CN111347350A - 一种曲线进给机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超精加工机械技术领域，具体公开了一种曲线进给机构，其包括机座、夹料组件及曲线进给组件，其中机座的顶部设置有水平的加工平台，夹料组件沿Z轴方向穿设于加工平台上，其顶部位于加工平台的上方，且其用于夹紧定位代加工的工件，曲线进给组件安装于机座上，其位于加工平台的下方，且其驱动夹料组件上装夹的工件在X轴与Y轴所在的水平面上沿曲线移动进给，其通过利用在对工件进行夹紧的夹料组件上设置偏心进给组件，利用偏心进给组件带动夹料组件进行偏心旋转，实现夹料组件沿曲线进给替代现有的直线进给的方式，通过曲线进给过程中，曲线路径与加工刀具之间倾角，解决工件与加工刀具之间触碰时应力集中的技术问题。

Description

一种曲线进给机构

技术领域

本发明涉及超精加工机械技术领域，具体为一种曲线进给机构。

背景技术

超精加工机械中在工作过程中，将工件装夹在夹料工装上，之后通过夹料工作的移动，使工件向对工件进行加工的加工刀具刀头或磨头进行进给的过程中，均为直线进给，加工刀具与工件的加工面直接通过直线滑动的方式进行频繁往复的抵触加工，一方面，会导致各自带动工件及加工刀具旋转的电主轴上的轴承在抵触过程中点受力，且轴承上受力点始终不变，应力过于集中，导致轴承磨损，使用寿命锐减，且会降低电主轴工作过程中的稳定性，使加工精度降低，另一方面，加工刀具与工件之间直线接触，直接导致加工刀具与工件在接触过程中，应力集中在加工刀具接触面上，导致加工刀具磨损加剧，降低工件加工精度。

专利申请号为CN201410797974.7的专利文献公开了的一种数控双柱立式磨床工作台底座轴承导轨面用磨床，主轴座与数控双柱立式磨床工作台底座主轴孔相配，主轴上端面有与数控双柱立式磨床工作台底座上螺纹孔相配的过孔，主轴连接在主轴座内，减速箱连接在主轴座上，横梁连接在减速箱左侧，磨头架连接在横梁导轨上，磨头架上连接有滑板，磨头纵向连接在滑板下。

但是，上述专利中提供的技术方案并未解决上述提及工件直线向加工刀具进给，导致加工精度降低的技术问题。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种曲线进给机构，其通过利用在对工件进行夹紧的夹料组件上设置偏心进给组件，利用偏心进给组件带动夹料组件进行偏心旋转，实现夹料组件沿曲线进给替代现有的直线进给的方式，通过曲线进给过程中，轴承受力点始终发生改变以及曲线路径与加工刀具之间存在的倾角，解决工件与加工刀具之间触碰时轴承应力集中的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种曲线进给机构，包括机座，该机座的顶部设置有水平的加工平台，还包括：

夹料组件，所述夹料组件沿Z轴方向穿设于所述加工平台上，其顶部位于所述加工平台的上方，且其用于夹紧定位代加工的工件；以及

曲线进给组件，所述曲线进给组件安装于所述机座上，其位于所述加工平台的下方，且其驱动所述夹料组件上装夹的工件在X轴与Y轴所在的水平面上沿曲线移动进给，该曲线进给组件包括偏心进给组和导向组，所述偏心进给组包括偏心壳体及旋转单元，所述旋转单元驱动所述偏心壳体绕其自身轴向自旋转时，带动所述夹料组件在水平面上沿曲线移动，所述导向组对所述偏心壳体的曲线移动在X轴上进行水平导向。

作为改进，所述偏心壳体偏心套设于所述夹料组件上，所述旋转单元邻设于所述偏心壳体的一侧。

作为改进，所述偏心壳体的内圈上设置有向内凸起的第一台阶，该第一台阶用于承载套设于所述夹料组件上的第一轴承，所述第一轴承使得所述夹料组件相对于所述偏心壳体转动设置，且该第一台阶的上方设置有对第一轴承限位的背帽，该背帽通过螺纹配合安装于所述偏心壳体上。

作为改进，所述旋转单元包括：

从动齿轮，所述从动齿轮同轴套设于所述偏心壳体上，所述偏心壳体随所述从动齿轮同步旋转；

主动齿轮，所述主动齿轮与所述从动齿轮邻设，其与该从动齿轮啮合设置；以及

驱动器，所述驱动器驱动所述主动齿轮旋转，进而带动所述从动齿轮旋转。

作为改进，所述导向组包括：

固定板，所述固定板水平固定安装于所述加工平台的下方，其上沿X轴方向设置有滑槽；以及

滑动板，所述滑动板沿所述滑槽滑动设置，其上沿Y轴方向设置有腰槽，该腰槽内穿设有所述夹料组件，该夹料组件与所述腰槽的边沿抵触设置，且所述腰槽的底部设置有台阶，该台阶用于支撑套设于所述夹料组件外部的第二轴承。

作为改进，所述偏心壳体的外圈上设置有向外凸起的第二台阶，该第二台阶上套设有第三轴承，该第三轴承的外圈安装于所述固定板上，且该第三轴承使所述偏心壳体相对于所述固定板旋转设置。

作为改进，所述夹料组件沿Z轴方向从上至下依次包括同轴设置的夹头单元及电主轴，所述夹头单元位于所述加工平台的上方，其夹取所述工件，所述电主轴的上端部穿透所述加工平台，并驱动所述夹头单元沿Z轴方向旋转。

作为改进，所述夹头单元包括用于夹取所述工件的三爪卡盘及用于连接所述三爪卡盘与所述电主轴的磁吸盘。

作为改进，所述电主轴与所述加工平台穿设处的直径为φ1，所述加工平台开设供所述电主轴穿设的孔径为φ2，φ1与φ2的关系满足：φ1＜φ2。

作为改进，所述电主轴的上端部与所述加工平台穿设配合位置处罩设有过渡盘。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明通过利用在对工件进行夹紧的夹料组件上设置偏心进给组件，利用偏心进给组件带动夹料组件进行偏心旋转，实现夹料组件沿曲线进给替代现有的直线进给的方式，通过曲线进给过程中，轴承受力点始终发生改变以及曲线路径与加工刀具之间存在的倾角，避免工件与加工刀具之间触碰时应力集中轴承的接触点上，提高加工过程中的精度；

(2)本发明通过设置偏心壳体，将偏心壳体套设在带动工件旋转的电主轴上，之后通过旋转单元带动偏心壳体绕Z轴方向进行旋转，使得电主轴在水平面上沿曲线进行进给，与加工刀具抵触进行加工，其中旋转单元优选为齿轮传动单元，传动精确、效率高、可靠性高；

(3)本发明在电主轴与加工平台穿设的位置处设置罩设的过渡盘，将加工平台上用于穿设电主轴的孔进行覆盖，避免了加工过程中的杂质、金属屑的落入，保持偏心进给组件内部的干净整洁，避免杂质、金属屑影响旋转单元的传动精度；

(4)本发明通过设置固定板与滑动板，一方面利用滑动板对电主轴进行支撑，另一方面，使得电主轴与工件在进行曲线进给的过程中，利用电主轴与滑动板的配合，使得滑动板沿固定板上的滑槽进行滑动，对工件的曲线进给提供导向，提高偏心进给组件的稳定性，提高加工精度。

综上所述，本发明具有加工精度高、稳定性高、使用寿命长等优点，尤其适用于超精加工机械技术领域。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图；

图2为本发明局部立体结构示意图；

图3为本发明偏心壳体俯视结构示意图；

图4为本发明偏心壳体初始状态示意图；

图5为本发明偏心壳体旋转曲线进给状态示意图；

图6为本发明夹料组件剖视结构示意图；

图7为图6中B处结构放大示意图；

图8为本发明偏心壳体剖视结构示意图；

图9为本发明旋转单元侧视结构示意；

图10为本发滑动板俯视结构示意图；

图11为本发明剖视结构示意图。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1：

如图1至3所示，一种曲线进给机构，包括机座1，该机座1的顶部设置有水平的加工平台11，还包括：

夹料组件2，所述夹料组件2沿Z轴方向穿设于所述加工平台11上，其顶部位于所述加工平台11的上方，且其用于夹紧定位代加工的工件10；以及

曲线进给组件3，所述曲线进给组件3安装于所述机座1上，其位于所述加工平台11的下方，且其驱动所述夹料组件2上装夹的工件10在X轴与Y轴所在的水平面上沿曲线移动进给，该曲线进给组件3包括偏心进给组和导向组，所述偏心进给组包括偏心壳体31及旋转单元32，所述旋转单元32驱动所述偏心壳体31绕其自身轴向自旋转时，带动所述夹料组件2在水平面上沿曲线移动，所述导向组对所述偏心壳体31的曲线移动在X轴上进行水平导向。。

进一步的，所述偏心壳体31偏心套设于所述夹料组件2上，所述旋转单元32邻设于所述偏心壳体31的一侧。

如图6至图8所示，其中，所述偏心壳体31的内圈上设置有向内凸起的第一台阶311，该第一台阶311用于承载套设于所述夹料组件2上的第一轴承201，所述第一轴承201使得所述夹料组件2相对于所述偏心壳体31转动设置，且该第一台阶311的上方设置有对第一轴承201限位的背帽202，该背帽202通过螺纹配合安装于所述偏心壳体31上。

如图4与图5所示，需要说明的是，在进给的过程中，通过旋转组件32的旋转带动偏心壳体31绕其自身轴向进行旋转，在旋转的过程中，夹紧工件10的夹料组件2绕偏心壳体31的轴心进行偏心移动，使工件10在水平面上以曲线的进给路径向加工刀具A靠拢，随着加工刀具A与工件10的不断靠近，加工刀具A与工件10之间的倾角α逐步缩小，并且在加工刀具A与工件10抵触的瞬间，加工刀具A与工件10之间的作用力，通过倾角α的设置减弱，使得加工刀具A与工件10之间应力减小，避免应力集中点的存在，也就降低了轴承的磨损，提高了夹料组件2的稳定性，提高了工件10的加工精度。

进一步说明的是，通过设置第一轴承201，可以使夹料组件2与偏心壳体31进行相对旋转，满足偏心壳体31进行自旋转时带动夹料组件2进行偏心移动的同时，使得夹料组件2在需要工件10进行自旋转时，也能实现工件10的自旋转。

更进一步说明的是，本申请中曲线进给组件3的结构并不仅局限于偏心壳体31的设置结构，凡是能满足带动夹料组件2进行偏心移动的结构均属于本申请的保护范围之内。

实施例2：

图9为本发明一种曲线进给机构的实施例2的一种结构示意图；如图9所示，其中与实施例1中相同或相应的部件采用与实施例1相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例一的区别点。该实施例2与图1所示的实施例1的不同之处在于：

如图9所示，所述旋转单元42包括：

从动齿轮421，所述从动齿轮421同轴套设于所述偏心壳体41上，所述偏心壳体41随所述从动齿轮421同步旋转；

主动齿轮422，所述主动齿轮422与所述从动齿轮421邻设，其与该从动齿轮421啮合设置；以及

驱动器423，所述驱动器423驱动所述主动齿轮422旋转，进而带动所述从动齿轮421旋转。

需要说明的是，本实施例中旋转单元42优选为齿轮传动单元，利用齿轮传动单元传动精确、效率高、可靠性高的特点，通过驱动器423带动主动齿轮422进行旋转的过程中，主动齿轮422带动从动齿轮421进行旋转，使得偏心壳体41自转。

进一步说明的是，凡满足本发明带动偏心壳体41进行旋转的机械结构均属于本发明旋转单元42的保护范围。

实施例3：

图10为本发明一种曲线进给机构的实施例3的一种结构示意图；如图10所示，其中与实施例1中相同或相应的部件采用与实施例1相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例1的区别点。该实施例3与图1所示的实施例1的不同之处在于：

如图10所示，所述导向组包括：

固定板33，所述固定板33水平固定安装于所述加工平台11的下方，其上沿X轴方向设置有滑槽331；以及

滑动板34，所述滑动板34沿所述滑槽331滑动设置，其上沿Y轴方向设置有腰槽341，该腰槽341内穿设有所述夹料组件2，该夹料组件2与所述腰槽341的边沿抵触设置，且所述腰槽341的底部设置有台阶342，该台阶342用于支撑套设于所述夹料组件2外部的第二轴承203。

进一步的，所述偏心壳体31的外圈上设置有向外凸起的第二台阶312，该第二台阶312上套设有第三轴承204，该第三轴承204的外圈安装于所述固定板33上，且该第三轴承204使所述偏心壳体31相对于所述固定板33旋转设置。

需要说明的是，为了提高夹料组件2移动过程中的稳定性，在偏心进给组件3上还分别设置有固定板33与滑动板34，在夹料组件2曲线移动的过程中，滑动板34通过台阶342对套设在夹料组件2外的轴承进行支撑，进而对夹料组件2进行支撑，提高夹料组件2在曲线移动过程中的稳定性，并且通过滑动板34上的腰槽341与夹料组件2之间的配合，使得夹料组件2在曲线移动的过程中，滑动板34也同步沿固定板33上的滑槽331进行滑动，对夹料组件2进行导向，使得夹料组件2移动的更加稳定，提高工件10的磨削加工精度。

进一步说明的是，偏心壳体31的外圈通过第三轴承204与固定板33安装连接，使得偏心壳体31可以相对固定板33进行自旋转。

实施例4：

图11为本发明一种曲线进给机构的实施例4的一种结构示意图；如图11所示，其中与实施例1中相同或相应的部件采用与实施例1相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例1的区别点。该实施例4与图1所示的实施例1的不同之处在于：

如图2与图11所示，所述夹料组件2沿Z轴方向从上至下依次包括同轴设置的夹头单元21及电主轴22，所述夹头单元21位于所述加工平台11的上方，其夹取所述工件10，所述电主轴22的上端部穿透所述加工平台11，并驱动所述夹头单元21沿Z轴方向旋转。

进一步的，所述夹头单元21包括用于夹取所述工件10的三爪卡盘211及用于连接所述三爪卡盘211与所述电主轴22的磁吸盘212。

更进一步的，所述电主轴22与所述加工平台11穿设处的直径为φ1，所述加工平台11开设供所述电主轴22穿设的孔径为φ2，φ1与φ2的关系满足：φ1＜φ2。

此外，所述电主轴22的上端部与所述加工平台11穿设配合位置处罩设有过渡盘221。

需要说明的是，本实施例中，夹料组件2优选为采用三爪卡盘211对工件10进行夹取，而磁吸盘212用于连接电主轴22和三爪卡盘211，通过电主轴22带动工件10进行旋转，此外，通过在电主轴22与加工平台11穿设的部位设置过渡盘221进行罩设，对加工平台11上供电主轴22穿设的孔进行覆盖，阻挡磨削加工过程中，产生的粉尘与废屑掉落到偏心进给组件3内，损坏偏心进给组件3。

进一步说明的是，通过在加工平台11上开设孔，供电主轴22在加工平台11上进行曲线移动，避免加工平台11与电主轴22之间发生干涉。

工作过程：

初始时，通过三爪卡盘211将工件10夹紧，之后通过启动驱动器323，再通过与偏心壳体31同轴设置的从动齿轮321与安装在驱动器323上的主动齿轮322的配合，带动偏心壳体31进行旋转，在偏心壳体31进行旋转的过程中，夹料组件2就在水平面上沿曲线进行移动，带动工件10向加工刀具A进给，最后工件10与加工刀具抵触，加工刀具对工件10进行磨削加工。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种曲线进给机构，包括机座(1)，该机座(1)的顶部设置有水平的加工平台(11)，其特征在于，还包括：

夹料组件(2)，所述夹料组件(2)沿Z轴方向穿设于所述加工平台(11)上，其顶部位于所述加工平台(11)的上方，且其用于夹紧定位代加工的工件(10)；以及

曲线进给组件(3)，所述曲线进给组件(3)安装于所述机座(1)上，其位于所述加工平台(11)的下方，且其驱动所述夹料组件(2)上装夹的工件(10)在X轴与Y轴所在的水平面上沿曲线移动进给，该曲线进给组件(3)包括偏心进给组和导向组，所述偏心进给组包括偏心壳体(31)及旋转单元(32)，所述旋转单元(32)驱动所述偏心壳体(31)绕其自身轴向自旋转时，带动所述夹料组件(2)在水平面上沿曲线移动，所述导向组对所述偏心壳体(31)的曲线移动在X轴上进行水平导向。

2.根据权利要求1所述的一种曲线进给机构，其特征在于，所述偏心壳体(31)偏心套设于所述夹料组件(2)上，所述旋转单元(32)邻设于所述偏心壳体(31)的一侧。

3.根据权利要求1所述的一种曲线进给机构，其特征在于，所述偏心壳体(31)的内圈上设置有向内凸起的第一台阶(311)，该第一台阶(311)用于承载套设于所述夹料组件(2)上的第一轴承(201)，所述第一轴承(201)使得所述夹料组件(2)相对于所述偏心壳体(31)转动设置，且该第一台阶(311)的上方设置有对第一轴承(201)限位的背帽(202)，该背帽(202)通过螺纹配合安装于所述偏心壳体(31)上。

4.根据权利要求1所述的一种曲线进给机构，其特征在于，所述旋转单元(32)包括：

从动齿轮(321)，所述从动齿轮(321)同轴套设于所述偏心壳体(31)上，所述偏心壳体(31)随所述从动齿轮(321)同步旋转；

主动齿轮(322)，所述主动齿轮(322)与所述从动齿轮(321)邻设，其与该从动齿轮(321)啮合设置；以及

驱动器(323)，所述驱动器(323)驱动所述主动齿轮(322)旋转，进而带动所述从动齿轮(321)旋转。

5.根据权利要求1所述的一种曲线进给机构，其特征在于，所述导向组包括：

固定板(33)，所述固定板(33)水平固定安装于所述加工平台(11)的下方，其上沿X轴方向设置有滑槽(331)；以及

滑动板(34)，所述滑动板(34)沿所述滑槽(331)滑动设置，其上沿Y轴方向设置有腰槽(341)，该腰槽(341)内穿设有所述夹料组件(2)，该夹料组件(2)与所述腰槽(341)的边沿抵触设置，且所述腰槽(341)的底部设置有台阶(342)，该台阶(342)用于支撑套设于所述夹料组件(2)外部的第二轴承(203)。

6.根据权利要求5所述的一种曲线进给机构，其特征在于，所述偏心壳体(31)的外圈上设置有向外凸起的第二台阶(312)，该第二台阶(312)上套设有第三轴承(204)，该第三轴承(204)的外圈安装于所述固定板(33)上，且该第三轴承(204)使所述偏心壳体(31)相对于所述固定板(33)旋转设置。

7.根据权利要求1所述的一种曲线进给机构，其特征在于，所述夹料组件(2)沿Z轴方向从上至下依次包括同轴设置的夹头单元(21)及电主轴(22)，所述夹头单元(21)位于所述加工平台(11)的上方，其夹取所述工件(10)，所述电主轴(22)的上端部穿透所述加工平台(11)，并驱动所述夹头单元(21)沿Z轴方向旋转。

8.根据权利要求7所述的一种曲线进给机构，其特征在于，所述夹头单元(21)包括用于夹取所述工件(10)的三爪卡盘(211)及用于连接所述三爪卡盘(211)与所述电主轴(22)的磁吸盘(212)。

9.根据权利要求7所述的一种曲线进给机构，其特征在于，所述电主轴(22)与所述加工平台(11)穿设处的直径为φ1，所述加工平台(11)开设供所述电主轴(22)穿设的孔径为φ2，φ1与φ2的关系满足：φ1＜φ2。

10.根据权利要求7所述的一种曲线进给机构，其特征在于，所述电主轴(22)的上端部与所述加工平台(11)穿设配合位置处罩设有过渡盘(221)。

Images