CN108161678A - 数控复合磨床 - Google Patents

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CN108161678A CN201810069290.3A CN201810069290A CN108161678A CN 108161678 A CN108161678 A CN 108161678A CN 201810069290 A CN201810069290 A CN 201810069290A CN 108161678 A CN108161678 A CN 108161678A
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Abstract

本发明属于磨床设备技术领域，涉及一种数控复合磨床。它解决了现有技术中零件内外圆以及端面不能实现一次装夹磨削的技术问题。它包括机床床身，在机床床身上设有工作台，工作台与机床床身在A轴方向滑动连接，工作台上设有头架，机床床身上还设有内圆磨组件和外圆磨组件，内圆磨组件与机床床身在B轴方向滑动连接，外圆磨组件与机床床身在C轴方向滑动连接，A轴与B轴在水平面相互垂直设置，A轴与C轴在水平面相互倾斜设置或相互垂直设置，工作台上还可拆卸地连接有尾架。与现有的技术相比，本发明的优点在于：实现了零件内外圆以及端面一次装夹磨削，增强了端面磨削精度。

Description

数控复合磨床
技术领域
本发明属于磨床设备技术领域，涉及数控复合磨床。
背景技术
磨削加工是精加工的一种，通常作为金加工的最后工序，具有抛光零件表面，提高零件加工精度的作用。机械结构中，有许多零件具有内孔和外圆的特征，其中有很多比较关键的零件对内孔和外圆的同轴度以及与端面的垂直度要求较高。复合磨床可以解决多次装夹的技术问题，以保证零件外圆和内孔的形位公差。
例如，中国专利文献公开了一种内外圆复合磨床[申请号：201610730008.1]，包括机座，机座上设有外圆砂磨部、内圆砂磨部和用于夹持零件送至外圆砂磨部和内圆砂磨部加工的零件夹送部。零件夹送部设有用于夹持零件的夹持部和驱动夹持的零件旋转的旋转部，外圆砂磨部和内圆砂磨部位于零件夹送部的送样路径的侧面，外圆砂磨部和内圆砂磨部位的磨头可相对送样路径的垂直方向活动。
上述的方案实现了磨削内外圆一次装夹的加工工艺，一定程度上实现了内外圆磨削的技术问题，但是许多工件还要求端面精度，而上述方案中较难实现高精度端面磨削。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种数控复合磨床；解决了现有技术中难以实现内外圆以及端面一次装夹磨削的技术问题。
为达到上述目的，本数控复合磨床，包括机床床身，在机床床身上设有工作台，所述的工作台与机床床身在A轴方向滑动连接，所述的工作台上设有头架，机床床身上还设有内圆磨组件和外圆磨组件，所述的内圆磨组件与机床床身在B轴方向滑动连接，所述的外圆磨组件与机床床身在C轴方向滑动连接，所述的A轴与B轴在水平面相互垂直设置，所述的A轴与C轴在水平面相互倾斜设置或相互垂直设置，所述的工作台上还可拆卸地连接有尾架。
在上述的数控复合磨床中，工作台上设有中心架，所述的中心架位于头架和尾架之间，且头架、中心架和尾架在A轴方向间隔分布。
在上述的数控复合磨床中，中心架包括设置在工作台上的架体，在架体上设有下托体和侧托体，所述的下托体与架体转动相连且在下托体与架体之间设有第一弹性体，所述的侧托体与架体之间设有第二弹性体，所述的第二弹性体的一端作用在侧托体上，另一端作用在调节螺栓上，所述的调节螺栓与架体螺纹连接。
在上述的数控复合磨床中，工作台与机床床身之间设有A轴方向驱动机构，所述的内圆磨组件与机床床身之间设有B轴方向驱动机构，所述的外圆磨组件与机床床身之间设有C轴方向驱动机构,所述的头架、A轴方向驱动机构、B轴方向驱动机构和C轴方向驱动机构均与控制电路相连。
在上述的数控复合磨床中，工作台与机床床身之间设有A轴导向结构，所述的A轴方向驱动机构包括固定在机床床身上的A驱动器和设置在工作台上的A螺套，所述的A驱动器上设有A螺杆，所述的A螺杆与A螺套螺纹连接；所述的内圆磨组件与机床床身之间设有B轴导向结构，所述的B轴方向驱动机构包括固定在机床床身上的B驱动器和设置在内圆磨组件上的B螺套，所述的B驱动器上设有B螺杆，所述的B螺杆与B螺套螺纹连接；所述的外圆磨组件与机床床身之间设有C轴导向结构，所述的C轴方向驱动机构包括固定在机床床身上的C驱动器和设置在外圆磨组件上的C螺套，所述的C驱动器上设有C螺杆，所述的C螺杆与C螺套螺纹连接。
在上述的数控复合磨床中，内圆磨组件包括内圆磨座，所述的内圆磨座与机床床身在B轴方向滑动连接，所述的内圆磨座上设有内圆磨驱动器和连接于内圆磨驱动器上的内圆磨轴。
在上述的数控复合磨床中，内圆磨座包括座体，在座体靠近工作台的一端设有倾斜向上设置的悬臂，所述的悬臂上设有轴孔，所述的内圆磨轴穿设于轴孔中，所述的内圆磨轴平行于尾架设置且当尾架拆离工作台后所述的内圆磨轴能被座体带至工作台正上方从而使内圆磨轴中心线与头架中心线重合。
在上述的数控复合磨床中，外圆磨组件包括外圆磨座，所述的内圆磨座与机床床身在C轴方向滑动连接且所述的A轴与C轴在水平面相互倾斜设置；所述的外圆磨座上设有外圆磨驱动器和连接于外圆磨驱动器上的外圆磨轮，所述的外圆磨轮呈锥形且外圆磨轮的母线平行于头架中心线。
在上述的数控复合磨床中，头架包括设置在工作台上的主轴箱，所述的主轴箱中穿设有主轴，所述的主轴与设置在主轴箱上的主轴驱动器相连。
在上述的数控复合磨床中，外圆磨组件上设有主动式外圆测量仪，所述的内圆磨组件上设有主动式内圆测量仪，所述的主动式外圆测量仪和主动式内圆测量仪均与控制电路相连；所述的机床床身外侧设有外置式液压站。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
1.机床设置外圆磨组件和内圆磨组件，实现零件一次装夹完成外圆面、内圆面和端面磨削。
2.外圆磨组件倾斜设置，在保证外圆面磨削精度的同时提高端面磨削精度。
3.外圆旋转主轴与工作台组件呈锐角夹角，保证只有一个磨削刃对零件端面进行磨削，提高加工精度。
4.中心架设置有第一弹性体和第二弹性体，在磨削过程中有效防止零件弯曲变形，且有效吸收磨削震动。
附图说明
图1是本发明提供的结构示意图。
图2是本发明提供的图的俯视图。
图3是本发明提供的外圆磨组件示意图。
图4是本发明提供的图3另一个角度的结构示意图。
图5是本发明提供的内圆磨组件示意图。
图6是本发明提供的图5另一个角度的结构示意图。
图中，机床床身1、工作台2、头架21、尾架22、中心架23、架体231、下托体232、侧托体233、调节螺栓234、A轴方向驱动机构24、A驱动器241、A螺杆243、主轴箱25、主轴251、主轴驱动器252、外圆磨组件3、C轴方向驱动机构31、C驱动器311、C螺杆313、外圆磨座32、外圆磨驱动器33、外圆磨轮34、内圆磨组件4、B轴方向驱动机构41、B驱动器411、B螺杆413、内圆磨座42、座体421、悬臂422、轴孔423、内圆磨驱动器43、内圆磨轴44。
具体实施方式
如图1-2所示，本数控复合磨床，包括机床床身1，在机床床身1上设有工作台2，所述的工作台2与机床床身1在A轴方向滑动连接，所述的工作台2上设有头架21，其特征在于，所述的机床床身1上还设有内圆磨组件4和外圆磨组件3，所述的内圆磨组件4与机床床身1在B轴方向滑动连接，所述的外圆磨组件3与机床床身1在C轴方向滑动连接，所述的A轴与B轴在水平面相互垂直设置，所述的A轴与C轴在水平面相互倾斜设置或相互垂直设置，所述的工作台2上还可拆卸地连接有尾架22。实现零件一次装夹完成外圆、内圆以及端面的磨削作业，在保证内圆与外圆同轴度的前提下，进一步提高了外圆与端面或者内圆与端面的垂直度。
在本实施例中，优选A轴与C轴在水平面相互倾斜。外圆磨轮34在磨削过程中，与加工零件长时间摩擦，会造成外圆磨轮34的磨损，A轴与C轴在水平面相互倾斜,外圆磨轮34与磨削端面始终保持一定夹角，实现了外圆磨轮34在磨削过程中，端面磨削始终通过磨削刃磨削完成。磨削刃磨削端面，以点成面，避免面面磨削作业下，外圆磨轮34磨削面不平整导致吃刀量过大或过小，造成加工误差。
更优选地，工作台2上设有中心架23，所述的中心架23位于头架21和尾架22之间，且头架21、中心架23和尾架22在A轴方向间隔分布。在轴类零件加工过程中，零件中部受外圆磨轮34的压力，导致轴类零件中部弯曲，实际吃刀量减少，零件外圆轴面出现鼓形缺陷。中心架23设置在零件中部提供支撑，抵消磨削外圆磨轮34的压力，减小零件变形基数，从而提高零件圆轴度。
具体的，中心架23包括设置在工作台2上的架体231，在架体231上设有下托体232和侧托体233，所述的下托体232与架体231转动相连且在下托体232与架体231之间设有第一弹性体，所述的侧托体233与架体231之间设有第二弹性体，所述的第二弹性体的一端作用在侧托体233上，另一端作用在调节螺栓234上，所述的调节螺栓234与架体231螺纹连接。
下托体232和侧托体233抵靠在架体231上压缩第一弹性体和第二弹性体产生预紧力，转动调节螺栓234调节预紧力大小。当外圆磨轮34对零件产生压迫时，下托体232抵靠在零件的下端，侧托体233抵靠在零件远离外外圆磨轮34的一侧，零件将力传导到下托体232和侧托体233上，与第一弹性体和第二弹性体上的预紧力相互抵消，其中预紧力大于外圆磨轮34的压迫力，下托体232和侧托体233位置始终保持不变，防止零件受力弯曲变形。同时，第一弹性体和第二弹性体吸收磨削过程中的震动，减小震动对磨削的影响。优选地，中心架23上设置有驱动机构，驱动中心架可沿A轴方向运动，在磨削过程中，中心架23实时跟随外磨削组件3或内磨削组件4运动，使得零件在最大形变出始终具有中心架23的托护，使得零件在加工过程中具有最大的刚性，减少零件变形程度。
进一步，工作台2与机床床身1之间设有A轴方向驱动机构24，所述的内圆磨组件4与机床床身1之间设有B轴方向驱动机构41，所述的外圆磨组件3与机床床身1之间设有C轴方向驱动机构31,所述的头架21、A轴方向驱动机构24、B轴方向驱动机构41和C轴方向驱动机构31均与控制电路相连。
具体的，工作台2与机床床身1之间设有A轴导向结构，所述的A轴方向驱动机构24包括固定在机床床身1上的A驱动器241和设置在工作台2上的A螺套，所述的A驱动器241上设有A螺杆243，所述的A螺杆243与A螺套螺纹连接；所述的内圆磨组件4与机床床身1之间设有B轴导向结构，所述的B轴方向驱动机构41包括固定在机床床身1上的B驱动器411和设置在内圆磨组件4上的B螺套，所述的B驱动器411上设有B螺杆413，所述的B螺杆413与B螺套螺纹连接；所述的外圆磨组件3与机床床身1之间设有C轴导向结构31，所述的C轴方向驱动机构31包括固定在机床床身1上的C驱动器311和设置在外圆磨组件3上的C螺套，所述的C驱动器311上设有C螺杆313，所述的C螺杆313与C螺套螺纹连接。A轴方向驱动机构24驱动头架21沿A轴方向往复运动，B轴方向驱动机构41驱动内圆磨组件4沿B轴方向往复运动，C轴方向驱动机构31驱动外圆磨组件3沿C轴方向往复运动。其中A轴与C轴倾斜设置，外圆磨组件3斜向进入磨削工作，保证以外圆磨轮34的磨削刃完成外圆磨和端面磨。A轴与B轴相互垂直，内圆磨组件4始终沿零件径向吃刀，保障内孔圆柱度。
优选地，头架21包括设置在工作台2上的主轴箱25，所述的主轴箱25中穿设有主轴251，所述的主轴251与设置在主轴箱25上的主轴驱动器252相连。主轴251上设置有头架拨盘，将零件固定安装在头架拨盘上并通过头架拨盘中心孔确定零件中心轴高度，主轴驱动器252驱动主轴251带动头架拨盘转动，零件转动，A轴方向驱动机构24驱动头架21沿A轴方向运动到工作台2的作业区。
当零件需要磨削外圆面、端面以及内圆面时，零件一端由头架拨盘定位，另一端由尾架22定位，且中心架23托护在零件中部。待加工零件快速运动到设定位置后，工作台缓慢稳定向前运动，同时外圆磨组件3启动，并斜向进给，插补或平移完成外圆面磨削，外圆磨组件3退回零点等待端面加工。外圆磨组件3插补运动，完成端面磨削，外圆磨组件退回零点。将尾架22拆离工作台2，内圆磨组件4启动，向工作台2靠近运行到零件内孔特征的中心轴上，待加工零件由头架拨盘带动旋转，同时A轴方向驱动机构24驱动头架21将零件送向内圆磨组件4，并将内圆孔特征套在内圆磨砂轮，B轴方向驱动机构41驱动内圆磨组件4向着工作台靠近或远离的方向进给，工作台2带着零件做直线往复运动，完成内圆磨削。可一次装夹外完成圆面磨削、内圆面磨削和端面磨削或其中的一种或两种。
具体的，如图3-4所示，外圆磨组件3包括外圆磨座32，所述的内圆磨座42与机床床身1在C轴方向滑动连接且所述的A轴与C轴在水平面相互倾斜设置；所述的外圆磨座32上设有外圆磨驱动器33和连接于外圆磨驱动器33上的外圆磨轮34，所述的外圆磨轮34呈锥形。使得外圆磨轮34在外圆磨组件3沿C轴方向滑动时，始终以外圆磨轮34大端面处的磨削刃抵靠在零件的端面进行磨削。避免因外圆磨轮34表面不平整导致面面磨削造成形位精度误差。
进一步，如图5-6所示，内圆磨组件4包括内圆磨座42，所述的内圆磨座42与机床床身1在B轴方向滑动连接，所述的内圆磨座42上设有内圆磨驱动器43和连接于内圆磨驱动器43上的内圆磨轴44，内圆磨轴44上设置有内圆磨砂轮。内圆磨座42包括座体421，在座体421靠近工作台2的一端设有倾斜向上设置的悬臂422，所述的悬臂422上设有轴孔423，所述的内圆磨轴44穿设于轴孔423中，所述的内圆磨轴44平行于尾架22设置且当尾架22拆离工作台2后所述的内圆磨轴44能被座体421带至工作台2正上方从而使内圆磨轴44中心线与头架21中心线重合。优选地，在悬臂与内圆模座42上设置有加强板，进一步加强了悬臂422的刚性，使得内圆磨组件适应加工深孔特征，进一步提高了内圆磨组件4的加工精度。
进一步，外圆磨组件3上设有主动式外圆测量仪，所述的内圆磨组件4上设有主动式内圆测量仪，所述的主动式外圆测量仪和主动式内圆测量仪均与控制电路相连；所述的机床床身1外侧设有外置式液压站。主动式内圆测量仪在加工过程中，实时向控制电路反馈加工情况，形成闭环加工系统，使得控制电路能及时准确地调整控制参数，提高了本发明的加工精度。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了机床床身1、工作台2、头架21、尾架22、中心架23、架体231、下托体232、侧托体233、调节螺栓234、A轴方向驱动机构24、A驱动器241、A螺杆243、主轴箱25、主轴251、主轴驱动器252、外圆磨组件3、C轴方向驱动机构31、C驱动器311、C螺杆313、外圆磨座32、外圆磨驱动器33、外圆磨轮34、内圆磨组件4、B轴方向驱动机构41、B驱动器411、B螺杆413、内圆磨座42、座体421、悬臂422、轴孔423、内圆磨驱动器43、内圆磨轴44等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种数控复合磨床，包括机床床身(1)，在机床床身(1)上设有工作台(2)，所述的工作台(2)与机床床身(1)在A轴方向滑动连接，所述的工作台(2)上设有头架(21)，其特征在于，所述的机床床身(1)上还设有内圆磨组件(4)和外圆磨组件(3)，所述的内圆磨组件(4)与机床床身(1)在B轴方向滑动连接，所述的外圆磨组件(3)与机床床身(1)在C轴方向滑动连接，所述的A轴与B轴在水平面相互垂直设置，所述的A轴与C轴在水平面相互倾斜设置或相互垂直设置，所述的工作台(2)上还可拆卸地连接有尾架(22)。
2.根据权利要求1所述的数控复合磨床，其特征在于，所述的工作台(2)上设有中心架(23)，所述的中心架(23)位于头架(21)和尾架(22)之间，且头架(21)、中心架(23)和尾架(22)在A轴方向间隔分布。
3.根据权利要求2所述的数控复合磨床，其特征在于，所述的中心架(23)包括设置在工作台(2)上的架体(231)，在架体(231)上设有下托体(232)和侧托体(233)，所述的下托体(232)与架体(231)转动相连且在下托体(232)与架体(231)之间设有第一弹性体，所述的侧托体(233)与架体(231)之间设有第二弹性体，所述的第二弹性体的一端作用在侧托体(233)上，另一端作用在调节螺栓(234)上，所述的调节螺栓(234)与架体(231)螺纹连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的数控复合磨床，其特征在于，所述的工作台(2)与机床床身(1)之间设有A轴方向驱动机构(24)，所述的内圆磨组件(4)与机床床身(1)之间设有B轴方向驱动机构(41)，所述的外圆磨组件(3)与机床床身(1)之间设有C轴方向驱动机构(31),所述的头架(21)、A轴方向驱动机构(24)、B轴方向驱动机构(41)和C轴方向驱动机构(31)均与控制电路相连。
5.根据权利要求4所述的数控复合磨床，其特征在于，所述的工作台(2)与机床床身(1)之间设有A轴导向结构，所述的A轴方向驱动机构(24)包括固定在机床床身(1)上的A驱动器(241)和设置在工作台(2)上的A螺套(242)，所述的A驱动器(241)上设有A螺杆(243)，所述的A螺杆(243)与A螺套(242)螺纹连接；所述的内圆磨组件(4)与机床床身(1)之间设有B轴导向结构，所述的B轴方向驱动机构(41)包括固定在机床床身(1)上的B驱动器(411)和设置在内圆磨组件(4)上的B螺套(412)，所述的B驱动器(411)上设有B螺杆(413)，所述的B螺杆(413)与B螺套(412)螺纹连接；所述的外圆磨组件(3)与机床床身(1)之间设有C轴导向结构，所述的C轴方向驱动机构(31)包括固定在机床床身(1)上的C驱动器(311)和设置在外圆磨组件(3)上的C螺套(312)，所述的C驱动器(311)上设有C螺杆(313)，所述的C螺杆(313)与C螺套(312)螺纹连接。
6.根据权利要求5所述的数控复合磨床，其特征在于，所述的内圆磨组件(4)包括内圆磨座(42)，所述的内圆磨座(42)与机床床身(1)在B轴方向滑动连接，所述的内圆磨座(42)上设有内圆磨驱动器(43)和连接于内圆磨驱动器(43)上的内圆磨轴(44)。
7.根据权利要求6所述的数控复合磨床，其特征在于，所述的内圆磨座(42)包括座体(421)，在座体(421)靠近工作台(2)的一端设有倾斜向上设置的悬臂(422)，所述的悬臂(422)上设有轴孔(423)，所述的内圆磨轴(44)穿设于轴孔(423)中，所述的内圆磨轴(44)平行于尾架(22)设置且当尾架(22)拆离工作台(2)后所述的内圆磨轴(44)能被座体(421)带至工作台(2)正上方从而使内圆磨轴(44)中心线与头架(21)中心线重合。
8.根据权利要求5所述的数控复合磨床，其特征在于，所述的外圆磨组件(3)包括外圆磨座(32)，所述的内圆磨座(42)与机床床身(1)在C轴方向滑动连接且所述的A轴与C轴在水平面相互倾斜设置；所述的外圆磨座(32)上设有外圆磨驱动器(33)和连接于外圆磨驱动器(33)上的外圆磨轮(34)，所述的外圆磨轮(34)呈锥形且外圆磨轮(34)的母线平行于头架(21)中心线。
9.根据权利要求1或2或3所述的数控复合磨床，其特征在于，所述的头架(21)包括设置在工作台(2)上的主轴箱(25)，所述的主轴箱(25)中穿设有主轴(251)，所述的主轴(251)与设置在主轴箱(25)上的主轴驱动器(252)相连。
10.根据权利要求1或2或3所述的数控复合磨床，其特征在于，所述的外圆磨组件(3)上设有主动式外圆测量仪，所述的内圆磨组件(4)上设有主动式内圆测量仪，所述的主动式外圆测量仪和主动式内圆测量仪均与控制电路相连；所述的机床床身(1)外侧设有外置式液压站。
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