CN113953902A - 一种结构紧凑的高精度外圆磨床 - Google Patents

一种结构紧凑的高精度外圆磨床 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种结构紧凑的高精度外圆磨床，包括砂轮架、磨床头架、磨床尾架和机体，所述砂轮架包括砂轮架箱体、砂轮电主轴、砂轮盘，所述砂轮架箱体上设有振动感应器，所述砂轮电主轴固定在砂轮架箱体内，所述砂轮电主轴包括主轴外套、中空主轴和后端盖，所述中空主轴转动设置在主轴外套内，所述后端盖装有发射器，所述中空主轴头部内设有平衡头，尾部设有非集成式接收器，所述非集成式接收器通过弹簧数据线连接平衡头；所述磨床头架包括头架箱体，所述头架箱体内设有交流伺服电机、减速机、主轴外套组件和头架主轴。本发明结构紧凑、砂轮盘实现在线动平衡，加工精度高，通用性好。

Description

一种结构紧凑的高精度外圆磨床
技术领域
本发明涉及数控车床技术领域，具体涉及一种结构紧凑的高精度外圆磨床。
背景技术
外圆磨床是加工工件圆柱形、圆锥形或其他形状素线展成的外表面和轴肩端面的磨床，能加工各种圆柱形圆锥形外表面及轴肩端面磨床。一般是由基础部分的铸铁床身，工作台，支承并带动工件旋转的头架、尾座、安装磨削砂轮的砂轮架(磨头)，控制磨削工件尺寸的横向进给机构，控制机床运动部件动作的电器和液压装置等主要部件组成。
随着数控机床的发展，对磨床的要求越来越高，要求外圆磨床结构紧凑、加工精度高，通用性好，方便实现自动化。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供了一种结构紧凑的高精度外圆磨床，结构紧凑，磨床头架将电机内置在头架箱体内，占用空间小，有效防止冷却液渗入，保护了电机，延长了磨床头架的使用寿命，并为机床加装自动化设备预留出了合理的空间；安装电机的偏心法兰通过楔块与箱体固定，拆装调试方便；采用小功率电机实现主轴转动，节能降耗；
砂轮电主轴通过齿轮式磁感应编码器读数头及齿轮盘相配合，实时检测砂轮电主轴的转角、转速，最终由电机的转子带动中空主轴达到用户所需转角、转速；
砂轮电主轴内置平衡头，砂轮电主轴转动时实现动平衡，将砂轮平衡量控制在一定范围内，从而减少砂轮盘的振动，提高砂轮的磨削精度，延长砂轮电主轴的使用寿命；
砂轮电主轴、头架顶尖和尾架顶尖均可左右换装，提高了设备的通用性。
本发明的目的是这样实现的：
一种结构紧凑的高精度外圆磨床，包括砂轮架、磨床头架、磨床尾架和机体，所述砂轮架包括砂轮架箱体、砂轮电主轴、砂轮盘，所述砂轮架箱体上设有振动感应器，所述砂轮电主轴固定在砂轮架箱体内，所述砂轮电主轴包括主轴外套、中空主轴和后端盖，所述中空主轴转动设置在主轴外套内，所述后端盖装有发射器，所述中空主轴头部内设有平衡头，尾部设有非集成式接收器，所述非集成式接收器通过弹簧数据线连接平衡头；
所述磨床头架包括头架箱体和箱盖，所述头架箱体内设有交流伺服电机、减速机、主轴外套组件和头架主轴，所述箱盖设有空腔，顶尖侧主动轮、顶尖侧从动轮、同步带和同步带轮盖设置在空腔内；
所述磨床尾架包括尾架箱体，所述尾架箱体内设有顶尖套筒，所述尾架顶尖从顶尖套筒伸出。
优选的，所述砂轮电主轴可左右换装在砂轮架箱体内，所述头架主轴可左右换装在头架箱体内，所述顶尖套筒可左右换装在尾架箱体内。
优选的，所述中空主轴的后端部设有齿轮盘，所述轴承座对应齿轮盘设有齿轮式磁感应编码器读数头。
优选的，所述头架主轴顶尖侧设有顶尖侧从动轮，所述交流伺服电机、减速机的输出轴伸出头架箱体并连接顶尖侧主动轮，顶尖侧从动轮连接同步带轮盖，同步带轮盖连接主轴止动块，主轴止动块插接头架主轴。
优选的，所述磨床头架还包括头架回转盘，所述头架回转盘通过侧压块连接机体的工作台导轨，所述头架回转盘上设有零位撞块，所述头架箱体对应零位撞块设有零位调整板，所述零位调整板上设有零位碰撞螺钉，所述零位碰撞螺钉与零位撞块接触则表示头架处于零位，即头架主轴与工作台导轨轴线平行。
优选的，所述偏心法兰通过双弧形楔块固定在头架箱体上，偏心法兰用于固定交流伺服电机、减速机，通过旋转偏心法兰张紧同步带，调节到合适位置通过螺钉将偏心法兰与双弧形楔块连接牢固，双弧形楔块向外胀开，将偏心法兰固定在头架箱体上；所述箱体远离顶尖侧的一端对应交流伺服电机、减速机设有出线盖板，出线盖板也通过双弧形楔块固定在头架箱体上。
本发明的有益效果是：
本发明结构紧凑，磨床头架将电机内置在头架箱体内，占用空间小，有效防止冷却液渗入，保护了电机，延长了磨床头架的使用寿命，并为机床加装自动化设备预留出了合理的空间；安装电机的偏心法兰通过楔块与箱体固定，拆装调试方便；采用小功率电机实现主轴转动，节能降耗；
砂轮电主轴通过齿轮式磁感应编码器读数头及齿轮盘相配合，实时检测砂轮电主轴的转角、转速，最终由电机的转子带动中空主轴达到用户所需转角、转速；
砂轮电主轴内置平衡头，砂轮电主轴转动时实现动平衡，将砂轮平衡量控制在一定范围内，从而减少砂轮盘的振动，提高砂轮的磨削精度，延长砂轮电主轴的使用寿命；
砂轮电主轴、头架顶尖和尾架顶尖均可左右换装，提高了设备的通用性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为砂轮架的结构示意图。
图3为砂轮架箱体的剖视图。
图4为砂轮电主轴的外形示意图。
图5为砂轮电主轴的装配示意图。
图6为磨床头架的的主视图。
图7为磨床头架的装配示意图。
图8为磨床头架的立体示意图一。
图9为磨床头架的立体示意图二。
图10为磨床头架的零位撞块和零位碰撞螺钉装配的局部放大图。
图11为头架箱体的剖视图。
图12为磨床尾架的结构示意图。
图13为磨床尾架的俯视图。
图14为尾架箱体的结构示意图。
其中：砂轮架1；磨床头架2；磨床尾架3；机体4；砂轮架箱体1.1；砂轮电主轴容纳通孔1.1.1；砂轮电主轴安装孔槽1.1.2；砂轮电主轴1.2；
砂轮盘1.3；振动感应器1.4；主轴外套1.2.1；安装法兰1.2.1.1；
中空主轴1.2.2；电机定转子1.2.3；前组合轴承1.2.4；后组合轴承1.2.5；轴承座1.2.6；后端盖1.2.7；发射器1.2.8；齿轮盘1.2.9；齿轮式磁感应编码器读数头1.2.10；平衡头1.2.11；非集成式接收器1.2.12；弹簧数据线1.2.13；抱箍胀套1.2.14；头架回转盘2.1；旋转芯轴2.1.1；头架箱体2.2；主轴外套容纳通孔2.2.1；内置电机容纳通孔2.2.2；安装孔槽2.2.3；箱盖2.3；侧压块2.4；交流伺服电机2.5；顶尖侧主动轮2.6；顶尖侧从动轮2.7；主轴外套组件2.8；头架安装法兰2.8.1；头架抱箍胀套2.8.2；头架主轴2.9；偏心法兰2.10；同步带2.11；限位挡圈2.12；同步带轮盖2.13；主轴止动块2.14；零位撞块2.15；零位调整板2.16；零位碰撞螺钉2.17；锁紧螺栓2.18；双弧形楔块2.19；螺钉2.20；出线盖板2.21；减速机2.22；
尾架箱体3.1；安装通孔3.1.1；顶尖套筒3.2；尾架顶尖3.3。
具体实施方式
参见图1-14，本发明涉及一种结构紧凑的高精度外圆磨床，包括砂轮架1、磨床头架2、磨床尾架3和机体4，所述砂轮架1包括砂轮架箱体1.1、砂轮电主轴1.2、砂轮盘1.3，所述砂轮架箱体1.1上设有振动感应器1.4，所述砂轮电主轴1.2固定在砂轮架箱体1.1内，所述砂轮电主轴1.2包括主轴外套1.2.1，所述主轴外套1.2.1内设有中空主轴1.2.2、电机定转子1.2.3，所述中空主轴1.2.2头部伸出主轴外套1.2.1后连接砂轮盘1.3，所述电机定转子1.2.3套设在中空主轴1.2.2上，所述中空主轴1.2.2两端分别通过前组合轴承1.2.4、后组合轴承1.2.5支撑，所述前组合轴承1.2.4位于主轴外套1.2.1和中空主轴1.2.2之间，所述后组合轴承1.2.4位于中空主轴1.2.2和轴承座1.2.6之间，所述轴承座1.2.6与主轴外套1.2.1固定，所述轴承座1.2.6连接后端盖1.2.7，所述后端盖1.2.7装有发射器1.2.8，所述中空主轴1.2.2的后端部设有齿轮盘1.2.9，所述轴承座1.2.6对应齿轮盘1.2.9设有齿轮式磁感应编码器读数头1.2.10，所述中空主轴1.2.2头部内设有平衡头1.2.11，尾部设有非集成式接收器1.2.12，所述非集成式接收器1.2.12通过弹簧数据线1.2.13连接平衡头1.2.11，所述非集成式接收器1.2.12与发射器1.2.8相匹配，所述振动感应器1.4、平衡头1.2.11、发射器1.2.8和非集成式接收器1.2.12均与控制器电连接。
电机定转子1.2.3带动中空主轴1.2.2转动，中空主轴1.2.2带动齿轮盘1.2.9偏转，齿轮式磁感应编码器读数头1.2.10检测到齿轮盘1.2.9的偏转角度和转动速度，将信号反馈给定子，通过反馈调整定子的电流及电压相序，产生相应磁场，控制转子的转角、转速以此循环往复，最终由转子带动中空主轴1.2.2达到用户所需转角、转速。
振动感应器1.4感应到振动信号，将振动信号反馈给控制器，控制器根据振动信号做出判断，将动平衡信号传递给发射器1.2.8，发射器1.2.8将动平衡信号通过无线感应传递给非集成式接收器1.2.12，非集成式接收器1.2.12通过弹簧数据线1.2.13将动平衡信号传给中空主轴1.2.2头部的平衡头1.2.11，平衡头1.2.11接收信号启动平衡。
所述主轴外套1.2.1一端一体成型有安装法兰1.2.1.1，另一端设有抱箍胀套1.2.14，所述安装法兰1.2.1.1与抱箍胀套1.2.14外径相同，所述安装法兰1.2.1.1与抱箍胀套1.2.14的安装孔一致，方便砂轮电主轴1.2左右换装，提高砂轮电主轴1.2的通用性。
所述砂轮架箱体1.1设有砂轮电主轴容纳通孔1.1.1，所述砂轮电主轴容纳通孔1.1.1的左右两侧对称设有砂轮电主轴安装孔槽1.1.2，安装法兰1.2.1.1和抱箍胀套1.2.14可左右换装在砂轮电主轴安装孔槽1.1.2内，方便砂轮电主轴1.2调头安装，提高砂轮架箱体1.1的通用性。
所述磨床头架包括头架回转盘2.1、头架箱体2.2和箱盖2.3，所述头架回转盘2.1通过侧压块2.4连接机体4的工作台导轨，头架回转盘2.1的旋转芯轴2.1.1与头架箱体2.2连接，可带动头架箱体2.2转动，箱盖2.3设置在头架箱体2.2的一侧，所述头架箱体2.2内设有交流伺服电机2.5、减速机2.22、主轴外套组件2.8和头架主轴2.9，所述箱盖2.3设有空腔，顶尖侧主动轮2.6、顶尖侧从动轮2.7、同步带2.11和同步带轮盖2.13设置在空腔内，所述交流伺服电机2.5、减速机2.22通过偏心法兰2.10固定在头架箱体2.2内，所述交流伺服电机2.5、减速机2.22为外购件，额定功率400W，主轴外套组件2.8固定在头架箱体2.2内，头架主轴2.9转动设置在主轴外套组件2.8内，头架主轴2.9的顶尖侧伸出主轴外套组件2.8，所述头架主轴2.9顶尖侧设有顶尖侧从动轮2.7，所述顶尖侧从动轮2.7和顶尖侧主动轮2.6通过同步带2.11连接，所述交流伺服电机2.5、减速机2.22的输出轴伸出头架箱体2.2并连接顶尖侧主动轮2.6，顶尖侧主动轮2.6外设有限位挡圈2.12，限位挡圈2.12通过螺钉与交流伺服电机2.5、减速机2.22连接。所述顶尖侧从动轮2.7与头架主轴2.9转动设置，顶尖侧从动轮2.7连接同步带轮盖2.13，同步带轮盖2.13连接主轴止动块2.14，主轴止动块2.14插接头架主轴2.9，头架主轴2.9和同步带轮盖2.13伸出箱盖2.3，主轴止动块2.14固定在同步带轮盖2.13的外端面。
所述头架回转盘2.1上设有零位撞块2.15，所述头架箱体2.2对应零位撞块2.15设有零位调整板2.16，所述零位调整板2.16上设有零位碰撞螺钉2.17，所述零位碰撞螺钉2.17与零位撞块2.15接触则表示头架处于零位，即头架主轴2.9与工作台导轨轴线平行。当头架箱体2.2需要回到零位时，只需要手动转动头架箱体2.2，当零位撞块2.15与零位碰撞螺钉2.17碰撞则停止转动，此时头架恢复零位。当头架箱体2.2调整至零位时，通过锁紧螺栓2.18将头架箱体2.2锁紧在工作台导轨上，防止头架箱体2.2晃动。锁紧螺栓2.18头部设有内六角螺母，方便调节。
所述偏心法兰2.10通过楔块19固定在头架箱体2.2上，偏心法兰2.10用于固定交流伺服电机2.5、减速机2.22，通过旋转偏心法兰2.10张紧同步带2.11，调节到合适位置通过螺钉2.20将偏心法兰2.10与双弧形楔块2.19连接牢固，双弧形楔块2.19向外胀开，将偏心法兰2.10固定在头架箱体2.2上。
所述箱体远离顶尖侧的一端对应交流伺服电机2.5、减速机2.22设有出线盖板2.21，出线盖板2.21也通过双弧形楔块固定在头架箱体2.2上。
磨床头架的动作包括以下步骤：
交流伺服电机2.5、减速机2.22带动顶尖侧主动轮2.6转动，顶尖侧主动轮2.6通过同步带2.11带动顶尖侧从动轮2.7转动，顶尖侧从动轮2.7带动同步带轮盖2.13及其上的主轴止动块2.14转动，主轴止动块2.14带动头架主轴2.9转动。
头架箱体2.2可通过调节箱体上方内藏式的内六角柱形螺母，可转动头架箱体2.2在水平面内的位置。当头架箱体2.2需要回到零位时，只需要手动转动头架箱体2.2，当零位撞块2.15与零位碰撞螺钉2.17碰撞则停止转动，此时头架恢复零位。
所述头架箱体2.2上设有主轴外套容纳通孔2.2.1和内置电机容纳通孔2.2.2，所述主轴外套容纳通孔2.2.1的左右两侧对称设有安装孔槽2.2.3，所述主轴外套组件2.8一端设有头架安装法兰2.8.1，另一端设有头架抱箍胀套2.8.2，所述头架安装法兰2.8.1与头架抱箍胀套2.8.2外径尺寸相同，所述头架安装法兰2.8.1和头架抱箍胀套2.8.2可左右换装在安装孔槽2.2.3内，所述安装法兰2.8.1和头架抱箍胀套2.8.2的安装孔一致，方便头架主轴2.9左右换装，提高磨床头架的通用性。
所述出线盖板2.21和偏心法兰2.10可左右换装在内置电机容纳通孔2.2.2的两端。
所述磨床尾架3包括尾架箱体3.1，所述尾架箱体3.1内设有顶尖套筒3.2，所述尾架顶尖3.3从顶尖套筒3.2伸出，所述尾架箱体3.1设有安装通孔3.1.1，所述顶尖套筒3.2可左右换装设置在安装通孔3.1.1内，从而使尾架顶尖3.3可左右换装。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种结构紧凑的高精度外圆磨床，包括砂轮架（1）、磨床头架（2）、磨床尾架（3）和机体（4），所述磨床尾架（3）包括尾架箱体（3.1），所述尾架箱体（3.1）内设有顶尖套筒（3.2），所述尾架顶尖（3.3）从顶尖套筒（3.2）伸出，其特征在于：所述砂轮架（1）包括砂轮架箱体（1.1）、砂轮电主轴（1.2）、砂轮盘（1.3），所述砂轮架箱体（1.1）上设有振动感应器（1.4），所述砂轮电主轴（1.2）固定在砂轮架箱体（1.1）内，所述砂轮电主轴（1.2）包括主轴外套（1.2.1）、中空主轴（1.2.2）和后端盖（1.2.7），所述中空主轴（1.2.2）转动设置在主轴外套（1.2.1）内，所述后端盖（1.2.7）装有发射器（1.2.8），所述中空主轴（1.2.2）头部内设有平衡头（1.2.11），尾部设有非集成式接收器（1.2.12），所述非集成式接收器（1.2.12）通过弹簧数据线（1.2.13）连接平衡头（1.2.11）；所述磨床头架包括头架箱体（2.2）和箱盖（2.3），所述头架箱体（2.2）内设有交流伺服电机（2.5）、减速机（2.22）、主轴外套组件（2.8）和头架主轴（2.9）。
2.根据权利要求1所述的一种结构紧凑的高精度外圆磨床，其特征在于：所述砂轮电主轴（1.2）可左右换装在砂轮架箱体（1.1）内，所述头架主轴（2.9）可左右换装在头架箱体（2.2）内，所述顶尖套筒（3.2）可左右换装在尾架箱体（3.1）内。
3.根据权利要求1所述的一种结构紧凑的高精度外圆磨床，其特征在于：所述中空主轴（1.2.2）的后端部设有齿轮盘（1.2.9），所述轴承座（1.2.6）对应齿轮盘（1.2.9）设有齿轮式磁感应编码器读数头（1.2.10）。
4.根据权利要求1所述的一种结构紧凑的高精度外圆磨床，其特征在于：所述交流伺服电机（2.5）、减速机（2.22）通过偏心法兰（2.10）固定在头架箱体（2.2）内，所述箱盖（2.3）设有空腔，顶尖侧主动轮（2.6）、顶尖侧从动轮（2.7）、同步带（2.11）和同步带轮盖（2.13）设置在空腔内，所述头架主轴（2.9）顶尖侧设有顶尖侧从动轮（2.7），所述交流伺服电机（2.5）、减速机（2.22）的输出轴伸出头架箱体（2.2）并连接顶尖侧主动轮（2.6），顶尖侧从动轮（2.7）连接同步带轮盖（2.13），同步带轮盖（2.13）连接主轴止动块（2.14），主轴止动块（2.14）插接头架主轴（2.9）。
5.根据权利要求1所述的一种结构紧凑的高精度外圆磨床，其特征在于：所述磨床头架（2）还包括头架回转盘（2.1），所述头架回转盘（2.1）通过侧压块（2.4）连接机体（4）的工作台导轨，所述头架回转盘（2.1）上设有零位撞块（2.15），所述头架箱体（2.2）对应零位撞块（2.15）设有零位调整板（2.16），所述零位调整板（2.16）上设有零位碰撞螺钉（2.17），所述零位碰撞螺钉（2.17）与零位撞块（2.15）接触则表示头架处于零位，即头架主轴（2.9）与工作台导轨轴线平行。
6.根据权利要求4所述的一种结构紧凑的高精度外圆磨床，其特征在于：所述偏心法兰（2.10）通过双弧形楔块（2.19）固定在头架箱体（2.2）上，偏心法兰（2.10）用于固定交流伺服电机（2.5）、减速机（2.22），通过旋转偏心法兰（2.10）张紧同步带（2.11），调节到合适位置通过螺钉（2.20）将偏心法兰（2.10）与双弧形楔块（2.19）连接牢固，双弧形楔块（2.19）向外胀开，将偏心法兰（2.10）固定在头架箱体（2.2）上；所述箱体远离顶尖侧的一端对应交流伺服电机（2.5）、减速机（2.22）设有出线盖板（2.21），出线盖板（2.21）也通过双弧形楔块固定在头架箱体（2.2）上。
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