CN109571193A - 一种外球道磨削机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种外球道磨削机床，包括床身、Z轴溜板、X轴溜板、Y轴溜板、工件安装装置、磨削装置和尾座，工件安装装置和尾座安装在床身顶端的前端部分；床身后端部分安装有直线电机和滚动导轨一，滚动导轨一分设于直线电机的两侧；滚动导轨一顶端架设有Z轴溜板，Z轴溜板顶端安装有第一电机，第一电机通过第一丝杆与X轴溜板传动连接；X轴溜板上设置有Y轴溜板，Y轴溜板上安装有第二电机，第二电机通过第二丝杆与磨削装置传动连接，磨削装置位于工件安装装置与尾座之间。本发明不仅结构简单，使用方便，而且可在一次装夹中实现零件的多个外球道磨削的加工，大大提高了成产效率。

Description

一种外球道磨削机床

技术领域

本发明属于数控机床技术领域，更具体的说是涉及一种外球道磨削机床。

背景技术

磨削机床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。大多数的磨削机床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工，少数的是使用油石、砂带等其他磨具和游离磨料进行加工，如珩磨机、超精加工机床、砂带磨床、研磨机和抛光机等。磨床能加工硬度较高的材料，如淬硬钢、硬质合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花岗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能进行高效率的磨削，如强力磨削等。目前对于大批量生产CVT自动变速箱主动带轮轴和被动带轮轴高精度轴套类零件的磨削机床，不仅结构复杂，制造成本高，而且一次装夹只能实现零件的一个外球道磨削加工，成产效率低。

因此，如何提供一种结构简单、生产效率高的外球道磨削机床成为了本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种外球道磨削机床，不仅结构简单，使用方便，而且可在一次装夹中实现零件的多个外球道磨削的加工，大大提高了成产效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种外球道磨削机床，包括：床身、Z轴溜板、X轴溜板、Y轴溜板、工件安装装置、磨削装置和尾座，所述工件安装装置和尾座均安装在所述床身顶端的前端部分，且所述尾座位于所述工件安装装置的尾端；所述床身后端部分沿Z轴方向安装有直线电机和滚动导轨一，所述滚动导轨一分设于所述直线电机的两侧；所述滚动导轨一顶端架设有Z轴溜板，所述Z轴溜板顶端安装有第一电机，所述第一电机通过第一丝杆与所述X轴溜板传动连接；所述X轴溜板上设置有Y轴溜板，所述Y轴溜板上安装有第二电机，所述第二电机通过第二丝杆与所述磨削装置传动连接，所述磨削装置位于所述工件安装装置与所述尾座之间。

进一步，所述工件安装装置包括工件主轴、三爪浮动式自定心夹盘和夹盘顶尖，所述工件主轴尾端与所述三爪浮动式自定心夹盘装配连接，所述夹盘顶尖首端与所述三爪浮动式自定心夹盘相连，尾端抵住工件。

进一步，磨削装置包括安装座、磨削轴、砂轮杆和砂轮，所述安装座与所述第二丝杆螺纹连接，所述磨削轴贯穿所述安装座，且所述磨削轴底端连接有所述砂轮杆，所述砂轮安装在所述砂轮杆底端。

进一步，所述尾座包括滚动导轨二、下层溜板、滚动导轨三、气缸和上层溜板，所述滚动导轨二安装在所述床身顶端，所述下层溜板底端设置在所述滚动导轨二上，顶端固定有所述滚动导轨三和气缸，所述上层溜板架设在所述滚动导轨三上，并与所述气缸输出端相连；所述上层溜板首端安装有尾部顶尖，所述尾部顶尖首端抵住所述砂轮杆。

进一步，所述下层溜板的一侧设置有锁紧机构。

进一步，所述尾座的尾端设置有修整器。

进一步，所述修整器包括修整器主轴和金刚石滚轮，所述修整器主轴底端安装在所述床身上，顶端与所述金刚石滚轮相连接。

进一步，所述床身顶端还安装有检测装置，所述检测装置位于所述磨削装置下方。

进一步，所述床身顶端的后端部分还设置有光电限位开关，所述光电限位开关位于所述滚动导轨一的一侧。

进一步，所述滚动导轨一上设置有阻尼块。

本发明的有益效果在于：

本发明通过直线电机带动Z轴溜板沿Z轴运动，第一电机带动X轴溜板和Y轴溜板沿X轴运动，第二电机带动磨削装置沿Y轴运动，从而实现了工件位置沿Z轴、X轴和Y轴三个自由度的自动调节，从而便于工件的安装与磨削，操作方便，精度高；能在一次装夹中实现零件的多球道的加工过程，可用于大批量生产，具有极高的精度和可靠性，并且具有极强的环境适应能力，极大地提高了用户的生产能力，而且运行成本低，使用户有效地节约了制造成本，增强了竞争的优势，代替了进口机床，填补了国内汽车行业设备的空白。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明的结构示意图。

图2附图为本发明床身的结构示意图。

图3附图为本发明第一电机与第一丝杆的安装结构示意图。

图4附图为本发明滚动导轨一的结构示意图。

图5附图为本发明工件加工结构示意图。

图6附图为本发明工件加工的局部图。

图7附图为本发明尾座的结构示意图。

图8附图为本发明砂轮修整的工作图。

图9附图为本发明工件球道的检测图。

其中，图中，

1-床身；2-Z轴溜板；3-X轴溜板；4-Y轴溜板；5-工件主轴；6-磨削轴；7-尾座；8-修整器主轴；9-滚动导轨一；10-直线电机；11-第一电机；12-联轴器；13-第一丝杆；14-轴承复合结构；15-导轨滑块；16-阻尼块；17-三爪浮动式自定心夹盘；18-夹盘顶尖；19-工件；20-砂轮杆；21-砂轮；22-尾部顶尖；23-上层溜板；24-下层溜板；25-滚动导轨二；26-锁紧机构；27-气缸；28-调整机构；29-金刚石滚轮；30-检测装置；31-安装座；32-第二电机；33-第二丝杆；34-滚动导轨三；35-光电开关。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅附图1-9，本发明提供了一种外球道磨削机床，包括：床身1、Z轴溜板2、X轴溜板3、Y轴溜板4、工件19安装装置、磨削装置和尾座7，工件19安装装置和尾座7均安装在床身1顶端的前端部分，且尾座7位于工件19安装装置的尾端；床身1后端部分沿Z轴方向安装有直线电机10和滚动导轨一9，滚动导轨一9分设于直线电机10的两侧；滚动导轨一9顶端架设有Z轴溜板2，Z轴溜板2顶端安装有第一电机11，第一电机11通过第一丝杆13与X轴溜板3传动连接；X轴溜板3上设置有Y轴溜板4，Y轴溜板4上安装有第二电机32，第二电机32通过第二丝杆33与磨削装置传动连接，磨削装置位于工件19安装装置与尾座7之间。第一电机11与第一丝杆13以及第二电机32与第二丝杆33均通过联轴器12连接。车身前端部分和后端部分设置的装置都配设有气液系统和电气系统。床身1为镶嵌高性能铸铁件的人造矿物铸件，将管道、电缆、触发器等铸入人造矿物铸件，方便了切削液循环和各个电机走线。床身1上表面呈四周高、中间低的中凹面，侧面设有回油口。第一电机11和第二电机32均为伺服电机，第一丝杆13和第二丝杆33均为滚珠丝杆，具有运转时低噪声低振动的特性。X轴溜板3与滚动导轨一9连接处设置有导轨滑块15，导轨滑块15通过集中润滑方式润滑，第一丝杆13和第二丝杆33丝杠采用了自润滑装置，使传动过程中扭矩的变化比传统型的更为平稳。

直线电机10为对称布局结构，减少了齿槽效应和线圈与磁铁之间的相互吸引力。工作速度为60m/min，0.1μm的分辨率的进给能力。Z轴溜板2、X轴溜板3和Y轴溜板4都选用了高精度的满柱式滚柱导轨与阻尼块16配合的方法，减少了振动对磨削的作用，导轨基准面通过人工刮研，保证了高精度。Z轴溜板2驱动采用直线电机10对称布局的结构实现大跨距溜板的驱动。最高速度要求能达到120m/min，同时实现0.1μm的分辨率的进给能力。X轴溜板3和Y轴溜板4均为直线滚动导轨导向和滚珠丝杆驱动结构,第一丝杆13和第二丝杆33两端的支撑轴承采用了推力滚子轴承复合结构14，即轴承与轴承盖一体式结构；丝杆轴承组合的预拉伸结构和低噪声低振动的高精度滚珠丝杆，实现了进给系统的高刚度和系统的微量进给能力，其轴向刚度和抗倾覆能力远远大于普通的成组角接触球轴承。

工件19安装装置包括工件19主轴5、三爪浮动式自定心夹盘17和夹盘顶尖18，工件19主轴5尾端与三爪浮动式自定心夹盘17装配连接，夹盘顶尖18首端与三爪浮动式自定心夹盘17相连，尾端抵住工件19。工件19主轴5选用了高精度主轴轴承，工件19主轴5轴承安装面和工件19主轴5箱体的轴承安装孔精密加工，通过精密装配实现工件19主轴5精度。夹盘顶尖18起到定心作用，三爪浮动式自定心夹盘17处于浮动状态，辅助装夹工件19，通过气压调节夹紧力，工件19主轴5驱动采用内装电机,最高转速3000r/min。工件19主轴5采用对称式结构设计，工件19主轴5回转部件平衡精度等级小于G0.2，确保工件19主轴5高速运转下振动小，整体动态性能好。工件19主轴5轴承选用高精密轴承，整个系统的动态刚性好。合理的加工和装配工艺保证工件19主轴5端部径向跳动不超过0.002mm。采用恒温水循环冷却电机定子及前后轴承，带走工件19主轴5内部大部分热量。工件19主轴5末端配置气封装置。循环冷却和气封结构的合理设计为工件19主轴5在长时间运转提供了可靠的保证。

磨削装置包括安装座31、磨削轴6、砂轮21杆20和砂轮21，安装座31与第二丝杆33螺纹连接，磨削轴6贯穿安装座31，且磨削轴6底端连接有砂轮21杆20，砂轮21安装在砂轮21杆20底端。磨削轴6前端装有气封装置，尾部装有电缆接头和冷却管接头。砂轮21分别完成三个球道的磨削。磨削轴6前端装有气封装置，可以避免灰尘、磨粒进入；砂轮21杆20采用螺纹连接形式，尾部电缆接头采用了90°弯头，避免了电缆的挠曲；其余冷却管接头及油气润滑接头均为直通式接头。

尾座7包括滚动导轨二25、下层溜板24、滚动导轨三34、气缸27和上层溜板23，滚动导轨二25安装在床身1顶端，下层溜板24底端设置在滚动导轨二25上，顶端固定有滚动导轨三34和气缸27，上层溜板23架设在滚动导轨三34上，并与气缸27输出端相连；上层溜板23首端安装有尾部顶尖22，尾部顶尖22首端抵住砂轮21杆20。上层溜板23由滚动导轨三34导向,气缸27带动，行程为50mm。下层溜板24部分由滚动导轨二25导向，下层溜板24的一侧设置有锁紧机构26，通过锁紧机构26定位锁紧，行程250mm，上层溜板23和下层溜板24总行程为300mm。上层溜板23装有调整机构28，可调整尾部顶尖22在X轴方向的位移，使其与夹盘顶尖18同心。尾部顶尖22采用全合金钢材质的。

在另一种实施例中，尾座7的尾端设置有修整器，修整器安装在床身1的固定弯板上，修整器内置AE声发射系统传感器。

在另一种实施例中，修整器包括修整器主轴8和金刚石滚轮29，修整器主轴8底端安装在床身1上，顶端与金刚石滚轮29相连接。修整器主轴8顶端端装着成型金刚石滚轮29，能够确保修整过程中砂轮21能够实现较高的金属磨除率、较低的表面粗糙度以及避免磨削烧伤现象，可将形状精确地复制到砂轮21上。修整器主轴88，最高转速可达16000RPM，功率1.7kW。配备AE磨削监控单元ELASO,砂轮21修整图像可直接通过显示屏显示出来。

在另一种实施例中，床身1顶端还安装有检测装置30，检测装置30位于磨削装置下方。检测装置30采用磁感应开关，通过对球道的距离变化来确定球道位置，测量方式为非接触式测量。

在另一种实施例中，床身1顶端的后端部分还设置有光电限位开关，光电限位开关位于滚动导轨一9的一侧。

在另一种实施例中，滚动导轨一9上设置有阻尼块16，用于降低滚动导轨一9上的振动，提高加工质量,延长振动条件下的部件寿命。阻尼块16与滚动导轨一9之间产生油膜阻尼振动，阻尼的效果随阻尼面积和间隙宽度增加而增加。运行中，滚动导轨一9与阻尼块16不相互接触，油膜通过阻尼块16背面的油孔到达阻尼面。

在另一种实施例中，机床上安装有机床护罩，机床护罩顶部安装了防爆阀装置，通过可靠快捷地释压，机床免于破坏。

在另一种实施例中，机床护罩顶部安装油雾过滤系统，吸收加工时产生的油雾，降低油雾浓度过高产生的爆炸。

在另一种实施例中，机床配备自动灭火器装置，机床内部布置温度传感器，当传感器检测到温度超过限定值时，装置会自动启动灭火功能。

在另一种实施例中，从机床整体结构布局中，采用整体形冷却结构，稳定了加工场的温度。机床采用了西门子840D控制系统。

本发明通过直线电机10带动Z轴溜板2沿Z轴运动，第一电机11带动X轴溜板3和Y轴溜板4沿X轴运动，第二电机32带动磨削装置沿Y轴运动，从而实现了工件19位置沿Z轴、X轴和Y轴三个自由度的自动调节，从而便于工件19的安装与磨削，操作方便，精度高；能在一次装夹中实现零件的多球道的加工过程，可用于大批量生产，具有极高的精度和可靠性，并且具有极强的环境适应能力，极大地提高了用户的生产能力，而且运行成本低，使用户有效地节约了制造成本，增强了竞争的优势，代替了进口机床，填补了国内汽车行业设备的空白。

本发明可用于大批量生产自动变速箱主动带轮轴和被动带轮轴高精度、高硬度轴套类零件的高速、高效加工。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种外球道磨削机床，其特征在于，包括：床身、Z轴溜板、X轴溜板、Y轴溜板、工件安装装置、磨削装置和尾座，所述工件安装装置和尾座均安装在所述床身顶端的前端部分，且所述尾座位于所述工件安装装置的尾端；所述床身后端部分沿Z轴方向安装有直线电机和滚动导轨一，所述滚动导轨一分设于所述直线电机的两侧；所述滚动导轨一顶端架设有Z轴溜板，所述Z轴溜板顶端安装有第一电机，所述第一电机通过第一丝杆与所述X轴溜板传动连接；所述X轴溜板上设置有Y轴溜板，所述Y轴溜板上安装有第二电机，所述第二电机通过第二丝杆与所述磨削装置传动连接，所述磨削装置位于所述工件安装装置与所述尾座之间。

2.根据权利要求1所述的一种外球道磨削机床，其特征在于，所述工件安装装置包括工件主轴、三爪浮动式自定心夹盘和夹盘顶尖，所述工件主轴尾端与所述三爪浮动式自定心夹盘装配连接，所述夹盘顶尖首端与所述三爪浮动式自定心夹盘相连，尾端抵住工件。

3.根据权利要求1或2所述的一种外球道磨削机床，其特征在于，磨削装置包括安装座、磨削轴、砂轮杆和砂轮，所述安装座与所述第二丝杆螺纹连接，所述磨削轴贯穿所述安装座，且所述磨削轴底端连接有所述砂轮杆，所述砂轮安装在所述砂轮杆底端。

4.根据权利要求3所述的一种外球道磨削机床，其特征在于，所述尾座包括滚动导轨二、下层溜板、滚动导轨三、气缸和上层溜板，所述滚动导轨二安装在所述床身顶端，所述下层溜板底端设置在所述滚动导轨二上，顶端固定有所述滚动导轨三和气缸，所述上层溜板架设在所述滚动导轨三上，并与所述气缸输出端相连；所述上层溜板首端安装有尾部顶尖，所述尾部顶尖首端抵住所述砂轮杆。

5.根据权利要求4所述的一种外球道磨削机床，其特征在于，所述下层溜板的一侧设置有锁紧机构。

6.根据权利要求4所述的一种外球道磨削机床，其特征在于，所述尾座的尾端设置有修整器。

7.根据权利要求6所述的一种外球道磨削机床，其特征在于，所述修整器包括修整器主轴和金刚石滚轮，所述修整器主轴底端安装在所述床身上，顶端与所述金刚石滚轮相连接。

8.根据权利要求1所述的一种外球道磨削机床，其特征在于，所述床身顶端还安装有检测装置，所述检测装置位于所述磨削装置下方。

9.根据权利要求1或8所述的一种外球道磨削机床，其特征在于，所述床身顶端的后端部分还设置有光电限位开关，所述光电限位开关位于所述滚动导轨一的一侧。

10.根据权利要求1所述的一种外球道磨削机床，其特征在于，所述滚动导轨一上设置有阻尼块。