CN114012574A - 一种立式磨床 - Google Patents

Abstract

本发明为解决现有卧式磨床在对石英砣外圆面的磨削加工时，石英砣容易碎裂，且需要将石英砣切断加工的问题，提供一种立式磨床，属于机械设备技术领域。一种立式磨床，石英砣呈立式方式固定于立式磨床内，并由立式磨床对石英砣的外圆面进行磨削加工，所述立式磨床包括机架、装卡机构、传动机构和两套磨削机构；所述装卡机构具有装卡上组件和装卡下组件；所述传动机构设置所述机架上，其一部分可沿着与石英砣的轴长方向平行的方向上下移动；两套所述磨削机构水平相对设置，并分别与所述传动机构的可上下移动的部分连接。本发明中立式磨床可从整体上改变石英砣的受力分布情况，降低石英砣料的断裂风险，且石英砣磨削加工无需进行切断处理。

Description

一种立式磨床

技术领域

本发明涉及机械设备技术领域，尤其涉及一种立式磨床。

背景技术

石英玻璃是由二氧化硅单一组分构成的特种工业技术玻璃，其具有其他材料所没有的独特综合性能，在现代工业和高科技领域发挥了非常重要的作用。高纯度优质石英玻璃最常见的生产方法为粉料气炼制砣工艺，该工艺是用粒度为100~200目的天然水晶粉或经高度提纯的硅石粉为原料，送入氢氧燃烧器中，喷洒到石英玻璃靶托上，并逐渐冷却为柱状固体石英砣。石英砣在熔融-沉积-冷却-凝固的过程中会在的外圆面造成石英晶体颗粒凝结，产生产品外观缺陷。在制砣完成后，必须用磨削的方式对其进行打磨加工，才能进行下一道工序。

目前，对石英砣外圆面的磨削主要是在卧式磨床上进行的，在卧式磨床上石英砣必须水平装卡，且石英砣材质非常易碎，这对于石英砣的固定及定位提出了非常严格的要求。同时，对于体积或重量较大的石英砣，只能采用先分段切割，再装卡磨削的方法，这就极大地降低了石英砣的外圆面磨削处理过程的生产效率，增加了生产成本。

发明内容

本发明为解决现有卧式磨床在对石英砣外圆面的磨削加工时，石英砣容易碎裂，且需要将石英砣切断加工的问题，提供一种立式磨床。石英砣采用立式方式安装在该立式磨床中，沿石英砣的轴长方向由装卡机构的装卡上组件和装卡下组件分别对石英砣两端施加作用力进行固定，该作用力的方向与重力方向重合。同时两套磨削机构沿石英砣径向对称布置后，两者对石英砣施加的挤压力方向相反。最终通过上述装卡和磨削方式的设置，从整体上改变了石英砣的受力分布情况，降低了石英砣料的断裂风险，且石英砣磨削加工无需进行切断处理。

本发明采用的技术方案是：

一种立式磨床，石英砣呈立式方式固定于所述立式磨床内，并由所述立式磨床对石英砣的外圆面进行磨削加工，所述立式磨床包括：

机架，所述机架呈立式方式设置；

装卡机构，所述装卡机构具有装卡上组件和装卡下组件；所述装卡上组件与所述机架上部连接；所述装卡下组件与所述装卡上组件相对设置，并与所述机架的下部连接；所述装卡上组件和所述装卡下组件之间的区域为石英砣的立式固定区域和轴向旋转区域；

传动机构，所述传动机构设置所述机架上，其一部分可沿着与石英砣的轴长方向平行的方向上下移动；

两套磨削机构，两套所述磨削机构水平相对设置，并分别与所述传动机构的可上下移动的部分连接；两套所述磨削机构之间的区域为石英砣的外圆面磨削加工区；两套所述磨削机构上提供磨削的部分分别可与石英砣的外圆面接触，且所述接触点分别位于石英砣同一直径方向的两端。

进一步地，所述机架包括：

底座，所述底座为所述装卡下组件和所述传动机构提供固定基础；

两根立柱，所述立柱平行设置，并垂直安装在所述底座的顶部外；

上横梁，所述上横梁位于所述底座上方，其两边分别与两根所述立柱的顶部连接，为所述装卡上组件提供固定基础。

进一步地，所述装卡上组件包括：

调节杆，所述调节杆沿石英砣的轴长方向设置，并与所述上横梁螺纹连接；

推力轴承，所述推力轴承安装在所述调节杆朝向所述装卡下组件的一端上；

随动顶盘，所述随动顶盘位于所述调节杆的轴长方向上，并与所述推力轴承连接；所述随动顶盘和所述推力轴承的旋转轴向中心以及所述调节杆的轴向中心重合。

进一步地，所述装卡下组件包括：

石英砣旋转电机，所述石英砣旋转电机安装在所述底座的中空内部；

旋转底座，所述旋转底座位于所述底座顶部，与所述装卡上组件相对设置；所述旋转底座与所述石英砣旋转电机连接，两者的旋转轴向中心重合；

三爪卡盘，所述三爪卡盘安装在所述旋转底座上，可沿石英砣的径向对石英砣的下端进行固定。

进一步地，所述传动机构包括：

丝杆，所述丝杆沿与石英砣的轴长方向平行的方向设置，其两端分别与所述上横梁和所述底座活动连接；

丝杠电机，所述丝杆电机安装在所述底座的中空内部，并与所述丝杠连接；

两根滑道，所述滑道分别沿两根所述立柱的长度方向安装在所述立柱相对的内侧；

平动横梁，所述平动横梁沿与所述丝杠的轴长方向垂直的方向设置，其套设在所述丝杠上；所述平动横梁与所述丝杠螺纹啮合，其两端分别与所述滑道滑动连接。

进一步地，所述磨削机构包括：

横向立柱，所述横向立柱沿与所述平动横梁垂直的方向设置，一端与所述平动横梁连接；所述横向立柱的另一自由端延伸至石英砣附近；

纵向立柱，所述立柱沿所述立柱平行的方向设置，并与所述横向立柱的自由端附近连接；

磨削组件，所述磨削组件整体沿与所述纵向立柱垂直的方向设置，并与所述纵向立柱连接；所述磨削组件提供磨削的部分朝向石英砣。

进一步地，所述磨削机构还包括：

U形开口槽状的第一安装座，所述第一安装座的槽底外侧与所述平动横梁连接；所述第一安装座的槽宽方向与所述平动横梁的长度方向垂直，其槽口朝向石英砣的固定区域；所述横向立柱的一端插入到所述第一安装座内；

连接销轴，所述连接销轴穿设在所述第一安装座和所述横向立柱的结合处，其作为所述横向立柱的偏转中心轴；

固定销轴，所述固定销轴穿设在所述第一安装座和所述横向立柱的结合处，其可限制所述横向立柱的偏转。

进一步地，所述磨削组件包括：

第一伺服电动缸，所述第一伺服电动缸沿与所述纵向立柱垂直的方向安装在所述纵向立柱的上端；

U形开口槽状的第二安装座，所述第二安装座安装在所述第一伺服电动缸的推杆的自由端端部；

粗砂轮，所述粗砂轮安装在所述第二安装座内，其圆周外壁突出于所述第二安装座，与石英砣接触后进行粗磨削加工；

粗砂轮电机，所述粗砂轮电机安装在所述第二安装座的外侧，并与所述粗砂轮连接并驱动所述粗砂轮旋转；

第二伺服电动缸，所述第二伺服电动缸沿与所述纵向立柱垂直的方向安装在所述纵向立柱的下端；

U形开口槽状的第三安装座，所述第三安装座安装在所述第二伺服电动缸的推杆的自由端端部；

细砂轮，所述细砂轮安装在所述第三安装座内，其圆周外壁突出于所述第三安装座，与石英砣接触后进行细磨削加工；

细砂轮电机，所述细砂轮电机安装在所述第三安装座的外侧，并与所述细砂轮连接并驱动所述细砂轮旋转。

进一步地，所述第一伺服电动缸和所述第二伺服电动缸各自配设有对应的压力传感器。

进一步地，所述磨削组件包括：

第一伺服电动缸，所述第一伺服电动缸沿与所述纵向立柱垂直的方向与所述纵向立柱连接；

U形开口槽状的第二安装座，所述第二安装座安装在所述第一伺服电动缸的推杆的自由端端部；

粗砂轮，所述粗砂轮安装在所述第二安装座内，其圆周外壁突出于所述第二安装座与石英砣接触后进行粗磨削加工；

粗砂轮电机，所述粗砂轮电机安装在所述第二安装座的外侧，并与所述粗砂轮连接并驱动所述粗砂轮旋转；

或者

所述磨削组件包括：

第二伺服电动缸，所述第二伺服电动缸沿与所述纵向立柱垂直的方向与所述纵向立柱连接；

U形开口槽状的第三安装座，所述第三安装座安装在所述第二伺服电动缸的推杆的自由端端部；

细砂轮，所述细砂轮安装在所述第三安装座内，其圆周外壁突出于所述第三安装座与石英砣接触后进行细磨削加工；

细砂轮电机，所述细砂轮电机安装在所述第三安装座的外侧，并与所述细砂轮连接并驱动所述细砂轮旋转。

本发明的有益效果是：

本发明为解决现有卧式磨床在对石英砣外圆面的磨削加工时，石英砣容易碎裂，且需要将石英砣切断加工的问题，提供一种立式磨床。该立式磨床包括机架、装卡机构、磨削机构和传动机构。机架整体呈立式方式设置。装卡机构包括装卡上组件和装卡下组件。装卡上组件安装在机架的上方，装卡下组件安装在机架的下方，且装卡上组件和装卡下组件上下相对设置。装卡上组件和装卡下组件之间的区域为石英砣的立式固定区域和轴向旋转区域。石英砣呈立式方式设置，并卡持在装卡上组件和装卡下组件之间并可旋转转动。磨削机构设有两套，结构相同。两套磨削结构水平相对设置，距离机架下部的高度相同，形成双臂结构。石英砣竖立安装后，其位于两套磨削机构之间。两套磨削机构上提供磨削的部分与石英砣的外圆面接触，且接触点分别位于石英砣同一直径方向的两端，由此进行石英砣的外圆面磨削加工。传动机构设置机架上，其一部分可沿着与石英砣的轴长方向平行的方向上下移动。两套磨削机构分别与传动机构的上下移动的部分连接，并由传动机构带动磨削机构沿着石英砣的轴长方向上下往复移动。本发明中的立式磨床，石英砣采用立式方式安装后，沿石英砣的轴长方向由装卡机构的装卡上组件和装卡下组件分别对石英砣两端施加作用力进行固定，该作用力的方向与重力方向重合。同时两套磨削机构沿石英砣径向对称布置后，两者对石英砣施加的挤压力方向相反。最终通过上述装卡和磨削方式的设置，从整体上改变了石英砣的受力分布情况，降低了石英砣料的断裂风险。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有现技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例中，立式磨床的结构示意图一。

图2为实施例中，立式磨床的结构示意图二。

图3为实施例中，立式磨床的结构示意图三。

图4为图1中A处局部放大示意图。

图5为石英砣磨削加工中的受力分析示意图。

附图标记为：

1’-石英砣，1-机架，2-装卡机构，3-磨削机构，4-传动机构；

11-底座，12-立柱，13-上横梁；

21-调节杆，22-推力轴承，23-随动顶盘，24-石英砣旋转电机，25-旋转底座，26-三爪卡盘；

31-第一安装座，32-横向立柱，33-纵向立柱，34-磨削组件，35-连接销轴，36-固定销轴；

341-第一伺服电动缸，342-第二安装座，343-粗砂轮，344-粗砂轮电机，345-第二伺服电动缸，346-第三安装座，347细砂轮，348-细砂轮电机；

41-丝杠，42-丝杠电机，43-滑道，44-平动横梁。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

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”、“轴向”、“径向”、“周向”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装置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。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。

下面结合附图对发明的实施例进行详细说明。

目前，对石英砣的外圆面的磨削主要是在卧式磨床上进行的。卧式磨床上石英砣必须水平装卡。但是石英砣材质非常易碎，这对于石英砣的固定及定位提出了非常严格的要求。导致上述现象的原因在于石英砣水平放置时，石英砣的夹持方向与石英砣的重力方向不一致。同时，磨头对石英砣料的压力会增加石英砣的重力方向作用力，受力不均，增加了石英砣碎裂的风险。

同时，对于体积大或重量较大的石英砣，受限于现有卧式磨床加工区域的长度，只能采用先分段切割，再装卡磨削的方法，这就极大地降低了石英砣的外圆面磨削处理过程的生产效率，增加了生产成本。

为解决现有卧式磨床在对石英砣外圆面的磨削加工时，石英砣容易碎裂，且需要将石英砣切断加工的问题，提供一种立式磨床，其结构如图1~图3所示。

一种立式磨床，该立式磨床包括机架1、装卡机构2、磨削机构3和传动机构4。机架1整体呈立式方式设置。装卡机构2包括装卡上组件和装卡下组件。装卡上组件安装在机架1的上方，装卡下组件安装在机架1的下方，且装卡上组件和装卡下组件上下相对设置。装卡上组件和装卡下组件之间的区域为石英砣1’的立式固定区域和轴向旋转区域。石英砣1’呈立式方式设置，并卡持在装卡上组件和装卡下组件之间并可旋转转动。磨削机构3设有两套，结构相同。两套磨削结构3水平相对设置，距离机架1下部的高度相同，形成双臂结构。石英砣1’竖立安装后，其位于两套磨削机构3之间。两套磨削机构3上提供磨削的部分与石英砣1’的外圆面接触，且接触点分别位于石英砣1’同一直径方向的两端，由此进行石英砣1’的外圆面磨削加工。传动机构4设置机架1上，其一部分可沿着与石英砣1’的轴长方向平行的方向上下移动。两套磨削机构3分别与传动机构4的上下移动的部分连接，并由传动机构4带动磨削机构3沿着石英砣1’的轴长方向上下往复移动。

以上技术方案的技术效果是：采用本实施例中的立式磨床，石英砣采用立式方式安装后，沿石英砣的轴长方向由装卡机构的装卡上组件和装卡下组件分别对石英砣两端施加作用力进行固定，该作用力的方向与重力方向重合。同时两套磨削机构沿石英砣径向对称布置后，两者对石英砣施加的挤压力方向相反。最终通过上述装卡和磨削方式的设置，从整体上改变了石英砣的受力分布情况，降低了石英砣料的断裂风险。同时，磨削机构可带动磨削机构上下移动，增加了磨削加工区的长度，石英砣不需要切断进行加工，提高了适用范围。

具体的，机架1包括底座11、两根立柱12和上横梁13。底座11呈长方体状，其内部中空。视图中底座11的底面未示出。装卡下组件的一部分和传动机构4的一部分位于底座11的中空内部。两根立柱12位于底座11的长度方向的两端。立柱12沿垂直于底座1的顶面的方向设置。传动机构4的一部分与立柱12连接，由立柱12为传动机构4的上下移动提供辅助导向。上横梁13位于底座11上方，其两端分别与立柱12的顶端连接。装卡机构2的一部分和传动机构4一部分与上横梁13连接，由上横梁13为装卡机构2和传动机构4提供固定基础。底座11、两根立柱12和上横梁13之间相互连接后，形成一个门型框架结构。

装卡机构2包括装卡上组件和装卡下组件。装卡上组件包括调节杆21、推力轴承22和随动顶盘23。调节杆21沿石英砣1’的轴长方向设置，并与上横梁13螺纹连接。推力轴承22安装在调节杆21朝向装卡下组件的一端上。随着调节杆21与上横梁13之间螺纹连接的调节，推力轴承22与装卡下组件之间的距离可调节。随动顶盘23位于调节杆21的轴长方向上，亦与推力轴承22连接。调节杆21的轴向中心与推力轴承22和随动顶盘23的旋转轴向中心重合。调节杆21通过螺纹与上横梁13旋合，可调整随动顶盘23的轴向位置，利用推力轴承22连接调节杆21和随动顶盘23，随动顶盘23的下端顶在石英砣1’的上端，可随着石英砣1’一同旋转，起到辅助固定石英砣1’的作用。

装卡下组件包括石英砣旋转电机24、旋转底座25和三爪卡盘26。石英砣旋转电机24安装在底座11的中空内部。石英砣旋转电机24的动力输出轴沿调节杆21轴长方向设置，其穿过底座11的顶面并延伸到底座11外。旋转底座25位于底座11的顶部外侧，并与石英砣旋转电机24的动力输出轴轴端连接。三爪卡盘26安装在旋转底座25上。石英砣旋转电机24、旋转底座25和三爪卡盘26的轴向旋转中心重合。

石英砣1’安装时，先将其下端防止在旋转底座25上，由三爪卡盘26对石英砣1’的下端进行固定。旋转调节杆21，使得随动顶盘23的抵住石英砣1’的上端。石英砣1’安装后，推力轴承22、随动顶盘23、石英砣旋转电机24、旋转底座25、三爪卡盘26以及石英砣1’轴向旋转中心重合。沿石英砣1’的轴长方向，石英砣1’仅受到随动顶盘23挤压力，旋转底座25的支撑力以及自身重力。

传动机构4包括丝杠41、丝杠电机42、滑道43和平动横梁44。丝杆41沿与石英砣1’的轴长方向平行的方向设置，其两端通过轴承分别与上横梁13和底座11活动连接。丝杆41与底座11顶面活动连接的一端延伸到底座11内。丝杠电机42安装在底座11的中空内部，其动力输出轴与丝杠41连接，可正向转动或者反向转动。丝杠41由丝杠电机42驱动旋转。滑道43设置有两根，其分别沿立柱12的长度方向设置。两根滑道43相对设置。平动横梁44沿与丝杠41的轴长方向垂直的方向设置，其套设在丝杠41上，两端分别与滑道43滑动连接。由滑道43对平动横梁44起到辅助沿立柱12的长度的方向滑移以及垂直于立柱12的长度的方向限位的作用。平动横梁44与丝杠41之间螺纹连接，两者相互啮合。两套磨削机构3与平动横梁44连接。丝杠电机42工作时，其带动丝杠41转动。平动横梁44的两端受到滑道43的限制，使得自身转变为沿滑道43 的长度方向滑动。

磨削机构3包括第一安装座31、横向立柱32、纵向立柱33和磨削组件34。第一安装座31呈U形开口槽状，其槽底外侧与平动横梁44连接。第一安装座31的槽宽方向与平动横梁44的长度方向垂直，其槽口朝向石英砣1’的固定区域。横向立柱32一端伸入到第一安装座31的槽内，并由连接销轴35穿过第一安装座31和横向立柱32实现连接。横向立柱32能够以连接销轴35为偏转中心轴，在水平方向进行偏转，提供石英砣1’的装卡空间，以利于石英砣1’安装。石英砣1’安装到位后，由固定销轴36穿过第一安装座31和横向立柱32，以限制横向立柱32的水平偏转，保持横向立柱32与平动横梁44之间的位置固定。纵向立柱33沿与立柱12平行的方向设置，并与横向立柱32的自由端连接，两者构成类似“十”字结构。磨削组件34整体沿与纵向立柱33垂直的方向设置，并与纵向立柱33连接，其提供磨削的部分朝向石英砣1’。磨削时，石英砣1’两侧相对设置的两套磨削组件34呈中心对称方式布置，即两套磨削组件34整体的长度方向重合并与石英砣1’的直径重合。石英砣1’磨削时，两套磨削组件34对石英砣1’的外圆面施加的作用力相反。

磨削组件34包括第一伺服电动缸341、第二安装座342、粗砂轮343、粗砂轮电机344、第二伺服电动缸345、第三安装座346、细砂轮347和细砂轮电机348，如图4中所示。第一伺服电动缸341沿与纵向立柱33垂直的方向安装在纵向立柱33的上端，其推杆朝向石英砣1’。 第二安装座342呈U形开口槽状，其安装在第一伺服电动缸341的推杆自由端端部。粗砂轮343安装在第二安装座342内，其圆周外壁突出于第二安装座342，与石英砣1’接触后进行粗磨削加工。粗砂轮电机344安装在第二安装座342的外侧，并与粗砂轮343连接并驱动粗砂轮343旋转。第一伺服电动缸341的推杆伸缩长度的变化可以适应多种直径石英砣1’的加工。第二伺服电动缸345沿与纵向立柱33垂直的方向安装在纵向立柱33的下端，其推杆朝向石英砣1’。 第三安装座346呈U形开口槽状，其安装在第二伺服电动缸345的推杆自由端端部。细砂轮347安装在第三安装座346内，其圆周外壁突出于第三安装座346，与石英砣1’接触后进行粗磨削加工。细砂轮电机348安装在第三安装座346的外侧，并与细砂轮347连接并驱动细砂轮347旋转。第二伺服电动缸345的推杆伸缩长度的变化可以适应多种直径石英砣1’的加工。两套磨削机构3中会有两个粗砂轮343和两个细砂轮348，分别位于石英砣1’相对的两侧。两个粗砂轮343与石英砣1’的两个接触点分别位于石英砣1’上同一直径方向的两端。两个细砂轮348与石英砣1’的两个接触点分别位于石英砣1’上同一直径方向的两端。磨削组件34中同时包含了粗砂轮343和细砂轮344，可同时对石英砣1’的外圆面进行粗磨和细磨两种方式磨削加工，提高了加工效率。

为了进一步的改进磨削组件34的磨削效果，第一伺服电动缸341和第二伺服电动缸345各自配设有对应的压力传感器，用于监测推杆推力的大小，以使得粗砂轮343和细砂轮344与石英砣1’的外圆面形成柔性接触，减少磨削损耗，节约生产成本。

本实施例中的立式磨床如果只需要完成粗磨或者细磨时，可对前述的同时完成粗磨和细磨的磨削组件34的结构进行调整。比如，仅需要粗磨时，磨削组件34包括第一伺服电动缸341、第二安装座342、粗砂轮343和粗砂轮电机344。第一伺服电动缸341、第二安装座342、粗砂轮343和粗砂轮电机344的组合结构可设置一套或者多套。此时，磨削组件34的安装结构与前述可同时完成粗磨和细磨的磨削组件34相似。由于只需要进行粗磨，相应的设备部件减少，可以适当的降低设备部件采购成本。

在比如，进需要细磨时，磨削组件34包括第二伺服电动缸345、第三安装座346、细砂轮347和细砂轮电机348。第二伺服电动缸345、第三安装座346、细砂轮347和细砂轮电机348的组合结构可设置一套或者多套。此时，磨削组件34的安装结构与前述可同时完成粗磨和细磨的磨削组件34相似。由于只需要进行细磨，相应的设备部件减少，可以适当的降低设备部件采购成本。

本实施例中的立式磨床工作时，先取下固定销轴36，使得横向立柱32、纵向立柱33和磨削组件34向外布置，露出石英砣1’的安装区域。将石英砣1’立式放置在旋转底座25上，旋转调节杆21，使得随动顶盘23压住石英砣1’的顶部，再由三爪卡盘26所在石英砣1’下端，放置其径向移动。拨动横向立柱32、纵向立柱33和磨削组件34，安装固定销轴36。第一伺服电动缸341和第二伺服电动缸345工作，粗砂轮343和细砂轮347移动至石英砣1’的外圆面。石英砣旋转电机24工作，驱动旋转底座25以及固定的石英砣1’同步旋转。丝杠电机42工作，驱动丝杠41旋转。平动横梁44随着丝杠41的旋转而上下移动，并带动磨削机构3移动。粗砂轮电机344和细砂轮电机348工作，分别带动粗砂轮343和细砂轮344旋转，并对石英砣1’的外圆面进行磨削加工。

石英砣1’磨削时的主要受力情况分析如图5中所示。

F2+G=F1；

F3+F4=F5+F6；

其中，F1为旋转底座提供的支撑力；

F2为随动顶盘提供的压力；

F3为左侧粗砂轮施加的压力；

F4为左侧细砂轮施加的压力；

F5为右侧粗砂轮施加的压力；

F6为右侧细砂轮施加的压力；

G为重力。

从受力结果分析可以看出，石英砣1’磨削时的受力分布均匀，即可以保证其在加工时不容易碎裂。

本实施例中的立式磨床，具有以下优点：

1、本实施例中的立式磨床可对石英砣进行立式磨削外圆面，可实现对大尺寸石英砣的装卡固定，为磨削大尺寸石英砣外圆提供便利条件。

2、本实施例中的立式磨床，在石英砣的两侧同时设置了粗砂轮和细砂轮，这不仅使得石英砣在磨削过程中受到均布的磨削径向力，提高磨削精度，而且实现了粗磨和细磨一体化进行，提高了磨削效率，节省了磨削成本。

3、本实施例中的立式磨床，通过将粗砂轮和细砂轮设置在第一伺服电动缸和第二伺服电动缸的推杆上，通过传感器设定压力，保证压力恒定，使得粗砂轮和细砂轮可沿石英砣的径向伸缩，磨削位置随石英砣的直径变化而变化，实现砂轮与石英砣表面柔性接触，在有效去除石英砣外圆面缺陷的基础上，降低了磨削损耗，节约了生产成本。

4、本实施例中的立式磨床，可实现安装粗砂轮和细砂轮的横向立柱的张合动作，第一伺服电动缸和第二伺服电动缸的伸缩动作，以及随动顶盘的上下伸缩动作，可实现对不同直径的石英砣磨削加工，且有利于石英砣的装卡，操作方便、简洁。

Claims (10)

1.一种立式磨床，石英砣呈立式方式固定于所述立式磨床内，并由所述立式磨床对石英砣的外圆面进行磨削加工，其特征在于，所述立式磨床包括：

机架，所述机架呈立式方式设置；

装卡机构，所述装卡机构具有装卡上组件和装卡下组件；所述装卡上组件与所述机架上部连接；所述装卡下组件与所述装卡上组件相对设置，并与所述机架的下部连接；所述装卡上组件和所述装卡下组件之间的区域为石英砣的立式固定区域和轴向旋转区域；

传动机构，所述传动机构设置所述机架上，其一部分可沿着与石英砣的轴长方向平行的方向上下移动；

两套磨削机构，两套所述磨削机构水平相对设置，并分别与所述传动机构的可上下移动的部分连接；两套所述磨削机构之间的区域为石英砣的外圆面磨削加工区；两套所述磨削机构上提供磨削的部分分别与石英砣的外圆面接触，且所述接触点分别位于石英砣同一直径方向的两端。

2.根据权利要求1所述的立式磨床，其特征在于，所述机架包括：

底座，所述底座为所述装卡下组件和所述传动机构提供固定基础；

两根立柱，所述立柱平行设置，并垂直安装在所述底座的顶部外；

上横梁，所述上横梁位于所述底座上方，其两边分别与两根所述立柱的顶部连接，为所述装卡上组件提供固定基础。

3.根据权利要求2所述的立式磨床，其特征在于，所述装卡上组件包括：

调节杆，所述调节杆沿石英砣的轴长方向设置，并与所述上横梁螺纹连接；

推力轴承，所述推力轴承安装在所述调节杆朝向所述装卡下组件的一端上；

随动顶盘，所述随动顶盘位于所述调节杆的轴长方向上，并与所述推力轴承连接；所述随动顶盘和所述推力轴承的旋转轴向中心以及所述调节杆的轴向中心重合。

4.根据权利要求2或3所述立式磨床，其特征在于，所述装卡下组件包括：

石英砣旋转电机，所述石英砣旋转电机安装在所述底座的中空内部；

旋转底座，所述旋转底座位于所述底座顶部，与所述装卡上组件相对设置；所述旋转底座与所述石英砣旋转电机连接，两者的旋转轴向中心重合；

三爪卡盘，所述三爪卡盘安装在所述旋转底座上，可沿石英砣的径向对石英砣的下端进行固定。

5.根据权利要求2所述的立式磨床，其特征在于，所述传动机构包括：

丝杆，所述丝杆沿与石英砣的轴长方向平行的方向设置，其两端分别与所述上横梁和所述底座活动连接；

丝杠电机，所述丝杆电机安装在所述底座的中空内部，并与所述丝杠连接；

两根滑道，所述滑道分别沿两根所述立柱的长度方向安装在所述立柱相对的内侧；

平动横梁，所述平动横梁沿与所述丝杠的轴长方向垂直的方向设置，其套设在所述丝杠上；所述平动横梁与所述丝杠螺纹啮合，其两端分别与所述滑道滑动连接。

6.根据权利要求5所述的立式磨床，其特征在于，所述磨削机构包括：

横向立柱，所述横向立柱沿与所述平动横梁垂直的方向设置，一端与所述平动横梁连接；所述横向立柱的另一自由端延伸至石英砣附近；

纵向立柱，所述纵向立柱沿所述立柱平行的方向设置，并与所述横向立柱的自由端附近连接；

磨削组件，所述磨削组件整体沿与所述纵向立柱垂直的方向设置，并与所述纵向立柱连接；所述磨削组件提供磨削的部分朝向石英砣。

7.根据权利要求6所述的立式磨床，其特征在于，所述磨削机构还包括：

U形开口槽状的第一安装座，所述第一安装座的槽底外侧与所述平动横梁连接；所述第一安装座的槽宽方向与所述平动横梁的长度方向垂直，其槽口朝向石英砣的固定区域；所述横向立柱的一端插入到所述第一安装座内；

连接销轴，所述连接销轴穿设在所述第一安装座和所述横向立柱的结合处，其作为所述横向立柱的偏转中心轴；

固定销轴，所述固定销轴穿设在所述第一安装座和所述横向立柱的结合处，其可限制所述横向立柱的偏转。

8.根据权利要求6或7所述的立式磨床，其特征在于，所述磨削组件包括：

第一伺服电动缸，所述第一伺服电动缸沿与所述纵向立柱垂直的方向安装在所述纵向立柱的上端；

U形开口槽状的第二安装座，所述第二安装座安装在所述第一伺服电动缸的推杆的自由端端部；

粗砂轮，所述粗砂轮安装在所述第二安装座内，其圆周外壁突出于所述第二安装座，与石英砣接触后进行粗磨削加工；

粗砂轮电机，所述粗砂轮电机安装在所述第二安装座的外侧，并与所述粗砂轮连接并驱动所述粗砂轮旋转；

第二伺服电动缸，所述第二伺服电动缸沿与所述纵向立柱垂直的方向安装在所述纵向立柱的下端；

U形开口槽状的第三安装座，所述第三安装座安装在所述第二伺服电动缸的推杆的自由端端部；

细砂轮，所述细砂轮安装在所述第三安装座内，其圆周外壁突出于所述第三安装座，与石英砣接触后进行细磨削加工；

细砂轮电机，所述细砂轮电机安装在所述第三安装座的外侧，并与所述细砂轮连接并驱动所述细砂轮旋转。

9.根据权利要求8所述的立式磨床，其特征在于，所述第一伺服电动缸和所述第二伺服电动缸各自配设有对应的压力传感器。

10.权利要求6或7所述的立式磨床，其特征在于，所述磨削组件包括：

第一伺服电动缸，所述第一伺服电动缸沿与所述纵向立柱垂直的方向与所述纵向立柱连接；

U形开口槽状的第二安装座，所述第二安装座安装在所述第一伺服电动缸的推杆的自由端端部；

粗砂轮，所述粗砂轮安装在所述第二安装座内，其圆周外壁突出于所述第二安装座，与石英砣接触后进行粗磨削加工；

粗砂轮电机，所述粗砂轮电机安装在所述第二安装座的外侧，并与所述粗砂轮连接并驱动所述粗砂轮旋转；

或者

所述磨削组件包括：

第二伺服电动缸，所述第二伺服电动缸沿与所述纵向立柱垂直的方向与所述纵向立柱连接；

U形开口槽状的第三安装座，所述第三安装座安装在所述第二伺服电动缸的推杆的自由端端部；

细砂轮，所述细砂轮安装在所述第三安装座内，其圆周外壁突出于所述第三安装座，与石英砣接触后进行细磨削加工；

细砂轮电机，所述细砂轮电机安装在所述第三安装座的外侧，并与所述细砂轮连接并驱动所述细砂轮旋转。

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