CN110370140B - 多功能双主轴无心磨床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能双主轴无心磨床，首先是采用双磨头无心磨削结构。并采用复合式支撑架结构。采用两侧双主轴的设计，共有两个研磨砂轮，并且砂轮可以更换为导轮、粗磨砂轮或精磨砂轮。最外侧砂轮或导轮采用开放的悬臂式设计。本发明这种多功能双主轴无心磨床通过调整轮的进给和使用不同工件支撑架，与支撑砂轮旋转来磨削工件外圆，并可以高效成批次的加工普通外圆轴及阶梯轴，解决了普通国产无心磨床不能加工阶梯轴的问题，通过拆换砂轮还可同时实现精磨与粗磨两道工序，使得在批量化生产时生产效率得到显著的提高。

Description

多功能双主轴无心磨床

技术领域

本发明属于机械技术领域，具体涉及一种无心磨床。

背景技术

无心磨床采用无心磨削法来对工件进行加工，顾名思义是并不夹住工作的轴心而施行磨削的方法。如图1所示，它是由磨削砂轮30、调整轮16和工作支架36三个机构所构成，其中磨削砂轮30实际担任磨削的工作，调整轮16则用来控制工件35的进给，使工件35进行进刀，工件支架36则是磨削时用来支持待工件35，这三种机件可有数种配合的方法，但除了切线推进外削之外，原理上都相同。

与外圆式磨削法相同靠缩短工件的轴心和砂轮表面的间隙施行磨削，支持轴线转动，工件35是由工件支架36进行支撑，由调整轮16提供进给，磨削砂轮30和调整轮16的转动方向相反，靠调整轮的进给，使在磨削工件35和调整轮16的接触。。

国产无心磨床三维结构如图2和图3所示，图中各部件及用途说明如下：电器控制箱1：用于电气控制及配线图；机械水平调整螺栓2：用于调整机械水平状态；砂轮修整开关3：用于控制砂轮修整油压缸之速度及方向；调整轮驱动马达4：用于提供调整轮旋转动力源；刀座5：用于固定支撑刀板；上滑板一6：作为工作台，用于支撑刀架定位；工作台微调手轮7：用于微小调整刀架与砂轮间距离；上滑板二8：为调整轮提供水平旋转面，并为上进刀提供滑动面；调整轮箱9：固定调整轮座及上进刀机构；砂轮驱动马达10：为砂轮磨削提供动力源；油箱11：作为油料储存器；油压驱动马达12：供给主轴循环油及油压修整油；滤油器13：用于将油滤清，然后送入主轴润滑系统；散热风扇14：对马达进行散热；砂轮轴油镜15：用于实时监控砂轮主轴之润滑供油循环系统；调整轮16：用于调整加工进给；工作台微调锁定手螺17：用于锁定工作台微动进刀手轮；研磨液储桶18：研磨液存放处；调整轮旋转角度调整手螺19：可调整调整轮16水平旋转的角度；调整轮微调锁定手螺20：用于锁定调整轮微动进刀手轮；链条紧度调整手螺21：调整链条松紧度；调整轮修整开关22：控制修整油压缸的方向和速度；注油器23：用于将润滑油强制注入滑板、滑道间、各手轮轴承和螺杆；调整轮倾斜角度调整螺24：用于调整调整轮16竖直方向的倾斜角度；调整轮修整急退扳手25：用于对调整轮进行保护；调整轮修整座26：用于修整调整轮16；研磨液喷嘴27：用于冷却被加工工件35；砂轮修整座28：用于修整砂轮；砂轮修整急退扳手29：用于对砂轮进行保护；磨削砂轮30：用于研磨待工件35；刀板31：用于对待工件35的支撑；调整轮固定螺栓32：左右各一，用于固定调整轮座于调整轮箱；调整轮旋转角度固定螺33：左右各一，锁定调整轮16竖直方向的旋转角度；操作箱34：调整刀板与砂轮间距离。

然而，这种国产无心磨床通常只适用于较细的光杆零件，不能加工较大直径或具有阶梯轴的零件，并且这种国产无心磨床采用单一的砂轮和调整轮的方式进行布局，每次只能加工一个工件，生产效率较低。对于需要同时进行多道工序加工的情形，如需进行粗磨和精磨两道工序的工件时，企业则需准备两台甚至多台无心磨床进行加工，成本较高。此外，在加工不同型号零部件时，需要重新设置参数因而生产效率较低。

因此，对这种国产无心磨床机械结构进行重新设计以克服其缺点是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提出一种多功能双主轴无心磨床，以克服现有技术存在的国产无心磨床加工效率低下、不能加工阶梯轴以及加工工序单一不能同时进行粗磨与精磨两道工序且只能加工单一型号零部件等缺点。

详细技术说明：

本发明的多功能双主轴无心磨床主要创新设计之处包括如下几点，其余的为现有技术，在此不再累述：

首先是采用双磨头无心磨削结构。并采用复合式支撑架结构。采用两侧双主轴的设计，共有两个研磨砂轮，其中砂轮可以根据具体需求更换为导轮、粗磨轮或精磨轮实现多种工序加工。最外侧砂轮或导轮采用开放悬臂式设计。

其中，砂轮采用双支撑结构。

两个磨削砂轮中其中一个采用双支柱支撑，而另一个则采用悬臂式结构设计从而方便砂轮的更换。

进一步的，两个研磨砂轮均使用开放式结构，使用螺栓固定在磨床整体上方便更换。

采用刀板与定心及对中夹紧机构复合布局的方式对待加工工件进行支撑以实现加工阶梯轴的需求。

具体包括：两根导轮主轴及4个调整轮及2个横向进给调整手螺，2个砂轮，2根砂轮支撑底座，2个工件支撑刀板，2个调整轮修整开关，2个调整轮微调锁定手螺，4个定心及对中夹紧机构。

本发明定位为多功能方式加工，针对现有技术，对无心磨床进行重新设计，提高了加工效率及加工精度，使企业的生产加工更加的经济。国产无心磨床适合单一零部件的批量加工，如图1所示，国产无心磨床采用单一的磨削砂轮与导轮的结构进行加工，每道工序只能加工一个工件，效率十分低，不利于企业的批量化生产，本发明设计双磨头无心磨削结构，可同时加工四个工件并且可同时加工不同型号的工件，大大提高了加工效率并减少了工序，使企业的生产更加的经济；国产无心磨床适合加工细长轴，工件的真圆度和圆柱度保证较好但是不能加工阶梯轴，本发明通过采用复合式支撑架的设计，使磨床既能满足批量生产的要求，也能实现加工阶梯轴的功能；本发明采用两侧双主轴的设计，共有两个研磨砂轮，可同时加工四个工件，并且通过两边同时加工的方式，可抵消加工过程中的相互作用力，有效的抑制了加工过程中的震动，相比于国产无心磨床使得加工精度得到了进一步的提高，能有效的提高生产效率；本发明最外侧砂轮和导轮采用开放悬臂式设计，方便生产过程中根据实际需要进行更换，通过将砂轮进行更换为导轮，还可利用仿形加工原理进行加工，相对于普通外圆磨床，减少了参数设置工序，可使用不同的标准件同时加工两个不同型号的工件，使生产更为高效；通过将砂轮更换为粗磨砂轮和精磨砂轮，可同时实现粗磨和精磨两道工序，而无需另外准备套磨床，减少了加工工序，缩减了生产成本，且砂轮8采取双支撑结构设计，进一步提高了交工的精度，使产品更加的经济。

具体而言，本发明具备了如下6个方面的有益效果：

(1)本发明设计双磨头无心磨削结构，磨削砂轮采用开放固定的方式设计，使用两对导轮并列反向进给的方式进行加工，可同时加工四个工件，加工效率是国产无心磨床的四倍，大大提高了生产效率，使企业生产更加的经济。

(2)普通无心磨床不定中心，磨削效率高，但是不能加工阶剃轴。本发明采用刀板与定心及对中夹紧机构复合设计的方式对待加工工件进行支撑。在加工阶梯轴时，使用定心对中夹紧机构固定工件，通过调整轮调节横向进给实现对阶梯轴的加工。

(3)本发明磨削砂轮采用双支柱主轴，提供了比悬臂梁方式更高的刚度和更好的径向跳动精度，双主轴的设计使加工时可抵消加工过程中的相互作用力，进一步提高了加工精度。磨削砂轮采用开放式设计，更易对砂轮进行更换，减少了安装工时，节省了人力物力。

(4)本发明可根据实际需要采用仿形加工原理进行加工，节省了每次加工重新设置加工参数的工序，通过更换标准件的方式可同时加工不同型号的工件，使企业的生产更加的经济，提高了加工效率。

(5)本发明通过分别设置精磨砂轮和粗磨砂轮，能够同时对工件进行粗磨和精磨两个加工工序，无需单独准备粗磨磨床和精磨磨床进行加工，为企业节省了生产成本，提高了生产效率，从而节省了人力物力。

(6)本发明外侧砂轮和导轮采用悬臂梁设计，由于悬臂梁主轴提供了方便检修和方便砂轮安装的工作区域，可以方便对其进行改装以实现不同工况下工件的生产。

附图说明

图1为无心磨削原理示意图；

图2为现有技术的国产无心磨床三维结构一；

图3为现有技术的国产无心磨床三维结构二；

图4为本发明的多功能双主轴无心磨床结构主要部件三维图；

图5为本发明的多功能双主轴无心磨床结构主要部件的俯视图；

图6为本发明的多功能双主轴无心磨床总体三维图；

图7为本发明的多功能双主轴无心磨床总体俯视图；

图8为本发明的砂轮结构爆炸图；

图9为本发明的砂轮结构固定件结构示意图；

图10为本发明的无心磨床工件复合支撑架示意图；

图11为本发明的无心磨床调整轮装配结构示意图；

图12为本发明的调整轮箱各部件整体示意图。

附图4-11中的标记为：1-定心及对中夹紧机构一，2-横向进给调整轮一，3-定心及对中夹紧机构二，4-横向进给调整轮二，5-砂轮一，6-调整轮一，7-主轴一，8-砂轮二，9-定心及对中夹紧机构三，10-调整轮二，11-主轴二，12-调整轮三，13-调整轮旋转角度固定螺一，14-调整轮微调锁定手螺一，15-调整轮修整开关一，16-砂轮驱动马达，17-刀板一，18-砂轮支撑轴一，19-注油器加油口，20-定心对中夹紧机构四，21-调整轮四，22-调整轮修整开关二，23-调整轮微调锁定手螺二，24-调整轮旋转角度固定螺二，25-刀板二，26-砂轮支撑轴二，27-平衡块，28-调整螺丝，29-调整轮微调进刀手螺，30-工作台微调进刀手螺，31-调整轮进刀手螺及螺杆，32-工作台进刀手螺及螺杆，33-上滑板轨道面，34-下滑板旋转面，35-下滑板轨道面。

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，所描述的实施例仅是本发明部分实施例，而不是所有的实施例。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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定性术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，其他都应做广义的理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的实施例：

如图4-12所示：此设备是针对国产无心磨床存在的加工效率低下、加工方式、工序单一，批量加工标准件工序复杂以及不能加工阶梯轴等缺点而重新设计的一种混合型多功能双主轴无心磨床。其机械结构如图4-7所示，该机械结构主要由两根导轮主轴，即主轴一7和主轴二11，及4个调整轮，即调整轮一6、调整轮二10、调整轮三三12、调整轮四21，及横向进给调整轮一2、横向进给调整轮二4，砂轮一5、砂轮二8，砂轮支撑轴一18、砂轮支撑轴二26，工件支撑刀板一17、工件支撑刀板二25，调整轮修整开关一15、调整轮修整开关二22，调整轮微调锁定手螺一14、调整轮微调锁定手螺二23，定心及对中夹紧机构一1、定心及对中夹紧机构二3、定心及对中夹紧机构三9、定心及对中夹紧机构四20组成。

主要工作情况有四种：

一是磨制成批大量的长棒研磨物和圆板状工作物。先择取适当位置然后旋转工作台进刀手轮，使刀板接近砂轮，调整刀座使刀板刃与砂轮面平行后，再锁紧刀座螺栓，将刀座固定在工作台上，砂轮驱动马达16带动砂轮转动，调整轮驱动马达带动调整轮转动，由于采用双主轴设计，通过选择合适规格的导轮与砂轮，可以同时加工四个工件，并且可根据需要进行调整以实现同时对不同型号的工件加工。

二是磨制加工大径轴或阶梯轴。将待加工工件分别安装在定心中对夹紧机构上，夹紧后取适当位置然后旋转工作台进刀手轮，调整夹紧机构高度使待加工工件与砂轮面平后，再锁紧刀座螺栓，将刀座固定在工作台上。然后，砂轮驱动马达16带动砂轮转动，调整轮驱动马达带动调整轮转动，通过调节横向进给调整轮来调节横向进给量，以此来磨制阶梯轴。

三是同时对待加工工件实现粗磨与精磨工序。由于采用两侧双主轴的设计，共有两个研磨砂轮，通过分别设置精磨砂轮和粗磨砂轮，能够同时对工件进行粗磨和精磨两个加工加工工序，无需单独准备粗磨磨床和精磨磨床进行生产加工。

四是使用仿形加工原理对工件进行加工。采用两个砂轮的方式设计，可将砂轮一5更换为调整轮，使用仿形加工的原理，在砂轮一5处使用定向加紧机构固定标准件，通过仿形机构以事先制成的标准件靠模为基准进行加工，加工时对靠模表面施加一定的压力并沿其表面上移动，，使刀具做同步仿形动作，从而在模具零件上加工出与靠模相同的型面。

下面详细讲解各个部分：

(1)磨削砂轮：

无心磨床中共有两个磨削砂轮，其中一个采用双支柱主轴设计，精度更高，而另一个则采用悬臂梁方式设计方便砂轮的更换。两个研磨砂轮均使用开放式设计，使用螺栓固定在磨床整体上，总体来说更换都较为简单。如图8-9所示，安装砂轮时首先安装法兰盖上螺栓将法兰与砂轮固定，然后装上法兰拔具及砂轮固定螺，装上法兰拔具将砂轮装入主轴锥体，将砂轮固定螺逆时针方向拧紧2-3圈，最后再装侧盖板螺丝及定位销。

(2)工件支撑架：

如图10所示，将刀板装入刀板槽内取适当位置后锁紧两端的固定螺栓然后将刀板固定。刀座放置工作台面上，先择取适当位置然后旋转工作台进刀手轮，使刀板接近砂轮，调整刀座使刀板刃与砂轮面平行后，再锁紧刀座螺栓，将刀座用螺栓固定在定心对中夹紧机构上，然后整体安装在导轨上。研磨物中心高度的设定是研磨物直径的1/2-1/6加砂轮或调整轮的中心高，如果支持刀片高度不够，应垫适当的垫片。在加工阶梯轴时松开螺栓，将工件用定心对中夹紧机构1、定心对中夹紧机构9夹紧，通过调节调节横向调整轮来调节进给量进行加工。使用仿形加工原理进行加工时，在定心对中夹紧机构一1处夹紧标准件，在定心对中夹紧机构9处夹紧待加工件，使用调整轮来调整加工进给，利用标准件靠模进行仿形加工，从而控制加工磨削进给量。

(3)双主轴结构：

如图11-12所示，本发明调整轮轴采用双主轴结构设计，砂轮固定，研磨物的进刀靠调整轮的移动，即调整轮箱及下滑板俩者的移动以用来调整砂轮、调整轮及支持刀片三者的距离。下滑板及调整轮箱有粗进刀及微小进刀手轮。微进刀是利用进刀手轮外部的螺帽锁紧表面的蜗轮而作用。一般情况下为了补正调整轮磨耗的尺寸才移动调整轮箱，又因为进刀螺杆使用日久而磨耗引起的间隙可通过调整铜螺帽进行消除,调整轮可对砂轮轴作水平±5°的回转。而外侧的导轮采用悬臂梁设计方便更换，可依据实际需要的工况进行更换。

本发明的这种无心磨床的用途：此多功能双主轴无心磨床通过调整轮的进给和使用不同工件支撑架，与支撑砂轮旋转来磨削工件外圆，可以高效成批次的加工普通外圆轴及阶梯轴，解决了普通国产无心磨床不能加工阶梯轴的问题，通过更换砂轮还可同时实现精磨与粗磨两道工序，并且在批量化生产时大大的提高了生产效率，使企业的生产更加的经济。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种多功能双主轴无心磨床，采用双磨头无心磨削结构，能够根据实际需要进行调整以实现多种加工工序；该无心磨床包括两根调整轮主轴，即主轴一和主轴二；在主轴一上设有调整轮一和调整轮四，在主轴二上设置有调整轮二和调整轮三；研磨砂轮共有两个，所述研磨砂轮能够更换为调整轮进行仿形加工，研磨砂轮也能够更换为粗磨砂轮或精磨砂轮，同时实现粗磨和精磨两道工序；其特征在于：外侧研磨砂轮和外侧调整轮采用开放的悬臂式设计，便于更换；两个研磨砂轮设于两根调整轮主轴之间，两个研磨砂轮分别设有砂轮支撑轴即砂轮支撑轴一、砂轮支撑轴二；在主轴一与砂轮支撑轴之间设有工件支撑刀板二，在主轴二与砂轮支撑轴之间设有工件支撑刀板一；调整轮一连接有调整轮微调锁定手螺二，调整轮二连接有调整轮微调锁定手螺一；两个研磨砂轮的一侧设有定心及对中夹紧机构一和定心及对中夹紧机构三，两个研磨砂轮的另一侧设有定心及对中夹紧机构二和定心及对中夹紧机构四，定心及对中夹紧机构一的下方设置有横向进给调整轮一，定心及对中夹紧机构二的下方设置有横向进给调整轮二，调整轮一和调整轮四一侧设置有调整轮修整开关二，调整轮二和调整轮三一侧设置有调整轮修整开关一。

2.根据权利要求1所述的多功能双主轴无心磨床，其特征在于：采用工件支撑刀板与定心及对中夹紧机构复合布局的方式对待加工工件进行支撑，用于加工阶梯轴。

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