CN115008266B

CN115008266B - 一种工具磨床

Info

Publication number: CN115008266B
Application number: CN202210935113.5A
Authority: CN
Inventors: 张春晖; 陈闹; 邹文毅; 史伟; 尚吉顺; 李长顺; 王宇辉
Original assignee: Hunan Zdcy Cnc Equipment Co ltd
Current assignee: Hunan Zdcy Cnc Equipment Co ltd
Priority date: 2022-08-05
Filing date: 2022-08-05
Publication date: 2022-11-18
Anticipated expiration: 2042-08-05
Also published as: WO2024027597A1; CN115008266A

Abstract

本发明公开了一种工具磨床，包括：床身，所述床身设置有一立柱；回转轴箱体，所述回转轴箱体能够沿X轴方向前后移动地设置在所述立柱上，所述回转轴箱体的动力输出端设置有绕B轴旋转的工件箱体，所述工件箱体的动力输出端设置有绕A轴旋转的夹具；Z轴滑台，所述Z轴滑台能够沿Z轴方向左右移动地设置在所述立柱上；砂轮主轴箱体，所述砂轮主轴箱体能够沿Y轴方向上下移动地设置在所述Z轴滑台上，所述砂轮主轴箱体的动力输出端设置有绕C轴旋转的砂轮。工具磨床全部的运动部件均悬挂在同一个立柱上，可以有效减少机床热变形对加工精度的影响。并且较市面上的结构而言，结构紧凑，能够有效减小占地面积。

Description

一种工具磨床

技术领域

本发明涉及机床设备技术领域，特别涉及一种工具磨床。

背景技术

在金属切削加工中，普通高速钢刀具和焊接硬质合金刀具逐渐被精密硬质合金整体刀具和各种数控可转位刀具所替代。与传统高速钢刀具相比，整体硬质合金刀具的特点是硬度高﹑脆性大﹑工作曲面形状复杂，利用传统加工方法难以满足要求，一般采用数控工具磨床加工。近年来，高精度多轴联动数控工具磨床的推出和性能的不断完善，满足了硬质合金刀具高精度磨削加工工艺的需求，促进了硬质合金刀具的应用。传统的磨刀机结构复杂，传动链长，精度差，同时无法满足多样化的生产环境。如何对复杂刀具进行磨削，以及提高机床的通用性、批量磨削时精度一致性等问题，已成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。虽然市面上有个别现有技术在考虑这方面的应对，并取得了一定成绩，但仍存在因磨削热导致变形，影响加工精度一致性的问题，以及占地面积大、通用性低等不足。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种工具磨床，占地面积小，且能够缓解甚至解决机床热变形对加工精度的影响。

根据本发明实施例的工具磨床，包括：

床身，所述床身设置有一立柱；

回转轴箱体，所述回转轴箱体能够沿X轴方向前后移动地设置在所述立柱上，所述回转轴箱体转动设置有B轴；

Z轴滑台，所述Z轴滑台能够沿Z轴方向左右移动地设置在所述立柱上；

工件箱体，所述工件箱体设置在所述B轴的动力输出端或者能够沿Y轴方向上下移动地设置在所述Z轴滑台上，所述工件箱体的动力输出端设置有绕A轴旋转的夹具，所述夹具用于夹持工件；

砂轮主轴箱体，所述砂轮主轴箱体能够沿Y轴方向上下移动地设置在所述Z轴滑台上或者设置在所述B轴的动力输出端，所述砂轮主轴箱体的动力输出端设置有绕C轴旋转的砂轮。

根据本发明实施例的工具磨床，至少具有如下有益效果：

采用上述结构设置的本发明，工具磨床全部的运动部件均悬挂在同一个立柱上，可以有效减少机床热变形对加工精度的影响。并且较市面上的结构而言，本发明中的工件、砂轮均设置在单一立柱上，既实现了多轴调节以满足加工需要，并且结构紧凑，能够有效减小占地面积。同时本发明的结构设置方便上下工件、更换砂轮等。并且工件箱体和砂轮主轴箱体的位置可以互换，方便根据需要灵活设定。

根据本发明的一些实施例，所述立柱与所述床身一体成型设置。

根据本发明的一些实施例，所述床身上设置有砂轮修整器。

根据本发明的一些实施例，所述立柱上设置有第一直角面，所述第一直角面具有水平面和竖直面，所述Z轴滑台滑动安装在所述第一直角面上。

根据本发明的一些实施例，所述立柱上设置有第二直角面，所述第二直角面具有水平面和竖直面，所述砂轮主轴箱体滑动安装在所述第二直角面上。

根据本发明的一些实施例，所述立柱在所述回转轴箱体远离所述工件箱体的一端设置有X轴移动驱动机构，所述回转轴箱体远离所述工件箱体的一端设置有B轴旋转驱动机构，所述立柱在所述Z轴滑台远离所述回转轴箱体的一端设置有Z轴移动驱动机构，所述Z轴滑台的上端设置有Y轴移动驱动机构，所述砂轮主轴箱体远离所述工件箱体的一端设置有C轴旋转驱动机构，所述工件箱体上设置有A轴旋转驱动机构。

根据本发明的一些实施例，所述X轴移动驱动机构、所述Y轴移动驱动机构和所述Z轴移动驱动机构为伺服电机直驱结构、伺服电机与同步带驱动结构、伺服电机与减速机驱动结构、直线电机结构中的一种。

根据本发明的一些实施例，所述C轴旋转驱动机构为电主轴结构或主轴电机与同步带驱动结构，所述A轴旋转驱动机构和所述B轴旋转驱动机构为力矩电机直驱结构、伺服电机与蜗轮蜗杆驱动结构、伺服电机与精密齿轮箱结构、伺服电机与曲柄连杆结构中的一种。

根据本发明的一些实施例，所述回转轴箱体上设置有用于测量砂轮直径大小以及C轴的空间热变形的第一测量系统。

根据本发明的一些实施例，所述砂轮主轴箱体上设置有用于测量工件磨削尺寸以及A轴的空间热变形的第二测量系统。

根据本发明的一些实施例，所述夹具用于夹持刀具以进行刀具加工，或者用于夹持螺旋锥齿轮以进行齿轮加工。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明的一种整体结构示意图；

图2为立柱的一种结构示意图；

图3为回转轴箱体的一种结构示意图；

图4为本发明进行螺旋锥齿轮加工的一种结构示意图。

附图标记：

床身100、立柱101、Z轴移动驱动机构102；

Z轴滑台200、Y轴移动驱动机构201；

回转轴箱体300；

工件箱体400；

砂轮主轴箱体500、C轴旋转驱动机构501；

砂轮修整器600；

第一测量系统700；

第二测量系统800。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

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”、“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。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1至图3所示，本发明一种实施例的工具磨床，包括床身100、回转轴箱体300、Z轴滑台200及砂轮主轴箱体500。床身100设置有一立柱101，立柱101可以与床身100一体成型制成，也可以采用装配方式固定在床身100上。回转轴箱体300能够沿X轴方向前后移动地设置在立柱101上，回转轴箱体300的动力输出端设置有绕B轴旋转的工件箱体400，工件箱体400的动力输出端设置有绕A轴旋转的夹具，夹具用于夹持工件。Z轴滑台200能够沿Z轴方向左右移动地设置在立柱101上。砂轮主轴箱体500能够沿Y轴方向上下移动地设置在Z轴滑台200上，砂轮主轴箱体500的动力输出端设置有绕C轴旋转的砂轮。在本实施例中，待加工工件与砂轮能够通过X轴、Y轴、Z轴进行三维移动调节，通过A轴、B轴和C轴进行旋转调节，从而实现不同位置、不同角度的磨削加工。采用上述结构设置的本发明，工具磨床全部的运动部件均悬挂在同一个立柱101上，可以有效减少机床热变形对加工精度的影响。并且较市面上的结构而言，本发明中的工件、砂轮均设置在单一立柱101上，既实现了多轴调节以满足加工需要，并且结构紧凑，能够有效减小占地面积。同时本发明的结构设置方便上下工件、更换砂轮等。可以理解的是，本实施例的结构设置，适用于进行刀具加工，只需要在工件箱体400上设置与刀具适配的夹具，利用夹具夹持刀具即可。并且，砂轮主轴箱体500与工件箱体400的位置可以互换，即将工件箱体400上下滑动地设置在Z轴滑台200上，将砂轮主轴箱体500设置在B轴的输出端（即回转轴箱体300的前端）。

参照图2，可以理解的是，在一些实施例中，立柱101的前端位置设置有两个第一直角面，第一直角面为阳角结构，在两个第一直角面之间形成有阴角结构。位于上方的第一直角面的上端面以及位于下方的第一直角面的竖直面分别设置有一条Z轴滑轨，Z轴滑台200滑动安装在两条Z轴滑轨上。同时立柱101在Z轴滑台200的左侧设置有Z轴移动驱动机构102，Z轴移动驱动机构102在阴角结构处设置有Z轴丝杆，Z轴滑台200与Z轴丝杆通过螺纹配合。Z轴移动驱动机构102通过控制Z轴丝杆转动来控制Z轴滑台200沿Z轴方向移动。采用本实施例的结构设置，既有助于提高Z轴滑台200的安装便利性，又有利于确保Z轴滑台200的结构稳定性。尤其是砂轮主轴箱体500悬挂在Z轴滑台200的前端的结构形式下，本实施例的结构设置能够有效确保整体结构的稳定性以及传动过程的精准。Z轴移动驱动机构102位于左侧，方便工件与砂轮对接，使得结构更为紧凑。本实施例中的Z轴移动驱动机构102采用伺服电机直驱Z轴丝杆，或者伺服电机与同步带配合驱动Z轴丝杆，或者伺服电机与减速机配合驱动Z轴丝杆的方式进行驱动，又或者取消Z轴丝杆，采用直线电机直接驱动的方式进行驱动。Z轴滑台200的上端设置有Y轴移动驱动机构201，以控制砂轮主轴箱体500上下移动，Y轴移动驱动机构201可以参照Z轴移动驱动机构102进行设置。砂轮主轴箱体500的左侧设置C轴旋转驱动机构501，以控制砂轮旋转。C轴旋转驱动机构501为电主轴结构或主轴电机与同步带驱动结构。

同理，在一些实施例中，为了方便安装回转轴箱体300，立柱101的右侧设置有第二直角面，回转轴箱体300安装在第二直角面上。立柱101在回转轴箱体300的后端设置有X轴移动驱动机构。X轴移动驱动机构可以参照Z轴移动驱动机构102进行设置。回转轴箱体300的后端设置B轴旋转驱动机构。B轴旋转驱动机构可以采用力矩电机直驱结构、伺服电机与蜗轮蜗杆驱动结构、伺服电机与精密齿轮箱结构、伺服电机与曲柄连杆结构中的一种，以实现B轴的旋转驱动。工件箱体400安装在B轴的前端。工件箱体400上设置A轴旋转驱动机构，其结构可以参照B轴旋转驱动机构进行设置。

参照图1，在一些实施例中，床身100上设置有砂轮修整器600，砂轮修整器600的轴线与C轴共面且平行C轴。本实施例的砂轮修整器600固定在床身100上，通过控制Z轴滑台200以及砂轮主轴箱体500来控制砂轮对接砂轮修整器600，可以提高修砂精度。

参照图2，在一些实施例中，回转轴箱体300的上端设置有用于测量砂轮直径大小以及C轴的空间热变形的第一测量系统700。砂轮主轴箱体500下端设置有用于测量工件磨削尺寸以及A轴的空间热变形的第二测量系统800。第一测量系统700和第二测量系统800可以采用激光测量结构、触碰式探头结构等现有技术中的任一种结构。通过控制工件、砂轮相对于对应的测量系统移动、靠近，通过判断移动距离来计算出对应的尺寸以及是否发生空间热变形。

综上所述，本发明具有以下优势：

1、采用单立柱101结构，机床的主机运动部件都悬挂于立柱101上，可有效减少机床热变形对加工精度的影响；

2、砂轮修整器600安装位置固定不动，可提高修砂精度；

3、双测量，一套测量系统安装在回转轴箱体300上，可测量砂轮直径大小，也可测量C轴的空间热变形，另一套测量系统安装在砂轮主轴箱体500上，可测量被磨削刀具的尺寸，也可测量A轴的空间热变形；

4、应用范围广阔，通过更换砂轮及夹具可实现多种刀具磨削，也可做小型数控加工机床，实现零部件的加工；

5、参照图4所示，本发明可以通过更换C轴上的砂轮工装、砂轮、砂轮修整器的金刚滚轮以及家具来实现螺旋锥齿轮的磨削加工；

6、可以将砂轮更换为铣刀进行螺旋锥齿轮的铣削加工；

7、可以更换砂轮、夹具、金刚滚轮，上下工件方便；

8、结构紧凑，占地面积小。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种工具磨床，其特征在于，包括：

床身，所述床身设置有一立柱；

2.根据权利要求1所述的工具磨床，其特征在于，所述立柱与所述床身一体成型设置。

3.根据权利要求1所述的工具磨床，其特征在于，所述床身上设置有砂轮修整器。

4.根据权利要求1所述的工具磨床，其特征在于，所述立柱上设置有第一直角面，所述第一直角面具有水平面和竖直面，所述Z轴滑台滑动安装在所述第一直角面上。

5.根据权利要求1所述的工具磨床，其特征在于，所述立柱上设置有第二直角面，所述第二直角面具有水平面和竖直面，所述砂轮主轴箱体滑动安装在所述第二直角面上。

6.根据权利要求1所述的工具磨床，其特征在于，所述立柱在所述回转轴箱体远离所述工件箱体的一端设置有X轴移动驱动机构，所述回转轴箱体远离所述工件箱体的一端设置有B轴旋转驱动机构，所述立柱在所述Z轴滑台远离所述回转轴箱体的一端设置有Z轴移动驱动机构，所述Z轴滑台的上端设置有Y轴移动驱动机构，所述砂轮主轴箱体远离所述工件箱体的一端设置有C轴旋转驱动机构，所述工件箱体上设置有A轴旋转驱动机构。

7.根据权利要求6所述的工具磨床，其特征在于，所述X轴移动驱动机构、所述Y轴移动驱动机构和所述Z轴移动驱动机构为伺服电机直驱结构、伺服电机与同步带驱动结构、伺服电机与减速机驱动结构、直线电机结构中的一种。

8.根据权利要求6所述的工具磨床，其特征在于，所述C轴旋转驱动机构为电主轴结构或主轴电机与同步带驱动结构，所述A轴旋转驱动机构和所述B轴旋转驱动机构为力矩电机直驱结构、伺服电机与蜗轮蜗杆驱动结构、伺服电机与精密齿轮箱结构、伺服电机与曲柄连杆结构中的一种。

9.根据权利要求1至8任一项所述的工具磨床，其特征在于，所述回转轴箱体上设置有用于测量砂轮直径大小以及C轴的空间热变形的第一测量系统，所述砂轮主轴箱体上设置有用于测量工件磨削尺寸以及A轴的空间热变形的第二测量系统。

10.根据权利要求1至8任一项所述的工具磨床，其特征在于，所述夹具用于夹持刀具以进行刀具加工，或者用于夹持螺旋锥齿轮以进行齿轮加工。