CN116372806B - 砂轮可变角度调节装置、调节方法及电主轴磨削系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种砂轮可变角度调节装置、调节方法及电主轴磨削系统，属于机床设备领域。该砂轮可变角度调节装置包括：壳体、调节驱动装置、角度轴套、主轴、砂轮、主电机和连接轴，调节驱动装置与壳体连接，角度轴套插设于壳体内并与调节驱动装置连接，主轴插设与角度轴套内，砂轮与主轴的一端连接，连接轴与主轴的另一端柔性连接，主电机与壳体和连接轴连接，角度轴套是包括外壁和内壁的管状结构，角度轴套的外壁是靠近砂轮一端的直径小于远离砂轮一端的直径的V形结构，角度轴套的外壁中心轴与角度轴套的内壁中心轴之间存在预定夹角。本发明解决了现有技术砂轮角度固定导致的倒角角度过小，以及无法满足更多曲线磨削要求的问题。

Description

砂轮可变角度调节装置、调节方法及电主轴磨削系统

技术领域

本发明属于机床设备领域，具体涉及一种砂轮可变角度调节装置、调节方法及电主轴磨削系统。

背景技术

现有机床上的砂轮可变角度调节装置是使用电机、皮带和主轴依序传动，使用主轴带动砂轮旋转，然后使用砂轮进行机加工工作，在此过程中主轴和砂轮的中心轴同轴或平行，使得砂轮的工作角度固定，存在倒角角度过小，且无法满足更多曲线磨削要求的问题。

发明内容

发明目的：提供一种砂轮可变角度调节装置，并进一步提出一种砂轮角度的调节方法及其应用，其能够调整砂轮的角度以解决现有技术砂轮角度固定导致的倒角角度过小，以及无法满足更多曲线磨削要求的问题。

技术方案：第一方面，提出一种砂轮可变角度调节装置，该砂轮可变角度调节装置包括：壳体、调节驱动装置、角度轴套、主轴、砂轮、主电机和连接轴。

所述调节驱动装置与壳体连接，所述角度轴套插设于壳体内并与调节驱动装置连接，所述主轴插设与角度轴套内，所述砂轮与主轴的一端连接，所述连接轴与主轴的另一端柔性连接，所述主电机与壳体和连接轴连接。

所述角度轴套是包括外壁和内壁的管状结构。

所述角度轴套内壁的中心轴与主轴的中心轴共线配合。

所述角度轴套的外壁是靠近砂轮一端的直径小于远离砂轮一端的直径的V形结构，所述角度轴套的外壁中心轴与角度轴套的内壁中心轴之间存在预定夹角。

所述调节驱动装置用于带动角度轴套旋转使主轴和砂轮的中心轴发生角度变化。

所述主电机用于带动连接轴、主轴和砂轮旋转。

在第一方面进一步的实施例中，所述主轴和连接轴的端部设有相互插接配合的十字槽和若干个凸起部。

所述主轴和连接轴相邻的凸起部侧壁相抵配合，能够在主轴角度发生变化时，保证了连接轴能够带动主轴正常旋转。

在第一方面进一步的实施例中，砂轮可变角度调节装置还包括：电机轴套和端盖。

所述主电机是力矩电机。

所述电机轴套插设于力矩电机内，所述端盖与电机轴套连接，所述端盖与连接轴柔性连接。

所述端盖和连接轴的端部设有相互插接配合的十字槽和若干个凸起部。

所述端盖和连接轴相邻的凸起部侧壁相抵配合，避免了主轴偏摆振动对主电机造成振动增加等影响，提高了主电机的使用寿命。

在第一方面进一步的实施例中，所述主电机设置于壳体内，所述壳体内靠近主电机的位置设有螺旋冷却槽，用于对主电机进行冷却，进一步的提高了主电机的使用寿命。

在第一方面进一步的实施例中，所述电机轴套的两端套设有角接触球轴承，所述角接触球轴承与壳体的内壁连接，保证了主电机的工作稳定。

在第一方面进一步的实施例中，所述调节驱动装置包括：丝杠机构、调节电机、导轨机构和连杆。

所述丝杠机构与壳体连接，所述调节电机和导轨机构与丝杠机构连接，所述连杆与导轨机构转动连接，所述连杆与主轴连接。

所述丝杠机构的中心轴与主轴的中心轴垂直配合，所述导轨机构的延伸方向与丝杠机构和主轴的中心轴垂直配合。

在第一方面进一步的实施例中，砂轮可变角度调节装置还包括：若干个动压轴承。

所述动压轴承套设于所述主轴外，所述动压轴承与主轴套的内壁连接，能够使主轴和主轴套各自旋转不发生干扰。

在第一方面进一步的实施例中，砂轮可变角度调节装置还包括分油器。

所述分油器与轴套连接。

所述轴套内设有油路通道，所述油路通道用于连通动压轴承和分油器。

第二方面，提出一种基于第一方面提出的砂轮可变角度调节装置的而带来的砂轮角度调节方法，由调节驱动装置带动角度轴套旋转使主轴和砂轮的中心轴发生角度变化的同时，主电机带动连接轴、主轴和砂轮旋转，使砂轮对工件进行曲线磨削。

由调节驱动装置带动角度轴套旋转预定角度后角度轴套停止旋转，使主轴和砂轮的中心轴的角度变化度数固定，然后主电机带动连接轴、主轴和砂轮旋转，使砂轮对工件进行固定角度的磨削。

第三方面，提出如第二方面所述的砂轮角度调节方法在磨床上的应用，利用磨床装夹待磨削的工件，利用砂轮对工作进行磨削加工；由磨床控制单元对砂轮可变角度调节装置发出控制指令，驱动所述砂轮可变角度调节装置的动作与工件的动作相配合。

第四方面，提出一种电主轴磨削系统，该电主轴磨削系统包括夹持部、砂轮、磨床控制单元及上述第一方面提出的砂轮可变角度调节装置；利用所述夹持部装夹待磨削的工件，利用所述砂轮对工作进行磨削加工。磨床控制单元对所述砂轮可变角度调节装置发出控制指令，驱动所述砂轮可变角度调节装置的动作与工件的动作相配合。

磨床控制单元执行如上述第二方面所提出的砂轮角度调节方法。

有益效果：本申请通过使角度轴套的外壁成V形结构，且角度轴套的外壁中心轴与角度轴套的内壁中心轴之间存在预定夹角，能够在调节驱动装置带动角度轴套旋转时使角度轴套内壁、主轴和砂轮的中心轴发生角度变化的同时，使主电机能够继续带动连接轴、主轴和砂轮旋转，能够在角度轴套旋转预定角度后停止旋转调整砂轮加工倒角的角度，也能使角度轴套和砂轮一起旋转进行曲线磨削，实现了砂轮角度可调整，解决了现有技术砂轮角度固定导致的倒角角度过小，以及无法满足更多曲线磨削要求的问题。

附图说明

图1是本发明的角度轴套未旋转状态时，第一剖面中砂轮可变角度调节装置整体剖视示意图，第一剖面是砂轮和主轴的中心轴处于水平状态时，与角度轴套外壁和主轴的中心轴共面且与坐标系的面OXZ平行的角度轴套的中部剖面。

图2是本发明的调节驱动装置及周边零件轴测示意图。

图3是本发明的调节驱动装置轴测示意图。

图4是本发明的角度轴套剖视图。

图5是本发明的角度轴套未旋转状态时，外壁中心轴、内壁中心轴和砂轮的角度示意简图。

图6是本发明的角度轴套的外壁中心轴旋转到第一剖面后时，外壁中心轴、内壁中心轴和砂轮的角度示意简图，图中实线表示内壁中心轴在虚线外壁中心轴前面。

图7是本发明的角度轴套的外壁顶侧线旋转到第一剖面后时，外壁中心轴、内壁中心轴和砂轮的角度示意简图，图中实线表示外壁中心轴在虚线内壁中心轴前面。

图8是本发明的主轴轴测示意图。

图9是本发明的连接轴轴测示意图。

图10是本发明的端盖轴测示意图。

图中附图标记所示：壳体1、角度轴套2、主轴3、砂轮4、主电机5、连接轴6、电机轴套7、端盖8、螺旋冷却槽9、角接触球轴承10、动压轴承11、分油器12、调节驱动装置13、十字槽14、凸起部15、丝杠机构131、调节电机132、导轨机构133、连杆134、内壁中心轴21、外壁中心轴22。

实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

本发明提供了一种砂轮可变角度调节装置，其能够调整砂轮的角度以解决现有技术砂轮角度固定导致的倒角角度过小，以及无法满足更多曲线磨削要求的问题。

第一实施例，如图1和2所示，本实施例提出一种砂轮可变角度调节装置，该装置包括壳体1、调节驱动装置13、角度轴套2、主轴3、砂轮4、主电机5和连接轴6。

调节驱动装置13与壳体1连接，角度轴套2插设于壳体1内并与调节驱动装置13连接，主轴3插设与角度轴套2内，砂轮4与主轴3的一端连接，连接轴6与主轴3的另一端柔性连接，主电机5与壳体1和连接轴6连接。

如图2和3所示，本实施例中调节驱动装置13包括：丝杠机构131、调节电机132、导轨机构133和连杆134。

丝杠机构131与壳体1连接，调节电机132和导轨机构133与丝杠机构131连接，连杆134与导轨机构133转动连接，连杆134与主轴3连接。

丝杠机构131的中心轴与主轴3的中心轴垂直配合，导轨机构133的延伸方向与丝杠机构131和主轴3的中心轴垂直配合，如图2和3所示，调节电机132带动丝杠机构131的丝母竖向移动，丝杠机构131带动导轨机构133和连杆134竖向移动，连杆134竖向移动时带动角度轴套2旋转，角度轴套2旋转时给连杆134反作用力，使连杆134沿导轨机构133的延伸方向移动的同时发生转动，如图3所示丝杠机构包括与调节电机132连接的丝杆，与丝杆螺接配合的丝母，与丝杆同向设置的光轴，以及套设于光轴的直线轴承，丝杆和光轴与壳体1连接，丝母和直线轴承与导轨机构133的滑轨连接，图3中的导轨机构133可以包括滑轨，以及与滑轨连接的滑块，连杆134与滑块转动连接，图3中的导轨机构133也可以包括滑轨，以及与滑轨连接的滚轮，连杆134与滚轮转动连接，如图2所示使用螺栓将连杆134与角度轴套2固定连接。

角度轴套2是包括外壁和内壁的管状结构。角度轴套2内壁的中心轴与主轴3的中心轴共线配合。角度轴套2的外壁是靠近砂轮4一端的直径小于远离砂轮4一端的直径的V形结构，角度轴套2的外壁中心轴22与角度轴套2的内壁中心轴21之间存在预定夹角。

如图4所示，当角度轴套2的外壁中心轴22与角度轴套2的内壁中心轴21之间的夹角为1°，在理论计算时角度轴套2旋转90度后，砂轮4能够偏转1°，在实际使用时，使用导轨机构133的调节驱动装置13会将角度轴套2往返旋转13.5°左右，因此砂轮4实际偏摆角度为13.5°/90°×1°约为0.15°，即砂轮4摆动为正负0.15°，调节驱动装置13在对角度轴套2进行角度调整的同时，还能够对角度轴套2施加限位力，使砂轮4工作平稳。

工作原理：调节驱动装置13用于带动角度轴套2旋转使主轴3和砂轮4的中心轴发生角度变化。

主电机5用于带动连接轴6、主轴3和砂轮4旋转。

调节驱动装置13带动角度轴套2旋转使主轴3和砂轮4的中心轴发生角度变化的同时，主电机5带动连接轴6、主轴3和砂轮4旋转，使砂轮4对工件进行曲线磨削。

或调节驱动装置13带动角度轴套2旋转预定角度后角度轴套2停止旋转，使主轴3和砂轮4的中心轴的角度变化度数固定，然后主电机5带动连接轴6、主轴3和砂轮4旋转，使砂轮4对工件进行固定角度的磨削。

通过使角度轴套2的外壁成V形结构，能够使壳体1对角度轴套2的侧壁施加斜向限位力，保证砂轮可变角度调节装置整体工作的稳定性。

见图5、图6、图7。图5展示了角度轴套2未旋转状态时，外壁中心轴22、内壁中心轴21和砂轮4的角度示意简图。图6展示了角度轴套2的外壁中心轴22旋转到第一剖面后时，外壁中心轴22、内壁中心轴21和砂轮4的角度示意简图，图中实线表示内壁中心轴21在虚线外壁中心轴22前面。图7展示了角度轴套2的外壁顶侧线旋转到第一剖面后时，外壁中心轴22、内壁中心轴21和砂轮4的角度示意简图，图中实线表示外壁中心轴22在虚线内壁中心轴21前面。这里的第一剖面是砂轮4和主轴3的中心轴处于水平状态时，与角度轴套2外壁和主轴3的中心轴共面且与坐标系的面OXZ平行的角度轴套2的中部剖面。

通过角度轴套2的外壁中心轴22与角度轴套2的内壁中心轴21之间存在预定夹角，能够在调节驱动装置13带动角度轴套2旋转时使角度轴套2内壁、主轴3和砂轮4的中心轴发生角度变化的同时，使主电机5能够继续带动连接轴6、主轴3和砂轮4旋转，能够在角度轴套2旋转预定角度后停止旋转调整砂轮4加工倒角的角度，也能使角度轴套2和砂轮4一起旋转进行曲线磨削，实现了砂轮4角度可调整。

在本实施例中，主轴3和连接轴6的端部设有相互插接配合的十字槽14和若干个凸起部15。主轴3的结构见图8。

主轴3和连接轴6相邻的凸起部15侧壁相抵配合。

通过十字槽14与凸起部15的配合实现连接轴6与主轴3的柔性连接，能够在主轴3角度发生变化时，使主轴3和连接轴6相邻的凸起部15侧壁保持相抵状态，进而保证了连接轴6能够带动主轴3正常旋转。连接轴6的结构见图9。

在本实施例中，砂轮可变角度调节装置还包括：若干个动压轴承11。

动压轴承11套设于主轴3外，动压轴承11与主轴3套的内壁连接。

如图1所示设有两个动压轴承11，动压轴承11分别设置于主轴3的两端。

通过动压轴承11能够使主轴3和主轴3套各自旋转不发生干扰，使主轴3的中心轴发生变化的同时，保证主轴3自转的稳定。

在进一步的实施例中，砂轮可变角度调节装置还包括分油器12。

分油器12与轴套连接。

轴套内设有油路通道，油路通道用于连通动压轴承11和分油器12。

通过分油器12能够保证动压轴承11的正常工作。

第二实施例，与第一实施例不同的地方在于，砂轮可变角度调节装置还包括：电机轴套7和端盖8。端盖8的结构示意图见图10。

主电机5是力矩电机。电机轴套7插设于力矩电机内，端盖8与电机轴套7连接，端盖8与连接轴6柔性连接。端盖8和连接轴6的端部设有相互插接配合的十字槽14和若干个凸起部15。端盖8和连接轴6相邻的凸起部15侧壁相抵配合。

通过在连接轴6与主电机5之间再设置电机轴套7和端盖8，并使端盖8与连接轴6柔性连接，能够使连接轴6在传动的过程中减弱主轴3的角度变化的同时旋转导致的偏摆振动，避免了主轴3偏摆振动对主电机5造成振动增加等影响，提高了主电机5的使用寿命。

在本实施例中，主电机5设置于壳体1内，壳体1内靠近主电机5的位置设有螺旋冷却槽9。螺旋冷却槽9用于连通外界冷却系统，其用于对主电机5进行冷却，进一步的提高了主电机5的使用寿命。

在本实施例中，电机轴套7的两端套设有角接触球轴承10，角接触球轴承10与壳体1的内壁连接。

端盖8和电机轴套7通过角接触球轴承10支撑主电机5内圈，并将电机转动传递到砂轮4主轴3的转动，保证了主电机5的工作稳定。

第三实施例，在第一或第二实施例的基础上将砂轮角度调节方法应用在磨床上，利用磨床装夹待磨削的工件，利用砂轮对工作进行磨削加工。

由磨床控制单元对砂轮可变角度调节装置发出控制指令，驱动砂轮可变角度调节装置的动作与工件的动作相配合，其中，磨床的控制单元对砂轮可变角度调节装置的主电机5和调节电机132发出与工件的动作相配合的电信号实现对工件的磨削。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。

Claims (10)

1.一种砂轮可变角度调节装置，包括：壳体；与所述壳体连接的调节驱动装置；插设于所述壳体内并与所述调节驱动装置连接的角度轴套；插设于所述角度轴套内的主轴；连接在所述主轴的一端的砂轮；与所述主轴远离砂轮的一端柔性连接的连接轴；以及设置于所述壳体一侧的主电机，所述主电机的输出端与所述连接轴连接；

其特征在于：

所述角度轴套是包括外壁和内壁的管状结构；

所述角度轴套内壁的中心轴与主轴的中心轴共线配合；

所述角度轴套的外壁是靠近砂轮一端的直径小于远离砂轮一端的直径的V形结构，所述角度轴套的外壁中心轴与角度轴套的内壁中心轴之间存在预定夹角；

所述调节驱动装置用于带动角度轴套旋转使主轴和砂轮的中心轴发生角度变化；

所述主电机用于带动连接轴、主轴和砂轮旋转。

2.根据权利要求1所述的砂轮可变角度调节装置，其特征在于，所述主轴和连接轴的端部设有相互插接配合的十字槽和若干个凸起部；

所述主轴和连接轴相邻的凸起部侧壁相抵配合。

3.根据权利要求2所述的砂轮可变角度调节装置，其特征在于，还包括：电机轴套和端盖；

所述主电机是力矩电机；

所述电机轴套插设于力矩电机内，所述端盖与电机轴套连接，所述端盖与连接轴柔性连接；

所述端盖和连接轴的端部设有相互插接配合的十字槽和若干个凸起部；

所述端盖和连接轴相邻的凸起部侧壁相抵配合。

4.根据权利要求3所述的砂轮可变角度调节装置，其特征在于，所述主电机设置于壳体内，所述壳体内靠近主电机的位置设有螺旋冷却槽。

5.根据权利要求3所述的砂轮可变角度调节装置，其特征在于，所述电机轴套的两端套设有角接触球轴承，所述角接触球轴承与壳体的内壁连接。

6.根据权利要求1所述的砂轮可变角度调节装置，其特征在于，所述调节驱动装置包括：丝杠机构、调节电机、导轨机构和连杆；

所述丝杠机构与壳体连接，所述调节电机和导轨机构与丝杠机构连接，所述连杆与导轨机构转动连接，所述连杆与主轴连接；

所述丝杠机构的中心轴与主轴的中心轴垂直配合，所述导轨机构的延伸方向与丝杠机构和主轴的中心轴垂直配合。

7.根据权利要求1所述的砂轮可变角度调节装置，其特征在于，还包括：

若干个动压轴承；所述动压轴承套设于所述主轴外，所述动压轴承与所述角度轴套的内壁连接；

分油器；所述分油器与轴套连接；所述轴套内设有油路通道，所述油路通道用于连通动压轴承和分油器。

8.一种砂轮角度调节方法，使用如权利要求1至7中任一项所述的砂轮可变角度调节装置以实现，其特征在于：

所述调节驱动装置带动角度轴套旋转使主轴和砂轮的中心轴发生角度变化的同时，主电机带动连接轴、主轴和砂轮旋转，使砂轮对工件进行曲线磨削；

所述调节驱动装置带动角度轴套旋转预定角度后角度轴套停止旋转，使主轴和砂轮的中心轴的角度变化度数固定，然后主电机带动连接轴、主轴和砂轮旋转，使砂轮对工件进行固定角度的磨削。

9.一种电主轴磨削系统，包括夹持部、砂轮、及如权利要求1至7中任一项所述的砂轮可变角度调节装置；利用所述夹持部装夹待磨削的工件，利用所述砂轮对工作进行磨削加工，其特征在于，还包括：

磨床控制单元；所述磨床控制单元对所述砂轮可变角度调节装置发出控制指令，驱动所述砂轮可变角度调节装置的动作与工件的动作相配合。

10.根据权利要求9所述的电主轴磨削系统，其特征在于，所述磨床控制单元执行如权利要求8所述的砂轮角度调节方法。