CN110039443A - 一种双平面磨床的主轴进给装置 - Google Patents

一种双平面磨床的主轴进给装置 Download PDF

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CN110039443A CN201910323503.5A CN201910323503A CN110039443A CN 110039443 A CN110039443 A CN 110039443A CN 201910323503 A CN201910323503 A CN 201910323503A CN 110039443 A CN110039443 A CN 110039443A
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Abstract

本发明涉及数控机床技术领域，特别涉及一种双平面磨床的主轴进给装置。本发明的双平面磨床的主轴进给装置，包括对称设置的两个进给单元，两个进给单元分别应用于对称设置的两个主轴组件，进给单元包括：箱体，箱体内设有与主轴组件同轴的第一固定套和第二固定套，主轴组件可移动地穿过第一固定套和第二固定套，且主轴组件的第一端伸出第一固定套、主轴组件的第二端伸出第二固定套；丝杆部件，丝杆部件通过丝杆座与主轴组件连接，且丝杆部件与伺服电机连接；其中，伺服电机通过丝杆部件带动主轴组件沿其轴向移动。本发明的双平面磨床的主轴进给装置，能够利用与主轴组件同轴的固定套起到滑动导轨的作用，从而提高主轴组件的刚性和进给精度。

Description

一种双平面磨床的主轴进给装置
技术领域
本发明实施例涉及数控机床技术领域，特别涉及一种双平面磨床的主轴进给装置。
背景技术
现有技术中的立式磨床，通常是设置一固定立柱，在固定立柱外侧设有包含主轴组件的主轴箱，主轴箱通过直线导轨副与固定立柱相连，同时丝杆也设置在固定立柱外侧，其丝杆螺母与主轴箱相连，通过伺服电机可以驱动丝杆旋转，使得主轴箱随丝杆螺母通过直线导轨副中的滑块在其导轨上做直线进给运动。
滚珠螺母和滚珠丝杆配合方式是常用的一种直线进给运动方式，通过旋转丝杆使丝杆螺母直线运动，或通过旋转丝杆螺母使丝杆产生直线运动。丝杆螺母和丝杆不管配合精密，总会存在间隙，即使通过预压后获得零间隙，但经过一段时间的使用，丝杆螺母内钢球出现微磨损后，丝杆螺母和丝杆运动时还是会不可避免出现反向间隙。那么就意味着机床的整体进给精度在初期时运行良好，但在使用一段时间后便会出现进给精度变差现象。
由于双平面磨床砂轮直径较普通磨床直径大，在现有技术的磨床结构中，会存在主轴箱的重心离直线导轨副距离远，导致主轴组件的主轴悬伸长。另外，驱动主轴旋转的电机也挂在主轴箱上，主轴箱运动时也会带着电机一起运动，通常这又会增加主轴箱的重量。主轴悬伸长和主轴组件质量过大会造成主轴箱和直线导轨副承受较大的颠覆力矩，易引起主轴组件倾斜，从而影响机床刚度，导致磨削的不稳定。
发明内容
本发明实施例提供了一种双平面磨床的主轴进给装置，能够利用与主轴组件同轴的固定套起到滑动导轨的作用，解决主轴组件悬伸长的问题，从而提高主轴组件的刚性和进给精度。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明提供了一种双平面磨床的主轴进给装置，包括对称设置的两个进给单元，两个进给单元分别应用于对称设置的两个主轴组件，进给单元包括：
箱体，箱体内设有与主轴组件同轴的第一固定套和第二固定套，主轴组件可移动地穿过第一固定套和第二固定套，且主轴组件的第一端伸出第一固定套、主轴组件的第二端伸出第二固定套；
丝杆部件，丝杆部件通过丝杆座与主轴组件连接，且丝杆部件与伺服电机连接；
其中，伺服电机通过丝杆部件带动主轴组件沿其轴向移动。
进一步地，丝杆部件包括：
丝杆螺母，丝杆螺母固定于丝杆座上，丝杆座设置于主轴组件上，丝杆螺母的轴线与主轴组件的轴线平行设置；
丝杆，丝杆穿过丝杆螺母，且丝杆与丝杆螺母螺纹配合；
其中，丝杆的第一端设有支撑轴承，支撑轴承固定于箱体上，丝杆的第二端设有蜗轮过渡套，蜗轮过渡套上设有与主轴组件的轴线平行的蜗轮，蜗轮通过蜗杆组件与伺服电机连接。
进一步地，过渡套上设有与主轴组件的轴线平行的蜗轮轴，蜗轮轴上设有蜗轮。
进一步地，蜗杆组件包括：
蜗杆，蜗杆的轴线与蜗轮的轴线垂直设置，且蜗杆与蜗轮啮合连接，蜗杆与伺服电机连接。
进一步地，丝杆部件包括：
丝杆螺母，丝杆螺母固定于丝杆座上，丝杆座设置于主轴组件上，丝杆螺母的轴线与主轴组件的轴线平行设置；
丝杆，丝杆穿过丝杆螺母，且丝杆与丝杆螺母螺纹配合；
其中，丝杆的第一端设有支撑轴承，支撑轴承固定于箱体上，丝杆的第二端设有减速机过渡套，减速机过渡套上设有伺服电机，伺服电机的输出轴与丝杆同轴设置且与丝杆的第二端连接。
进一步地，丝杆的第二端通过减速机与伺服电机连接。
进一步地，还包括：
平衡部件，平衡部件通过平衡座与主轴组件连接。
进一步地，平衡部件包括：
固定座，固定座固定于箱体上；
移动杆，移动杆与主轴组件平行设置，移动杆的第一端可移动地穿过平衡座的内孔并且设有锁紧件，移动杆的第二端设置于固定座内。
基于上述公开，本发明实施例的有益效果在于：
本发明实施例的双平面磨床的主轴进给装置，由于箱体内设有与主轴组件同轴的第一固定套和第二固定套，能够在起到对主轴组件进行径向限位以及对主轴组件进行支撑的作用的同时，还能够起到滑动导轨的作用，使主轴组件能够沿其轴向进行移动，从而使得主轴组件的重心与其直线运动中心重合，不会造成主轴组件承受较大的颠覆力矩，从而提高双平面磨床的刚度，提高主轴组件的进给精度。
附图说明
图1为本发明一个实施例的双平面磨床的进给单元的结构示意图；
图2为本发明一个实施例的双平面磨床的进给单元的立体示意图；
图3为本发明一个实施例的双平面磨床的进给单元的局部剖视图；
图4为本发明一个实施例的双平面磨床的进给单元的轴测图；
图5为本发明另一个实施例的双平面磨床的进给单元的结构示意图。
附图标记：1、第一固定套；2、第二固定套；3、箱体；4、通孔；5、丝杆座；6、平衡座；7、带轮部件；10、主轴组件；30、丝杆部件；40、蜗杆组件；50、平衡部件；101、砂轮；102、主轴；103、第一轴承组件；104、第二轴承组件；105、主轴套；106、第三轴承组件；107、旋转接头；301、丝杆；302、丝杆螺母；303、蜗轮过渡套；304、蜗轮轴；305、连接轴承；306、蜗轮；307、限位轴承；308、锁紧螺母；309、支撑轴承；310、减速机、311、电机安装座；312、减速机联轴器；313、减速机过渡套；314、固定轴承；401、蜗杆；402、蜗杆支撑轴承；403、蜗杆联轴器；404、伺服电机；501、固定座；502、移动杆；503、锁紧件；701、带轮；702、花键套；703、带轮支撑轴承；704、带轮座。
具体实施方式
下面，结合附图对本发明的具体实施例进行详细的描述，但不作为本发明的限定。
应理解的是，可以对此处公开的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本公开的范围和精神内的其他修改。
由于立式双平面磨床具有对称设置的两个主轴组件，因此，本发明实施例的双平面磨床的主轴进给装置包括对称设置的两个进给单元，两个进给单元分别应用于对称设置的两个主轴组件。
下面，以其中的一个进给单元为例进行详细说明。
如图1-2所示，本发明一个实施例提供的进给单元，该进给单元包括箱体3和丝杆部件30。其中，箱体3在竖直方向平行设置有第一通孔和第二通孔，第一通孔内设有与主轴组件10同轴的第一固定套1和第二固定套2，主轴组件10可移动地穿过第一固定套1和第二固定套2，且主轴组件10的第一端伸出第一固定套1、主轴组件10的第二端伸出第二固定套2。箱体的第二通孔内设有丝杆部件30，丝杆部件30通过丝杆座5与主轴组件10连接，且丝杆部件30与伺服电机404连接，伺服电机404可以通过丝杆部件30带动主轴组件10沿其轴向移动，并且使主轴组件10能够相对于第一固定套1和第二固定套2滑动。
因此，本发明实施例由于箱体3内设有与主轴组件10同轴的第一固定套1和第二固定套2，能够在起到对主轴组件10进行径向限位以及对主轴组件10进行支撑的作用的同时，还能够起到滑动导轨的作用，使主轴组件10能够沿其轴向进行移动，从而使得主轴组件10的重心与其直线运动中心重合，不会造成主轴组件10承受较大的颠覆力矩，从而提高双平面磨床的刚度，提高主轴组件10的进给精度。
在本发明实施例中，主轴组件10可以包括主轴102、主轴套105、第一轴承组和第二轴承组。其中，主轴102的第一端与砂轮101连接，主轴102的第二端的端部与旋转接头107连接，主轴套105套设于主轴105的外壁表面上。第一轴承组套设于主轴102的第一端，并且位于主轴102和主轴套105之间，其中，第一轴承组可以包括第一轴承组件103和第二轴承组件104。第二轴承组套设于主轴102上且靠近主轴102的第二端设置，并且位于主轴102和主轴套105之间，其中，第二轴承座可以包括第三轴承组件107。
由于主轴102上套设有第一轴承组件103、第二轴承组件104和第三轴承组件104，主轴102可以在主轴套105内自由旋转，并使主轴102具有优异的旋转精度。
在本发明实施例中，主轴102的中心沿轴向设有通孔4，通孔4与旋转接头107的中心孔连通，加工时，冷却水可以通过旋转接头107流入通孔4，以向主轴组件10通水并对砂轮101和工件进行冷却。
在本发明实施例中，主轴102的第二端的设有花键，主轴102可以通过花键副连接带轮部件70。带轮部件70包括带轮701、花键套702、带轮支撑轴承703和带轮座704。其中，带轮座704固定于箱体3外侧，用于支撑带轮701。支撑轴承703固定于带轮座704上，用于支撑花键套702。花键套702固定于带轮701上，花键套702与花键相配合，不仅使花键套702能传递动力至主轴102，还能够使主轴102可以沿花键套702上下轴向运动。
在图1所示的实施例中，丝杆部件30包括丝杆301、丝杆螺母302、蜗轮过渡套303、蜗轮306、支撑轴承309和蜗杆组件40。其中，丝杆螺母302固定于丝杆座5上，丝杆座5设置于主轴组件10上，丝杆螺母302的轴线与主轴组件10的轴线平行设置，丝杆301穿过丝杆螺母302，且丝杆301与丝杆螺母302螺纹配合，丝杆301的轴线与主轴组件10的轴线平行。丝杆301的第一端(丝杆301靠近砂轮101的一端)设有支撑轴承309，支撑轴承309固定于箱体3的内壁上，丝杆301的第二端(丝杆301靠近旋转接头107的一端)设有蜗轮过渡套303，蜗轮过渡套303上设有与主轴组件10的轴线平行的蜗轮306，蜗轮306通过蜗杆组件40与伺服电机404连接。
具体地，蜗轮过渡套303上可以设有与主轴组件10的轴线平行的蜗轮轴304，蜗轮轴304上设有蜗轮306。蜗轮轴304上还套设有连接轴承305、限位轴承307和锁紧螺母308。
如图3所示，蜗杆组件40包括蜗杆401，蜗杆401的轴线与蜗轮306的轴线垂直设置，且蜗杆401与蜗轮306啮合连接，蜗杆401与伺服电机404连接。具体地，蜗杆401通过蜗杆支撑轴承402进行支撑固定，蜗杆401通过蜗杆联轴器403与伺服电机404连接。因此，当伺服电机404运行时，可以通过蜗杆401和蜗轮306将动力传递给丝杆301。
在本发明实施例中，如图4所示，还包括平衡部件50，平衡部件50通过平衡座6与主轴组件10连接。具体地，平衡部件50包括固定座501、移动杆502和锁紧件503。其中，固定座501固定于箱体3上，固定座501为气缸、油缸或者氮气缸的缸体，移动杆502与主轴组件10平行设置，移动杆502的第一端可移动地穿过平衡座6的内孔并且设有锁紧件503，移动杆502的第二端设置于固定座501内。
在本发明实施例中，平衡部件50可以沿主轴组件10的周向设置两套，即分别置于主轴组件10的两侧，起平衡自重和消隙作用。平衡部件50可以为低阻尼气缸、低阻尼油缸或氮气平衡缸。通过平衡部件50的设置，一方面平衡主轴组件10的自重，可以选用小直径的高精密滚珠丝杆，降低伺服电机的负载和选用额定功率更小的伺服进给电机；另一方面平衡部件50始终对主轴组件10存在一个向上的作用力，从而消除运动过程中丝杆与丝杆螺母的反向间隙。这种设置使得整机结构紧凑、工作平稳，节约制造成本并且能提高其运动精度和重复运动精度。
图1所示的进给单元的进给运动过程如下：
首先，带轮701连接动力(未图示)后，带动与其固定连接的花键套702转动，花键套702通过花键传递力矩到主轴102，使主轴102在主轴套105内旋转，从而带动砂轮101旋转并磨削工件；当需要进刀或退刀时，在伺服电机404驱动下，通过蜗杆联轴器403带动蜗杆401在蜗杆支撑轴承402的支撑下旋转，进而带动蜗轮306和与之相接的蜗轮轴304在连接轴承305和限位轴承307的支撑下转动，由于蜗轮过渡套303使蜗轮轴304和丝杆301连接，从而使丝杆301旋转，因丝杆螺母302与主轴套105通过螺母座5连接，这样在丝杆301的作用下，主轴套105可以在第一固定套1和第二固定套2中滑动。同时由于主轴套105通过平衡座6与平衡部件50的移动杆502连接，也会带动移动杆502在固定座501的内孔中移动。这样主轴组件10可以做向上或向下直线运动，砂轮101既能在主轴套105内旋转又能跟随主轴套105上下运动，从而实现主轴102和砂轮101的磨削和进给运动。
如图5所示，本发明另一个实施例提供的进给单元，其仅有丝杆部件30与图1所示的实施例的进给单元不同。如图5所示，其丝杆部件30包括丝杆301、丝杆螺母302和蜗轮过渡套303。其中，丝杆螺母302固定于丝杆座5上，丝杆座5设置于主轴组件10上，丝杆螺母302的轴线与主轴组件10的轴线平行设置，丝杆301穿过丝杆螺母302，且丝杆301与丝杆螺母302螺纹连接，丝杆301的轴线与主轴组件10的轴线平行。丝杆301的第一端(丝杆301靠近砂轮101的一端)设有支撑轴承309，支撑轴承309固定于箱体3上，丝杆301上靠近第二端(丝杆301靠近旋转接头107的一端)的侧壁上设置有固定轴承314，丝杆301的第二端上套设有减速机过渡套313，减速机过渡套313上设有伺服电机404，伺服电机404的输出轴与丝杆301同轴设置且与丝杆301的第二端连接。其中，丝杆301的第二端通过减速机310与伺服电机404连接。
具体地，箱体3的外侧设有电机安装座311，伺服电机404固定于电机安装座311上，并且通过减速机联轴器312与减速机310连接，减速机310通过减速机过渡套312与丝杆301连接。
在本发明实施例中，减速机310可以为大减速比精密减速机，其减速比为50-200，背隙为3弧分以下，减速机310为法兰输出形式。
图5所示的进给单元的进给运动过程如下：
伺服电机404接到信号启动，通过减速机联轴器312传递动力至减速机310，减速机310通过减速增矩后，传递动力至减速机过渡套313和丝杆301，丝杆301在固定轴承314的支撑下旋转，在丝杆301作用下，因丝杆螺母302与主轴套105通过螺母座5连接，主轴套105可以在第一固定套1和第二固定套2中滑动。同时由于主轴套105通过平衡座6与平衡部件50的移动杆502连接，也会带动移动杆502在固定座501的内孔中移动。
综上，本发明实施例的双平面磨床的主轴进给装置，将主轴组件置于固定的箱体内部，箱体内设有与主轴组件同轴的第一固定套和第二固定套，能够在起到对主轴组件进行径向限位以及对主轴组件进行支撑的作用的同时，还能够起到滑动导轨的作用，主轴套与固定套形成滑动导轨副，此时的运动部件即主轴组件的重心与其运动中心重合，不存在颠覆力矩，从而提高双平面磨床的整体刚度、
本发明实施例的双平面磨床的主轴进给装置，能使驱动主轴旋转的电机置于固定的箱体上，而不用挂在主轴组件上跟随运动，从而减小运动部件的重量，从而降低进给电机的负载。
本发明实施例中通过平衡部件的设置，实现平衡主轴部件的自重和消隙作用：一方面可以使用小直径的高精密滚珠丝杆，降低伺服电机的负载和选用额定功率更小的伺服进给电机；另一方面，平衡部件始终对主轴组件存上一个向上作用力，从而消除丝杆与螺母间的反向间隙。从而使得整机结构紧凑、工作平稳，节约制造成本并且能提高其运动精度和重复运动精度。
虽然，在上述实施方式中，仅对砂轮的旋转轴沿着竖直方向的立式双平面磨床进行了说明，但本发明并限定于此，例如，也能够应用于砂轮旋转轴沿水平方向的卧式双平面磨床。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种双平面磨床的主轴进给装置，包括对称设置的两个进给单元，所述两个进给单元分别应用于对称设置的两个主轴组件(10)，其特征在于，所述进给单元包括：
箱体(3)，所述箱体(3)内设有与所述主轴组件(10)同轴的第一固定套(1)和第二固定套(2)，所述主轴组件(10)可移动地穿过所述第一固定套(1)和所述第二固定套(2)，且所述主轴组件(10)的第一端伸出所述第一固定套(1)、所述主轴组件(10)的第二端伸出所述第二固定套(2)；
丝杆部件(30)，所述丝杆部件(30)通过丝杆座(5)与所述主轴组件(10)连接，且所述丝杆部件(30)与伺服电机(404)连接；
其中，所述伺服电机(404)通过所述丝杆部件(30)带动所述主轴组件(10)沿其轴向移动。
2.根据权利要求1所述的双平面磨床的主轴进给装置，其中，所述丝杆部件(30)包括：
丝杆螺母(302)，所述丝杆螺母(302)固定于所述丝杆座(5)上，所述丝杆座(5)设置于所述主轴组件(10)上，所述丝杆螺母(302)的轴线与所述主轴组件(10)的轴线平行设置；
丝杆(301)，所述丝杆(301)穿过所述丝杆螺母(302)，且所述丝杆(301)与所述丝杆螺母(302)螺纹配合；
其中，所述丝杆(301)的第一端设有支撑轴承(309)，所述支撑轴承(309)固定于所述箱体(3)上，所述丝杆(301)的第二端设有蜗轮过渡套(303)，所述蜗轮过渡套(303)上设有与所述主轴组件(10)的轴线平行的蜗轮(306)，所述蜗轮(306)通过蜗杆组件(40)与所述伺服电机(404)连接。
3.根据权利要求2所述的双平面磨床的主轴进给装置，其中，所述蜗轮过渡套(303)上设有与所述主轴组件(10)的轴线平行的蜗轮轴(304)，所述蜗轮轴(304)上设有所述蜗轮(306)。
4.根据权利要求2所述的双平面磨床的主轴进给装置，其中，所述蜗杆组件(40)包括：
蜗杆(401)，所述蜗杆(401)的轴线与所述蜗轮(306)的轴线垂直设置，且所述蜗杆(401)与所述蜗轮(306)啮合连接，所述蜗杆(401)与所述伺服电机(404)连接。
5.根据权利要求1所述的双平面磨床的主轴进给装置，其中，所述丝杆部件(30)包括：
丝杆螺母(302)，所述丝杆螺母(302)固定于所述丝杆座(5)上，所述丝杆座(5)设置于所述主轴组件(10)上，所述丝杆螺母(302)的轴线与所述主轴组件(10)的轴线平行设置；
丝杆(301)，所述丝杆(301)穿过所述丝杆螺母(302)，且所述丝杆(301)与所述丝杆螺母(302)螺纹配合；
其中，所述丝杆(301)的第一端设有支撑轴承(309)，所述支撑轴承(309)固定于所述箱体(3)上，所述丝杆(301)的第二端设有减速机过渡套(313)，所述减速机过渡套(313)上设有伺服电机(404)，所述伺服电机(404)的输出轴与所述丝杆(301)同轴设置且与所述丝杆(301)的第二端连接。
6.根据权利要求5所述的双平面磨床的主轴进给装置，其中，所述丝杆(301)的第二端通过减速机(310)与所述伺服电机(404)连接。
7.根据权利要求1所述的双平面磨床的主轴进给装置，其中，还包括：
平衡部件(50)，所述平衡部件(50)通过平衡座(6)与所述主轴组件(10)连接。
8.根据权利要求7所述的双平面磨床的主轴进给装置，其中，所述平衡部件(50)包括：
固定座(501)，所述固定座(501)固定于所述箱体(3)上；
移动杆(502)，所述移动杆(502)与所述主轴组件(10)平行设置，所述移动杆(502)的第一端可移动地穿过所述平衡座(6)的内孔并且设有锁紧件(503)，所述移动杆(502)的第二端设置于所述固定座(501)内。
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