CN108857796A - 单立柱双磨头立式数控磨床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单立柱双磨头立式数控磨床，包括床身、立柱、立磨头、卧磨头、横向进给组、第一竖向进给组、第二竖向进给组、立柱转台和工作转台，横向进给组和立柱转台分别安装在床身，立柱安装在立柱转台上，工作转台安装在横向进给组上，立磨头通过第一竖向进给组安装在立柱上，卧磨头通过第二竖向进给组安装在立柱上。该数控磨床具有结构简单紧凑、占地面积小、适用范围广、可提高加工精度和加工效率的优点。

Description

单立柱双磨头立式数控磨床

技术领域

本发明主要涉及机加工设备技术领域，尤其涉及一种单立柱双磨头立式数控磨床。

背景技术

现有的立式磨床结构为与磨头整体外挂，该类磨床存在加工范围窄；双立柱龙门磨床，其体积过于庞大，占用生产场地大，同时存在依靠人工和液电半自动修整砂轮、修整精度低、其加工方法和加工功能单一的问题。工作时不能一次性装夹完成平面、立面、端面等复杂曲面大部和全部加工，加工效率较低，无法实现在线检测，加上重复装夹造成的积累误差，加工精度不高。特别是半球面、箱体类、法半类，圆套类工件的内圆和外圆，都无法磨削加工。传统机床无法满足高精、高效、智能的加工要求，产品竞争力低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单紧凑、占地面积小、适用范围广、可提高加工精度和加工效率的单立柱双磨头立式数控磨床。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种单立柱双磨头立式数控磨床，包括床身、立柱、立磨头、卧磨头、横向进给组、第一竖向进给组、第二竖向进给组、立柱转台和工作转台，所述横向进给组和立柱转台分别安装在床身，所述立柱安装在立柱转台上，所述工作转台安装在横向进给组上，所述立磨头通过第一竖向进给组安装在立柱上，所述卧磨头通过第二竖向进给组安装在立柱上。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述床身包括相互连接为一体的前床体和后床体，所述横向进给组和立柱转台分装在前床体和后床体上。

所述横向进给组包括横移拖板、横向进给伺服电机和横向进给丝杆，所述前床体上设有横移导轨，所述横移拖板滑装在横移导轨上，所述横向进给伺服电机和横向进给丝杆内置在前床体内、且横向进给丝杆分别连接横向进给伺服电机和横移拖板，所述工作转台安装在横移拖板上。

所述第一竖向进给组包括第一竖移拖板、第一竖向进给伺服电机和第一竖向进给丝杆，所述立柱上设有竖移轨道，所述第一竖移拖板滑装在竖移轨道上，所述第一竖向进给伺服电机和第一竖向进给丝杆内置在立柱内、且第一竖向进给丝杆分别连接第一竖向进给伺服电机和第一竖移拖板，所述立磨头安装在第一竖移拖板上。

所述第一竖移拖板上还设有立磨转台，所述立磨头安装在立磨转台上。

所述第二竖向进给组包括第二竖移拖板、第二竖向进给伺服电机和第二竖向进给丝杆，所述立柱上开设有竖向滑腔，所述第二竖移拖板滑装在竖向滑腔内，所述第二竖向进给伺服电机和第二竖向进给丝杆内置在竖向滑腔内、且第二竖向进给丝杆分别连接第二竖向进给伺服电机和第二竖移拖板，所述卧磨头安装在第二竖移拖板上。

所述立磨头和卧磨头上均设有砂轮修整器。

所述立柱转台和工作转台均设置为静压转台。

所述床身上设有用于控制各磨头、进给组以及转台运行的工况机。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的单立柱双磨头立式数控磨床，包括床身、立柱、立磨头、卧磨头、横向进给组、第一竖向进给组、第二竖向进给组、立柱转台和工作转台，横向进给组和立柱转台分别安装在床身，立柱安装在立柱转台上，工作转台安装在横向进给组上，立磨头通过第一竖向进给组安装在立柱上，卧磨头通过第二竖向进给组安装在立柱上。该磨床运行时，将工件装载到工作转台上，横向进给组带动工作转台运行至加工位置，立柱转台转动带动立柱将立磨头转至加工位置，由第一竖向进给组立磨头实现进给磨削，立磨头加工完成后，立柱转台转动带动立柱将卧磨头转至加工位置，由第二竖向进给组带动卧磨头实现进给磨削。该磨床通过单立柱结构实现立磨头和卧磨头的集装，其结构简单紧凑、占地面积小；再通过横向进给组、第一竖向进给组、第二竖向进给组、立柱转台和工作转台配合实现联动效果，能实现一次性装夹完成平面、立面、端面等复杂曲面大的全部加工，不会出现重复装夹造成的积累误差，一方面大大提高了加工精度和加工效率，另一方面，半球面、箱体类、法半类，圆套类工件的内圆和外圆均能加工，提高了该磨床适用范围。

附图说明

图1是本发明单立柱双磨头立式数控磨床的立体结构示意图。

图2是本发明单立柱双磨头立式数控磨床的侧视结构示意图。

图3是本发明单立柱双磨头立式数控磨床的运行状态示意图。

图中各标号表示：

1、床身；11、前床体；111、横移导轨；12、后床体；13、工况机；2、立柱；21、竖移轨道；22、竖向滑腔；3、立磨头；4、卧磨头；5、横向进给组；51、横移拖板；52、横向进给伺服电机；53、横向进给丝杆；6、第一竖向进给组；61、第一竖移拖板；611、立磨转台；62、第一竖向进给伺服电机；63、第一竖向进给丝杆；7、第二竖向进给组；71、第二竖移拖板；72、第二竖向进给伺服电机；73、第二竖向进给丝杆；8、立柱转台；9、工作转台；10、砂轮修整器。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

图1至图3示出了本发明单立柱双磨头立式数控磨床的一种实施例，包括床身1、立柱2、立磨头3、卧磨头4、横向进给组5、第一竖向进给组6、第二竖向进给组7、立柱转台8和工作转台9，横向进给组5和立柱转台8分别安装在床身1，立柱2安装在立柱转台8上，工作转台9安装在横向进给组5上，立磨头3通过第一竖向进给组6安装在立柱2上，卧磨头4通过第二竖向进给组7安装在立柱2上。该磨床运行时，将工件装载到工作转台9上，横向进给组5带动工作转台9运行至加工位置，立柱转台8转动带动立柱2将立磨头3转至加工位置，由第一竖向进给组6立磨头3实现进给磨削，立磨头3加工完成后，立柱转台8转动带动立柱2将卧磨头4转至加工位置，由第二竖向进给组7带动卧磨头4实现进给磨削。该磨床通过单立柱2结构实现立磨头3和卧磨头4的集装，其结构简单紧凑、占地面积小；再通过横向进给组5、第一竖向进给组6、第二竖向进给组7、立柱转台8和工作转台9配合实现联动效果，能实现一次性装夹完成平面、立面、端面等复杂曲面大的全部加工，不会出现重复装夹造成的积累误差，一方面大大提高了加工精度和加工效率，另一方面，半球面、箱体类、法半类，圆套类工件的内圆和外圆均能加工，提高了该磨床适用范围。

本实施例中，床身1包括相互连接为一体的前床体11和后床体12，横向进给组5和立柱转台8分装在前床体11和后床体12上。这样设置，相当于将整体床身1划分为前床体11和后床体12两个功能区，横向进给组5和工作转台9安装在前床体11形成工件加工区域；立柱转台8安装在后床体12形成刀具装载区，其结构简单、设计巧妙。

本实施例中，横向进给组5包括横移拖板51、横向进给伺服电机52和横向进给丝杆53，前床体11上设有横移导轨111，横移拖板51滑装在横移导轨111上，横向进给伺服电机52和横向进给丝杆53内置在前床体11内、且横向进给丝杆53分别连接横向进给伺服电机52和横移拖板51，工作转台9安装在横移拖板51上。该结构中，由横向进给伺服电机52提供横向进给动力，其通过横向进给丝杆53带动横移拖板51沿横移导轨111横向移动，从而实现工件横向进给，并且横向进给伺服电机52和横向进给丝杆53内置在前床体11内，使结构更为简单紧凑。

本实施例中，第一竖向进给组6包括第一竖移拖板61、第一竖向进给伺服电机62和第一竖向进给丝杆63，立柱2上设有竖移轨道21，第一竖移拖板61滑装在竖移轨道21上，第一竖向进给伺服电机62和第一竖向进给丝杆63内置在立柱2内、且第一竖向进给丝杆63分别连接第一竖向进给伺服电机62和第一竖移拖板61，立磨头3安装在第一竖移拖板61上。该结构中，由第一竖向进给伺服电机62提供竖向进给动力，其通过第一竖向进给丝杆63带动第一竖移拖板61沿竖移轨道21竖向移动，从而实现立磨头3竖向进给，并且第一竖向进给伺服电机62和第一竖向进给丝杆63内置在立柱2内，使结构更为简单紧凑。

本实施例中，第一竖移拖板61上还设有立磨转台611，立磨头3安装在立磨转台611上。该立磨转台611的设置使得立磨头3能进一步在竖向面内旋转，以实现异形面的加工。

本实施例中，第二竖向进给组7包括第二竖移拖板71、第二竖向进给伺服电机72和第二竖向进给丝杆73，立柱2上开设有竖向滑腔22，第二竖移拖板71滑装在竖向滑腔22内，第二竖向进给伺服电机72和第二竖向进给丝杆73内置在竖向滑腔22内、且第二竖向进给丝杆73分别连接第二竖向进给伺服电机72和第二竖移拖板71，卧磨头4安装在第二竖移拖板71上。该结构中，由第二竖向进给伺服电机72提供竖向进给动力，其通过第二竖向进给丝杆73带动第二竖移拖板71沿竖向滑腔22竖向移动，从而实现卧磨头4竖向进给，并且竖向滑腔22的设置能够容置第二竖向进给伺服电机72、第二竖向进给丝杆73和第二竖移拖板71，大大缩小了卧磨头4的旋转半径，即可以进一步提高整体结构的紧凑性以减小占地面积。

本实施例中，立磨头3和卧磨头4上均设有砂轮修整器10。本发明的砂轮加工精度控制是一项综合性的系统调节与控制方式的组合，并非一项单纯的技术，采用砂轮轨迹补偿、加工参数优化调节、工艺系统构成环节调整等多种手段并用，最终达到对加工精度的综合控制。数控磨削加工过程中砂轮轨迹干涉比数控车削、铣削加工更加复杂，对加工精度影响非常严重。因此综合考虑砂轮轨迹规划误差和充分考虑砂轮干涉影响，通过合理选择砂轮尺寸和砂轮走刀轨迹和姿态建立有效的精度控制措施。1、对于砂轮端面磨削，根据允许的加工误差来确定干涉量然后确定允许采用的最大砂轮半径值。2、对于内凹曲面，采用砂轮圆柱面磨削减小砂轮与被加工表面之间的干涉，当加工曲面为可展直纹曲面，选择砂轮半径小于加工表面任意被磨曲面曲率半径就可完全避免轨迹干涉。3、对于加工截形基本保持不变的曲面，采用三轴联动修整后的成型砂轮磨削，砂轮工作面与被磨曲面完全啮合，从而避免了砂轮干涉。4、对于不可展复杂曲面，基于允许的加工误差确定允许残余高度和编程误差设计砂轮走刀轨迹，生成初步砂轮空间姿态，然后进行砂轮干涉检查，对砂轮参数和砂轮姿态进一步调整优化。采用综合比较、测量或取剖面分析，以连续渐变颜色直观揭示工件理论廓面与砂轮包络面两者之间误差过切和欠切变化规律。在产生误差的部位，通过砂轮轨迹的补偿，实现对误差的补偿处理，对于逐一针对单一曲面求解出来的轨迹数据缺乏整体和统一的规划优化和调整，在零件模型几何分析过程中所获得的砂轮轨迹初步数据的基础上，基于恒去除率、等残余高度、少（无）干涉、小冗余误差、减少空程等方法对砂轮轨迹进一步优化，建立相应砂轮轨迹自适应路径优化算法获得整体最佳的轨迹规划方案优化中还考虑砂轮切入和切出路径优化以及对走刀总时间进行理论预测，从而实现加工精度的控制。

本实施例中，立柱转台8和工作转台9均设置为静压转台。通过静压转台能实现运行平稳且精度高、刚性好、抗振性好的效果。

本实施例中，床身1上设有用于控制各磨头、进给组以及转台运行的工况机13。该结构中，通过工况机13实现各磨头、进给组以及转台的自动化控制，保证其自动化效果。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种单立柱双磨头立式数控磨床，其特征在于：包括床身（1）、立柱（2）、立磨头（3）、卧磨头（4）、横向进给组（5）、第一竖向进给组（6）、第二竖向进给组（7）、立柱转台（8）和工作转台（9），所述横向进给组（5）和立柱转台（8）分别安装在床身（1），所述立柱（2）安装在立柱转台（8）上，所述工作转台（9）安装在横向进给组（5）上，所述立磨头（3）通过第一竖向进给组（6）安装在立柱（2）上，所述卧磨头（4）通过第二竖向进给组（7）安装在立柱（2）上。

2.根据权利要求1所述的单立柱双磨头立式数控磨床，其特征在于：所述床身（1）包括相互连接为一体的前床体（11）和后床体（12），所述横向进给组（5）和立柱转台（8）分装在前床体（11）和后床体（12）上。

3.根据权利要求2所述的单立柱双磨头立式数控磨床，其特征在于：所述横向进给组（5）包括横移拖板（51）、横向进给伺服电机（52）和横向进给丝杆（53），所述前床体（11）上设有横移导轨（111），所述横移拖板（51）滑装在横移导轨（111）上，所述横向进给伺服电机（52）和横向进给丝杆（53）内置在前床体（11）内、且横向进给丝杆（53）分别连接横向进给伺服电机（52）和横移拖板（51），所述工作转台（9）安装在横移拖板（51）上。

4.根据权利要求3所述的单立柱双磨头立式数控磨床，其特征在于：所述第一竖向进给组（6）包括第一竖移拖板（61）、第一竖向进给伺服电机（62）和第一竖向进给丝杆（63），所述立柱（2）上设有竖移轨道（21），所述第一竖移拖板（61）滑装在竖移轨道（21）上，所述第一竖向进给伺服电机（62）和第一竖向进给丝杆（63）内置在立柱（2）内、且第一竖向进给丝杆（63）分别连接第一竖向进给伺服电机（62）和第一竖移拖板（61），所述立磨头（3）安装在第一竖移拖板（61）上。

5.根据权利要求4所述的单立柱双磨头立式数控磨床，其特征在于：所述第一竖移拖板（61）上还设有立磨转台（611），所述立磨头（3）安装在立磨转台（611）上。

6.根据权利要求5所述的单立柱双磨头立式数控磨床，其特征在于：所述第二竖向进给组（7）包括第二竖移拖板（71）、第二竖向进给伺服电机（72）和第二竖向进给丝杆（73），所述立柱（2）上开设有竖向滑腔（22），所述第二竖移拖板（71）滑装在竖向滑腔（22）内，所述第二竖向进给伺服电机（72）和第二竖向进给丝杆（73）内置在竖向滑腔（22）内、且第二竖向进给丝杆（73）分别连接第二竖向进给伺服电机（72）和第二竖移拖板（71），所述卧磨头（4）安装在第二竖移拖板（71）上。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的单立柱双磨头立式数控磨床，其特征在于：所述立磨头（3）和卧磨头（4）上均设有砂轮修整器（10）。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的单立柱双磨头立式数控磨床，其特征在于：所述立柱转台（8）和工作转台（9）均设置为静压转台。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的单立柱双磨头立式数控磨床，其特征在于：所述床身（1）上设有用于控制各磨头、进给组以及转台运行的工况机（13）。