工作台迅速前进，当工作台撞上行程换向阀4后，压力油经节流阀5，减压阀6，换向阀8、换向阀9、进入液压缸左腔，推动工作以调定的速度快进。当工件撞上砂轮后，液压缸左腔压力升高，压力继电器1YT得电，经过延时调定时间（粗磨），1DT得电，换向阀8动作，此时压力油经节流阀5，减压阀7，换向阀8，换向阀9进入液压缸左腔，因减压阀7的调定压力比减压阀6低，故此时进行精磨，经过延时调定时间，2DT失电，换向阀9复位，压力油进入液压缸右腔，工作台快退，退了一定位置，行程阀4松开，工作台快速退回，工作台撞上行程开关，1DT失电，工作台遇死挡铁在原位停留。

图6表明了本发明的主电路，主电路共有两台异步电动机，1D是主电机（7），2D是辅助电机（3），1D逆时针转动，由1C控制，2D可正反转动，分别由继电器Fc，继电器Zc控制，Fc控制顺时钟转动，Zc控制逆时钟转动。以上转动方向均是面对电机而言，Hk是机床电源总开关，1RD是作短路保护用的熔断器，1RJ和2RJ是热继电器，分别作电动机1D和2D的过载保护用。

图7表明了本发明的控制电路，本发明的控制电路通过熔断器2RD直接从两根相线获得380V的交流电。

本发明开始工作前，先按起动按钮1QA，使接触器1c得电并自锁，1c的主接触器接通主电机1D，使1D运转。

当本发明加工的弹簧为左旋时，把K扳在Fc继电器位置，当加工的弹簧为右旋时，把K扳在Zc继电器位置。

本发明工作时，先把工件装在弹簧心轴（5）上，按下2QA-Fc（Zc）线圈得电并自锁-电机2D转动-2DT电磁铁得电-压力油进入液压缸左腔，工作台快进直至工件撞上砂轮（6）-液压缸（1）压力升高-1YT压力继电器得电-1ST延时继电器得电-延时一段时间（粗磨）-1DT电磁铁得电-液压缸（1）压力减小-同时2ST延时继电器得电-延时一段时间（精磨）-2DT电磁铁失电-工作台快速退回-溜板（2）撞上行程开关1XK-Fe（Zc）线圈失电-电机（3）反接制动-1DT失电，工作台原位停止。

本发明与老式弹簧端面磨削专机相比，具有一系列显剧的优点：

1、本发明采用了先进的恒压力磨削，在劳动生产率相同的情况下，功率消耗只有老式弹簧端面磨削专机的一半。

2、本发明采用了机、电、液一体化技术，整台机器结构非常简单。

3、本发明由于原理先进，使用简单的压力-时间控制方式实现了加工过程的自动化，减轻了工人劳动强度。

4、本发明采用恒压力磨削，工件的加工端面的表面质量好，由于弹簧在磨削时绕自身轴线转动，可以获得很高的端面垂直度。

5、本发明在工作时，工件连续磨削，产生的振动，噪声和灰尘较小，能显剧改善工人劳动条件和工作环境。

综上所述，本发明是一全新设计，本发明工作时待加工弹簧装在弹簧心轴上，由辅助电机带动绕自身轴线转动，工作台由液压缸推动进给，液压缸缸体装在导轨上，活塞杆与溜板相连。本发明有一个独特的恒压自动控制系统，该系统由液压系统，电气控制系统组成。液压系统用来保持恒定压力和工件进给，电气控制系统用压力-时间控制方式实现了加工过程的自动化。正是由于恒压自动控制系统使本发明实现了对大、中型弹簧的端面磨削的自动化。

Claims (4)

1、一种弹簧端面磨削专机，包括一个安装砂轮的床头、一个装有弹簧心轴的工作台、一个导轨、一个液压缸，以及一个恒压自动控制系统，其特征在于：在工作台的进给箱(4)主轴上装有一个弹簧心轴(5)；在导轨(10)上装有一个液压缸，缸体固定在导轨(10)上，活塞杆与溜板(2)连接；一个对加工过程进行自动控制的恒压自动控制系统。

2、根据权力要求（1）的弹簧端面磨削专机，其特征在于：所述的恒压自动控制系统是由液压系统和电气控制系统组成。

3、根据权力要求（1）的弹簧端面磨削专机，其特征在于：所述的弹簧心轴（5）是由紧固螺钉（11）、调整环（12）、拨销（13）、弹簧套筒（14）、芯体（15）、复进簧（16）、挡板（17）所构成;弹簧套筒（14）和芯体（15）的前端有相互配合的锥角，弹簧套筒（14）前端开有四条轴向槽，芯体（15）前端装有使弹簧套筒（14）复位的复进簧（16）。

4、一种磨削加工方法，其特征在于：用恒定压力将工件与砂轮压在一起，经过调定时间的磨削，以磨去一定体积材料的方法来加工工件。

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