CN115070577B - 双磨头自动更换磨削装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双磨头自动更换磨削装置，包括立柱、升降座和升降驱动机构，所述升降座经升降驱动机构与立柱相连接，其特征在于还包括水平旋转驱动锁止装置、磨头转换架、第一磨头装置和第二磨头装置，所述磨头转换架是由第一安装架和第二安装架组成，所述水平旋转驱动锁止装置一端与升降座固定连接，另一端经水平旋转驱动锁止装置中的输出轴与所述第一安装架固定连接，所述第一安装架一侧与第二安装架垂直固定连接，所述第一安装架上固定有第一磨头装置，第二安装架上固定安装有第二磨头装置，本发明由于采用上述结构，具有结构新颖、工作效率高、磨削精度高、工件运行稳定性高、无噪音、使用寿命长等优点。
Description
技术领域
本发明涉及金属磨削设备技术领域，具体的说是一种双磨头自动更换磨削装置。
背景技术
众所周知，现有的工件在磨削加工时，通常需要更换不同的磨削设备对工件进行磨削加工，比如，摆线减速器的针齿壳，针齿壳是摆线减速器的一个重要部件，其呈环形，在环形的针齿壳的内缘上具有一圈内齿槽，在现有技术中，在加工成型针齿壳内缘的齿槽时较为繁琐，不但装夹次数多，而且加工精度难以保证，且加工效率低。
经检索，CN203236208U公开了一种加工针齿壳的复合加工中心的实用新型专利，其包括床身、设于床身上的立柱，及设于立柱上的刀具主轴和砂轮主轴，在床身上设有工件夹具，在床身上设有使工件夹具与刀具主轴、砂轮主轴相对移动的滑移机构，在砂轮主轴上设有磨削砂轮，在床身上设有带钻刀和铰刀的刀具库和换刀机构，待加工的工件针齿壳需要加工其内缘轮廓上的齿槽、内圆端面和外圆端面，通过工件夹具装夹固定针齿壳，通过换刀机构在刀具主轴上安装钻刀，控制滑移机构使刀具主轴向针齿壳靠近，在针齿壳上沿圆周方向钻出一圈均匀分布的圆孔，再通过换刀机构在刀具主轴上安装铰刀，利用铰刀进行铰孔，控制滑移机构使砂轮主轴向针齿壳靠近，通过磨削砂轮将针齿壳内缘磨削切除一圈，从而将已经加工出的圆孔的一半切除，在针齿壳的内缘形成一圈齿槽，再通过磨削砂轮21-3对针齿壳的内圆端面和外圆端面进行磨削，一次装夹完成对针齿壳内缘轮廓上的齿槽、内圆端面和外圆端面的磨削，这种结构的实质性不足是，在更换刀具时，必须停机操作，进而影响了加工效率。
并且，对于超高精度零部件表面的加工，通常采用带有振动机构的磨床来加工，这种磨床的振荡机构均为偏心轴机构，比如：网上公开的公告号为CN203109752U，专利名称为：精密磨床的实用新型专利，该结构是通过该伺服马达带动该偏心轴左右往复摆动相应的角度，并通过偏心轴一端连接的连杆带动上下运动滑轨部沿强制给油静压滑轨上下移动，配合利用高速主轴带动砂轮，这种偏心轴机构的偏心轴在支承上造成的动载荷，不仅引起整个机械设备的振动，产生噪音，加速轴承磨损，造成转子部件高频疲劳破坏和支承部分的某些部件强迫振动损坏，降低机械设备的寿命，更严重的是，如果高速状态下，转子结构的振动量超过一定范围，回转机构甚至整个系统将遭到破坏，引发重大设备事故。因此，需要通过有效的方法消除转子系统的不平衡振动。
目前，最常用的办法是对转子系统进行动平衡。由于数控加工追求的目标是实现高效高精加工，即在保证加工质量和其它约束条件的前提下使材料去除率的最大化。在传统方法中，操作工人多以反复试验和人工经验为依据，对加工参数进行被动选择，但这种方法耗时且不经济，选择的参数多偏保守，难以实现真正意义上的高效加工。增大铣削参数是提高加工效率的最有效办法，但容易引起铣削振动，甚至导致颤振，损伤刀具和机床，进而很难满足超精加工要求。
因此，到目前为止，市场上还没有出现转子在运动中能够真正实现动平衡状态的振动磨削设备。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构新颖、工作效率高、超精磨削精度高、运行稳定性高、无噪音、使用寿命长的双磨头自动更换磨削装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种双磨头自动更换磨削装置，包括立柱16、升降座17和升降驱动机构18，所述升降座17经升降驱动机构18与立柱16相连接，其特征在于还包括水平旋转驱动锁止装置19、磨头转换架20、第一磨头装置21和第二磨头装置22，所述磨头转换架20是由第一安装架20-1和第二安装架20-2组成，所述水平旋转驱动锁止装置19一端与升降座固定连接，另一端经水平旋转驱动锁止装置19中的输出轴与所述第一安装架20-1固定连接，所述第一安装架20-1一侧与第二安装架20-2垂直固定连接，所述第一安装架20-1上固定有第一磨头装置21，第二安装架20-2上固定安装有第二磨头装置22，当要对工件进行第一种磨头磨削时，控制系统指令升降驱动机构18和第一磨头装置21动作，带动磨头转换架20上的第一磨头装置21靠向待加工面并对待加工面进行加工，当系统得知第一磨头装置21加工完毕，需要更换第二磨头装置22进行磨削时，控制系统自动指令升降驱动机构18动作，带动磨头转换架20上移，同行，指令水平旋转驱动锁止装置19动作，带动磨头转换架20旋转至合适的加工角度，将第二磨头装置22中的磨头旋转至下端，第一磨头装置21则旋转至第二安装架20-2一侧，然后，控制系统再指令升降驱动机构18和第二磨头装置22动作，带动第二磨头装置22下移并靠向待加工面，对待加工面进行磨削加工，由于无需停机更换刀具，显著提高了工作效率。
本发明所述第一磨头装置21是由砂轮轴21-1、砂轮驱动电机21-2、砂轮21-3组成，所述砂轮轴21-1经轴承可转动的固定在第一安装架20-1上，所述砂轮轴21-1上端与砂轮驱动电机21-2固定连接，下端与砂轮21-3固定连接，以利于通过砂轮驱动电机21-2驱动砂轮轴21-1带动砂轮21-3对工件进行超精密磨削。
本发明所述第二磨头装置22是由油石22-1、线性驱动电机22-2、线性振动磨削装置22-3和磨头支架22-4组成，所述线性驱动电机22-2和线性振动装置分别固定在第二安装架20-2上，所述磨头支架22-4上端与线性振动装置固定连接，下端的与油石22-1固定连接，以利于通过线性驱动电机22-2带动线性振动磨削装置22-3旋转，线性振动磨削装置22-3将旋转运动转变成直线往复运动，来带动磨头支架22-4下端的油石22-1对工件进行超精密磨削。
本发明所述线性振动磨削装置22-3包括箱体1、上配重板2、下配重板3、转轴4、线性往复振动装置7、转轴消振装置8、驱动部件9、定位盘10、锁紧螺母11、左上连接杆12、左下连接杆13、上导向柱14、下导向柱15，所述转轴4中间设有支撑轴肩4-1，所述支撑轴肩4-1左端依次固定设有左偏心轴段4-2、左定位盘固定段4-3和左锁紧螺纹段4-4，右端依次固定设有右偏心轴段4-5、右支承轴承安装段4-6、右锁紧螺纹段4-7和驱动部件连接段4-8，所述左偏心轴段4-2的轴心相对于轴肩4-1轴心向下偏移，所述右偏心轴段4-5的轴心相对于轴肩4-1向上偏移，所述左偏心轴段4-2与右偏心轴段4-5的偏心量相等且偏移方向相反，所述转轴插接在箱体内，所述支撑轴肩经轴承与固定在箱体中心的支撑板固定连接，所述支撑轴肩左端的左偏心轴段上安装有转轴消振装置8，右端的右偏心轴段上安装有线性往复振动装置，所述转轴消振装置经固定套在左定位盘固定段4-3上的定位盘10、螺纹连接在左锁紧螺纹段4-4的锁紧螺母11锁紧在支撑轴肩左端的左偏心轴段上，所述转轴消振装置8上端经左上连接杆12上下可移动地穿过箱体1上端设有的运动部件穿孔与箱体1外部的上配重板2固定连接，下端经左下连接杆13上下可移动地穿过箱体1下端设有的运动部件穿孔与箱体1外部的下配重板3固定连接，所述线性往复振动装置上端与活动穿入箱体1内部的上导向柱14固定连接，下端与活动穿过箱体1内部的下导向柱15固定连接，所述线性往复振动装置经安装在右支撑轴承安装段4-6上的轴承套6、螺纹连接在右螺纹连接段上的锁紧螺母11定位在支撑轴肩定位右端的右偏心轴段上，所述轴承套6外端经轴承与箱体固定连接，所述定位盘与箱体间隙配合，所述驱动部件连接段4-7上固定有驱动部件9，通过在轴肩4-1两端设置偏心方向相反且重量相同的线性往复振动装置7和转轴消振装置8，使得箱体1在带动振动头上下线性往复运动磨削过程中，其线性往复振动装置的线性往复偏心运动产生的离心力正好由轴肩左端的转轴消振装置平衡的反向离心力平衡，因此，消除了转轴4在旋转过程中因偏心而产生的振动和噪音、显著提高了磨削精度、加工稳定性和工作效率，延长了使用寿命，实现了超精密磨削。
本发明所述转轴消振装置7包括左旋转轴承7-1、左线性导轨7-2、左螺钉7-3、左碟簧7-4、左压块7-5、左上滑板7-6、左下滑板7-7、左上滚针板7-8、左下滚针板7-9、左支板7-10、左上挡板7-11、左定位销7-12、左下底板7-13、左上顶板7-14、左下挡板7-15，所述左上滑板7-6左端面上设有左上方形凹槽，前后两侧分别设有左上滑轨，所述左上方形凹槽下端向下延伸开放，所述左上方形凹槽底面向下偏离中心设有下轴承穿孔，所述左下滑板右端面上设有左下方形凹槽，前后两侧分别设有左下滑轨，所述左下方形凹槽上端向上延伸开放，所述左下方形凹槽底面向上偏离中心设有上轴承穿孔，所述左旋转轴承7-1内圈与左偏心轴段4-2固定套接，外圈由左至右依次间隙穿过左下滑板7-7的下轴承穿孔和左上滑板7-6的上轴承穿孔，所述左下滑板7-7和左上滑板7-6两侧分别经左上滑轨和左下滑轨与固定在箱体1内侧的左线性导轨7-2上下滑动连接，所述左下滑板7-7的上部活动插入到左上滑板7-6的左上方形凹槽中且与左上滑板7-6的左上方形凹槽相对运动，下端与左下连接杆13固定连接，所述左上滑板7-6的下部活动插入到左下滑板7-7的左下方形凹槽中且与左下滑板7-7的左下方形凹槽相对运动，上端与左上连接杆12固定连接，
所述左上方形凹槽内的左下滑块上端面滚动坐有左上滚针板7-8，所述左上滚针板7-8的滚柱上滚动坐有左压块7-5，所述左压块与左上方形凹槽的左上顶板7-14间设有偏心移动空间，所述偏心移动空间内设有左碟簧，所述左碟簧7-4下端与左压块7-5相抵触，上端与左上顶板相抵触，左螺钉7-4活动穿过左上顶板上设有的螺钉穿孔和左碟簧7-4后下端与左压块7-5螺纹连接，所述左压块7-5两侧分别与左上方形凹槽两侧内壁滑动连接，以使左下滑板7-7在左碟簧7-4的张力作用下与左旋转轴承7-1外表面相抵触，所述左压块7-5左端固定有左上挡板7-11,，所述左上挡板7-11下部向下延伸至左下滑板7-7外侧，以达到限制左下滑板7-7和左上滚针板7-8轴向移动的作用，
所述左下方形凹槽内由上至下依次设有左下滚针板7-9、左支板7-10和左定位销7-12，所述左下方形凹槽的左下底板7-13上设有定位销定位盲孔，所述左定位销7-12上端部与左支板7-10上设有的盲孔相插接，下端部与左下底板7-13上设有的定位销定位盲孔相插接，所述左支板7-10上端经左下滚针板上的滚柱与左上滑板7-6滚动连接，所述左支板7-10两侧分别与左下方形凹槽内壁滑动连接，所述左支板7-10右端固定有左下挡板7-15，所述左下挡板7-15上端部向上延伸至左上滑板7-6外侧，以达到限制左上滑板7-6和左下滚针板7-9轴向移动的作用。
本发明所述线性往复振动装置8包括右旋转轴承8-1、右线性导轨8-2、右螺钉8-3、右碟簧8-4、右压块8-5、右上滑板8-6、右下滑板8-7、右上滚针板8-8、右下滚针板8-9、右支板8-10、右上挡板8-11、右定位销8-12、右下底板8-13、右上顶板8-14、右下挡板8-15，所述右上滑板8-6左端面上设有左上方形凹槽Ⅱ，前后两侧分别设有右上滑轨，所述左上方形凹槽Ⅱ下端向下延伸开放，所述左上方形凹槽Ⅱ底面向下偏离中心设有下轴承穿孔，所述右下滑板右端面上设有右下方形凹槽Ⅱ，前后两侧分别设有右下滑轨，所述右下方形凹槽Ⅱ上端向上延伸开放，所述左下方形凹槽Ⅱ底面向上偏离中心设有上轴承穿孔Ⅱ，所述右旋转轴承8-1内圈与右偏心轴段4-2固定套接，外圈由左至右依次间隙穿过右下滑板8-7的下轴承穿孔和右上滑板8-6的上轴承穿孔Ⅱ，所述右下滑板8-7和右上滑板8-6两侧分别经右上滑轨和右下滑轨与固定在箱体1内侧的右线性导轨8-2上下滑动连接，所述右下滑板8-7的上部活动插入到右上滑板8-6的左上方形凹槽Ⅱ中且与右上滑板8-6的左上方形凹槽Ⅱ相对运动，下端与右下连接杆13固定连接，所述右上滑板8-6的下部活动插入到右下滑板8-7的左下方形凹槽Ⅱ中且与右下滑板8-7的左下方形凹槽Ⅱ相对运动，上端与右上连接杆12固定连接，
所述左上方形凹槽Ⅱ内的右下滑块上端面滚动坐有右上滚针板8-8，所述右上滚针板8-8的滚柱上滚动坐有右压块8-5，所述右压块与左上方形凹槽Ⅱ的右上顶板8-14间设有偏心移动空间，所述偏心移动空间内设有右碟簧8-4，所述右碟簧8-4下端与右压块8-5相抵触，上端与右上顶板相抵触，右螺钉7-4活动穿过右上顶板上设有的螺钉穿孔和右碟簧8-4后下端与右压块8-5螺纹连接，所述右压块8-5两侧分别与左上方形凹槽Ⅱ两侧内壁滑动连接，以使右下滑板8-7在右碟簧8-4的张力作用下与右旋转轴承8-1外表面相抵触，所述右压块8-5左端固定有右上挡板8-11,所述右上挡板8-11下部向下延伸至右下滑板8-7外侧，以达到限制右下滑板8-7和右上滚针板8-8轴向移动的作用，
所述左下方形凹槽Ⅱ内由上至下依次设有右下滚针板8-9、右支板8-10和右定位销8-12，所述左下方形凹槽Ⅱ的右下底板8-13上设有定位销定位盲孔Ⅱ，所述右定位销8-12上端部与右支板8-10上设有的盲孔相插接，下端部与右下底板8-13上设有的定位销定位盲孔Ⅱ相插接，所述右支板8-10上端经右下滚针板上的滚柱与右上滑板8-6滚动连接，所述右支板8-10两侧分别与左下方形凹槽Ⅱ内壁滑动连接，所述右支板8-10右端固定有右下挡板8-15，所述右下挡板8-15上端部向上延伸至右上滑板8-6外侧，以达到限制右上滑板8-6和右下滚针板8-9轴向移动的作用。
本发明可在所述左偏心轴段4-2和左旋转轴承7-1间固定套有左偏心套15，所述右偏心轴段4-5和右旋转轴承8-1间固定套有右偏心套16，所述左偏心套15和右偏心套16的偏心方向相反，以利于通过左偏心套15和右偏心套16实现无极调节振动振幅的作用。
本发明可在所述左支板7-10下端设有左顶柱7-16，所述左顶柱下端伸出左支板下端面后与左底板相抵触，所述右压块8-10下端间隔设有右顶柱8-11，所述右顶柱8-11下端伸出右压块8-10下端面后与右底板8-13相抵触，以利于降低左支板与左底板之间和右压块与右底板之间的摩擦生热，达到使用寿命长的作用。
本发明还可在所述箱体周边间隔设有转轴同心度保持装置，其包括螺杆和固定螺母，所述螺杆分别依次穿过箱体的前端面、支撑板和后端面后经固定螺母与箱体螺纹固定连接，以利于通过螺杆辅助箱体转轴在旋转过程中的平稳运行，避免转轴在高速运行过程中的挠度变形。
本发明所述水平驱动旋转锁止装置包括旋转驱动电机、传动组件、锁止机构和输出轴，所述传动组件传动分别连接所述旋转驱动电机和所述输出轴，其中，所述锁止机构被配置为利用所述旋转驱动电机经由所述传动组件驱动所述输出轴带动所述磨头转换架20转动，而使所述磨头转换架20将第一安装架20-1或第二安装架20-2旋转至工作位置，并使所述第一安装架20-1或第二安装架20-2锁止于工作位置。
本发明由于采用上述结构，具有结构新颖、工作效率高、磨削精度高、超精磨削精度高、运行稳定性高、无噪音、使用寿命长等优点。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图2是图1的左视图。
图3是图1的俯视图。
图4是本发明线性振动磨削装置的结构示意图。
图5是图4中A-A的剖视图。
图6是图4的左视图。
图7是图6中B-B的剖视图。
图8是图5中E-E的剖视图。
图9是图6中转轴消振装置的剖视图。
附图标记：箱体1、上配重板2、下配重板3、转轴4、轴承套6、线性往复振动装置7、转轴消振装置8、驱动部件9、定位盘10、锁紧螺母11、左上连接杆12、左下连接杆13、右上导向柱14、右下导向柱15、立柱16、升降座17和升降驱动机构18、水平旋转驱动锁止装置19、磨头转换架20、第一磨头装置21、第二磨头装置22、轴肩4-1、左偏心轴段4-2、左定位盘固定段4-3、左锁紧螺纹段4-4、右偏心轴段4-5、右支承轴承安装段4-6、驱动部件连接段4-7，
左旋转轴承7-1、左线性导轨7-2、左螺钉7-3、左碟簧7-4、左压块7-5、左上滑板7-6、左下滑板7-7、左上滚针板7-8、左下滚针板7-9、左支板7-10、左上挡板7-11、左定位销7-12、左下底板7-13、左上顶板7-14、左下挡板7-15、左顶柱7-16，右旋转轴承8-1、后线性导轨8-2、右螺钉8-3、右碟簧8-4、右压块8-5、右滑块8-6、右上滑板8-7、右上滚针板8-8、右下滚针板8-9、右压块8-10、右上挡板8-11、右定位销8-12、右底板8-13、右上顶板8-14、右下挡板8-15、右顶柱8-16；第一安装架20-1和第二安装架20-2；砂轮轴21-1、砂轮驱动电机21-2、砂轮21-3；油石22-1、线性驱动电机22-2、线性振动磨削装置22-3、磨头支架22-4。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行说明。
如附图所示，一种双磨头自动更换磨削装置，包括立柱16、升降座17和升降驱动机构18，所述升降座17经升降驱动机构18与立柱16相连接，所述升降驱动机构18采用升降驱动电机、升降丝母、升降丝杠与立柱和升降座之间的连接关系以及立柱和升降座相配合的导轨滑动连接关系与现有技术相同，此不赘述，其特征在于还包括水平旋转驱动锁止装置19、磨头转换架20、第一磨头装置21和第二磨头装置22，所述磨头转换架20是由第一安装架20-1和第二安装架20-2组成，所述水平旋转驱动锁止装置19一端与升降座固定连接，另一端经水平旋转驱动锁止装置19中的输出轴与所述第一安装架20-1固定连接，所述第一安装架20-1一侧与第二安装架20-2垂直固定连接，所述第一安装架20-1上固定有第一磨头装置21，第二安装架20-2上固定安装有第二磨头装置22，当要对工件进行第一种磨头磨削时，控制系统指令升降驱动机构18和第一磨头装置21动作，带动磨头转换架20上的第一磨头装置21靠向待加工面并对待加工面进行加工，当系统得知第一磨头装置21加工完毕，需要更换第二磨头装置22进行磨削时，控制系统自动指令升降驱动机构18动作，带动磨头转换架20上移，同行，指令水平旋转驱动锁止装置19动作，带动磨头转换架20旋转至合适的加工角度，将第二磨头装置22中的磨头旋转至下端，第一磨头装置21则旋转至第二安装架20-2一侧，然后，控制系统再指令升降驱动机构18和第二磨头装置22动作，带动第二磨头装置22下移并靠向待加工面，对待加工面进行磨削加工，由于无需停机更换刀具，显著提高了工作效率。
本发明所述第一磨头装置21是由砂轮轴21-1、砂轮驱动电机21-2、砂轮21-3组成，所述砂轮轴21-1经轴承可转动的固定在第一安装架20-1上，所述砂轮轴21-1上端与砂轮驱动电机21-2固定连接，下端与砂轮21-3固定连接，以利于通过砂轮驱动电机21-2驱动砂轮轴21-1带动砂轮21-3对工件进行超精密磨削。
本发明所述第二磨头装置22是由油石22-1、线性驱动电机22-2、线性振动磨削装置22-3和磨头支架22-4组成，所述线性驱动电机22-2和线性振动装置分别固定在第二安装架20-2上，所述磨头支架22-4上端与线性振动装置固定连接，下端的与油石22-1固定连接，以利于通过线性驱动电机22-2带动线性振动磨削装置22-3旋转，线性振动磨削装置22-3将旋转运动转变成直线往复运动，来带动磨头支架22-4下端的油石22-1对工件进行高精度磨削。
本发明所述线性振动磨削装置22-3包括箱体1、上配重板2、下配重板3、转轴4、线性往复振动装置7、转轴消振装置8、驱动部件9、定位盘10、锁紧螺母11、左上连接杆12、左下连接杆13、上导向柱14、下导向柱15，所述转轴4中间设有支撑轴肩4-1，所述支撑轴肩4-1左端依次固定设有左偏心轴段4-2、左定位盘固定段4-3和左锁紧螺纹段4-4，右端依次固定设有右偏心轴段4-5、右支承轴承安装段4-6、右锁紧螺纹段4-7和驱动部件连接段4-8，所述左偏心轴段4-2的轴心相对于轴肩4-1轴心向下偏移，所述右偏心轴段4-5的轴心相对于轴肩4-1向上偏移，所述左偏心轴段4-2与右偏心轴段4-5的偏心量相等且偏移方向相反，所述转轴插接在箱体内，所述支撑轴肩经轴承与固定在箱体中心的支撑板固定连接，所述支撑轴肩左端的左偏心轴段上安装有转轴消振装置8，右端的右偏心轴段上安装有线性往复振动装置，所述转轴消振装置经固定套在左定位盘固定段4-3上的定位盘10、螺纹连接在左锁紧螺纹段4-4的锁紧螺母11锁紧在支撑轴肩左端的左偏心轴段上，所述转轴消振装置8上端经左上连接杆12上下可移动地穿过箱体1上端设有的运动部件穿孔与箱体1外部的上配重板2固定连接，下端经左下连接杆13上下可移动地穿过箱体1下端设有的运动部件穿孔与箱体1外部的下配重板3固定连接，所述线性往复振动装置上端与活动穿入箱体1内部的上导向柱14固定连接，下端与活动穿过箱体1内部的下导向柱15固定连接，所述线性往复振动装置经安装在右支撑轴承安装段4-6上的轴承套6、螺纹连接在右螺纹连接段上的锁紧螺母11定位在支撑轴肩定位右端的右偏心轴段上，所述轴承套6外端经轴承与箱体固定连接，所述定位盘与箱体间隙配合，所述驱动部件连接段4-7上固定有驱动部件9，
通过在轴肩4-1两端设置偏心方向相反且重量相同的线性往复振动装置7和转轴消振装置8，使得箱体1在带动振动头上下线性往复运动磨削过程中，其线性往复振动装置的线性往复偏心运动产生的离心力正好由轴肩左端的转轴消振装置平衡的反向离心力平衡，因此，消除了转轴4在旋转过程中因偏心而产生的振动和噪音、显著提高了磨削精度、加工稳定性和工作效率，延长了使用寿命，实现了超精密磨削。
本发明所述转轴消振装置7包括左旋转轴承7-1、左线性导轨7-2、左螺钉7-3、左碟簧7-4、左压块7-5、左上滑板7-6、左下滑板7-7、左上滚针板7-8、左下滚针板7-9、左支板7-10、左上挡板7-11、左定位销7-12、左下底板7-13、左上顶板7-14、左下挡板7-15，所述左上滑板7-6左端面上设有左上方形凹槽，前后两侧分别设有左上滑轨，所述左上方形凹槽下端向下延伸开放，所述左上方形凹槽底面向下偏离中心设有下轴承穿孔，所述左下滑板右端面上设有左下方形凹槽，前后两侧分别设有左下滑轨，所述左下方形凹槽上端向上延伸开放，所述左下方形凹槽底面向上偏离中心设有上轴承穿孔，所述左旋转轴承7-1内圈与左偏心轴段4-2固定套接，外圈由左至右依次间隙穿过左下滑板7-7的下轴承穿孔和左上滑板7-6的上轴承穿孔，所述左下滑板7-7和左上滑板7-6两侧分别经左上滑轨和左下滑轨与固定在箱体1内侧的左线性导轨7-2上下滑动连接，所述左下滑板7-7的上部活动插入到左上滑板7-6的左上方形凹槽中且与左上滑板7-6的左上方形凹槽相对运动，下端与左下连接杆13固定连接，所述左上滑板7-6的下部活动插入到左下滑板7-7的左下方形凹槽中且与左下滑板7-7的左下方形凹槽相对运动，上端与左上连接杆12固定连接，
所述左上方形凹槽内的左下滑块上端面滚动坐有左上滚针板7-8，所述左上滚针板7-8的滚柱上滚动坐有左压块7-5，所述左压块与左上方形凹槽的左上顶板7-14间设有偏心移动空间，所述偏心移动空间内设有左碟簧，所述左碟簧7-4下端与左压块7-5相抵触，上端与左上顶板相抵触，左螺钉7-4活动穿过左上顶板上设有的螺钉穿孔和左碟簧7-4后下端与左压块7-5螺纹连接，所述左压块7-5两侧分别与左上方形凹槽两侧内壁滑动连接，以使左下滑板7-7在左碟簧7-4的张力作用下与左旋转轴承7-1外表面相抵触，所述左压块7-5左端固定有左上挡板7-11,，所述左上挡板7-11下部向下延伸至左下滑板7-7外侧，以达到限制左下滑板7-7和左上滚针板7-8轴向移动的作用，
所述左下方形凹槽内由上至下依次设有左下滚针板7-9、左支板7-10和左定位销7-12，所述左下方形凹槽的左下底板7-13上设有定位销定位盲孔，所述左定位销7-12上端部与左支板7-10上设有的盲孔相插接，下端部与左下底板7-13上设有的定位销定位盲孔相插接，所述左支板7-10上端经左下滚针板上的滚柱与左上滑板7-6滚动连接，所述左支板7-10两侧分别与左下方形凹槽内壁滑动连接，所述左支板7-10右端固定有左下挡板7-15，所述左下挡板7-15上端部向上延伸至左上滑板7-6外侧，以达到限制左上滑板7-6和左下滚针板7-9轴向移动的作用。
本发明所述线性往复振动装置8包括右旋转轴承8-1、右线性导轨8-2、右螺钉8-3、右碟簧8-4、右压块8-5、右上滑板8-6、右下滑板8-7、右上滚针板8-8、右下滚针板8-9、右支板8-10、右上挡板8-11、右定位销8-12、右下底板8-13、右上顶板8-14、右下挡板8-15，所述右上滑板8-6左端面上设有左上方形凹槽Ⅱ，前后两侧分别设有右上滑轨，所述左上方形凹槽Ⅱ下端向下延伸开放，所述左上方形凹槽Ⅱ底面向下偏离中心设有下轴承穿孔，所述右下滑板右端面上设有右下方形凹槽Ⅱ，前后两侧分别设有右下滑轨，所述右下方形凹槽Ⅱ上端向上延伸开放，所述左下方形凹槽Ⅱ底面向上偏离中心设有上轴承穿孔Ⅱ，所述右旋转轴承8-1内圈与右偏心轴段4-2固定套接，外圈由左至右依次间隙穿过右下滑板8-7的下轴承穿孔和右上滑板8-6的上轴承穿孔Ⅱ，所述右下滑板8-7和右上滑板8-6两侧分别经右上滑轨和右下滑轨与固定在箱体1内侧的右线性导轨8-2上下滑动连接，所述右下滑板8-7的上部活动插入到右上滑板8-6的左上方形凹槽Ⅱ中且与右上滑板8-6的左上方形凹槽Ⅱ相对运动，下端与右下连接杆13固定连接，所述右上滑板8-6的下部活动插入到右下滑板8-7的左下方形凹槽Ⅱ中且与右下滑板8-7的左下方形凹槽Ⅱ相对运动，上端与右上连接杆12固定连接，
所述左上方形凹槽Ⅱ内的右下滑块上端面滚动坐有右上滚针板8-8，所述右上滚针板8-8的滚柱上滚动坐有右压块8-5，所述右压块与左上方形凹槽Ⅱ的右上顶板8-14间设有偏心移动空间，所述偏心移动空间内设有右碟簧8-4，所述右碟簧8-4下端与右压块8-5相抵触，上端与右上顶板相抵触，右螺钉7-4活动穿过右上顶板上设有的螺钉穿孔和右碟簧8-4后下端与右压块8-5螺纹连接，所述右压块8-5两侧分别与左上方形凹槽Ⅱ两侧内壁滑动连接，以使右下滑板8-7在右碟簧8-4的张力作用下与右旋转轴承8-1外表面相抵触，所述右压块8-5左端固定有右上挡板8-11,所述右上挡板8-11下部向下延伸至右下滑板8-7外侧，以达到限制右下滑板8-7和右上滚针板8-8轴向移动的作用，
所述左下方形凹槽Ⅱ内由上至下依次设有右下滚针板8-9、右支板8-10和右定位销8-12，所述左下方形凹槽Ⅱ的右下底板8-13上设有定位销定位盲孔Ⅱ，所述右定位销8-12上端部与右支板8-10上设有的盲孔相插接，下端部与右下底板8-13上设有的定位销定位盲孔Ⅱ相插接，所述右支板8-10上端经右下滚针板上的滚柱与右上滑板8-6滚动连接，所述右支板8-10两侧分别与左下方形凹槽Ⅱ内壁滑动连接，所述右支板8-10右端固定有右下挡板8-15，所述右下挡板8-15上端部向上延伸至右上滑板8-6外侧，以达到限制右上滑板8-6和右下滚针板8-9轴向移动的作用。
本发明可在所述左偏心轴段4-2和左旋转轴承7-1间固定套有左偏心套15，所述右偏心轴段4-5和右旋转轴承8-1间固定套有右偏心套16，所述左偏心套15和右偏心套16的偏心方向相反，以利于通过左偏心套15和右偏心套16实现无极调节振动振幅的作用。
本发明可在所述左支板7-10下端设有左顶柱7-16，所述左顶柱下端伸出左支板下端面后与左底板相抵触，所述右压块8-10下端间隔设有右顶柱8-11，所述右顶柱8-11下端伸出右压块8-10下端面后与右底板8-13相抵触，以利于降低左支板与左底板之间和右压块与右底板之间的摩擦生热，达到使用寿命长的作用。
本发明还可在所述箱体周边间隔设有转轴同心度保持装置，其包括螺杆和固定螺母，所述螺杆分别依次穿过箱体的前端面、支撑板和后端面后经固定螺母与箱体螺纹固定连接，以利于通过螺杆辅助箱体转轴在旋转过程中的平稳运行，避免转轴在高速运行过程中的挠度变形。
本发明所述水平旋转驱动锁止装置包括旋转驱动电机、传动组件、锁止机构和输出轴，所述传动组件传动分别连接所述旋转驱动电机和所述输出轴，其中，所述锁止机构被配置为利用所述旋转驱动电机经由所述传动组件驱动所述输出轴带动所述磨头转换架20转动，而使所述磨头转换架20将第一安装架20-1或第二安装架20-2旋转至工作位置，并使所述第一安装架20-1或第二安装架20-2锁止于工作位置。
本发明工作状态的描述：
首先将本发明的立柱固定在工作台一侧，将工件装夹在工作台上，将升降驱动机构中的升降驱动电机、水平旋转驱动锁止装置中的旋转驱动电机、第一磨头装置中的砂轮驱动电机、第二磨头装置中的线性驱动电机以及工作台旋转电机分别连接设备的控制系统，所述控制系统采用PLC程序控制，通过控制系统中的PLC程序自动转换磨头磨削工件的不同部位，当要对工件进行第一种磨头磨削时，控制系统指令升降驱动机构18和第一磨头装置21动作，带动磨头转换架20上的第一磨头装置21靠向待加工面并对待加工面进行加工，当系统得知第一磨头装置21加工完毕，需要更换第二磨头装置22进行磨削时，控制系统自动指令升降驱动机构18动作，带动磨头转换架20上移，同行，指令水平旋转驱动锁止装置19动作，带动磨头转换架20旋转至合适的加工角度，将第二磨头装置22中的磨头旋转至下端，第一磨头装置21则旋转至第二安装架20-2一侧，然后，控制系统再指令升降驱动机构18和第二磨头装置22动作，带动第二磨头装置22下移并靠向待加工面，对待加工面进行磨削加工，由于无需停机更换刀具，显著提高了工作效率。
当第二磨头装置22做超高精线性磨削时，通过控制系统指令驱动部件9动作，驱动部件9带动转轴高速旋转，转轴带动线性往复振动装置8和转轴消振装置7高速旋转，当线性往复振动装置8中的右偏心轴段的轴心偏离支撑轴肩轴线向上旋转时，右偏心轴段大径端逐渐经右旋转轴承向上顶起右下滑板8-7和右上滑板8-6，右下滑板8-7在左上方形空腔Ⅱ内经右上滚针板8-8上的滚柱调正方向顶向右压块8-5，右压块8-5沿着右上方形空腔Ⅱ两侧内壁上移垂直顶起右碟簧8-4，右碟簧8-4在张力作用下推动右上滑板8-6垂直上移，同时右下滑板8-7 带动下端的下导向柱上移，进而通过上导向柱和下导向柱同步带动磨头向上做线性移动而抬起磨头，
于此同时，转轴消振装置中的左偏心轴段的轴心正好逐渐向下旋转，使得左偏心轴段大径端经左旋转轴承下推左上滑板和左下滑板，左上滑板7-6经左下滚针板推动左压块7-5下推左下滑板7-7，同时，左上滑板经左上顶板7-14挤压左碟簧7-4，使得左碟簧7-4经左压块7-5和左上滚针板下推左上滑板7-6下移，使得左上滑板7-6经上连接杆连接的上配重板2和左下滑板7-7经下连接杆13连接的下配重板3同步下移，由于左偏心轴段和右偏心轴段的偏心方向相反且偏心量相等，使得轴肩一端的转轴消振装置正好抵消了线性往复振动装置偏心运动而产生的离心力；
当向下做线性振动磨削时，线性往复振动装置8中的右偏心轴段的轴心偏离支撑轴肩轴线向下旋转时，右偏心轴段大径端逐渐经右旋转轴承下压右下滑板8-7和右上滑板8-6，右上滑板8-6经右下滚针板推动右压块8-5下推右下滑板8-7，同时，右上滑板经右上顶板8-14挤压右碟簧8-4，使得右碟簧8-4经右压块8-5和右上滚针板8-8下推右上滑板8-6下移，使得右上滑板8-6经右上导向柱14和右下滑板8-7经右下导向柱15连接的磨头向下做线性移动来对工件表面做振动磨削，
于此同时，轴肩另一端的转轴消振装置中的左偏心轴段的轴心偏离支撑轴肩轴线向上旋转，左偏心轴段大径端逐渐经左旋转轴承向上顶起左下滑板7-7和左上滑板7-6，左下滑板7-7在左上方形空腔内经左上滚针板7-8上的滚柱调正方向并顶向左压块7-5，左压块87-5沿着右上方形空腔两侧内壁上移垂直顶起左碟簧7-4，左碟簧7-4在张力作用下推动左上滑板7-6垂直上移并经上连接杆带动上配重板上移，同时左下滑板7-7 经下连接杆带动下配重板同步上移，由于左偏心轴段和右偏心轴段的偏心方向相反且偏心量相等，使得轴肩一端的转轴消振装置正好抵消了另一端的线性往复振动装置线性振动磨削运动而产生的离心力，如此周而复始高速运转，避免了机床在现在磨削过程中的振动，并且，由于在箱体周边设有转轴同心度保持装置，进一步使得机床运行无噪音，加工的稳定性、超精磨削和工作效率也得到了显著提高。
本发明所称超精磨削是指加工精度达到0.1μm 以下、表面粗糙度低于0.025 μm的亚微米级的加工。
本发明由于采用上述结构，具有结构新颖、工作效率高、超精磨削精度高、运行稳定性高、无噪音、使用寿命长等优点。
Claims (7)
1.一种双磨头自动更换磨削装置，包括立柱、升降座和升降驱动机构，所述升降座经升降驱动机构与立柱相连接，其特征在于还包括水平旋转驱动锁止装置、磨头转换架、第一磨头装置和第二磨头装置，所述磨头转换架是由第一安装架和第二安装架组成，所述水平旋转驱动锁止装置一端与升降座固定连接，另一端经水平旋转驱动锁止装置中的输出轴与所述第一安装架固定连接，所述第一安装架一侧与第二安装架垂直固定连接，所述第一安装架上固定有第一磨头装置，第二安装架上固定安装有第二磨头装置，所述第一磨头装置是由砂轮轴、砂轮驱动电机、砂轮组成，所述砂轮轴经轴承可转动的固定在第一安装架上，所述砂轮轴上端与砂轮驱动电机固定连接，下端与砂轮固定连接，所述第二磨头装置是由油石、线性驱动电机、线性振动磨削装置和磨头支架组成，所述线性驱动电机和线性振动装置分别固定在第二安装架上，所述磨头支架上端与线性振动装置固定连接，下端的与油石固定连接，所述线性振动磨削装置包括箱体、上配重板、下配重板、转轴、线性往复振动装置、转轴消振装置、驱动部件、定位盘、锁紧螺母、左上连接杆、左下连接杆、上导向柱、下导向柱，所述转轴中间设有支撑轴肩，所述支撑轴肩左端依次固定设有左偏心轴段、左定位盘固定段和左锁紧螺纹段，右端依次固定设有右偏心轴段、右支承轴承安装段、右锁紧螺纹段和驱动部件连接段，所述左偏心轴段的轴心相对于轴肩轴心向下偏移，所述右偏心轴段的轴心相对于轴肩向上偏移，所述左偏心轴段与右偏心轴段的偏心量相等且偏移方向相反，所述转轴插接在箱体内，所述支撑轴肩经轴承与固定在箱体中心的支撑板固定连接，所述支撑轴肩左端的左偏心轴段上安装有转轴消振装置，右端的右偏心轴段上安装有线性往复振动装置，所述转轴消振装置经固定套在左定位盘固定段上的定位盘、螺纹连接在左锁紧螺纹段的锁紧螺母锁紧在支撑轴肩左端的左偏心轴段上，所述转轴消振装置上端经左上连接杆上下可移动地穿过箱体上端设有的运动部件穿孔与箱体外部的上配重板固定连接，下端经左下连接杆上下可移动地穿过箱体下端设有的运动部件穿孔与箱体外部的下配重板固定连接，所述线性往复振动装置上端与活动穿入箱体内部的上导向柱固定连接，下端与活动穿过箱体内部的下导向柱固定连接，所述线性往复振动装置经安装在右支撑轴承安装段上的轴承套、螺纹连接在右螺纹连接段上的锁紧螺母定位在支撑轴肩定位右端的右偏心轴段上，所述轴承套外端经轴承与箱体固定连接，所述定位盘与箱体间隙配合，所述驱动部件连接段上固定有驱动部件，通过在轴肩两端设置偏心方向相反且重量相同的线性往复振动装置和转轴消振装置，使得箱体在带动振动头上下线性往复运动磨削过程中，其线性往复振动装置的线性往复偏心运动产生的离心力正好由轴肩左端的转轴消振装置平衡的反向离心力平衡。
2.根据权利要求1所述的一种双磨头自动更换磨削装置，其特征在于所述转轴消振装置包括左旋转轴承、左线性导轨、左螺钉、左碟簧、左压块、左上滑板、左下滑板、左上滚针板、左下滚针板、左支板、左上挡板、左定位销、左下底板、左上顶板、左下挡板，所述左上滑板左端面上设有左上方形凹槽，前后两侧分别设有左上滑轨，所述左上方形凹槽下端向下延伸开放，所述左上方形凹槽底面向下偏离中心设有下轴承穿孔，所述左下滑板右端面上设有左下方形凹槽，前后两侧分别设有左下滑轨，所述左下方形凹槽上端向上延伸开放，所述左下方形凹槽底面向上偏离中心设有上轴承穿孔，所述左旋转轴承内圈与左偏心轴段固定套接，外圈由左至右依次间隙穿过左下滑板的下轴承穿孔和左上滑板的上轴承穿孔，所述左下滑板和左上滑板两侧分别经左上滑轨和左下滑轨与固定在箱体内侧的左线性导轨上下滑动连接，所述左下滑板的上部活动插入到左上滑板的左上方形凹槽中且与左上滑板的左上方形凹槽相对运动，下端与左下连接杆固定连接，所述左上滑板的下部活动插入到左下滑板的左下方形凹槽中且与左下滑板的左下方形凹槽相对运动，上端与左上连接杆固定连接，
所述左上方形凹槽内的左下滑块上端面滚动坐有左上滚针板，所述左上滚针板的滚柱上滚动坐有左压块，所述左压块与左上方形凹槽的左上顶板间设有偏心移动空间，所述偏心移动空间内设有左碟簧，所述左碟簧下端与左压块相抵触，上端与左上顶板相抵触，左螺钉活动穿过左上顶板上设有的螺钉穿孔和左碟簧后下端与左压块螺纹连接，所述左压块两侧分别与左上方形凹槽两侧内壁滑动连接，以使左下滑板在左碟簧的张力作用下与左旋转轴承外表面相抵触，所述左压块左端固定有左上挡板，所述左上挡板下部向下延伸至左下滑板外侧，所述左下方形凹槽内由上至下依次设有左下滚针板、左支板和左定位销，所述左下方形凹槽的左下底板上设有定位销定位盲孔，所述左定位销上端部与左支板上设有的盲孔相插接，下端部与左下底板上设有的定位销定位盲孔相插接，所述左支板上端经左下滚针板上的滚柱与左上滑板滚动连接，所述左支板两侧分别与左下方形凹槽内壁滑动连接，所述左支板右端固定有左下挡板，所述左下挡板上端部向上延伸至左上滑板外侧。
3.根据权利要求2所述的一种双磨头自动更换磨削装置，其特征在于所述线性往复振动装置包括右旋转轴承、右线性导轨、右螺钉、右碟簧、右压块、右上滑板、右下滑板、右上滚针板、右下滚针板、右支板、右上挡板、右定位销、右下底板、右上顶板、右下挡板，所述右上滑板左端面上设有左上方形凹槽Ⅱ，前后两侧分别设有右上滑轨，所述左上方形凹槽Ⅱ下端向下延伸开放，所述左上方形凹槽Ⅱ底面向下偏离中心设有下轴承穿孔，所述右下滑板右端面上设有右下方形凹槽Ⅱ，前后两侧分别设有右下滑轨，所述右下方形凹槽Ⅱ上端向上延伸开放，所述左下方形凹槽Ⅱ底面向上偏离中心设有上轴承穿孔Ⅱ，所述右旋转轴承内圈与右偏心轴段固定套接，外圈由左至右依次间隙穿过右下滑板的下轴承穿孔和右上滑板的上轴承穿孔Ⅱ，所述右下滑板和右上滑板两侧分别经右上滑轨和右下滑轨与固定在箱体内侧的右线性导轨上下滑动连接，所述右下滑板的上部活动插入到右上滑板的左上方形凹槽Ⅱ中且与右上滑板的左上方形凹槽Ⅱ相对运动，下端与右下连接杆固定连接，所述右上滑板的下部活动插入到右下滑板的左下方形凹槽Ⅱ中且与右下滑板的左下方形凹槽Ⅱ相对运动，上端与右上连接杆固定连接，所述左上方形凹槽Ⅱ内的右下滑块上端面滚动坐有右上滚针板，所述右上滚针板的滚柱上滚动坐有右压块，所述右压块与左上方形凹槽Ⅱ的右上顶板间设有偏心移动空间，所述偏心移动空间内设有右碟簧，所述右碟簧下端与右压块相抵触，上端与右上顶板相抵触，右螺钉活动穿过右上顶板上设有的螺钉穿孔和右碟簧后下端与右压块螺纹连接，所述右压块两侧分别与左上方形凹槽Ⅱ两侧内壁滑动连接，以使右下滑板在右碟簧的张力作用下与右旋转轴承外表面相抵触，所述右压块左端固定有右上挡板,所述右上挡板下部向下延伸至右下滑板外侧，所述左下方形凹槽Ⅱ内由上至下依次设有右下滚针板、右支板和右定位销，所述左下方形凹槽Ⅱ的右下底板上设有定位销定位盲孔Ⅱ，所述右定位销上端部与右支板上设有的盲孔相插接，下端部与右下底板上设有的定位销定位盲孔Ⅱ相插接，所述右支板上端经右下滚针板上的滚柱与右上滑板滚动连接，所述右支板两侧分别与左下方形凹槽Ⅱ内壁滑动连接，所述右支板右端固定有右下挡板，所述右下挡板上端部向上延伸至右上滑板外侧。
4.根据权利要求3所述的一种双磨头自动更换磨削装置，其特征在于所述左偏心轴段和左旋转轴承间固定套有左偏心套，所述右偏心轴段和右旋转轴承间固定套有右偏心套，所述左偏心套和右偏心套的偏心方向相反。
5.根据权利要求3或4所述的一种双磨头自动更换磨削装置，其特征在于所述左支板下端设有左顶柱，所述左顶柱下端伸出左支板下端面后与左底板相抵触，所述右压块下端间隔设有右顶柱，所述右顶柱下端伸出右压块下端面后与右底板相抵触。
6.根据权利要求5所述的一种双磨头自动更换磨削装置，其特征在于所述箱体周边间隔设有转轴同心度保持装置，其包括螺杆和固定螺母，所述螺杆分别依次穿过箱体的前端面、支撑板和后端面后经固定螺母与箱体螺纹固定连接。
7.根据权利要求1或2或4或5或6所述的一种双磨头自动更换磨削装置，其特征在于所述水平旋转驱动锁止装置包括旋转驱动电机、传动组件、锁止机构和输出轴，所述传动组件传动分别连接所述旋转驱动电机和所述输出轴，其中，所述锁止机构被配置为利用所述旋转驱动电机经由所述传动组件驱动所述输出轴带动所述磨头转换架转动，而使所述磨头转换架将第一安装架或第二安装架旋转至工作位置，并使所述第一安装架或第二安装架锁止于工作位置。
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