CN110039133A - 一种滚珠丝杠外螺纹磨床 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种滚珠丝杠外螺纹磨床，其中的工件拖板单元和砂轮拖板单元相对的设置在床身单元上；工件主轴箱单元，中心架单元以及尾架单元相配合的设置在工件拖板单元上；砂轮架单元，砂轮轴单元以及修整补偿单元相配合的设置在砂轮拖板单元上，修整器单元设置在修整补偿单元上；工件回转圆光栅设置在工件主轴箱单元的前端；工件拖板直线光栅设置在工件拖板单元前端；本方案结构简洁，操作方便，精度高，效率高，可用于磨削精密滚珠丝杠付各种类型丝杠轴双R型沟道。
Description
技术领域
本发明涉及磨削机床，具体涉及一种滚珠丝杠外螺纹磨床方案。
背景技术
传统的滚珠丝杠外螺纹磨床精度差，效率低，调整困难。无法满足生产高精度要求的滚珠丝杆。且自动化程度低，对于量产化困难。
随着近几年制造业水平的迅速发展和各种人工土地成本的提高，精度高、效率高的加工设备需求越来越强烈，所以传统的加工装置已经不能适应市场需求了。
发明内容
本发明为了解决上述问题，从而提供一种结构优化、可提高生产效率、尺寸精度和能较大降低生产成本的滚珠丝杠外螺纹磨床。
为了解决上述问题，本发明提供的滚珠丝杠外螺纹磨床，包括：床身单元，工件拖板单元，砂轮拖板单元，工件主轴箱单元，中心架单元，尾架单元，砂轮架单元，砂轮轴单元，修整补偿单元，修整器单元，工件回转圆光栅以及工件拖板直线光栅；
所述工件拖板单元和砂轮拖板单元相对的设置在床身单元上；
所述工件主轴箱单元，中心架单元以及尾架单元相配合的设置在工件拖板单元上；
所述砂轮架单元设置在砂轮拖板单元上，所述砂轮轴单元设置在砂轮架单元上，所述修整补偿单元设置在砂轮拖板单元上，所述修整器单元设置在修整补偿单元上；
所述工件回转圆光栅设置在工件主轴箱单元上；
所述工件拖板直线光栅设置在工件拖板单元上；
所述工件主轴箱单元，中心架单元，尾架单元相互配合对加工工件进行固定；所述工件主轴箱单元内的工件轴端具有中心顶针，所述尾架单元前端具有中心顶针，工件主轴箱单元内的中心顶针与尾架单元前端内的中心顶针从两端顶住加工工件；所述中心架单元对加工工件中段进行承托，同时工件主轴箱单元还驱动加工工件旋转；
所述砂轮拖板单元，砂轮架单元，砂轮轴单元用于驱动磨削用砂轮的旋转，并对砂轮进行进给补偿；所述修整器单元和修整补偿单元分别用于对砂轮修整金刚笔进行旋转驱动和对修整金刚笔进给进行补偿。
进一步的，所述工件拖板单元由伺服电机，联轴器，滚珠丝杠，直线导轨，工件滑动拖板组成；工件滑动拖板和床身用直线导轨连接，直线导轨安装在床身单元上，直线导轨的滑块与工件滑动拖板连接；伺服电机通过伺服电机安装座固定在床单元上，伺服电机出轴和滚珠丝杠由联轴器连接，滚珠丝杠螺母与工件滑动拖板连接，由伺服电机驱动带动滚珠丝杠转动，从而带动工件滑动拖板的滑动；所述工件拖板单元上的伺服电机与工件主轴箱单元上的工件主轴伺服电机在控制上形成联动。
进一步的，所述工件拖板单元的工件滑动拖板上安装精密级工件拖板直线光栅，工件拖板直线光栅与工件拖板单元的伺服电机形成闭环控制；工件拖板直线光栅与工件拖板单元上的终端工件滑动拖板安装在一起，工件拖板直线光栅可将工件滑动拖板的精度反映到工件拖板伺服驱动器，由此形成全闭环。
进一步的，所述工件主轴箱单元由工件主轴箱，工件主轴伺服电机，联轴器，同步带轮，回转工件轴组成；所述工件主轴伺服电机安装在工件主轴箱上，该工件主轴伺服电机的出轴和同步带轮由联轴器连接，同步带轮又与回转工件轴连接；回转工件轴用于驱动加工工件旋转；同时工件主轴箱单元的工件主轴伺服电机与工件拖板单元的伺服电机在控制上形成联动。
进一步的，所述工件主轴箱单元的回转工件轴上安装有工件回转圆光栅，与工件主轴伺服电机形成闭环控制，能工件回转圆光栅与工件主轴箱单元的终端回转工件轴安装在一起，工件回转圆光栅用于将回转工件轴的回转精度反映到工件主轴伺服驱动器，以形成全闭环控制。
进一步的，所述砂轮架单元由砂轮架本体，砂轮轴座，驱动砂轮主轴装置运行的驱动装置组成。砂轮架本体为圆筒形支架结构，砂轮架本体的一侧端固定连接驱动砂轮主轴装置运行的驱动装置，另一侧端与砂轮轴座连接；砂轮架本体的圆筒形支架结构使砂轮架本体中间为中空结构，正好将修整器单元安装在轮架本体中空部分内。
进一步的，所述修整器单元为双R单点金刚笔修正装置，由单点金刚笔尖采用回转和摆动的运动方式来修正砂轮。
本发明结构简洁，操作方便，大大提高了机床的生产效率，能较大降低生产成本。工件拖板导轨采用直线导轨，与高精密轴承主轴联动精度高，可方便地加工不同导程的丝杆。工件拖板和工件主轴箱均采用伺服电机驱动，并配有光栅反馈元件，组成全闭环系统，精度与效率均得到显著提高。
针对滚珠丝杠特定要求而设计的双R单点金刚笔修正装置，可高效精确地修正出理想的砂轮形状。本装置还可根据不同类型丝杆轴的不同R，在不需要更换任何工装的情况下可容易地调整到所需的R尺寸。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本发明实例中滚珠丝杠外螺纹磨床的主视图；
图2为本发明实例中滚珠丝杠外螺纹磨床的侧视图；
图3为本发明实例中滚珠丝杠外螺纹磨床的工件拖板单元的装配图。
图4为本发明实例中滚珠丝杠外螺纹磨床的工件主轴箱单元的装配图。
图5为本发明实例中滚珠丝杠外螺纹磨床的砂轮拖板单元和砂轮架单元的装配图。
图6为本发明实例中滚珠丝杠外螺纹磨床的修整补偿单元和修整器单元的装配图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1-图6，其示出了本实例提供的滚珠丝杠外螺纹磨床的组成结构。
由图可知，本实例提供的滚珠丝杠外螺纹磨床主要由床身单元1，工件拖板单元2，砂轮拖板单元3，工件主轴箱单元4，中心架单元5，尾架单元6，砂轮架单元7，砂轮轴单元8，修整补偿单元9，修整器单元10，工件回转圆光栅11以及工件拖板直线光栅12相互配合构成。
其中，床身单元1作为整个磨床的安装底座，用于承载其他组成部件。该床身单元1具体结构可根据实际需求而定，只要结构稳定，可提供相应的安置区域和操作区域即可。
工件拖板单元2，其设置在床身单元1的前侧，用于安装工件主轴箱单元4，中心架单元5，尾架单元6，也带动加工工件横向运动。
砂轮拖板单元3，其设置床身单元1的后侧，用于安装砂轮架单元7，砂轮轴单元8，修整补偿单元9，修整器单元10，也带动砂轮纵向运动。
在此基础上，工件主轴箱单元4，中心架单元5，尾架单元6相配合的设置在工件拖板单元2上；而砂轮架单元7，砂轮轴单元8，修整补偿单元9以及修整器单元10相配合的设置在砂轮拖板单元3上。
其中，工件主轴箱单元4设置在工件拖板单元2上，是用于驱动加工工件旋转的单元。同时工件主轴箱单元4和中心架单元5，尾架单元6一起负责加工工件的固定。工件主轴箱单元4内的工件轴端有中心顶针，尾架单元6前端也有中心顶针，这两个顶针在两端顶住加工工件。由于加工工件较长较重，中心架单元5还用于对加工工件中段进行承托。
工件主轴箱单元4由工件主轴箱，工件主轴伺服电机，联轴器，同步带轮，回转工件轴等组成。工件主轴伺服电机安装在工件主轴箱上，该伺服电机的出轴和同步带轮由联轴器连接，同步带轮又与回转工件轴连接。
中心架单元5相对于工件主轴箱单元4设置在工件拖板单元2上，用于和工件主轴箱单元4，尾架单元6一起负责加工工件的固定。工件主轴箱单元4内的工件轴端有中心顶针，尾架单元6前端也有中心顶针，这两个顶针在两端顶住加工工件。由于加工工件较长较重，中心架单元5负责在加工工件中段进行承托。
尾架单元6相对于工件主轴箱单元4设置在工件拖板单元2上，用于和工件主轴箱单元4，中心架单元5一起负责加工工件的固定。工件主轴箱单元4内的工件轴端有中心顶针，尾架单元6前端也有中心顶针，这两个顶针在两端顶住加工工件。由于加工工件较长较重，中心架单元5负责在加工工件中段进行承托。
同时，砂轮架单元7设置在砂轮拖板单元3上，用于安装砂轮轴座，驱动砂轮主轴装置运行的驱动装置，也是砂轮角度调整的平台。
砂轮架单元7由砂轮架本体，砂轮轴座，驱动砂轮主轴装置运行的驱动装置等组成。砂轮架本体为圆筒形支架结构，砂轮架本体的一侧端固定连接驱动砂轮主轴装置运行的驱动装置，另一侧端与砂轮轴座连接。砂轮架本体的圆筒形支架结构使砂轮架本体中间为中空结构，正好将修整器单元安装在轮架本体中空部分内。
砂轮轴单元8相对于砂轮架单元7设置在砂轮拖板单元3上，用于安装砂轮及带动砂轮转动。砂轮轴单元8安装在砂轮架单元7的砂轮轴座里
修整补偿单元9相对于砂轮架单元7设置在砂轮拖板单元3上，位于砂轮架单元7的砂轮架本体内，砂轮架本体的圆筒形支架结构使砂轮架本体中间为中空结构，正好将修整补偿单元9安装在轮架本体中空部分内。用于安装修整器单元10，也带动金刚笔修整器的纵向运动。
修整器单元10设置在修整补偿单元9上，位于砂轮架单元7的砂轮架本体内，砂轮架本体的圆筒形支架结构使砂轮架本体中间为中空结构，正好将修整补偿单元9安装在轮架本体中空部分内。用于带动金刚笔修整器的回转和双圆弧中心距的移动。
修整器单元10由金刚笔修整器角度调整装置，实现双圆弧砂轮形状修整位移的偏心调整装置及双圆弧砂轮形状修整装置构成。
修整器单元采用双R单点金刚笔修正装置，砂轮修整角度调整装置与修整补偿单元连接，通过蜗杆旋转带动蜗轮旋转，蜗轮端面与圆弧砂轮形状修整装置连接，进而调整双圆弧砂轮形状修整装置的角度；然后再利用伺服控制装置驱动双圆弧砂轮形状修整装置，对砂轮进行修整；依靠液压油缸驱动双圆弧砂轮修整位移的偏心调整装置使金刚笔能够在二个不同角度位置由双圆弧砂轮形状修整装置修整出不同圆心的二个圆弧面，
该装置由单点金刚笔尖采用回转和摆动的运动方式来修正砂轮，以达到工件双R沟道形状的要求，可高效精确地修正出理想的砂轮形状。
在此基础上，本实例进一步在工件拖板单元的工件滑动拖板上安装精密级工件拖板直线光栅12。
工件拖板直线光栅是与工件拖板单元的终端工件滑动拖板安装在一起的，工件拖板直线光栅可以把工件滑动拖板的精度反映到工件拖板伺服驱动器，这样必然是提高了工件拖板单元的精度，形成了全闭环。
与此同时，本实例还在工件主轴箱单元4的回转工件轴上安装有工件回转圆光栅11。
工件回转圆光栅是与工件主轴箱单元的终端回转工件轴安装在一起的，工件回转圆光栅可以把回转工件轴的回转精度反映到工件主轴伺服驱动器，这样必然是提高了工件主轴箱单元的回转精度，形成了全闭环。
据此构成的滚珠丝杠外螺纹磨床在实施时，其工件拖板单元2可移动的设置在在床身1上，参见图3，工件拖板单元2由伺服电机2-1，联轴器2-2，滚珠丝杠2-3，直线导轨2-4，工件滑动拖板2-5等组成。其中，工件滑动拖板和床身用直线导轨连接，直线导轨安装在床身面上，直线导轨的滑块与工件滑动拖板连接。伺服电机通过伺服电机安装座固定在床身上，伺服电机出轴和滚珠丝杠由联轴器连接，滚珠丝杠螺母与工件滑动拖板连接，由伺服电机驱动带动滚珠丝杠转动，带动了工件滑动拖板的滑动。
工件拖板单元2的工件滑动拖板上安装精密级工件拖板直线光栅12，工件拖板直线光栅是与工件拖板单元的终端工件滑动拖板安装在一起的，工件拖板直线光栅可以把工件滑动拖板的精度反映到工件拖板伺服驱动器，这样必然是提高了工件拖板单元的精度，形成了全闭环。
参见图4，对于设置在工件拖板单元2上的工件主轴箱单元4由工件主轴箱，工件主轴伺服电机4-1，联轴器4-2，同步带轮4-3，回转工件轴4-4等组成。工件主轴伺服电机安装在工件主轴箱上，该伺服电机的出轴和同步带轮由联轴器连接，同步带轮又与回转工件轴连接。工件轴用于驱动加工工件旋转。
工件主轴箱单元3的回转工件轴上安装有工件回转圆光栅11。工件回转圆光栅是与工件主轴箱单元的终端回转工件轴安装在一起的，工件回转圆光栅可以把回转工件轴的回转精度反映到工件主轴伺服驱动器，这样必然是提高了工件主轴箱单元的回转精度，形成了全闭环。
再者，本滚珠丝杠外螺纹磨床在实施时，其上的砂轮拖板单元3设置在床身1上。参见图5，砂轮拖板单元3由伺服电机3-1，联轴器3-2，滚珠丝杠3-3，直线导轨(图中未示出)，砂轮滑动拖板3-4等组成。砂轮滑动拖板和床身用直线导轨连接，直线导轨安装在床身面上，直线导轨的滑块与砂轮滑动拖板连接。伺服电机通过伺服电机安装座固定在床身上，伺服电机出轴和滚珠丝杠由联轴器连接，滚珠丝杠螺母与砂轮滑动拖板连接，由伺服电机驱动带动滚珠丝杠转动，带动了砂轮滑动拖板的滑动。
同时，砂轮架单元7设置在砂轮拖板单元3的砂轮滑动拖,3-4上，砂轮架单元7由砂轮架本体7-1，砂轮轴座7-2，驱动砂轮主轴装置运行的驱动装置7-3等组成。砂轮架本体7-1为圆筒形支架结构，砂轮架本体的一侧端固定连接驱动砂轮主轴装置运行的驱动装置，另一侧端与砂轮轴座连接，砂轮轴座上设置有砂轮7-4。
进一步的，修整补偿单元9设置在砂轮拖板单元3的砂轮滑动拖板上，位于砂轮架单元7的砂轮架本体内，砂轮架本体的圆筒形支架结构使砂轮架本体中间为中空结构，正好将修整补偿单元9安装在轮架本体中空部分内。
而设置在修整补偿单元9上的修整器单元10，也安装在砂轮架单元7的砂轮架本体中空部分内。参见图6，修整补偿单元9主要由砂轮修整角度调整装置9-1、一实现双圆弧砂轮形状修整位移的偏心调整装置9-2及双圆弧砂轮形状修整装置9-3组成。砂轮修整角度调整装置与修整补偿单元连接，通过涡轮蜗杆旋转带动蜗轮9-4旋转，蜗轮端面与圆弧砂轮形状修整装置连接，进而调整双圆弧砂轮形状修整装置的角度；然后再利用伺服控制装置9-5驱动双圆弧砂轮形状修整装置，对砂轮进行修整；依靠液压油缸9-6驱动双圆弧砂轮修整位移的偏心调整装置使金刚笔能够在二个不同角度位置由双圆弧砂轮形状修整装置修整出不同圆心的二个圆弧面。
为了进一步说明本滚珠丝杠外螺纹磨床的方案，以下举例说明一下本滚珠丝杠外螺纹磨床方案的运行过程。
床身单元是一个基础平台。工件主轴箱单元，中心架单元，尾架单元负责加工工件即滚珠丝杠的固定。工件主轴箱单元内的工件轴端有中心顶针，尾架单元前端也有中心顶针，这两个顶针在两端顶住加工工件。由于加工工件较长较重，中心架单元负责在加工工件中段进行承托，同时工件主轴箱单元也是驱动加工工件旋转的单元。砂轮拖板单元，砂轮架单元，砂轮轴单元负责磨削用砂轮的旋转驱动和砂轮的进给补偿。修整器单元，修整补偿单元负责砂轮修整金刚笔的旋转驱动和修整金刚笔进给补偿。砂轮由修整器单元的金刚笔修整器修出加工工件所需的形状，修好形状的砂轮去磨削加工工件，加工工件沟道形状即同砂轮形状，即滚珠丝杠特有的双R型沟道。再由工件拖板单元的工件滑动拖板直线横向移动和工件主轴箱单元的旋转工件轴的回转运动的联动运动，形成了加工工件相对砂轮的螺旋运动，即可使滚珠丝杠轴的整个螺旋螺纹都磨出双R型沟道。工件拖板单元的工件滑动拖板上安装精密级工件拖板直线光栅和工件主轴箱单元的回转工件轴上安装有工件回转圆光栅与各自伺服电机的反馈，提高了加工工件的精度。
由上实例可知，本滚珠丝杠外螺纹磨床方案整体结构简洁，操作方便，可用于磨削精密滚珠丝杠付各种类型丝杠轴双R型沟道，并且机床精度高、效率高。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.滚珠丝杠外螺纹磨床，包括：床身单元，其特征在于，还包括工件拖板单元，砂轮拖板单元，工件主轴箱单元，中心架单元，尾架单元，砂轮架单元，砂轮轴单元，修整补偿单元，修整器单元，工件回转圆光栅以及工件拖板直线光栅；
所述工件拖板单元和砂轮拖板单元相对的设置在床身单元上；
所述工件主轴箱单元，中心架单元以及尾架单元相配合的设置在工件拖板单元上；
所述砂轮架单元设置在砂轮拖板单元上，所述砂轮轴单元设置在砂轮架单元上，所述修整补偿单元设置在砂轮拖板单元上，所述修整器单元设置在修整补偿单元上；
所述工件回转圆光栅设置在工件主轴箱单元上；
所述工件拖板直线光栅设置在工件拖板单元上；
所述工件主轴箱单元，中心架单元，尾架单元相互配合对加工工件进行固定；所述工件主轴箱单元内的工件轴端具有中心顶针，所述尾架单元前端具有中心顶针，工件主轴箱单元内的中心顶针与尾架单元前端内的中心顶针从两端顶住加工工件；所述中心架单元对加工工件中段进行承托，同时工件主轴箱单元还驱动加工工件旋转；
所述砂轮拖板单元，砂轮架单元，砂轮轴单元用于驱动磨削用砂轮的旋转，并对砂轮进行进给补偿；所述修整器单元和修整补偿单元分别用于对砂轮修整金刚笔进行旋转驱动和对修整金刚笔进给进行补偿。
2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠外螺纹磨床，其特征在于，所述工件拖板单元由伺服电机，联轴器，滚珠丝杠，直线导轨，工件滑动拖板组成；工件滑动拖板和床身用直线导轨连接，直线导轨安装在床身单元上，直线导轨的滑块与工件滑动拖板连接；伺服电机通过伺服电机安装座固定在床单元上，伺服电机出轴和滚珠丝杠由联轴器连接，滚珠丝杠螺母与工件滑动拖板连接，由伺服电机驱动带动滚珠丝杠转动，从而带动工件滑动拖板的滑动；所述工件拖板单元上的伺服电机与工件主轴箱单元上的工件主轴伺服电机在控制上形成联动。
3.根据权利要求2所述的滚珠丝杠外螺纹磨床，其特征在于，所述工件拖板单元的工件滑动拖板上安装精密级工件拖板直线光栅，工件拖板直线光栅与工件拖板单元的伺服电机形成闭环控制；工件拖板直线光栅与工件拖板单元上的终端工件滑动拖板安装在一起，工件拖板直线光栅可将工件滑动拖板的精度反映到工件拖板伺服驱动器，由此形成全闭环。
4.根据权利要求1所述的滚珠丝杠外螺纹磨床，其特征在于，所述工件主轴箱单元由工件主轴箱，工件主轴伺服电机，联轴器，同步带轮，回转工件轴组成；所述工件主轴伺服电机安装在工件主轴箱上，该工件主轴伺服电机的出轴和同步带轮由联轴器连接，同步带轮又与回转工件轴连接；回转工件轴用于驱动加工工件旋转；同时工件主轴箱单元的工件主轴伺服电机与工件拖板单元的伺服电机在控制上形成联动。
5.根据权利要求4所述的滚珠丝杠外螺纹磨床，其特征在于，所述工件主轴箱单元的回转工件轴上安装有工件回转圆光栅，与工件主轴伺服电机形成闭环控制，能工件回转圆光栅与工件主轴箱单元的终端回转工件轴安装在一起，工件回转圆光栅用于将回转工件轴的回转精度反映到工件主轴伺服驱动器，以形成全闭环控制。
6.根据权利要求1所述的滚珠丝杠外螺纹磨床，其特征在于，所述砂轮架单元由砂轮架本体，砂轮轴座，驱动砂轮主轴装置运行的驱动装置组成。砂轮架本体为圆筒形支架结构，砂轮架本体的一侧端固定连接驱动砂轮主轴装置运行的驱动装置，另一侧端与砂轮轴座连接；砂轮架本体的圆筒形支架结构使砂轮架本体中间为中空结构，正好将修整器单元安装在轮架本体中空部分内。
7.根据权利要求1所述的滚珠丝杠外螺纹磨床，其特征在于，所述修整器单元为双R单点金刚笔修正装置，由单点金刚笔尖采用回转和摆动的运动方式来修正砂轮。
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