CN112935949A - 气门精锥面磨床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气门精锥面磨床，包括床身、工件主轴组件、砂轮轴组件、修整轴组件，在砂轮轴组件内设有在线动平衡装置，在修整轴组件内设有声波监测装置，在床身上工件主轴组件一侧设有与砂轮轴组件相对的气门辅助支承装置，在与工件主轴组件相对的位置设有配备万向定位头的气门定位装置，在与气门磨削部位相对部位设有与磨削液增压泵通连的磨削液喷嘴，在床身上设有灭火装置，灭火装置包括安装位置与气门磨削部位相对的温度感应传感器和灭火喷嘴。采用本发明的气门精锥面磨床能长期维持砂轮轴动平衡精度、自动监测砂轮修整质量，还能提高气门定位精度、减少磨削过程中气门的弯曲变形，并且磨削效率高、使用安全可靠。

Description

气门精锥面磨床

技术领域

本发明涉及一种磨床，尤其涉及一种用于对高温材料镍基合金气门进行锥面高精密磨削加工的气门专用磨床。

背景技术

气门是发动机的重要机件，随着更加严格的排放要求，为了降低排放提高发动机的热效率，气门所用的母材从原来的普通马氏体钢和奥氏体钢逐步用镍基合金母材代替，普通的磨料已经不具备加工高温镍基合金材料的能力，由此开发诞生了陶瓷CBN的磨料来应对镍基合金材料的磨削加工，气门锥面的磨削加工是气门加工的关键工序。在气门锥面的磨削加工过程中，气门被夹持在工件主轴内，用以磨削气门的砂轮是安装在旋转的砂轮轴上的，高速旋转的砂轮轴必须要经过动平衡来保证运转过程的稳定性，由于砂轮使用过程中的磨损等因素，砂轮轴的平衡精度状态难以持续维持，其运转的稳定性将难以保证，这对气门精锥面磨床的磨削质量带来了不稳定的隐患，为了保证磨削质量，需要经常对砂轮轴组件进行动平衡操作，这一方面会影响磨床的工作效率，另一方面对于何时需要动平衡操作也难以准确掌握；对于使用电主轴的砂轮轴而言，砂轮电主轴安装的稳定性与可靠性也是影响磨削质量的一个因素，通常砂轮电主轴是安装在砂轮电主轴安装座上，其安装精度通过砂轮电主轴机壳与砂轮电主轴安装座上电主轴安装孔的配合精度来保证的，砂轮电主轴机壳与电主轴安装孔之间总会存在配合间隙，这样的间隙会使砂轮电主轴处于不稳定的位置状态，对于高精密的气门磨床而言，这也是影响砂轮轴运转精度的因素之一。

砂轮的精确修整是保证磨削质量的前提，砂轮的修整过程是通过砂轮修整器与砂轮进行相对运动来进行的，在精密的气门磨床中，砂轮修整器大都采用旋转的砂轮修整碟片，砂轮修整碟片安装在修整电主轴上，利用旋转的砂轮修整碟片来对旋转砂轮的磨削工作表面进行修整；通常情况下，砂轮的修整进程以及砂轮修整质量由人工观察来确定，这需要操作人员具有一定的经验，相应使得砂轮的修整质量不能得到保证，对于高精密的气门磨床而言这样的方法是难以接受的；此外，用以驱动砂轮修整碟片的修整电主轴是安装在修整电主轴安装座上的，其安装精度通过修整电主轴机壳与修整电主轴安装座上电主轴安装孔的配合精度来保证的，修整电主轴机壳与电主轴安装孔之间总会存在配合间隙，这样的间隙会使修整电主轴处于不稳定的位置状态，对于高精密的气门磨床而言，这也是影响砂轮修整质量、进而影响磨削质量的因素之一。

在气门锥面的磨削过程中，砂轮对气门的磨削力将形成沿气门径向与轴向两个方向的分力，其径向分力将会导致气门在磨削过程中产生弯曲变形，而其轴向分力将使气门在磨削过程中产生大端端面跳动的趋势，这都将对磨削质量带来极大的影响，而要消除这一影响，通过减少磨削过程中的磨削量来降低磨削力是一种可行的方案，但这将会使磨削过程的生产效率大为降低。

在磨削过程中，磨削会产生大量的磨屑，如果不能及时清理，磨屑会粘附在砂轮磨削工作面上，使磨削效率下降、磨削区温度升高，普通的磨削过程都是通过磨削液来带走磨屑并给磨削区降温，但对于采用镍基高温合金材料的气门而言，对镍基高温合金的磨削过程中会产生严重的粘附现象，磨削难度极大，使得磨削质量难以保证，且砂轮损耗严重，磨削区温度也更高，一旦磨削液供应不及时，甚至有发生火灾的可能。

此外，在磨削之前工件主轴对气门进行装夹时，必须对气门装夹位置加以准确定位，以保证气门锥面加工后的位置尺寸精度，气门的大端端面是气门加工中常用的定位基准面，但气门大端的端面表面形状与位置精度并不高，以该面为定位基准面常常可能造成定位误差而影响气门磨削加工的位置尺寸精度，如果在前道工序中提高气门大端端面的制造精度，虽然可以保证气门磨削加工时的定位要求，但这必然会增加制造成本。

发明内容

针对现有技术所存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种气门精锥面磨床，它能长期维持砂轮轴动平衡精度、自动监测砂轮修整质量，还能提高气门定位精度、减少磨削过程中气门的弯曲变形，并且磨削效率高、使用安全可靠。

为了解决上述技术问题，本发明的一种气门精锥面磨床，包括床身，安装在床身上的支承并驱动工件主轴的工件主轴组件、砂轮轴组件、修整轴组件，所述砂轮轴组件中的砂轮轴与砂轮电主轴的转子设为一体且通过轴承转动支承于砂轮电主轴机壳上，在砂轮轴前端安装有砂轮安装法兰，砂轮轴为空心轴，在砂轮轴前端的内孔中固连有平衡头，该平衡头的安装位置与砂轮安装法兰的位置相对应，且平衡头位于砂轮轴支承用轴承的外侧，砂轮轴后端穿过砂轮电主轴机壳，在砂轮轴后端安装有信号接受器，信号接受器通过穿设于砂轮轴内孔中的信号数据线与平衡头电性连接，在砂轮电主轴壳体后端固连有接受器护罩，在接受器护罩内固连有信号发射器，信号发射器通过无线信号与信号接受器相连，在砂轮电主轴上安装有振动传感器；所述砂轮电主轴机壳固连在砂轮电主轴座上，在砂轮电主轴座上砂轮电主轴安装孔的一侧孔壁上沿轴向开有一夹紧槽，夹紧槽两侧的孔壁通过夹紧螺钉紧固连接；所述砂轮电主轴座固连在上滑台上，上滑台通过进给直线导轨副滑动支承在上滑台座上，在上滑台与上滑台座之间设有进给驱动装置，在上滑台与上滑台座之间还设有光栅尺，上滑台座固连在下滑台上，下滑台通过走刀直线导轨副滑动支承在砂轮架底座上，在下滑台与砂轮架底座之间设有走刀驱动装置，走刀直线导轨副中导轨的长度方向与进给直线导轨副中导轨的长度方向空间交叉；砂轮架底座可调节地固连在床身上，在砂轮架底座与床身之间设有可使砂轮架底座沿竖直方向转动的位置调节装置；

所述修整轴组件包括砂轮修整轴和安装在砂轮修整轴前端的用以安装砂轮修整碟片的修整碟片安装法兰，所述砂轮修整轴与修整电主轴的转子设为一体且通过轴承转动支承在修整电主轴的机壳上，砂轮修整轴为空心轴，在砂轮修整轴前端修整碟片安装法兰处的内孔中设有声波传感器，在砂轮修整轴后端的内孔中安装有信号发送器，信号发送器通过穿过砂轮修整轴内孔的接插件与声波传感器相插接，在修整电主轴的机壳后端安装有后盖，后盖内安装有信号传输器，信号传输器通过无线信号与信号发送器相连；所述修整电主轴通过修整电主轴座固连在修整支座上，在修整电主轴座上修整电主轴安装孔的一侧孔壁上沿轴向开有一夹紧剖口，夹紧剖口两侧的孔壁通过紧固螺钉夹紧连接，修整支座固连在砂轮架底座上；所述砂轮修整轴的轴线平行于走刀直线导轨副中导轨的长度方向；

在床身上固连有气门辅助支承装置，气门辅助支承装置包括支承基座，在所述支承基座上沿横向滑动支承有滑座，该滑座与支承基座之间设有支承驱动装置，在滑座上支承有纵向调节座，在纵向调节座上支承有横向调节座，在横向调节座上沿竖直方向固连有上下两辅助支承件，两辅助支承件位于被磨削气门一侧与砂轮相对设置，该辅助支承件的外伸端为弧面支承部，两弧面支承部相对于气门所受磨削力的径向分力方向上下对称分布；

在床身上固连有气门定位装置，气门定位装置包括定位驱动气缸，在所述定位驱动气缸的活塞杆外伸端安装有定位套，定位套的轴线位于工件主轴的轴线上，在定位套前端设有球头支承孔，在球头支承孔中插接有定位件，该定位件通过后端的球头部活动插接于球头支承孔中，定位件前端设有定位盘，在定位盘外端设有定位凸块，定位凸块沿周向均布于定位盘外端面上，在所述球头支承孔的孔壁上安装有O型弹性圈，定位件的球头部位于该O型弹性圈内侧，球头部的外表面与O型弹性圈贴合；

在床身上安装有与气门磨削部位相对的磨削液喷嘴，该磨削液喷嘴与磨削液增压泵通连；

在床身上设有灭火装置，灭火装置包括温度感应传感器和灭火喷嘴，温度感应传感器和灭火喷嘴的安装位置与气门磨削部位相对。

在上述结构中，由于所述砂轮轴组件中的砂轮轴与砂轮电主轴的转子设为一体且通过轴承转动支承于砂轮电主轴机壳上，在砂轮轴前端安装有砂轮安装法兰，砂轮轴为空心轴，在砂轮轴前端的内孔中固连有平衡头，该平衡头的安装位置与砂轮安装法兰的位置相对应，且平衡头位于砂轮轴支承用轴承的外侧，砂轮轴后端穿过砂轮电主轴机壳，在砂轮轴后端安装有信号接受器，信号接受器通过穿设于砂轮轴内孔中的信号数据线与平衡头电性连接，在砂轮电主轴壳体后端固连有接受器护罩，在接受器护罩内固连有信号发射器，信号发射器通过无线信号与信号接受器相连，在砂轮电主轴上安装有振动传感器，所述砂轮电主轴机壳固连在砂轮电主轴座上，在砂轮电主轴座上砂轮电主轴安装孔的一侧孔壁上沿轴向开有一夹紧槽，夹紧槽两侧的孔壁通过夹紧螺钉紧固连接，则砂轮轴作为砂轮电主轴的一部分由电力直接驱动，在砂轮轴前端的内孔中固连的平衡头可以随时对作为电主轴转子的砂轮轴进行在线动平衡，在砂轮轴旋转过程中由于不平衡而产生振动时，振动传感器将适时侦测到砂轮轴由于不平衡所产生的振动信号并通过线缆传输给磨床的控制系统，由控制系统分析后得出对平衡头的控制指令，对平衡头的控制指令由控制系统通过线缆传递给固定安装在接受器护罩上的信号发射器，再通过无线信号将控制指令发送给随砂轮轴一起旋转的信号接受器，信号接受器通过信号数据线传送给平衡头，从而保证了处于旋转运动中的平衡头能顺利接受到控制指令，平衡头即时根据控制指令对不平衡量进行相应的补偿，直到砂轮轴处于平衡状态稳定运行，并能以此长期维持砂轮轴的动平衡精度，平衡头的安装位置与砂轮安装法兰的安装位置相对应可以使砂轮处的平衡状态最佳，从而使砂轮轴时刻处于动平衡状态而稳定地运转，使高精密的磨削质量要求得以保证；砂轮电主轴座上砂轮电主轴安装孔的尺寸可以加工到与砂轮电主轴机壳之间无间隙配合的精度，此后在砂轮电主轴安装孔的一侧孔壁上沿轴向开设夹紧槽可以使砂轮电主轴安装孔沿夹紧槽张开，便于砂轮电主轴的顺利插入安装，安装过程不会由于砂轮电主轴安装孔与砂轮电主轴机壳之间的无间隙配合而产生插入装配的阻力，砂轮电主轴也就不会受损，顺利安装后再通过夹紧螺钉使砂轮电主轴安装孔的孔壁将砂轮电主轴机壳夹紧固连，砂轮电主轴安装孔与砂轮电主轴机壳之间无配合间隙、配合精度高，保证了砂轮电主轴安装的稳定性与可靠性。

又由于所述砂轮电主轴座固连在上滑台上，上滑台通过进给直线导轨副滑动支承在上滑台座上，在上滑台与上滑台座之间设有进给驱动装置，在上滑台与上滑台座之间还设有光栅尺，上滑台座固连在下滑台上，下滑台通过走刀直线导轨副滑动支承在砂轮架底座上，在下滑台与砂轮架底座之间设有走刀驱动装置，走刀直线导轨副中导轨的长度方向与进给直线导轨副中导轨的长度方向空间交叉，砂轮架底座可调节地固连在床身上，在砂轮架底座与床身之间设有可使砂轮架底座沿竖直方向转动的位置调节装置，则通过在上滑台与上滑台座之间所设置的光栅尺可以精确检测上滑台的进给量，保证气门锥面的磨削精度，走刀直线导轨副中导轨的长度方向与进给直线导轨副中导轨的长度方向空间交叉使得砂轮进给方向与走刀方向形成适当的角度，其角度可以与气门锥面的锥角以及砂轮磨削面的母线与砂轮轴线之间角度相对应，更好地满足气门锥面的磨削要求，砂轮架底座通过位置调节装置可调节地固连在床身上使得砂轮架底座及其上所支承的砂轮主轴等构件可以转动以改变安装位置，更好地方便了各种具有不同锥面角度气门的磨削加工。

还由于所述修整轴组件包括砂轮修整轴和安装在砂轮修整轴前端的用以安装砂轮修整碟片的修整碟片安装法兰，所述砂轮修整轴与修整电主轴的转子设为一体且通过轴承转动支承在修整电主轴的机壳上，砂轮修整轴为空心轴，在砂轮修整轴前端修整碟片安装法兰处的内孔中设有声波传感器，在砂轮修整轴后端的内孔中安装有信号发送器，信号发送器通过穿过砂轮修整轴内孔的接插件与声波传感器相插接，在修整电主轴的机壳后端安装有后盖，后盖内安装有信号传输器，信号传输器通过无线信号与信号发送器相连，所述修整电主轴通过修整电主轴座固连在修整支座上，在修整电主轴座上修整电主轴安装孔的一侧孔壁上沿轴向开有一夹紧剖口，夹紧剖口两侧的孔壁通过紧固螺钉夹紧连接，修整支座固连在砂轮架底座上，所述砂轮修整轴的轴线平行于走刀直线导轨副中导轨的长度方向，则砂轮修整轴作为修整电主轴的一部分由电力直接驱动，在砂轮修整轴前端修整碟片安装法兰处的内孔中安设的声波传感器可以随时感知砂轮修整碟片运行过程中的声波信号，在砂轮修整碟片空运转、修整过程中的工作运转时将感知到不同的声波信号，并且在修整过程中修整初期的砂轮工作表面凸凹不平的状态下与修整完成后的砂轮工作表面平整状态下也将感知到不同的声波信号，所感知的声波信号通过接插件传送到与声波传感器一起随砂轮修整轴旋转的信号发送器，再由信号发送器通过无线传输方式传送给固定安装在后盖上的信号传输器，并由信号传输器通过线缆传输到磨床的控制系统，从而保证了处于旋转运动中的声波传感器能顺利地将所感知的声波信号传输到磨床控制系统，根据所得到的声波信号，磨床的控制系统可以准确掌握砂轮的修整进程，在得到砂轮工作表面修整平整后的声波信号后及时结束砂轮修整工作，自动化程度高、砂轮修整质量得以保证，同时也提高了工作效率。修整电主轴座上修整电主轴安装孔的尺寸可以加工到与修整电主轴机壳之间无间隙配合的精度，此后在修整电主轴安装孔的一侧孔壁上沿轴向开设夹紧剖口可以使修整电主轴安装孔沿夹紧剖口张开，便于修整电主轴的顺利插入安装，安装过程不会由于修整电主轴安装孔与修整电主轴机壳之间的无间隙配合而产生插入装配的阻力，顺利安装后再通过紧固螺钉使修整电主轴安装孔的孔壁将修整电主轴机壳夹紧固连，修整电主轴安装孔与修整电主轴机壳之间无配合间隙、配合精度高，保证了修整电主轴安装的稳定性与可靠性。

再由于在床身上固连有气门辅助支承装置，气门辅助支承装置包括支承基座，在所述支承基座上沿横向滑动支承有滑座，该滑座与支承基座之间设有支承驱动装置，在滑座上支承有纵向调节座，在纵向调节座上支承有横向调节座，在横向调节座上沿竖直方向固连有上下两辅助支承件，两辅助支承件位于被磨削气门一侧与砂轮相对设置，该辅助支承件的外伸端为弧面支承部，两弧面支承部相对于气门所受磨削力的径向分力方向上下对称分布，则气门辅助支承装置由支承驱动装置驱动自动进入支承位置对磨削加工中的气门加以支承，支承用构件通过滑座沿横向（即磨床工件主轴的径向）运动进入或退出支承位置，动作快捷、效率高；支承用构件可以通过纵向调节座和横向调节座精准调节所在位置，保证进入支承位置时支承用构件能与被支承的气门保持良好的接触而防止磨削时的切削力对气门造成弯曲变形，并且不会对气门产生过大的推力；支承用构件为在横向调节座上沿竖直方向固连的上下两辅助支承件，用两辅助支承件对磨削过程中的气门加以辅助支承，支承稳定性高，两辅助支承件沿竖直方向上下排列，两辅助支承件的弧面支承部在磨削力的径向分力的对面上下对称分布，弧形的支承面可保证与气门被磨削的锥面接触良好、接触点小，弧面支承部与气门的接触部位为气门被磨削的锥面，在支承驱动装置的驱动下，两弧面支承部保持对被磨削锥面的支承推力，该支承推力所产生的径向分力会与砂轮磨削力的径向分力方向相对，在气门锥面的磨削余量被磨削完后，磨削力也相应减少，此时，两弧面支承部在支承驱动装置的驱动下也到达了行程的终点位置，两弧面支承部仅保持与气门锥面的接触，不会产生过大的支承推力，从而使气门避免或减少由于磨削力而可能产生的弯曲变形，提高磨削质量，也避免了为了降低摩擦力而减小切削用量所带来的生产效率的降低。

再由于在床身上固连有气门定位装置，气门定位装置包括定位驱动气缸，在所述定位驱动气缸的活塞杆外伸端安装有定位套，定位套的轴线位于工件主轴的轴线上，在定位套前端设有球头支承孔，在球头支承孔中插接有定位件，该定位件通过后端的球头部活动插接于球头支承孔中，定位件前端设有定位盘，在定位盘外端设有定位凸块，定位凸块沿周向均布于定位盘外端面上，在所述球头支承孔的孔壁上安装有O型弹性圈，定位件的球头部位于该O型弹性圈内侧，球头部的外表面与O型弹性圈贴合，则定位件通过球头部插接在定位套的球头支承孔内，球头部与球头支承孔之间如同球铰连接，定位件可以在一定的范围内绕定位套轴线360度改变位置，从而可以适应气门端面位置精度要求不高时的定位要求，保证定位精度；定位件前端的定位盘通过定位凸块与气门端面定位接触，减少了定位盘与气门端面的接触面积，从而可以适应气门端面形状精度要求不高时的定位要求，起到很好的定位作用，保证定位精度；所设置的O型弹性圈可以对定位件起到限位作用，避免定位件从球头支承孔中滑出，同时也不影响定位件与球头支承孔之间的活动连接。

更由于在床身上安装有与气门磨削部位相对的磨削液喷嘴，该磨削液喷嘴与磨削液增压泵通连，在床身上设有灭火装置，灭火装置包括温度感应传感器和灭火喷嘴，温度感应传感器和灭火喷嘴的安装位置与气门磨削部位相对，则磨削过程中磨削液通过磨削液增压泵增压后从磨削液喷嘴高压喷出，可以对磨削所产生的磨屑产生强烈的冲刷作用，一方面可以及时清理磨屑对砂轮所形成的粘附，保持砂轮的锋利，保证磨削效率，另一方面可以更好地带走磨削区所产生的热量；所设置的灭火装置可以极大地提高磨床的安全性能，在磨削液供应系统出现故障的极端情况下，一旦磨削区温度过高甚至发生燃烧而超出温度感应传感器所设定的范围时，灭火装置将自动启动对磨削区进行自动灭火处置，保证了磨床的安全。

综上所述，采用本技术方案能长期维持砂轮轴动平衡精度、自动监测砂轮修整质量，还能提高气门定位精度、减少磨削过程中气门的弯曲变形，并且磨削效率高、使用安全可靠。

本发明的一种优选实施方式，所述进给直线导轨副的导轨安装在上滑台的底部，进给直线导轨副的滑块安装在上滑台座上，所述进给驱动装置为伺服电机驱动的滚珠丝杠螺母副。采用该实施方式，进给直线导轨副的导轨处于上滑台的遮掩保护之下，可以极大地减少由于灰尘杂质等污物粘附在导轨上对进给直线导轨副可能造成的损伤，也减少了维护保养的工作量，并且上滑台运动精度高、动作灵敏。

本发明的另一种优选实施方式，所述走刀直线导轨副的导轨安装在下滑台的底部，走刀直线导轨副的滑块安装在砂轮架底座上，走刀驱动装置为伺服电机驱动的滚珠丝杠螺母副。采用该实施方式，走刀直线导轨副的导轨处于下滑台的遮掩保护之下，可以极大地减少由于灰尘杂质等污物粘附在导轨上对走刀给直线导轨副可能造成的损伤，也减少了维护保养的工作量，并且下滑台运动精度高、动作灵敏。

本发明的又一种优选实施方式，所述走刀直线导轨副中的导轨和进给直线导轨副中的导轨在水平面上投影的夹角在60°～90°之间。采用该实施方式，可以很好的适应常规的不同锥角的气门锥面的磨削要求。

本发明进一步的优选实施方式，在所述床身上设有环形轨道，所述砂轮架底座通过环形轨道固连在床身上，所述位置调节装置包括设于砂轮架底座外圈上的轮齿，该轮齿与调节手轮传动连接。采用该实施方式，砂轮架底座便于沿竖直方向转动而调节安装位置，并且位置调节方便。

本发明另一进一步的优选实施方式，所述平衡头为电机驱动式机械平衡头，所述信号发射器的安装位置与信号接受器的安装位置相对，信号发射器与信号接受器之间的间距T为0.5～2毫米，振动传感器安装在砂轮电主轴机壳上。采用该实施方式，平衡头内设有两个平衡块，平衡块由平衡头内的平衡电机驱动，平衡电机的动力利用无线传输技术通过信号发射器传输给信号接受器，再通过穿过砂轮电主轴内孔的导线传递给平衡电机，平衡电机由通过信号发射器和信号接受器传递的控制指令控制而运转，使平衡块移动、调整位置而实现动平衡作业，且能保证信号发射器与信号接受器之间信号传输的准确实现。

本发明又一进一步的优选实施方式，所述信号传输器的安装位置与信号发送器的安装位置相对，信号传输器与所述信号发送器之间的间距L为0.5～1.5毫米。采用该实施方式，能保证信号发送器与信号传输器之间信号传输的准确实现。

本发明更进一步的优选实施方式，在所述支承基座上沿横向通过直线导轨副滑动支承有滑座，支承驱动装置为行程可调型气缸或油缸。采用该实施方式，直线导轨副支承精度高、运动灵敏，能保证对辅助支承件的精确传动要求，气缸或油缸控制方便，可通过气缸的气压或油缸的油压来控制所驱动的辅助支承件对气门的支承推力，能保证对气门精密磨削时的支承要求，并能便于准确调节气缸或油缸的行程而保证在磨削完成时辅助支承件对气门锥面的接触状态。

本发明另一更进一步的优选实施方式，在所述定位套前端设有球头座，所述球头支承孔设置于球头座上。采用该实施方式，可以简化定位套的结构，球头座可以采用与定位套所用材料不同的耐磨材料制作，降低定位套制作成本。

本发明又一更进一步的优选实施方式，所述球头支承孔包括圆柱孔段和位于圆柱孔段底部的圆锥孔段。采用该实施方式，球头支承孔结构简单且能满足球头支承要求。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明气门精锥面磨床作进一步的详细说明。

图1是本发明气门精锥面磨床一种具体实施方式的结构示意图；

图2是图1所示结构去除罩壳及自动上料装置后的侧视图；

图3是图1所示结构中砂轮架底座、环形轨道及位置调节装置等相关部位的结构示意图；

图4是图2所示结构中砂轮架底座及其所支承的相关构件的结构示意图；

图5是图4所示结构的俯视图；

图6是图5所示结构中沿砂轮轴的轴向的剖视图；

图7是图5所示结构中下滑台部位的横剖面示意图；

图8是图4所示结构中砂轮轴组件的结构示意图；

图9是图8所示结构的沿砂轮电主轴轴向的剖视示意图；

图10是图9所示结构在砂轮电主轴座部位的横剖面示意图；

图11是图4所示结构中修整轴组件的结构示意图；

图12是图11所示结构的沿修整电主轴轴向的剖视示意图；

图13是图12 所示结构在修整电主轴座部位的横剖面示意图；

图14是图1所示结构中气门辅助支承装置的结构示意图；

图15是图14所示结构的侧面视图；

图16是图15所示结构中A-A部位的剖视图；

图17是图14所示结构中支承驱动装置部位的沿其轴向的剖视图；

图18是图1所示结构中气门定位装置的结构示意图；

图19是图18所示结构中定位套及定位件部位的轴向剖视图。

图中：1-磨削液增压泵、2-自动上料装置、3-床身、4-工件主轴组件、5-工件主轴、6-气门辅助支承装置、7-气门定位装置、8-自动出料装置、9-灭火装置、10-轮齿、11-砂轮架底座、12-上滑台、13-下滑台、14-砂轮轴组件、15-砂轮、16-气门、17-修整轴组件、18-砂轮修整碟片、19-上滑台座、20-调节手轮、21-位置调节装置、22-环形轨道、23-光栅尺、24-进给直线导轨副、25-进给驱动装置、26-走刀直线导轨副、27-走刀驱动装置、

601-支承驱动装置、602-支承基座、603-横向位置调节装置、604-滑座、605-梯形导轨座、606-连接轴、607-纵向调节座、608-横向调节座、609-支承安装座、610-辅助支承件、611-弧面支承部、612-梯形导轨、613-燕尾导轨、614-长螺栓孔、615-连接螺栓、616-直线导轨副、

701-定位件、702-定位套、703-定位驱动气缸、704-定位驱动气缸座、705-定位凸块、706-定位盘、707- O型弹性圈、708-球头部、709-球头支承孔、710-圆柱孔段、711-圆锥孔段、712-球头座、

1401-砂轮轴、1402-砂轮安装法兰、1403-振动传感器、1404-砂轮电主轴座、1405-夹紧螺钉、1406-夹紧槽、1407-安装固定孔、1408-砂轮电主轴、1409-接受器护罩、1410-平衡头、1411-轴承、1412-信号数据线、1413-砂轮电主轴机壳、1414-信号接受器、1415-信号发射器、

1701-修整支座、1702-砂轮修整轴、1703-修整碟片安装法兰、1704-修整电主轴座、1705-紧固螺钉、1706-夹紧剖口、1707-修整电主轴、1708-后盖、1709-声波传感器、1710-接插件、1711-信号发送器、1712-信号传输器。

具体实施方式

在图1和图2所示的气门精锥面磨床中，床身3为磨床的基础支承构件，支承并驱动用以夹持被磨削的气门16的工件主轴5的工件主轴组件4、用以安装并驱动磨削用砂轮15的砂轮轴组件14、用以安装并驱动砂轮修整碟片18的修整轴组件17、自动上料装置2、自动出料装置8、罩壳以控制系统等功能部件均支承于床身3上，在床身3上还安装有与气门16和砂轮15之间的气门磨削部位相对的磨削液喷嘴（图中未示出），该磨削液喷嘴与磨削液增压泵1通连，磨削液增压泵1为市场采购的通用产品，在床身3上还设有灭火装置9，灭火装置9包括温度感应传感器（图中未示出）和灭火喷嘴（图中未示出），温度感应传感器和灭火喷嘴的安装位置与气门磨削部位相对，灭火装置9可采用市场采购的通用产品或定制产品。

砂轮轴组件14位于工件主轴组件4的里侧，砂轮轴组件14安装在上滑台12上，如图4、图5、图6和图7所示，上滑台12通过进给直线导轨副24滑动支承在上滑台座19上，进给直线导轨副24的导轨安装在上滑台12的底部，进给直线导轨副24的滑块安装在上滑台座19上，在上滑台12与上滑台座19之间设有进给驱动装置25，进给驱动装置25优选为伺服电机驱动的滚珠丝杠螺母副；在上滑台12与上滑台座19之间还设有光栅尺23，上滑台座19固连在下滑台13上，下滑台13通过走刀直线导轨副26滑动支承在砂轮架底座11上，走刀直线导轨副26的导轨安装在下滑台13的底部，走刀直线导轨副26的滑块安装在砂轮架底座11上，在下滑台13与砂轮架底座11之间设有走刀驱动装置27，走刀驱动装置27优选为伺服电机驱动的滚珠丝杠螺母副，走刀直线导轨副26中导轨的长度方向与进给直线导轨副24中导轨的长度方向空间交叉，走刀直线导轨副26中的导轨和进给直线导轨副24中的导轨在水平面上投影的夹角优选为在60°～90°之间；如图3所示砂轮架底座11可调节地固连在床身3上，在砂轮架底座11与床身3之间设有可使砂轮架底座11沿竖直方向转动的位置调节装置21，作为优选实施方式，在床身3上设有环形轨道22，砂轮架底座11通过环形轨道22固连在床身3上，砂轮架底座11与环形轨道22之间设有使砂轮架底座11沿竖直方向转动的销轴，环形轨道22的圆心位于该销轴上，位置调节装置21包括设于砂轮架底座11外圈上一段圆柱面上的轮齿10，该圆柱面的轴线位于销轴的轴线上，轮齿10与调节手轮20通过与轮齿10啮合的齿轮传动连接，转动调节手轮20可方便地驱动砂轮架底座11沿竖直方向转动，使砂轮轴组件14在水平面内改变安装的角度位置，位置调节完成后通过压板将其位置压紧锁定。

参见图9，砂轮轴组件14中的砂轮轴1401与砂轮电主轴1408的转子设为一体且通过轴承1411转动支承于砂轮电主轴机壳1413上，在砂轮轴1401前端安装有用以安装砂轮15的砂轮安装法兰1402，砂轮轴1401为空心轴，在砂轮轴1401前端的内孔中固连有平衡头1410，该平衡头1410的安装位置与砂轮安装法兰1402的位置相对应，且平衡头1410位于砂轮轴1401支承用轴承1411的外侧，砂轮轴1401后端穿过砂轮电主轴机壳1413，在砂轮轴1401后端安装有信号接受器1414，信号接受器1414通过穿设于砂轮轴1401内孔中的信号数据线1412与平衡头1410电性连接，在砂轮电主轴壳体1413后端固连有接受器护罩1409，在接受器护罩1409内固连有信号发射器1415，信号发射器1415通过无线信号与信号接受器1414相连，在砂轮电主轴1408上安装有振动传感器1403，作为优选实施方式，平衡头1410为电机驱动式机械平衡头，信号发射器1415的安装位置与信号接受器1414的安装位置相对，信号发射器1415与信号接受器1414之间的间距T为0.5～2毫米，振动传感器1403安装在砂轮电主轴机壳1413上，也可以安装在其它与砂轮电主轴1408固连的机件上，所述平衡头1410、信号接受器1414以及信号发射器1415均可选用市场上相关企业销售的专业产品，振动传感器1403亦为市场采购件，优先考虑由平衡头1410的供货商配套提供的产品；砂轮电主轴机壳1413固连在砂轮电主轴座1404上，参见图8和图10，在砂轮电主轴座1404上砂轮电主轴安装孔的一侧孔壁上沿轴向开有一夹紧槽1406，夹紧槽1406两侧的孔壁通过夹紧螺钉1405紧固连接，从而将砂轮电主轴1408无间隙地固连在砂轮电主轴座1404上，在砂轮电主轴座1404的底部设有安装固边孔1407，砂轮电主轴座1404通过安装固边孔1407固连在上滑台12上。

参见图11和图12，修整轴组件17包括砂轮修整轴1702和安装在砂轮修整轴1702前端的用以安装砂轮修整碟片18的修整碟片安装法兰1703，砂轮修整轴1702与修整电主轴1707的转子设为一体且通过轴承转动支承在修整电主轴1707的机壳上，砂轮修整轴1702为空心轴，在砂轮修整轴1702前端修整碟片安装法兰1703处的内孔中设有声波传感器1709，在砂轮修整轴1702后端的内孔中安装有信号发送器1711，信号发送器1711通过穿过砂轮修整轴1702内孔的接插件1710与声波传感器1709相插接，在修整电主轴1707的机壳后端安装有后盖1708，后盖1708内安装有信号传输器1712，信号传输器1712通过无线信号与信号发送器1711相连，作为优选实施方式，信号传输器1712的安装位置与信号发送器1711的安装位置相对，信号传输器1712与所述信号发送器1711之间的间距L为0.5～1.5毫米，所述声波传感器1709、接插件1710、信号发送器1711以及信号传输器1712均可选用市场上相关企业销售的成套专业产品；修整电主轴1707通过修整电主轴座1704固连在修整支座1701上，参见图13，在修整电主轴座1704上修整电主轴安装孔的一侧孔壁上沿轴向开有一夹紧剖口1706，夹紧剖口1706两侧的孔壁通过紧固螺钉1705夹紧连接，从而将修整电主轴1707无间隙地固连在修整电主轴座1704上，修整支座1701固连在砂轮架底座11上，砂轮修整轴1702的轴线平行于走刀直线导轨副26中导轨的长度方向，砂轮修整过程中利用走刀运动完成砂轮整个磨削用表面的修整。

固连在床身3上的气门辅助支承装置6位于工件主轴组件4的外侧与砂轮轴组件14相对设置，如图14和图15所示，气门辅助支承装置6包括支承基座602，在支承基座602上沿横向滑动支承有滑座604，该横向在磨床上为工件主轴5的径向，滑座604与支承基座602之间设有支承驱动装置601，在滑座604上支承有纵向调节座607，在纵向调节座607上支承有横向调节座608，在横向调节座608上沿竖直方向固连有上下两辅助支承件610，两辅助支承件610位于被磨削的气门16一侧与砂轮15相对设置，该辅助支承件610的外伸端为弧面支承部611，两弧面支承部611相对于气门16所受磨削力的径向分力方向上下对称分布。作为优选实施方式，参见图16和图17，滑座604通过直线导轨副616沿横向滑动支承在支承基座602上，直线导轨副616的导轨安装在滑座604底部，直线导轨副616的滑块安装有支承基座602上，在滑座604上通过梯形导轨612支承有纵向调节座607，梯形导轨612设置于梯形导轨座605上，梯形导轨座605固连在滑座604上，纵向调节座607通过梯形导轨612可滑动支承在梯形导轨座605上，在梯形导轨座605上沿纵向插接有连接轴606，在梯形导轨座605上连接轴安装孔的上方设有长螺栓孔614，该长螺栓孔614沿纵向设置，纵向调节座607通过穿过长螺栓孔614的连接螺栓615与连接轴606固连，这样纵向调节座607及连接轴606可以根据需要在纵向调节安装位置并通过连接螺栓615及连接轴606与滑座604固连；支承驱动装置601为行程可调型气缸或油缸，气缸的缸体固连在支承基座602上，气缸的活塞杆端固连在与滑座604固连的梯形导轨座605上，以驱动滑座604移位；在纵向调节座607上通过燕尾导轨613支承有横向调节座608，燕尾导轨613的燕尾形导轨设置在横向调节座608的底部，燕尾导轨613的燕尾槽设置在与纵向调节座607固连的燕尾槽座上，当然也可以直接设置的纵向调节座607上，在纵向调节座607与横向调节座608之间设有横向位置调节装置603，横向位置调节装置603可简单地采用螺杆螺母调节装置，螺杆螺母调节装置的螺母固连在燕尾槽座上，在横向调节座8上设有螺杆支块，螺杆转动支承在螺杆支块上，为了提高调节精度，螺杆采用细牙螺纹，旋转螺杆即可调节横向调节座608的位置，在位置调节完成后通过并紧螺母固定位置；在横向调节座608上通过支承安装座9固连有两辅助支承件10，辅助支承件10的外伸端为PCD贴片制成的弧面支承部11。

固连在床身3上的气门定位装置7与工件主轴组件4相对设置，如图18和图19所示，气门定位装置7包括定位驱动气缸703，定位驱动气缸703优选采用行程可调型气缸，定位驱动气缸703安装在定位驱动气缸座704上并通过定位驱动气缸座704与磨床安装连接，在定位驱动气缸703的活塞杆外伸端安装有定位套702，定位套702的轴线位于工件主轴5的轴线上，在定位套702前端设有球头支承孔709，在球头支承孔709中插接有定位件701，该定位件701通过后端的球头部708活动插接于球头支承孔709中，作为优选实施方式，在定位套702前端设有球头座712，球头支承孔709设置于球头座712上，球头支承孔709包括圆柱孔段710和位于圆柱孔段710底部的圆锥孔段711，球头部708的球面与圆柱孔段710和圆锥孔段711的内表面相切，在球头支承孔709的孔壁上安装有O型弹性圈707，定位件701的球头部708位于该O型弹性圈707内侧，球头部708的外表面与O型弹性圈707贴合；在定位件701前端设有定位盘706，在定位盘706外端设有定位凸块705，定位凸块705通常为三至五个，各定位凸块705沿周向均布于定位盘706外端面上。

以上仅列举了本发明的一些优选实施方式，但本发明并不局限于此，还可以作出许多的改进和变换。只要是在本发明基本原理基础上所作出的改进与变换，均应视为落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种气门精锥面磨床，包括床身（3），安装在床身（3）上的支承并驱动工件主轴（5）的工件主轴组件（4）、砂轮轴组件（14）、修整轴组件（17），其特征在于：所述砂轮轴组件（14）中的砂轮轴（1401）与砂轮电主轴（1408）的转子设为一体且通过轴承（1411）转动支承于砂轮电主轴机壳（1413）上，在砂轮轴（1401）前端安装有砂轮安装法兰（1402），砂轮轴（1401）为空心轴，在砂轮轴（1401）前端的内孔中固连有平衡头（1410），该平衡头（1410）的安装位置与砂轮安装法兰（1402）的位置相对应，且平衡头（1410）位于砂轮轴（1401）支承用轴承（1411）的外侧，砂轮轴（1401）后端穿过砂轮电主轴机壳（1413），在砂轮轴（1401）后端安装有信号接受器（1414），信号接受器（1414）通过穿设于砂轮轴（1401）内孔中的信号数据线（1412）与平衡头（1410）电性连接，在砂轮电主轴壳体（1413）后端固连有接受器护罩（1409），在接受器护罩（1409）内固连有信号发射器（1415），信号发射器（1415）通过无线信号与信号接受器（1414）相连，在砂轮电主轴（1408）上安装有振动传感器（1403）；所述砂轮电主轴机壳（1413）固连在砂轮电主轴座（1404）上，在砂轮电主轴座（1404）上砂轮电主轴安装孔的一侧孔壁上沿轴向开有一夹紧槽（1406），夹紧槽（1406）两侧的孔壁通过夹紧螺钉（1405）紧固连接；

所述砂轮电主轴座（1404）固连在上滑台（12）上，上滑台（12）通过进给直线导轨副（24）滑动支承在上滑台座（19）上，在上滑台（12）与上滑台座（19）之间设有进给驱动装置（25），在上滑台（12）与上滑台座（19）之间还设有光栅尺（23），上滑台座（19）固连在下滑台（13）上，下滑台（13）通过走刀直线导轨副（26）滑动支承在砂轮架底座（11）上，在下滑台（13）与砂轮架底座（11）之间设有走刀驱动装置（27），走刀直线导轨副（26）中导轨的长度方向与进给直线导轨副（24）中导轨的长度方向空间交叉；砂轮架底座（11）可调节地固连在床身（3）上，在砂轮架底座（11）与床身（3）之间设有可使砂轮架底座（11）沿竖直方向转动的位置调节装置（21）；

所述修整轴组件（17）包括砂轮修整轴（1702）和安装在砂轮修整轴（1702）前端的用以安装砂轮修整碟片的修整碟片安装法兰（1703），所述砂轮修整轴（1702）与修整电主轴（1707）的转子设为一体且通过轴承转动支承在修整电主轴（1707）的机壳上，砂轮修整轴（1702）为空心轴，在砂轮修整轴（1702）前端修整碟片安装法兰（1703）处的内孔中设有声波传感器（1709），在砂轮修整轴（1702）后端的内孔中安装有信号发送器（1711），信号发送器（1711）通过穿过砂轮修整轴（1702）内孔的接插件（1710）与声波传感器（1709）相插接，在修整电主轴（1707）的机壳后端安装有后盖（1708），后盖（1708）内安装有信号传输器（1712），信号传输器（1712）通过无线信号与信号发送器（1711）相连；所述修整电主轴（1707）通过修整电主轴座（1704）固连在修整支座（1701）上，在修整电主轴座（1704）上修整电主轴安装孔的一侧孔壁上沿轴向开有一夹紧剖口（1706），夹紧剖口（1706）两侧的孔壁通过紧固螺钉（1705）夹紧连接，修整支座（1701）固连在砂轮架底座（11）上；所述砂轮修整轴（1702）的轴线平行于走刀直线导轨副（26）中导轨的长度方向；

在床身（3）上固连有气门辅助支承装置（6），气门辅助支承装置（6）包括支承基座（602），在所述支承基座（602）上沿横向滑动支承有滑座（604），该滑座（604）与支承基座（602）之间设有支承驱动装置（601），在滑座（604）上支承有纵向调节座（607），在纵向调节座（607）上支承有横向调节座（608），在横向调节座（608）上沿竖直方向固连有上下两辅助支承件（610），两辅助支承件（610）位于被磨削气门一侧与砂轮（15）相对设置，该辅助支承件（610）的外伸端为弧面支承部（611），两弧面支承部（611）相对于气门所受磨削力的径向分力方向上下对称分布；

在床身（3）上固连有气门定位装置（7），气门定位装置（7）包括定位驱动气缸（703），在所述定位驱动气缸（703）的活塞杆外伸端安装有定位套（702），定位套（702）的轴线位于工件主轴（5）的轴线上，在定位套（702）前端设有球头支承孔（709），在球头支承孔（709）中插接有定位件（701），该定位件（701）通过后端的球头部（708）活动插接于球头支承孔（709）中，定位件（701）前端设有定位盘（706），在定位盘（706）外端设有定位凸块（705），定位凸块（705）沿周向均布于定位盘（706）外端面上，在所述球头支承孔（709）的孔壁上安装有O型弹性圈（707），定位件（701）的球头部（708）位于该O型弹性圈（707）内侧，球头部（708）的外表面与O型弹性圈（707）贴合；

在床身（3）上安装有与气门磨削部位相对的磨削液喷嘴，该磨削液喷嘴与磨削液增压泵（1）通连；

在床身（3）上设有灭火装置（9），灭火装置（9）包括温度感应传感器和灭火喷嘴，温度感应传感器和灭火喷嘴的安装位置与气门磨削部位相对。

2.根据权利要求1所述的气门精锥面磨床，其特征在于：所述进给直线导轨副（24）的导轨安装在上滑台（12）的底部，进给直线导轨副（24）的滑块安装在上滑台座（19）上，所述进给驱动装置（25）为伺服电机驱动的滚珠丝杠螺母副。

3.根据权利要求1所述的气门精锥面磨床，其特征在于：所述走刀直线导轨副（26）的导轨安装在下滑台（13）的底部，走刀直线导轨副（26）的滑块安装在砂轮架底座（11）上，走刀驱动装置（27）为伺服电机驱动的滚珠丝杠螺母副。

4.根据权利要求1所述的气门精锥面磨床，其特征在于：所述走刀直线导轨副（26）中的导轨和进给直线导轨副（24）中的导轨在水平面上投影的夹角在60°～90°之间。

5.根据权利要求1所述的气门精锥面磨床，其特征在于：在所述床身（3）上设有环形轨道（22），所述砂轮架底座（11）通过环形轨道（22）固连在床身（3）上，所述位置调节装置（21）包括设于砂轮架底座（11）外圈上的轮齿（10），该轮齿（10）与调节手轮（20）传动连接。

6.根据权利要求1所述的气门精锥面磨床，其特征在于：所述平衡头（1410）为电机驱动式机械平衡头，所述信号发射器（1415）的安装位置与信号接受器（1414）的安装位置相对，信号发射器（1415）与信号接受器（1414）之间的间距T为0.5～2毫米，振动传感器（1403）安装在砂轮电主轴机壳（1413）上。

7.根据权利要求1所述的气门精锥面磨床，其特征在于：所述信号传输器（1712）的安装位置与信号发送器（1711）的安装位置相对，信号传输器（1712）与所述信号发送器（1711）之间的间距L为0.5～1.5毫米。

8.根据权利要求1所述的气门精锥面磨床，其特征在于：在所述支承基座（602）上沿横向通过直线导轨副（616）滑动支承有滑座（604），支承驱动装置（601）为行程可调型气缸或油缸。

9.根据权利要求1所述的气门精锥面磨床，其特征在于：在所述定位套（702）前端设有球头座（712），所述球头支承孔（709）设置于球头座（712）上。

10.根据权利要求1或9所述的气门精锥面磨床，其特征在于：所述球头支承孔（709）包括圆柱孔段（710）和位于圆柱孔段（710）底部的圆锥孔段（711）。

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