CN109623652B - 一种精密磨床用快速装夹调心的砂轮法兰盘 - Google Patents

Abstract

一种精密磨床用快速装夹调心的砂轮法兰盘，涉及精密磨削领域。设有机床主轴、砂轮固定螺母、砂轮、调心扳手、卡爪、调心装置后盖后端、小锥齿轮、调心装置后盖前端、调心装置前端盖、滚珠盖、轴承、大锥齿轮和滚珠；首先将经过静平衡的砂轮法兰盘装入机床主轴的锥度前端，并由砂轮固定螺母预紧，然后调心扳手插入法兰盘调心孔，调心扳手通过小锥齿轮与大锥齿轮的齿轮传动带动大锥齿轮转动，同时大锥齿轮上的平面螺纹与卡爪之间通过齿条传动实现卡爪的进给运动，三个方向同时运动的卡爪抓紧机床主轴，解决了砂轮中心与机床主轴轴线偏心的问题。结构精简、经济可靠，实现了砂轮的装夹；有效地克服了砂轮装配中的偏心误差。

Description

一种精密磨床用快速装夹调心的砂轮法兰盘

技术领域

本发明涉及精密磨削领域，尤其是涉及一种精密磨床用快速装夹调心的砂轮法兰盘。

背景技术

随着精密制造行业对光学元件的表面加工精度要求越来越高，砂轮的安装精度同样也成为不可忽视的因素，砂轮的安装误差的控制成为高精度磨削机床的首要问题。造成砂轮安装误差大致有以下原因，包括砂轮的圆度误差、磨床主轴的同轴度误差，一般都比较小；最重要的影响因素是砂轮中心与主轴轴线之间的安装偏心产生的偏心误差，尤其是在精密磨床上，经过离线修整的砂轮，即使将其圆度误差在离线修整器上控制在10μm以下，当该修整好的砂轮重新安装在精密磨床的主轴上时，再用激光位移传感器检测砂轮回转轮廓表面的圆跳动误差，最大幅值往往达数10个微米。砂轮的安装偏心会直接造成加工元件表面的厚度发生变化；除此之外，由于加工面厚度的不均匀性，将间接导致磨床主轴受力的不均匀变化，甚至产生一定的冲击，这将会缩短磨床主轴的工作寿命。因此，砂轮的精密装校成为当前精密磨削领域亟需解决的关键问题之一。

目前，国内外对于砂轮精密装校技术的研究较少，当前安装砂轮，主要是将砂轮用夹具卡紧，然后装配到机床主轴上，手工调整同心度，这样很难找准同心的位置，且十分耗时；还可以采用控制的方法通过控制软件消除偏心误差，这种方法的缺陷是准备工作十分繁琐，相对来说较为复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精密磨床用快速装夹调心的砂轮法兰盘。

本发明设有机床主轴、砂轮固定螺母、砂轮、调心扳手、卡爪、调心装置后盖后端、小锥齿轮、调心装置后盖前端、调心装置前端盖、滚珠盖、轴承、大锥齿轮和滚珠；

所述砂轮由砂轮固定螺母预紧，砂轮安装在调心装置后盖前端的阶梯轴上，调心装置前端盖通过螺栓与调心装置后盖前端锁紧合并固定砂轮；调心扳手插入砂轮法兰盘调心孔，调心扳手通过小锥齿轮和大锥齿轮的齿轮传动带动大锥齿轮转动，大锥齿轮上的平面螺纹与卡爪之间通过齿条传动实现卡爪的进给运动，卡爪卡扣在机床主轴上，实现砂轮调心的目的；所述卡爪安装在调心装置后盖后端上的定位孔中并与大锥齿轮相配合，大锥齿轮将卡爪转到合适的位置；所述小锥齿轮与轴承安装在调心装置后盖后端上的定位孔中并与大锥齿轮相配合；所述大锥齿轮的非齿轮面上的固定梁与调心装置后盖后端内面的定位槽固定；调心装置后盖前端通过螺母与调心装置后盖后端相配合并锁紧，并将滚珠盖安装在调心装置后盖后端外侧，完成法兰盘后端的组装；所述滚珠放置在调心装置后盖后端外侧的滚珠槽内。

所述卡爪可设3个。

本发明首先将经过静平衡的砂轮法兰盘装入机床主轴的锥度前端，并由砂轮固定螺母预紧，然后调心扳手插入法兰盘调心孔，调心扳手通过小锥齿轮与大锥齿轮的齿轮传动带动大锥齿轮转动，同时大锥齿轮上的平面螺纹与卡爪之间通过齿条传动实现卡爪的进给运动，三个方向同时运动的卡爪抓紧机床主轴，解决了砂轮中心与机床主轴轴线偏心的问题。本发明能够通过齿轮传动与齿条传动实现卡爪的进给进而达到调心效果；本发明可取代原有在砂轮安装中法兰的作用，可直接利用该法兰盘将砂轮装配在磨床主轴上；将砂轮装配在磨床主轴上之后，利用调心扳手转动调心结构的小锥齿轮，进而带动大锥齿轮以及平面螺纹的旋转，与平面螺纹相配合的卡爪(齿条)产生进给运动，锁紧主轴，由于装置自身的对心能力，实现了消除砂轮在装配中产生的偏心误差的目的。本发明设计了在调心过程中所使用的调心扳手，可以读出在调心过程中卡爪进给的距离的读数，以便于更精确地进行砂轮的调心工作。

本发明的提出是为了解决在砂轮安装过程中产生的偏心误差，同时是一种较为简单经济的机械装置，通过齿轮传动、齿条传动以及平面螺纹的原理实现了机械调心结构，能够有效地解决在精密磨削中砂轮的装夹以及砂轮与主轴轴线之间的偏心所产生的误差。

本发明的有益效果是：结构精简、经济可靠，实现了砂轮的装夹；有效地克服了砂轮装配中的偏心误差；有效地改善了加工中由于砂轮偏心产生的跳动对机床主轴产生的损害；同时也有效地改善了由于砂轮偏心造成的加工件表面质量不佳的情况。

附图说明

图1是本发明实施例的整体装配示意图。

图2是本发明实施例的调心装置后盖前端示意图。在图2中，(a)为正面，(b)为背面。

图3是本发明实施例的大锥齿轮示意图。在图3中，(a)为正面，(b)为背面。

图4是本发明实施例的调心扳手示意图。

图5是本发明实施例的主要传动与进给机构示意图；

图6是本发明实施例的调心示意图；

图7是本发明实施例的安装侧视图；

图8是本发明实施例的后端部分后视图；

图9是本发明实施例的后端部分主要机构主视图。

在图1～9中，各标记为：1.机床主轴，2.砂轮固定螺母，3.砂轮，4.调心扳手，5.机床机箱，6.卡爪，7.调心装置后盖后端，8.小锥齿轮，9.调心装置后盖前端，10.调心装置前端盖，11.滚珠盖，12.轴承，13.大锥齿轮，14.滚珠。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。

参见图1～9，本发明实施例设有机床主轴1、砂轮固定螺母2、砂轮3、调心扳手4、卡爪6、调心装置后盖后端7、小锥齿轮8、调心装置后盖前端9、调心装置前端盖10、滚珠盖11、轴承12、大锥齿轮13和滚珠14。

所述砂轮3由砂轮固定螺母2预紧，砂轮3安装在调心装置后盖前端9的阶梯轴上，调心装置前端盖10通过螺栓与调心装置后盖前端9锁紧合并固定砂轮3；调心扳手4插入砂轮法兰盘调心孔，调心扳手4通过小锥齿轮8和大锥齿轮13的齿轮传动带动大锥齿轮13转动，大锥齿轮13上的平面螺纹与卡爪6之间通过齿条传动实现卡爪6的进给运动，卡爪6卡扣在机床主轴1上，实现砂轮调心的目的；所述卡爪6安装在调心装置后盖后端7上的定位孔中并与大锥齿轮13相配合，大锥齿轮13将卡爪6转到合适的位置；所述小锥齿轮8与轴承12安装在调心装置后盖后端7上的定位孔中并与大锥齿轮13相配合；所述大锥齿轮13的非齿轮面上的固定梁与调心装置后盖后端7内面的定位槽固定；调心装置后盖前端9通过螺母与调心装置后盖后端7相配合并锁紧，并将滚珠盖11安装在调心装置后盖后端7外侧，完成法兰盘后端的组装；所述滚珠14放置在调心装置后盖后端7外侧的滚珠槽内。

所述卡爪6可设3个。

以下给出本发明实施例的工作原理：

本发明首先将大锥齿轮13非齿轮面上的固定梁与后盖后端7内面的定位槽固定，将小锥齿轮8与轴承12安装在后盖后端7上的定位孔中并与大锥齿轮13相配合，之后将卡爪6安装在后盖后端7定位孔中并与大锥齿轮13相配合，并转动大锥齿轮13将卡爪6转到合适的位置，将后盖前端9通过螺母与后盖后端7相配合并锁紧，将滚珠14放置在后盖后端外侧滚珠槽内，并将滚珠盖11安装在后盖后端7外侧，完成法兰盘后端组装；将砂轮3安装在后盖前端9的阶梯轴上，然后法兰盘前盖10通过螺栓与后盖前端配合并锁紧，固定好砂轮；接着将安装好的砂轮法兰盘进行静平衡之后装入机床主轴1锥度前端，并由砂轮固定螺母2预紧，然后调心扳手4插入法兰盘调心孔，调心扳手4通过小锥齿轮8与大锥齿轮13的齿轮传动带动大锥齿轮13转动，同时大锥齿轮13上的平面螺纹与卡爪6之间通过齿条传动实现卡爪6的进给运动，三个方向同时运动的卡爪6抓紧机床主轴，实现了砂轮调心的目的，本发明能够通过齿轮传动与齿条传动实现卡爪的进给进而达到调心效果进行，由于本发明设计了三个卡爪且三向是同时进给的，机械结构本身就具有对心能力，因此便可以通过一种精密磨床用快速装夹调心的砂轮法兰盘实现砂轮在机床上的装夹以及装夹之后砂轮中心与机床主轴轴线之间的对心的目的，解决了砂轮的装夹与其装夹后产生的偏心问题。

以下给出大锥齿轮的设计计算过程：

平面螺纹每转过θ角，卡爪进给距离为：

其中，S为卡爪进给距离，p为平面螺纹螺距。

齿轮转动角度关系为：

其中，i₁₂为齿轮传动比，z为齿轮齿数，α为齿轮转动角度。

最后利用θ等于α₂的关系设计大锥齿轮中齿轮与平面螺纹之间的关系。

本发明首先将大锥齿轮固定梁与后盖后端定位槽配合，将小锥齿轮、卡爪分别安装在后盖后端并与大锥齿轮相配合，完成法兰盘后盖的装配；之后将砂轮安装在法兰盘后盖前端的阶梯轴上，用前盖将砂轮固定在法兰盘上，将经过静平衡的砂轮法兰盘装入主轴锥度前端，并由砂轮固定螺母预紧，实现了砂轮的装夹，取代了原有在砂轮安装中法兰的作用，可直接利用该法兰盘将砂轮精确装配在磨床主轴上。由于本发明用于磨床中砂轮安装在机床主轴且在砂轮固定螺母进行预紧之后进行微调，故本发明的卡爪行程只需要1～2mm；同时由于机床空间的限制，结构必须十分紧凑，因此经过计算，确定了传动机械机构中大锥齿轮的结构(在图3中，大锥齿轮正面通过计算卡爪行程设计为通过一定角度的锥齿轮与平面螺纹的结合的形式，背面为一固定梁，与调心装置后盖后端的定位槽固定，并通过滚珠的方式接触，使之能够实现定位与转动的功能)，只保留大锥齿轮中在卡爪进给运动中起作用的部分齿轮，同时在齿轮同侧多余空间中设计了平面螺纹，用于与卡爪固定同时行成齿条配合。该设计保证结构紧凑的同时也保证了卡爪有足够行程，满足了在机床上留有足够的空间进行砂轮的安装以及对砂轮进行快速调心的设计要求。

为了保证结构的紧凑性，并可以满足砂轮调心的设计要求，调心装置的大锥齿轮的非齿轮面设计了与后盖后端相配合的固定梁，后盖后端内侧设计了定位槽与之配合；在后端外侧设计了滚珠槽，槽内安装滚珠，通过滚珠盖限制滚珠的运动，且在槽底部设计了开口，大锥齿轮上的固定梁与定位槽配合后，固定梁的顶端便会与滚珠相接触，实现了大锥齿轮的定位以及减小转动摩擦的目的。

本发明设计了在调心过程中所使用的调心扳手(在图4中，调心扳手的前端可以插入小锥齿轮调心孔，转动调心扳手即可实现卡爪的进给，并能通过调心扳手读数确定卡爪的行程)，在扳手握柄内设计了丝杠螺母，利用扳手前端与小锥齿轮调心孔进行配合，设计与丝杠进给相匹配的读数，扳手转动小锥齿轮的时候可以读出在调心过程中卡爪进给的距离，以便于更精确的进行砂轮的调心工作。

Claims (1)

1.一种精密磨床用快速装夹调心的砂轮法兰盘，其特征在于设有机床主轴、砂轮固定螺母、砂轮、调心扳手、卡爪、调心装置后盖后端、小锥齿轮、调心装置后盖前端、调心装置前端盖、滚珠盖、轴承、大锥齿轮和滚珠；

所述砂轮由砂轮固定螺母预紧，砂轮安装在调心装置后盖前端的阶梯轴上，调心装置前端盖通过螺栓与调心装置后盖前端锁紧合并固定砂轮；调心扳手插入砂轮法兰盘调心孔，调心扳手通过小锥齿轮和大锥齿轮的齿轮传动带动大锥齿轮转动，大锥齿轮上的平面螺纹与卡爪之间通过齿条传动实现卡爪的进给运动，卡爪卡扣在机床主轴上，实现砂轮调心的目的；所述卡爪安装在调心装置后盖后端上的定位孔中并与大锥齿轮相配合，大锥齿轮将卡爪转到合适的位置；所述小锥齿轮与轴承安装在调心装置后盖后端上的定位孔中并与大锥齿轮相配合；所述大锥齿轮的非齿轮面上的固定梁与调心装置后盖后端内面的定位槽固定；调心装置后盖前端通过螺母与调心装置后盖后端相配合并锁紧，并将滚珠盖安装在调心装置后盖后端外侧，完成法兰盘后端的组装；所述滚珠放置在调心装置后盖后端外侧的滚珠槽内；所述卡爪设3个。

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