CN112045539A - 一种多用途数控磨床 - Google Patents

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CN112045539A CN202010879129.XA CN202010879129A CN112045539A CN 112045539 A CN112045539 A CN 112045539A CN 202010879129 A CN202010879129 A CN 202010879129A CN 112045539 A CN112045539 A CN 112045539A
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黄玉平
何理论
徐强
杨增辉
郑继贵
张晋军
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Abstract

本发明一种多用途数控磨床，包括：床身、工作台、立柱、工件头架，尾座，修整器等，当待加工零件为直齿轴类零件时，调整X轴整砂轮高度，以及调整X轴砂轮在X轴的位置，使X向砂轮的中型面与待加工零件的轴线共面后，再通过Y轴和Z轴联动，实现对X轴砂轮轨迹的插补，进而实现插直齿轴类零件的齿轮磨削；当待加工零件为螺母零件时，工作台上不布置尾座，调整砂轮X轴方向和Y轴方向位置，实现内圆磨削，即对螺母零件的内环槽加工或内孔加工；当待加工零件为凸轮类零件或法兰零件时，通过X轴、Y轴方向联动实现对凸轮类零件或法兰零件进行非圆轨迹和分布孔的磨削，具备坐标镗的功能；当待加工零件为螺母时，实现螺母内螺纹的磨削。

Description

一种多用途数控磨床
技术领域
本发明涉及一种多用途数控磨床，属于机械制造类技术领域。
背景技术
成形磨床属于精密加工设备，典型有齿轮磨床、螺纹磨床、转子磨床等，一般均为专用设备，即常针对某一项功能设计，实现一种特征的加工，在实际生产中通过数量组线形成大批量生产能力。但随着设备需求增大和更新周期缩短，模块化设计成为商用机床发展趋势。模块化设计的优势在于单台设备通过更换不同的配件，可实现功能便捷转换，对于产业化而言，每个模块皆结构近似，因此有利于批量化生产，降低设备生产成本。此外另有一类需求，与组成生产线专用机床的需求点不同，这类设备重点针对样机和单品的研制，对精度要求高，要求占用较小的占地面积，满足更多特征加工需求，降低设备数量，其更为重视模块多样化的多用途设计，现有大部分商用设备均受到布局和结构局限，不能达到多用途目的。
发明内容
本发明解决的技术问题为：克服上述现有技术的不足，提供一种多用途数控磨床，该磨床通过设计固结的立柱，具有Y轴运动自由度，设计的L型支座可以便捷安装Z轴电主轴和X轴电主轴，实现砂轮轴线平行和垂直于工件轴线的两种磨削方式，由于增加了Y轴自由度，该磨床可通过X轴、Y轴和Z轴联动实现分布孔镗削或磨削、内圆和多列内环槽磨削、插刀修磨以及凸轮非圆轮廓磨削等较多类型特征的加工。
本发明解决的技术方案为：一种多用途数控磨床，包括：床身(1)、工作台(22)、立柱(15)、工件头架(5)，尾座(13)，修整器(11)、Y向导轨(17)、Y向丝杠(18)和Y向伺服电机(16)、Y向平动台(24)、X轴导轨(25)、L型支座(10)、X向丝杠(20)、X向伺服电机(19)
床身(1)上布置有工作台(22)和立柱(15)；工作台(22)上布置有工件头架(5)、修整器(11)，可选择的设有尾座(13)，当设有尾座(13)时，尾座(13)位于工件头架(5)和修整器(11)之间；立柱(15)位于工作台(22)旁；
工作台(22)在床身(1)上的移动方向为沿Z轴方向；
立柱(15)侧面布置有Y向导轨(17)、Y向丝杠(18)和Y向伺服电机(16)，Y向导轨(17)上固定有Y向平动台(24)，Y向平动台(24)可进行Y轴运动；Y向导轨(17)沿立柱(15)竖直方向布置，即Y轴方向；Y向丝杠(18)的螺母与Y向平动台(24)固定连接，Y向丝杠(18)旋转，带动Y向丝杠(18)的螺母运动，从而带动Y向平动台(24)在Y向导轨(17)沿Y轴方向移动；
Y向平动台(24)上固定有X轴导轨(25)，X轴导轨(25)沿X方向布置；X轴方向垂直于Z轴方向和Y轴方向；X轴导轨(25)为燕尾导轨，利用螺栓将X轴导轨(25)与Y向平动台(24)固连；X轴导轨(25)靠近工件头架(5)一侧布置有L型支座(10)，
X向丝杠(20)的丝杆固定在Y向平动台(24)上；X向丝杠(20)的螺母与L型支座(10)面向X轴导轨(25)一侧固定，L型支座(10)面向X轴导轨(25)一侧还设有滑轨，通过滑轨与X轴导轨(25)配合，使L型支座(10)能够在X轴导轨(25)上沿X方向滑动；
利用螺栓固连L型支座(10)和X向丝杠(20)的螺母，X向丝杠(20)依赖X向伺服电机(19)驱动，X向伺服电机(19)固定在Y向平动台(24)上；
L型支座(10)上(没有安装滑轨的一侧)布置X向电主轴支座(14)，用于安装X向电主轴(21)，电主轴(21)能够带动X向砂轮(26)旋转，用于磨削待加工件。
优选的，床身(1)为T形，包括横部和竖部，立柱(15)位于工作台(22)旁是指：工作台(22)位于床身(1)的横部，立柱(15)位于床身(1)的竖部。
优选的，还包括Z向导轨(2)、Z向丝杠(4)和Z向伺服电机(3)；
床身(1)为T型床身，用于同时支承工作台(22)、立柱(15)；立柱(15)与床身(1)固联不移动，工作台(22)与床身(1)之间布置Z向导轨(2)、Z向丝杠(4)和Z向伺服电机(3)，工作台22依赖伺服电机(3)驱动Z向丝杠(4)带动工作台(22)沿Z轴水平移动。
优选的，还包括：X向电主轴支座(14)、Z向电主轴支座(9)、Z向电主轴(8)；
L型支座(10)为L型，在L型支座(10)长边需要安装X向电主轴支座(14)的一侧布置有螺栓孔，用于安装X向电主轴支座(14)，面向X轴导轨(25)的一侧设有滑轨和螺母座，螺母座用于固定X向丝杠(20)的螺母，L型支座(10)的两个直边的内侧拐角处设置有加强筋板，用于增加L型支座(10)的刚性，L型支座(10)的短边布置有安装Z向电主轴支座(9)的螺纹孔，用于固定Z向电主轴支座(9)；Z向电主轴支座(9)上能够安装Z向电主轴(8)，Z向电主轴(8)用于驱动Z向砂轮(27)旋转，磨削待加工零件。
优选的，L型支座(10)长边沿X方向布置，L型支座10的短边沿Z轴方向布置.
优选的，修整器(11)与在工作台(22)之间设置有过渡支撑台，过渡支撑台为板状，过渡支撑台底部与工作台(22)可拆卸连接；过渡支撑台顶部设计有突出的旋转销轴；绕旋转销轴中心线旋转呈0°和90°的位置设置两个销孔；修整器(11)底部设有配合旋转销轴的轴孔，与销孔配合的位置设置有可插拔的定位销，在修整器(11)旋转到0°或90°的位置时，能够通过定位销定位，再通过螺栓将修整器(11)和过渡支撑台固定；
修整器(11)上设有金刚碟轮，在0°位置时，金刚碟轮的旋转轴线与Z轴方向平行；在90°位置时，金刚碟轮的旋转轴线与X轴方向平行；从而调整修整器(11)的金刚碟轮轴线分别与Z轴平行或垂直的不同位置状态，实现对Z轴和X轴砂轮进行轮廓修整。
优选的，0°的位置位于沿Z轴方向，90°的位置位于沿X轴方向。
优选的，还包括：顶尖(23)；
在工作台(22)上布置尾座(13)时，尾座(13)位于工件头架(5)与修整器(11)之间，工件头架(5)上的旋转轴为C轴，用于装卡待加工零件；工件头架(5)的旋转轴上安装顶尖(23)，与尾座(13)上设置的顶尖配合，通过拨叉将待加工零件(12)的一端顶在工件头架(5)的顶尖(23)上，将待加工零件(12)另一端顶在尾座(13)设置的顶尖上，驱动待加工零件(12)绕C轴旋转，工件头架5具有分度定位功能，能够使待加工零件12在固定的旋转角度固定；
优选的，当待加工零件(12)为直齿轴类零件时(直齿轴类零件是指轴上设有一个或多个直齿轮)，X向电主轴(21)旋转，带动X向砂轮(即小直径砂轮，优选直径在35mm以下)转动，通过Y向平动台(24)在Y轴方向运动，调整砂轮高度(即在Y轴的位置)，通过L型支座(10)的运动，调整X向砂轮在X轴的位置，即调整X向砂轮向相对待加工零件在X轴方向的位置，使X向砂轮的中型面与待加工零件的轴线共面后，保持X向砂轮的中型面与待加工零件的轴线共面状态，再调整Y轴和Z轴联动，实现对X轴砂轮轨迹的插补，进而实现插直齿轴类零件的齿轮磨削。
优选的，直齿轴类零件是指轴上设有一个或多个直齿轮。
优选的，当待加工零件为螺母零件(7)时，工作台(22)上不布置尾座(13)，工件头架(5)的旋转轴上安装卡盘(6)，通过卡盘(6)夹持螺母零件(7)，Z向电主轴(8)旋转，驱动Z轴砂轮旋转，通过Z轴砂轮在X轴方向和Y轴方向位置联动，实现内圆磨削，即对螺母零件(7)的内环槽加工或内孔加工；
优选的，当待加工零件(12)为凸轮类零件(包括：外凸轮和内凸轮零件)或法兰零件时，通过X轴、Y轴方向联动实现对凸轮类零件或法兰零件进行非圆轨迹和分布孔的磨削。
优选的，当待加工零件(12)为法兰零件时，工作台(22)上不布置尾座(13)，工件头架(5)的旋转轴上安装卡盘(6)，通过卡盘(6)夹持法兰零件，在Z向电主轴(8)上安装镗刀，通过X轴、Y轴与Z轴方向的联动，对卡盘6夹持的法兰零件端面的分布孔进行镗削，即具备坐标镗的功能。
优选的，当待加工零件(12)为螺母(带有内螺纹)时，L型支座(10)与Z向电主轴支座(9)之间安装一半封闭回转头架，具有小于6°的角度调整能力，使Z轴电主轴8绕X轴摆动一定角度(小于6°)，实现螺母内螺纹的磨削。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明磨床采用模块化设计，布置简洁，L型磨头支座，分别安装两个方向(Z轴和X轴)电主轴磨头，可快速调整实现多用途磨削功能，安装的X向电主轴磨头可以完成直齿类零件的磨削(行星丝杠滚柱两端齿、拉刀齿槽、滚刀齿槽、插刀齿槽、花键轴、RV减速器外摆线轮)；且在工装配合下，通过X、Y轴坐标插补运动，可磨制谐波减速器用凸轮轴和RV减速器用轴承座孔；Z向电主轴磨头可磨制轴承差动丝杠螺母多列内环槽、轴承内外环槽；
(2)本发明修整器可以0度、90°调整方向，X向和Z向砂轮都可由金刚滚轮修整器进行修型。
(3)本发明磨床通过设计固结的立柱，具有Y轴运动自由度，设计的L型支座可以便捷安装Z轴电主轴和X轴电主轴，实现砂轮轴线平行和垂直于工件轴线的两种磨削方式，由于增加了Y轴自由度，该磨床可通过X轴、Y轴和Z轴联动实现分布孔镗削、内圆和多列内环槽磨削、插刀修磨以及凸轮非圆轮廓磨削等较多类型特征的加工。
附图说明
图1本发明Z向电主轴磨头加工螺母俯视图；
图2本发明X向电主轴磨头加工轴齿轮零件主视图；
图3本发明X向电主轴磨头砂轮修型侧视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述。
如图1、2、3所示，附图标记为：1、床身，2、Z向导轨，3、Z向伺服电机，4、Z向丝杠，5、工件头架，6、卡盘，7、螺母零件，8、Z向电主轴，9、Z向电主轴支座，10、L型支座，11、修整器，12、轴类零件，13、尾座，14、X向电主轴支座，15、立柱，16、Y向伺服电机，17、Y向导轨，18、Y向丝杠，19、X向伺服电机，20、X向丝杠，21、X向电主轴，22、工作台，23、顶尖，24、Y轴平动台，25、X轴导轨，26、X向砂轮，27、Z向砂轮
本发明的多用途磨床，主要用于具有外齿轮特征、内圆特征、内环槽特征等零件的磨削。该磨床采用模块化设计，布置有固结的立柱，具有Y轴运动自由度，设计的L型支座可以便捷安装Z轴电主轴和X轴电主轴(即X向电主轴)，如图3所示，具有了X轴和Z轴自由度，可实施砂轮轴线平行和垂直于工件轴线的两种磨削方式，由于增加了Y轴自由度，砂轮的中心高可以便捷调节，设置有X轴，砂轮轴线与工件轴线也可以便捷调节对中，这对于包含直齿、凸轮、外环槽等特征的轴类零件，可以一次装夹实施加工；还可对插齿刀进行修磨。
本发明一种多用途数控磨床，包括：床身(1)、工作台(22)、立柱(15)、工件头架(5)，尾座(13)，修整器(11)、Y向导轨(17)、Y向丝杠(18)和Y向伺服电机(16)、Y向平动台(24)、X轴导轨(25)、L型支座(10)、X向丝杠(20)、X向伺服电机(19)；
床身(1)上布置有工作台(22)和立柱(15)；工作台(22)上布置有工件头架(5)、修整器(11)，可选择的设有尾座(13)，当设有尾座(13)时，尾座(13)位于工件头架(5)和修整器(11)之间；立柱(15)位于工作台(22)旁；
工作台(22)在床身(1)上的移动方向为沿Z轴方向；
立柱(15)侧面布置有Y向导轨(17)、Y向丝杠(18)和Y向伺服电机(16)，Y向导轨(17)上固定有Y向平动台(24)，Y向平动台(24)可进行Y轴运动；Y向导轨(17)沿立柱(15)竖直方向布置，即Y轴方向；Y向丝杠(18)的螺母与Y向平动台(24)固定连接，Y向丝杠(18)旋转，带动Y向丝杠(18)的螺母运动，从而带动Y向平动台(24)在Y向导轨(17)沿Y轴方向移动；
Y向平动台(24)上固定有X轴导轨(25)，X轴导轨(25)沿X方向布置；X轴方向垂直于Z轴方向和Y轴方向；X轴导轨(25)为燕尾导轨，利用螺栓将X轴导轨(25)与Y向平动台(24)固连；X轴导轨(25)靠近工件头架(5)一侧布置有L型支座(10)，
X向丝杠(20)的丝杆固定在Y向平动台(24)上；X向丝杠(20)的螺母与L型支座(10)面向X轴导轨(25)一侧固定，L型支座(10)面向X轴导轨(25)一侧还设有滑轨，通过滑轨与X轴导轨(25)配合，使L型支座(10)能够在X轴导轨(25)上沿X方向滑动；
利用螺栓固连L型支座(10)和X向丝杠(20)的螺母，X向丝杠(20)依赖X向伺服电机(19)驱动，X向伺服电机(19)固定在Y向平动台(24)上；
L型支座(10)上(没有安装滑轨的一侧)布置X向电主轴支座(14)，用于安装X向电主轴(21)，电主轴(21)能够带动X向砂轮(26)旋转，用于磨削待加工件。
优选的，床身(1)为T形，包括横部和竖部，立柱(15)位于工作台(22)旁是指：工作台(22)位于床身(1)的横部，立柱(15)位于床身(1)的竖部。
优选的，还包括Z向导轨(2)、Z向丝杠(4)和Z向伺服电机(3)；
床身(1)为T型床身，用于同时支承工作台(22)、立柱(15)；立柱(15)与床身(1)固联不移动，工作台(22)与床身(1)之间布置Z向导轨(2)、Z向丝杠(4)和Z向伺服电机(3)，工作台22依赖伺服电机(3)驱动Z向丝杠(4)带动工作台(22)沿Z轴水平移动。
优选的，还包括：X向电主轴支座(14)、Z向电主轴支座(9)、Z向电主轴(8)；
L型支座(10)为L型，在L型支座(10)长边需要安装X向电主轴支座(14)的一侧布置有螺栓孔，用于安装X向电主轴支座(14)，面向X轴导轨(25)的一侧设有滑轨和螺母座，螺母座用于固定X向丝杠(20)的螺母，L型支座(10)的两个直边的内侧拐角处设置有加强筋板，用于增加L型支座(10)的刚性，L型支座(10)的短边布置有安装Z向电主轴支座(9)的螺纹孔，用于固定Z向电主轴支座(9)；Z向电主轴支座(9)上能够安装Z向电主轴(8)，Z向电主轴(8)用于驱动Z向砂轮(27)旋转，磨削待加工零件。
优选的，L型支座(10)长边沿X方向布置，L型支座10的短边沿Z轴方向布置.
优选的，修整器(11)与在工作台(22)之间设置有过渡支撑台，过渡支撑台为板状，过渡支撑台底部与工作台(22)可拆卸连接；过渡支撑台顶部设计有突出的旋转销轴；绕旋转销轴中心线旋转呈0°和90°的位置设置两个销孔；修整器(11)底部设有配合旋转销轴的轴孔，与销孔配合的位置设置有可插拔的定位销，在修整器(11)旋转到0°或90°的位置时，能够通过定位销定位，再通过螺栓将修整器(11)和过渡支撑台固定；
修整器(11)上设有金刚碟轮，在0°位置时，金刚碟轮的旋转轴线与Z轴方向平行；在90°位置时，金刚碟轮的旋转轴线与X轴方向平行；从而调整修整器(11)的金刚碟轮轴线分别与Z轴平行或垂直的不同位置状态，实现对Z轴和X轴砂轮进行轮廓修整。
优选的，0°的位置位于沿Z轴方向，90°的位置位于沿X轴方向。
优选的，还包括：顶尖(23)；
在工作台(22)上布置尾座(13)时，尾座(13)位于工件头架(5)与修整器(11)之间，工件头架(5)上的旋转轴为C轴，用于装卡待加工零件；工件头架(5)的旋转轴上安装顶尖(23)，与尾座(13)上设置的顶尖配合，通过拨叉将待加工零件(12)的一端顶在工件头架(5)的顶尖(23)上，将待加工零件(12)另一端顶在尾座(13)设置的顶尖上，驱动待加工零件(12)绕C轴旋转，工件头架5具有分度定位功能，能够使待加工零件12在固定的旋转角度固定；
优选的，当待加工零件(12)为直齿轴类零件时(直齿轴类零件是指轴上设有一个或多个直齿轮)，X向电主轴(21)旋转，带动X向砂轮(即小直径砂轮，优选直径在35mm以下)转动，通过Y向平动台(24)在Y轴方向运动，调整砂轮高度(即在Y轴的位置)，通过L型支座(10)的运动，调整X向砂轮在X轴的位置，即调整X向砂轮向相对待加工零件在X轴方向的位置，使X向砂轮的中型面与待加工零件的轴线共面后，保持X向砂轮的中型面与待加工零件的轴线共面状态，再调整Y轴和Z轴联动，实现对X轴砂轮轨迹的插补，进而实现插直齿轴类零件的齿轮磨削。
优选的，直齿轴类零件是指轴上设有一个或多个直齿轮。
优选的，当待加工零件为螺母零件(7)时，工作台(22)上不布置尾座(13)，工件头架(5)的旋转轴上安装卡盘(6)，通过卡盘(6)夹持螺母零件(7)，Z向电主轴(8)旋转，驱动Z轴砂轮旋转，通过Z轴砂轮在X轴方向和Y轴方向位置联动，实现内圆磨削，即对螺母零件(7)的内环槽加工或内孔加工；
优选的，当待加工零件(12)为凸轮类零件(包括：外凸轮和内凸轮零件)或法兰零件时，通过X轴、Y轴方向联动实现对凸轮类零件或法兰零件进行非圆轨迹和分布孔的磨削。
优选的，当待加工零件(12)为法兰零件时，工作台(22)上不布置尾座(13)，工件头架(5)的旋转轴上安装卡盘(6)，通过卡盘(6)夹持法兰零件，在Z向电主轴(8)上安装镗刀，通过X轴、Y轴与Z轴方向的联动，对卡盘6夹持的法兰零件端面的分布孔进行镗削，即具备坐标镗的功能。
优选的，当待加工零件(12)为螺母(带有内螺纹)时，L型支座(10)与Z向电主轴支座(9)之间安装一半封闭回转头架，具有小于6°的角度调整能力，使Z轴电主轴8绕X轴摆动一定角度(小于6°)，实现螺母内螺纹的磨削。
本发明的床身优选采用铸铁或人造花岗岩材料，提高磨床的抗振性能，降低对热源敏感性；立柱采用铸铁材料，设计成中空桁架结构的四面锥结构，增加立柱刚性。Y轴、Z轴和X轴驱动丝杠采用G1级以上精度行星滚柱丝杠，采用全闭环光栅尺，实现高位置精度控制。
优选的，L型支座设计成L形，布置在X轴导轨上，X向行程较短，不大于100mm；
优选的，修整器可以调整0°和90°两个位置，分别对Z向电主轴和X向电主轴上的砂轮进行修型。
磨床主体由床身1、工作台22、立柱15、工件头架5，尾座13，修整器11几个部件组成；床身1上布置有工作台22和立柱15；工作台22上布置有工件头架5、尾座13、修整器11。立柱15侧面布置有Y向导轨17、Y向丝杠18和Y向伺服电机16，Y向导轨17上固定有Y向平动台24，Y向平动台24可进行Y轴上下运动；
Y向平动台24一侧固定有X轴导轨25，该导轨为凸燕尾导槽，利用螺栓与Y向平动台24固连；X轴导轨25左侧布置有L型支座10，L型支座10右侧方有凹燕尾导槽和与X向丝杠20连接的螺母座，利用螺栓固连X向丝杠20螺母，X向丝杠20端部依赖X向伺服电机19驱动，X向伺服电机19固定在Y向平动台24上，与X轴导轨25燕尾导槽配合，L型支座10左侧面可布置X向电主轴支座14，用于安装X向电主轴21；
图1所示机床中采用一种T型床身，用于同时支承工作台22、立柱15；立柱15与床身1固联不移动，工作台22与床身1之间布置Z向导轨2、Z向丝杠4和Z向伺服电机3，工作台22依赖Z向丝杠4带动沿Z轴左右水平移动；
磨床的L型支座10为L型，固连X向电主轴支座14的一侧布置有螺栓孔，与X轴导轨25接触的一侧有凹燕尾导槽和螺母座，L端部内侧设计有加强筋板，外侧布置有安装Z向电主轴支座8的螺纹孔。
修整器11与在工作台22之间有个过渡支撑台，支撑台底部中心位置设计有旋转销轴，底面径向上有两个圆柱销，相对旋转销轴中心线呈在0°或90°，可调整修整器11的金刚碟轮轴线分别与Z轴平行或垂直的不同位置状态，实现对立柱上Z轴和X轴砂轮进行轮廓修整；
多用途数控磨床，在工作台22上布置尾座13时，工件头架5上安装顶尖23，与尾座13顶尖配合，通过拨叉驱动轴类零件12绕C轴旋转，与X向电主轴21配合，安装小直径砂轮，实现轴类零件12上齿轮磨削，亦可通过Y轴和Z轴联动实现插齿刀的齿形修磨；
亦可在工作台22上不布置尾座13，工件头架上安装卡盘6，通过卡盘6夹持螺母零件7，与Z向电主轴8配合，安装内磨削砂轮，调节X轴向运动，实现螺母内环槽加工或内孔加工；也可以通过X轴、Y轴联动实现凸轮类非圆轨迹和分布孔的磨削；
Z向电主轴8端部亦可以安装镗刀，通过X轴、Y轴与Z轴的联动，对卡盘6夹持的零件端面分布孔进行镗削，具备坐标镗的功能；
L型支座10与Z向电主轴支座9之间可安装一半封闭回转头架，具有小于6°的角度调整能力，实现Z轴电主轴8绕X轴摆动一角度，也可实现螺母内螺纹的磨削；
本发明磨床优选的工作过程如下：1)多列环槽加工：工作头架5换装卡盘6夹持螺母零件7，将磨杆和砂轮装在Z向电主轴8上，Z向伺服电机3工作，使工作台22移动，当工作台22上的修整器11移动到砂轮下方时，Y向伺服电机16工作，此时如果修整器11装有成形金刚滚轮，可在Y向移动下，修整砂轮，如果修整器11装有金刚碟轮，可通过Y向和Z向插补运动，对砂轮进行CNC修整。随后，工件头架5带动工件转动，Z向电主轴8砂轮通过Z向进给和Y向进给加工螺母7多列内环槽或内圆。2)轴齿轮加工：工件头架5换装顶尖23，在尾座13配合下，夹持轴类零件12；修整器相对与加工多列环槽时，转过90度；X向电主轴14的砂轮在X向伺服电机19和X向丝杠的20带动下，依靠燕尾导轨的导向，沿X向移动到轴类零件12的中心面上方，通过工作台22的Z向移动和X向电主轴21的Y向移动，在工件头架5的分度下，磨削轴类零件12的齿槽；同样，通过X向和Y向插补，修整器11的金刚碟轮可以对X向电主轴21上的砂轮进行CNC修型，也可通过修整器11的金刚滚轮进行成形修型。
本发明实现加工精度提高的方案：对于上述描述的直齿特征、凸轮特征集于一体的轴类零件，可通过一次装夹实现工件多种特征加工，提高加工精度。
待加工零件，优选为：直齿类零件、凸轮轴零件，法兰类零件或内环槽螺母或轴套类零件
如图2所示，采用本发明的多用途数控磨床对待加工零件进行加工，优选方法如下：
(1)加工直齿轴类零件时，工作台22上需要配置安装工件头架5、尾座13和修整器11，L型支座10上需要安装X向电主轴21，驱动X向砂轮26旋转，工件头架上安装顶尖和拨叉，工件通过工件头架和尾座上的顶尖顶持，工件头架带动拨叉旋转，驱动工件旋转；
加工内环槽、内孔、或法兰类零件时，工作台22上需要配置安装工件头架5和修整器11，工件头架上安装卡盘，工件通过工件头架上的卡盘夹持，卡盘带动工件旋转，L型支座10上需要安装Z向电主轴8，驱动Z向砂轮27旋转；
加工内螺纹零件时，工作台22上需要配置安装工件头架5和修整器11，工件头架上安装卡盘，工件通过工件头架上的卡盘夹持，卡盘带动工件旋转，L型支座10短边上需要安装一半封闭回转头架，回转头架上固定Z向电主轴8，使Z向电主轴整体可摆动一定角度，Z向电主轴驱动Z向砂轮27旋转；
(2)加工直齿类零件前，旋转修整器11，使金刚碟轮的轴线与X向电主轴21上X向砂轮26轴线平行，通过驱动Z轴和Y轴运动，调整修整器11上金刚碟轮与X向砂轮的相对位置，启动驱动电机使金刚碟轮和X向砂轮旋转，保持一定的旋转速比(优选0.6-1.2)，通过X轴和Y轴运动，对X向砂轮进行修形；
加工内环槽、内孔、或法兰类零件前，旋转修整器11，使金刚碟轮的轴线与Z向电主轴8上Z向砂轮27轴线平行，通过驱动驱动Z轴和X轴运动，调整修整器11上金刚碟轮与Z向砂轮的相对位置，启动驱动电机使金刚碟轮和X向砂轮旋转，保持一定的旋转速比(优选0.6-1.2)，通过Z轴和Y轴运动，对X向砂轮进行修形；
加工内螺纹零件前，旋转修整器11，使金刚碟轮的轴线与Z向电主轴8上Z向砂轮27轴线平行，通过驱动驱动Z轴和X轴运动，调整修整器11上金刚碟轮与Z向砂轮的相对位置，启动驱动电机使金刚碟轮和X向砂轮旋转，保持一定的旋转速比(优选0.6-1.2)，通过Z轴和Y轴运动，对X向砂轮进行修形；
(3)对于加工直齿类零件，砂轮修型结束后，通过Z轴、Y轴和X轴方向运动驱动X向砂轮运动至与工件保持一定距离，启动X向电主轴电机使X向砂轮保持旋转，利用C轴分度定位，通过Z轴和Y联动控制X向砂轮与工件的相对位置，实现轴类零件直齿加工；
对于加工内环槽、内孔类零件零件，砂轮修型结束后，通过Z轴、Y轴和X轴方向运动驱动Z向砂轮运动至与工件保持一定距离，启动工件头架和Z向电主轴电机使工件和砂轮保持一定旋转速度，通过Z轴和Y联动控制Z向砂轮与工件的相对位置，实现内环槽、内孔类零件直齿加工；在加工法兰类零件时，通过C轴、Y轴和X轴运动控制X向砂轮(可换成镗刀)轴线位置与法兰孔位置共轴，通过X轴、Y轴、Z轴插补运动或Z轴运动(镗刀)实现法兰孔加工；
对于加工内螺纹零件，砂轮修型结束后，Z向电主轴整体可摆动一与螺纹升角相同的角度，启动Z向电主轴驱动Z向砂轮旋转，利用C轴和Z轴的联动，实现螺纹加工。
本发明磨床采用模块化设计，布置简洁，L型磨头支座，分别安装两个方向(Z轴和X轴)电主轴磨头，可快速调整实现多用途磨削功能，安装的X向电主轴磨头可以完成直齿类零件的磨削(行星丝杠滚柱两端齿、拉刀齿槽、滚刀齿槽、插刀齿槽、花键轴、RV减速器外摆线轮)；且在工装配合下，通过X、Y轴坐标插补运动，可磨制谐波减速器用凸轮轴和RV减速器用轴承座孔；Z向电主轴磨头可磨制轴承差动丝杠螺母多列内环槽、轴承内外环槽；且本发明修整器可以0度、90°调整方向，X向和Z向砂轮都可由金刚滚轮修整器进行修型。
本发明磨床通过设计固结的立柱，具有Y轴运动自由度，设计的L型支座可以便捷安装Z轴电主轴和X轴电主轴，实现砂轮轴线平行和垂直于工件轴线的两种磨削方式，由于增加了Y轴自由度，该磨床可通过X轴、Y轴和Z轴联动实现分布孔镗削、内圆和多列内环槽磨削、插刀修磨以及凸轮非圆轮廓磨削等较多类型特征的加工。

Claims (10)

1.一种多用途数控磨床，其特征在于包括：床身(1)、工作台(22)、立柱(15)、工件头架(5)，尾座(13)，修整器(11)、Y向导轨(17)、Y向丝杠(18)和Y向伺服电机(16)、Y向平动台(24)、X轴导轨(25)、L型支座(10)、X向丝杠(20)、X向伺服电机(19)
床身(1)上布置有工作台(22)和立柱(15)；工作台(22)上布置有工件头架(5)、修整器(11)，可选择的设有尾座(13)，当设有尾座(13)时，尾座(13)位于工件头架(5)和修整器(11)之间；立柱(15)位于工作台(22)旁；
工作台(22)在床身(1)上的移动方向为沿Z轴方向；
立柱(15)侧面布置有Y向导轨(17)、Y向丝杠(18)和Y向伺服电机(16)，Y向导轨(17)上固定有Y向平动台(24)，Y向平动台(24)可进行Y轴运动；Y向导轨(17)沿立柱(15)竖直方向布置，即Y轴方向；Y向丝杠(18)的螺母与Y向平动台(24)固定连接，Y向丝杠(18)旋转，带动Y向丝杠(18)的螺母运动，从而带动Y向平动台(24)在Y向导轨(17)沿Y轴方向移动；
Y向平动台(24)上固定有X轴导轨(25)，X轴导轨(25)沿X方向布置；X轴方向垂直于Z轴方向和Y轴方向；X轴导轨(25)为燕尾导轨，利用螺栓将X轴导轨(25)与Y向平动台(24)固连；X轴导轨(25)靠近工件头架(5)一侧布置有L型支座(10)，
X向丝杠(20)的丝杆固定在Y向平动台(24)上；X向丝杠(20)的螺母与L型支座(10)面向X轴导轨(25)一侧固定，L型支座(10)面向X轴导轨(25)一侧还设有滑轨，通过滑轨与X轴导轨(25)配合，使L型支座(10)能够在X轴导轨(25)上沿X方向滑动；
利用螺栓固连L型支座(10)和X向丝杠(20)的螺母，X向丝杠(20)依赖X向伺服电机(19)驱动，X向伺服电机(19)固定在Y向平动台(24)上；
L型支座(10)上布置用于安装X向电主轴(21)的X向电主轴支座(14)，电主轴(21)能够带动X向砂轮(26)旋转，用于磨削待加工件。
2.根据权利要求1所述的一种多用途数控磨床，其特征在于：床身(1)为T形，包括横部和竖部，立柱(15)位于工作台(22)旁是指：工作台(22)位于床身(1)的横部，立柱(15)位于床身(1)的竖部。
3.根据权利要求1所述的一种多用途数控磨床，其特征在于：还包括Z向导轨(2)、Z向丝杠(4)和Z向伺服电机(3)；
床身(1)为T型床身，用于同时支承工作台(22)、立柱(15)；立柱(15)与床身(1)固联不移动，工作台(22)与床身(1)之间布置Z向导轨(2)、Z向丝杠(4)和Z向伺服电机(3)，工作台22依赖伺服电机(3)驱动Z向丝杠(4)带动工作台(22)沿Z轴水平移动。
4.根据权利要求1所述的一种多用途数控磨床，其特征在于：还包括：X向电主轴支座(14)、Z向电主轴支座(9)、Z向电主轴(8)；
L型支座(10)为L型，在L型支座(10)长边需要安装X向电主轴支座(14)的一侧布置有螺栓孔，用于安装X向电主轴支座(14)，面向X轴导轨(25)的一侧设有滑轨和螺母座，螺母座用于固定X向丝杠(20)的螺母，L型支座(10)的两个直边的内侧拐角处设置有加强筋板，用于增加L型支座(10)的刚性，L型支座(10)的短边布置有安装Z向电主轴支座(9)的螺纹孔，用于固定Z向电主轴支座(9)；Z向电主轴支座(9)上能够安装Z向电主轴(8)，Z向电主轴(8)用于驱动Z向砂轮(27)旋转，磨削待加工零件。
5.根据权利要求4所述的一种多用途数控磨床，其特征在于：L型支座(10)长边沿X方向布置，L型支座10的短边沿Z轴方向布置。
6.根据权利要求1所述的一种多用途数控磨床，其特征在于：修整器(11)与在工作台(22)之间设置有过渡支撑台，过渡支撑台为板状，过渡支撑台底部与工作台(22)可拆卸连接；过渡支撑台顶部设计有突出的旋转销轴；绕旋转销轴中心线旋转呈0°和90°的位置设置两个销孔；修整器(11)底部设有配合旋转销轴的轴孔，与销孔配合的位置设置有可插拔的定位销，在修整器(11)旋转到0°或90°的位置时，能够通过定位销定位，再通过螺栓将修整器(11)和过渡支撑台固定；
修整器(11)上设有金刚碟轮，在0°位置时，金刚碟轮的旋转轴线与Z轴方向平行；在90°位置时，金刚碟轮的旋转轴线与X轴方向平行；从而调整修整器(11)的金刚碟轮轴线分别与Z轴平行或垂直的不同位置状态，实现对Z轴和X轴砂轮进行轮廓修整。
7.根据权利要求6所述的一种多用途数控磨床，其特征在于：0°的位置位于沿Z轴方向，90°的位置位于沿X轴方向。
8.根据权利要求1所述的一种多用途数控磨床，其特征在于：还包括：顶尖(23)；
在工作台(22)上布置尾座(13)时，尾座(13)位于工件头架(5)与修整器(11)之间，工件头架(5)上的旋转轴为C轴，用于装卡待加工零件；工件头架(5)的旋转轴上安装顶尖(23)，与尾座(13)上设置的顶尖配合，通过拨叉将待加工零件(12)的一端顶在工件头架(5)的顶尖(23)上，将待加工零件(12)另一端顶在尾座(13)设置的顶尖上，驱动待加工零件(12)绕C轴旋转，工件头架5具有分度定位功能，能够使待加工零件12在固定的旋转角度固定。
9.根据权利要求1所述的一种多用途数控磨床，其特征在于：当待加工零件(12)为直齿轴类零件时，X向电主轴(21)旋转，带动X向砂轮转动，通过Y向平动台(24)在Y轴方向运动，调整砂轮高度，通过L型支座(10)的运动，调整X向砂轮在X轴的位置，即调整X向砂轮向相对待加工零件在X轴方向的位置，使X向砂轮的中型面与待加工零件的轴线共面后，保持X向砂轮的中型面与待加工零件的轴线共面状态，再调整Y轴和Z轴联动，实现对X轴砂轮轨迹的插补，进而实现插直齿轴类零件的齿轮磨削。
10.根据权利要求9所述的一种多用途数控磨床，其特征在于：直齿轴类零件是指轴上设有一个或多个直齿轮。
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