CN112620822A - 一种横向主轴的立卧两用端齿加工机床 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了端齿加工技术领域的一种横向主轴的立卧两用端齿加工机床，旨在解决现有技术中三自由度磨削主轴带动砂轮对工件端部磨削加工，磨削受力复杂，伺服控制难度大，采购和维护费用高的技术问题。所述机床包括水平方向运动机构和竖直方向运动机构，所述水平方向运动机构上设有装夹工件的回转工作台，所述竖直方向运动机构上设有横向磨削主轴；水平方向运动机构带动回转工作台沿水平方向移动，竖直方向运动机构带动横向磨削主轴沿竖直方向移动，横向磨削主轴上装夹有对工件端部进行磨削的砂轮。

Description

一种横向主轴的立卧两用端齿加工机床
技术领域
本发明涉及一种横向主轴的立卧两用端齿加工机床，属于端齿加工技术领域。
背景技术
端齿结构具有自动校准同心度、承载大扭矩等优良性能，在航空发动机轮盘、核电泵转子轴、铁路机车传动轴、大型轧钢机传动轴等技术领域得到广泛应用。端齿结构通常包括端面直齿、端面弧形齿、端面扇形齿等，各端齿在轴端面上呈中心对称分布，加工精度高、难度大，一般需要采用进口的专业磨削设备，利用三自由度磨削主轴带动砂轮对固定在主工作台上的工件端部进行磨削。磨削主轴带动砂轮对工件端部磨削加工的同时，还需要进行三自由度移动，磨削受力复杂，伺服控制难度大，因而导致专业磨削设备的采购成本和维护费用较高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种横向主轴的立卧两用端齿加工机床，以解决现有技术中三自由度磨削主轴带动砂轮对工件端部磨削加工，磨削受力复杂，伺服控制难度大，采购和维护费用高的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种横向主轴的立卧两用端齿加工机床，包括水平方向运动机构和竖直方向运动机构，所述水平方向运动机构上设有装夹工件的回转工作台，所述竖直方向运动机构上设有横向磨削主轴；
水平方向运动机构带动回转工作台沿水平方向移动，竖直方向运动机构带动横向磨削主轴沿竖直方向移动，横向磨削主轴上装夹有对工件端部进行磨削的砂轮。
进一步地，所述竖直方向运动机构包括机床立座，所述横向磨削主轴沿Z轴向与机床立座滑动连接。
进一步地，还包括机床底座，所述水平方向运动机构包括X轴向滑轨、Y轴向滑轨、承载台，所述X轴向滑轨与机床底座固定连接，所述Y轴向滑轨沿X轴向与X轴向滑轨滑动连接，所述承载台沿Y轴向与Y轴向滑轨滑动连接，所述回转工作台设于承载台上。
进一步地，所述承载台上还设有修砂电机，所述修砂电机的动力输出端传动连接有横向修砂主轴，所述横向修砂主轴的端部设有修砂轮。
进一步地，还包括主控制器，所述主控制器电性连接有X轴向伺服电机、Y轴向伺服电机、Z轴向伺服电机，所述X轴向伺服电机通过X轴向传动机构驱动Y轴向滑轨沿X轴向往复移动，所述Y轴向伺服电机通过Y轴向传动机构驱动承载台沿Y轴向往复移动，所述Z轴向伺服电机通过Z轴向传动机构驱动横向磨削主轴沿Z轴向往复移动。
进一步地，所述回转工作台为与主控制器电性连接的自动回转工作台。
进一步地，所述回转工作台包括立式回转工作台或／和卧式回转工作台。
进一步地，所述砂轮包括成形砂轮或杯形砂轮。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明机床通过引入回转工作台，实现了对端齿槽磨削工序的分解，磨削主轴仅作一个自由度直线运动，每次仅加工一个端齿槽，利用X轴向滑轨和Y轴向滑轨带动工件作水平运动，相对于磨削主轴三自由度磨削工艺，极大消减了磨削受力的复杂程度，降低了伺服控制难度，有利于降低磨削机床的采购和维护成本。
附图说明
图1是本发明机床实施例一的前视图；
图2是本发明机床实施例一的俯视图；
图3是本发明机床实施例二的前视图；
图4是本发明机床实施例二的俯视图；
图5是本发明机床实施例三的前视图；
图6是本发明机床实施例三的俯视图。
图中：1、机床底座；2、X轴向滑轨；3、Y轴向滑轨；4、承载台；51、立式回转工作台；52、卧式回转工作台；6、修砂电机；61、横向修砂主轴；62、修砂轮；7、机床立座；8、横向磨削主轴；81、成形砂轮；82、杯形砂轮。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须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。本发明描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
本发明具体实施方式提供了一种横向主轴的立卧两用端齿加工机床，共有三个实施例。如图1和图2所示，分别是本发明机床实施例一的前视图和俯视图，包括主控制器、机床底座1、机床立座7，机床立座7设于机床底座1后部，机床立座7内设有Z轴向伺服电机和Z轴向传动机构，Z轴向传动机构的运动端连接有磨削电机，该磨削电机设有横向磨削主轴8，该横向磨削主轴8端部可拆卸连接有成形砂轮81。
机床底座1前部设有X轴向滑轨2，X轴向滑轨2沿X轴向滑动连接有Y轴向滑轨3，Y轴向滑轨3内部设有X轴向伺服电机和X轴向传动机构，X轴向传动机构的运动端与Y轴向滑轨3连接；Y轴向滑轨3沿Y轴向滑动连接有承载台4，承载台4内部设有Y轴向伺服电机和Y轴向传动机构，Y轴向传动机构的运动端与承载台4连接。承载台4上设有立式回转工作台51和修砂电机6，该立式回转工作台51用于装夹工件的台面朝上，修砂电机6的动力输出端传动连接有横向修砂主轴61，横向修砂主轴61端部可拆卸连接有修砂轮62。
本实施例中，立式回转工作台51为自动回转工作台，前述主控制器分别与X轴向伺服电机、Y轴向伺服电机、Z轴向伺服电机、磨削电机、修砂电机6、立式回转工作台51的控制端电性连接。前述X轴向传动机构、Y轴向传动机构、Z轴向传动机构，可采用具有较高传动精度的滚珠丝杠作为传动元件，由伺服电机带动丝杠转动，与丝杆螺纹连接的螺母按照对应规格的导程转化成直线运动，从而实现对立式回转工作台51沿水平方向运动的精确控制，以及对横向磨削主轴8沿竖直方向运动的精确控制。前述机床立座7、Z轴向伺服电机、Z轴向传动机构构成了竖直方向运动机构，用于带动横向磨削主轴8沿竖直方向移动；前述X轴向滑轨2、Y轴向滑轨3、承载台4、X轴向伺服电机、Y轴向伺服电机、X轴向传动机构、Y轴向传动机构构成了水平方向运动机构，用于带动立式回转工作台51沿水平方向移动。
实施例一的工作原理如下：首先，主控制器向X轴向伺服电机和Y轴向伺服电机发送控制信号，驱动承载台4带动立式回转工作台51移动至成形砂轮81正下方；然后，主控制器向Z轴向伺服电机发送控制信号，驱动磨削电机向下移动，直至成形砂轮81与立式回转工作台51上所装夹工件顶端接触；接着，主控制器向磨削电机以及三个伺服电机发送控制信号，磨削电机带动成形砂轮81转动，利用成形砂轮81边缘对工件顶端进行磨削加工，直至按预设槽深和槽宽形成一个端齿槽；然后，主控制器向Z轴向伺服电机发送控制信号，驱动磨削电机向上移动，直至成形砂轮81与工件脱离接触；接着，主控制器向立式回转工作台51发送控制信号，由立式回转工作台51带动工件转动预设角度，再进行下一个端齿槽的磨削加工，如此往复，直至完成所有端齿槽的磨削加工。当本发明机床持续工作达到一定时长，磨削效率开始下降，此时，主控制器驱动承载台4带动修砂电机6向右移动至成形砂轮81正下方，再驱动修砂电机6带动修砂轮62转动，对成形砂轮81进行打磨以恢复磨削效率。
实施例一中，成形砂轮81对工件进行线型磨削，可用于加工端面直齿或端面扇形齿。本发明机床通过引入回转工作台，实现了对端齿槽磨削工序的分解，横向磨削主轴8仅作一个自由度直线运动，每次仅加工一个端齿槽，利用X轴向滑轨2和Y轴向滑轨3带动工件作水平运动，相对于磨削主轴三自由度磨削工艺，极大消减了磨削受力的复杂程度，降低了伺服控制难度，进而降低了磨削机床的采购和维护成本。
如图3和图4所示，分别是本发明机床实施例二的前视图和俯视图，相对于实施例一，该实施例的区别在于：将立式回转工作台51更换为卧式回转工作台52，台面朝左，该卧式回转工作台52同样为自动回转工作台，并与主控制器电性连接。本实施例的工作原理与实施例一相同，均为线型磨削，用于加工端面直齿或端面扇形齿。
如图5和图6所示，分别是本发明机床实施例三的前视图和俯视图，相对于实施例一，该实施例的区别在于：将成形砂轮81更换为杯形砂轮82，将立式回转工作台51更换为卧式回转工作台52，该卧式回转工作台52用于装夹工件的台面朝内，即卧式回转工作台52轴线与横向磨削主轴8一致。本实施例工作原理与实施例的区别在于：利用杯形砂轮82凸起的端部对工件端面进行磨削加工，为点状磨削，可用于加工端面弧形齿。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种横向主轴的立卧两用端齿加工机床，其特征是，包括水平方向运动机构和竖直方向运动机构，所述水平方向运动机构上设有装夹工件的回转工作台，所述竖直方向运动机构上设有横向磨削主轴（8）；
水平方向运动机构带动回转工作台沿水平方向移动，竖直方向运动机构带动横向磨削主轴（8）沿竖直方向移动，横向磨削主轴（8）上装夹有对工件端部进行磨削的砂轮。
2.根据权利要求1所述的横向主轴的立卧两用端齿加工机床，其特征是，所述竖直方向运动机构包括机床立座（7），所述横向磨削主轴（8）沿Z轴向与机床立座（7）滑动连接。
3.根据权利要求2所述的横向主轴的立卧两用端齿加工机床，其特征是，还包括机床底座（1），所述水平方向运动机构包括X轴向滑轨（2）、Y轴向滑轨（3）、承载台（4），所述X轴向滑轨（2）与机床底座（1）固定连接，所述Y轴向滑轨（3）沿X轴向与X轴向滑轨（2）滑动连接，所述承载台（4）沿Y轴向与Y轴向滑轨（3）滑动连接，所述回转工作台设于承载台（4）上。
4.根据权利要求3所述的横向主轴的立卧两用端齿加工机床，其特征是，所述承载台（4）上还设有修砂电机（6），所述修砂电机（6）的动力输出端传动连接有横向修砂主轴（61），所述横向修砂主轴（61）的端部设有修砂轮（62）。
5.根据权利要求3所述的横向主轴的立卧两用端齿加工机床，其特征是，还包括主控制器，所述主控制器电性连接有X轴向伺服电机、Y轴向伺服电机、Z轴向伺服电机，所述X轴向伺服电机通过X轴向传动机构驱动Y轴向滑轨（3）沿X轴向往复移动，所述Y轴向伺服电机通过Y轴向传动机构驱动承载台（4）沿Y轴向往复移动，所述Z轴向伺服电机通过Z轴向传动机构驱动横向磨削主轴（8）沿Z轴向往复移动。
6.根据权利要求5所述的横向主轴的立卧两用端齿加工机床，其特征是，所述回转工作台为与主控制器电性连接的自动回转工作台。
7.根据权利要求1所述的横向主轴的立卧两用端齿加工机床，其特征是，所述回转工作台包括立式回转工作台（51）或／和卧式回转工作台（52）。
8.根据权利要求1所述的横向主轴的立卧两用端齿加工机床，其特征是，所述砂轮包括成形砂轮（81）或杯形砂轮（82）。
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