CN117020770B - 一种五轴工具磨床磨削主轴的加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种五轴工具磨床磨削主轴的加工设备，涉及磨削加工领域。现提出如下方案，其主轴箱、磨床和直线滑台，所述主轴箱安装在直线滑台端部，所述磨床设置于主轴箱侧面，所述直线滑台上装配有减震机构和锁杆组件，所述减震机构设有两个，两个所述减震机构分布在锁杆组件的两侧。通过在直线滑台上安装有减震机构，主轴快速转动时，固定盘反向转动，使滚球收到离心力影响推动压杆，让滚轮架带动压辊夹住主轴，主轴发生震颤会反向推动压杆，压杆反向转动会通过连接杆拉动活塞轴向缸筒外移动，此时活塞轴收到油压阻力，让活塞轴摩擦生热，将震颤力转换会热抵消，避免主轴加工震颤。

Description

一种五轴工具磨床磨削主轴的加工设备

技术领域

本发明涉及磨削加工领域，尤其涉及一种五轴工具磨床磨削主轴的加工设备。

背景技术

五轴工具磨床是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲的机床，随着全球机械制造业的快速发展和加工精度要求的日益提高，机床装备进入了数控化、智能化、高效化，且为专用型，尤其终端产品的高精度磨床，其专用性尤为突出且价格昂贵；

高精度五轴数控工具磨床解决了现有技术中加工精度不高、机床体积大，自身重量笨重影响快速运动的性能，提高每个运动部件的刚性，又能实现轻量化，高速高精度运动的技术问题，适用于各种钻头、铁刀、铰刀等精度高、形状复杂工具的加工，其中主轴作为五轴工具磨床中的主要零件，其精度直接影响五轴工具磨床的加工精度，加工主轴也需要用到磨床，但是目前磨床在加工超长主轴时，由于磨床工件固定主轴端部来驱动主轴转动，导致刀具在磨削加工过程中，顶端位置极易发生震颤，从而大大影响加工精度；

对此，公开号为CN216608439U的中国发明专利公开了一种用于保持五轴工具磨床加工精度的防颤装置，所述的防颤装置包括装置本体、伺服电缸、弧形撑板、橡胶垫和压力传感器；

其通过弧形撑板撑住主轴，解决震颤，然而要解决主轴转动中的震颤，需要弧形撑板对主轴具有一定支撑力度，这样会增加主轴与弧形撑板之间的摩擦力，影响主轴转动，其次主轴加工时不但需要对其表面进行磨削，主轴的端部也需要进行磨削加工，目前的加工设备都是通过三角爪盘固定主轴端部，磨削加工主轴端部会被三角爪盘阻挡，需要反复调转主轴，影响加工效率还会增加主轴端部的磨损。

发明内容

（一）发明目的

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种五轴工具磨床磨削主轴的加工设备，以实现加工过程中防震颤，并改变驱动部位，利于主轴端部加工，提升加工效率。

（二）技术方案

为达到上述技术目的，本发明提供了一种五轴工具磨床磨削主轴的加工设备：

其包括主轴箱、磨床和直线滑台，所述主轴箱安装在直线滑台端部，所述磨床设置于主轴箱侧面，所述直线滑台上装配有减震机构和锁杆组件，所述减震机构设有两个，两个所述减震机构分布在锁杆组件的两侧，所述减震机构包括驱动盘、固定套、固定盘、导球座、滚球、连接轴、压杆和油压阻尼组件，所述驱动盘的底部设有驱动组件。

优选的，所述直线滑台由固定箱、导杆、丝杆、固定座和丝套构成，所述固定箱与主轴箱侧面固定连接，所述导杆的两端与固定箱的内壁固定连接，所述固定座与导杆滑动连接，所述丝杆的两端与固定箱的内壁转动连接，所述固定座与导杆滑动连接，所述丝套固定在固定座的底部，且所述丝套与丝杆螺纹连接，所述固定箱的外表面固定有第一伺服电机，且第一伺服电机的输出端通过联轴器与丝杆的端部连接固定。

优选的，所述固定套固定在固定座上，所述固定套包覆在驱动盘上，且所述驱动盘与固定套转动连接，所述固定盘固定在驱动盘上，所述连接轴的一端与压杆固定连接，所述连接轴的另一端与固定盘转动连接，所述导球座固定在固定盘上，且所述压杆与导球座滑动连接，所述滚球与导球座滑动连接，所述滚球与压杆相抵。

优选的，所述油压阻尼组件包括缸筒、活塞轴、连接杆和导油管，所述缸筒固定在固定盘上，所述连接轴的外表面一体化连接有连接块，所述连接杆的一端与连接块铰接，所述连接杆的另一端与活塞轴的端部铰接，所述活塞轴背离连接杆的一端与缸筒伸缩连接，所述导油管的两端分别与缸筒的两端连接固定。

优选的，所述油压阻尼组件还包括导油套、导油架和阻油杯，所述导油套的外表面与导油管的内壁固定连接，所述导油架的一端呈锥形，且所述导油架的另一端外表面与导油管的内壁固定连接，所述阻油杯套设在导油架上，且所述阻油杯与导油架滑动连接。

优选的，所述压杆远离滚球的一端铰接有滚轮架，所述滚轮架的两端皆转动连接有压辊。

优选的，所述减震机构还包括限位盘，所述限位盘的外表面固定有限位球座，所述限位球座与导球座固定连接。

优选的，所述固定盘的外表面固定有连接管，所述连接管内滑动连接有管轴，且所述限位盘与连接管固定连接。

优选的，所述锁杆组件包括支撑座、气缸、同轴架、连杆、滑套、压盘、第一球座、球头连杆和第二球座，所述管轴远离连接管的端部与压盘外表面固定连接，所述支撑座固定在固定座上，所述气缸固定在支撑座上，所述同轴架与气缸的输出端固定连接，所述连杆与支撑座滑动连接，所述连杆的一端与同轴架固定连接，所述连杆的另一端与滑套外表面固定连接，所述压盘与滑套转动连接，所述第一球座固定在压盘上，所述第二球座固定在压杆上，且所述第二球座与导球座滑动连接，所述球头连杆的两端分别与第一球座和第二球座滑动连接。

优选的，驱动组件包括驱动轴和驱动齿轮，所述驱动轴与固定座转动连接，所述驱动齿轮套接固定在驱动轴上，所述驱动齿轮与驱动盘啮合，所述固定座的侧面固定有第二伺服电机，第二伺服电机的输出端通过联轴器与驱动轴的端部连接固定。

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下有益效果：

1：通过在直线滑台上安装有减震机构，主轴快速转动时，固定盘反向转动，使滚球收到离心力影响推动压杆，让滚轮架带动压辊夹住主轴，主轴发生震颤会反向推动压杆，压杆反向转动会通过连接杆拉动活塞轴向缸筒外移动，此时活塞轴收到油压阻力，让活塞轴摩擦生热，将震颤力转换会热抵消，避免主轴加工震颤。

2：通过在直线滑台上安装有锁杆组件，通过压盘推动球头连杆，球头连杆通过第二球座推动压杆，让压杆能夹持主轴固定，再通过驱动轴驱动驱动齿轮转动，可带动驱动盘转动，从而驱动主轴旋转，无需在主轴端部固定主轴，解决需要反复调转主轴的问题，从而提高加工效率并降低主轴端部的磨损。

3：利用滚球离心力推动压杆旋转，既能避免压杆夹持主轴过于紧固，影响主轴正常转动，同时能让压杆夹持主轴的直径做到无级调节，使用各种精度的主轴加工使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种五轴工具磨床磨削主轴的加工设备的整体结构示意图；

图2为本发明提供的一种五轴工具磨床磨削主轴的加工设备的局部爆炸结构示意图；

图3为本发明提供的一种五轴工具磨床磨削主轴的加工设备的图2中减震机构的整体结构示意图；

图4为本发明提供的一种五轴工具磨床磨削主轴的加工设备的图3中减震机构的局部爆炸结构示意图；

图5为本发明提供的一种五轴工具磨床磨削主轴的加工设备的图4中减震机构的局部结构示意图；

图6为本发明提供的一种五轴工具磨床磨削主轴的加工设备的图 4 中油压阻尼组件的局部剖视结构示意图一；

图7为本发明提供的一种五轴工具磨床磨削主轴的加工设备的图 4 中油压阻尼组件的局部剖视结构示意图二；

图8为本发明提供的一种五轴工具磨床磨削主轴的加工设备的图4中锁杆组件整体结构示意图；

图9为本发明提供的一种五轴工具磨床磨削主轴的加工设备的图8中油压阻尼组件爆炸结构示意图。

附图说明：1、主轴箱；2、磨床；3、直线滑台；31、固定箱；32、导杆；33、丝杆；34、固定座；35、丝套；4、减震机构；41、驱动盘；411、导槽；42、固定套；43、固定盘；44、导球座；45、滚球；46、连接轴；47、压杆；471、滚轮架；472、压辊；48、限位盘；481、限位球座；49、油压阻尼组件；491、缸筒；492、活塞轴；493、连接杆；494、导油管；495、导油套；496、导油架；497、阻油杯；5、锁杆组件；51、支撑座；52、气缸；53、同轴架；54、连杆；55、滑套；56、压盘；57、第一球座；58、球头连杆；59、第二球座；6、驱动轴；7、驱动齿轮；8、连接管；9、管轴。

具体实施方式

下文的描述本质上仅是示例性的而并非意图限制本公开、应用及用途。应当理解，在所有这些附图中，相同或相似的附图标记指示相同的或相似的零件及特征。各个附图仅示意性地表示了本公开的实施方式的构思和原理，并不一定示出了本公开各个实施方式的具体尺寸及其比例。在特定的附图中的特定部分可能采用夸张的方式来图示本公开的实施方式的相关细节或结构。

参照图1-9：

一种五轴工具磨床磨削主轴的加工设备，包括主轴箱1、磨床2和直线滑台3，主轴箱1安装在直线滑台3端部，磨床2设置于主轴箱1侧面，主轴箱1用于固定主轴并驱动主轴转动，磨床2用于对主轴进行磨削加工，此为已知公开技术，在此不做过多阐述；

直线滑台3由固定箱31、导杆32、丝杆33、固定座34和丝套35构成，固定箱31与主轴箱1侧面固定连接，导杆32的两端与固定箱31的内壁固定连接，固定座34与导杆32滑动连接，丝杆33的两端与固定箱31的内壁转动连接，固定座34与导杆32滑动连接，丝套35固定在固定座34的底部，且丝套35与丝杆33螺纹连接，固定箱31的外表面固定有第一伺服电机，且第一伺服电机的输出端通过联轴器与丝杆33的端部连接固定，通过第一伺服电机驱动丝杆33转动，丝杆33可带动丝套35滑动，从而使固定座34在导杆32上滑动。

如图1和图2所示，直线滑台3上装配有减震机构4和锁杆组件5，减震机构4设有两个，两个减震机构4分布在锁杆组件5的两侧，减震机构4包括驱动盘41、固定套42、固定盘43、导球座44、滚球45、连接轴46、压杆47和油压阻尼组件49，驱动盘41的底部设有驱动组件，固定套42固定在固定座34上，固定套42包覆在驱动盘41上，驱动盘41的外表面开设有导槽411，在固定套42内壁上均匀转动连接有滚子，滚子与导槽411滑动连接，降低驱动盘41与固定套42的转动摩擦力并提升转动稳定性，且驱动盘41与固定套42转动连接，固定盘43固定在驱动盘41上，连接轴46的一端与压杆47固定连接，连接轴46的另一端与固定盘43转动连接，导球座44固定在固定盘43上，且压杆47与导球座44滑动连接，滚球45与导球座44滑动连接，滚球45与压杆47相抵，驱动盘41在固定套42内转动时，可带动固定盘43转动，固定盘43驱动导球座44转动，滚球45会受到离心力影响推动压杆47，连接轴46与压杆47的连接点位于压杆47的四分之三处，压杆47的四分之三被滚球45推动，让压杆47转动更加轻松；

进一步的，如图5、图6和图7所示，油压阻尼组件49包括缸筒491、活塞轴492、连接杆493、导油管494、导油套495、导油架496和阻油杯497，缸筒491固定在固定盘43上，连接轴46的外表面一体化连接有连接块，连接杆493的一端与连接块铰接，连接杆493的另一端与活塞轴492的端部铰接，活塞轴492背离连接杆493的一端与缸筒491伸缩连接，导油管494的两端分别与缸筒491的两端连接固定，活塞轴492两侧油液可通过导油管494连通，导油套495的外表面与导油管494的内壁固定连接，导油套495安装处导油管494的横截面呈锥形，以说明书附图6为基准，从左往右导油更加轻松，此时压杆47的转动方向为逆时针转动，反之压杆47顺时针转动会受阻；

更进一步的，以说明书附图6为基准，导油架496的一端呈锥形，且导油架496的另一端外表面与导油管494的内壁固定连接，阻油杯497套设在导油架496上，且阻油杯497与导油架496滑动连接，活塞轴492向左侧运动，活塞轴492左侧油液通过导油套495时，阻油杯497远离导油套495，对油液流动影响小，反之，油压会压住阻油杯497堵住导油套495，让活塞轴492难以向右侧快速滑动，只有缓慢滑动才可以。

压杆47远离滚球45的一端铰接有滚轮架471，滚轮架471的两端皆转动连接有压辊472，压辊472外表面为橡胶材质，通过压辊472接触主轴，比压杆47直接接触主轴摩擦力更低，也避免划伤主轴。

减震机构4还包括限位盘48，限位盘48的外表面固定有限位球座481，限位球座481与导球座44固定连接，固定盘43的外表面固定有连接管8，连接管8内滑动连接有管轴9，且限位盘48与连接管8固定连接，避免滚球45脱离导球座44。

如图2、图8和图9所示，锁杆组件5包括支撑座51、气缸52、同轴架53、连杆54、滑套55、压盘56、第一球座57、球头连杆58和第二球座59，管轴9远离连接管8的端部与压盘56外表面固定连接，支撑座51固定在固定座34上，气缸52固定在支撑座51上，同轴架53与气缸52的输出端固定连接，连杆54与支撑座51滑动连接，连杆54的一端与同轴架53固定连接，连杆54的另一端与滑套55外表面固定连接，压盘56与滑套55转动连接，第一球座57固定在压盘56上，第二球座59固定在压杆47上，且第二球座59与导球座44滑动连接，球头连杆58的两端分别与第一球座57和第二球座59滑动连接，压盘56的两面皆固定有第一球座57，且两个第一球座57交错分布，如图1所示，当锁杆组件5中压盘56向图1中右侧的减震机构4靠近时，压盘56的右侧会通过第一球座57推动球头连杆58，让锁杆组件5右侧的减震机构4中压杆47逆时针转动，锁杆组件5左侧的减震机构4中压杆47同步逆时针转动，锁杆组件5左侧的球头连杆58与锁杆组件5右侧的球头连杆58运动方向相反，这样当锁杆组件5远离左侧减震机构4时，锁杆组件5左侧的球头连杆58也能拉动压杆47逆时针转动；

驱动组件包括驱动轴6和驱动齿轮7，驱动轴6与固定座34转动连接，驱动齿轮7套接固定在驱动轴6上，如图3所示，驱动盘41的外周均匀开设有齿槽，驱动齿轮7与驱动盘41上的齿槽啮合，固定座34的侧面固定有第二伺服电机，第二伺服电机的输出端通过联轴器与驱动轴6的端部连接固定，通过第二伺服电机带动驱动轴6转动，可带动驱动齿轮7转动，即可带动驱动盘41转动。

工作原理：加工主轴时，主轴端部可通过主轴箱1固定并驱动主轴转动，通过磨床2给主轴打磨，此为已知公开技术，在此不做过多阐述；

主轴箱1驱动主轴转动加工时，通过第二伺服电机驱动驱动轴6转动，驱动轴6通过驱动齿轮7驱动驱动盘41在固定套42内转动，即可带动固定盘43旋转，使滚球45产生离心力，滚球45受离心力影响推动压杆47，让压杆47带动滚轮架471向主轴推动，多个滚轮架471配合夹持住主轴，主轴发生震颤时，震颤反作用力瞬间传递到滚轮架471上，滚轮架471通过连接轴46带动压杆47顺时针转动，连接轴46可通过连接杆493拉动活塞轴492，活塞轴492从缸筒491向外移动时，活塞轴492右侧油液通过导油管494向活塞轴492左侧流动，油液会推动阻油杯497至导油架496左侧末端后堵住导油套495，使活塞轴492无法活动，只有活塞轴492缓慢向右侧运动时，阻油杯497受到油压不足以完全压住导油套495，油液才能缓慢通过导油套495，如此反复让活塞轴492受到油压阻尼与缸筒491摩擦生热，将主轴的振动力转换为热能消减；

需要对主轴两端进行磨削加工时，可不通过主轴箱1固定主轴，通过气缸52驱动同轴架53拉动连杆54，让连杆54带动压盘56向一侧减震机构4靠近，这侧的压盘56上第一球座57带动球头连杆58推动第二球座59，第二球座59可推动压杆47逆时针转动，让压杆47通过滚轮架471夹持住主轴；

反之另一侧可通过第一球座57拉动球头连杆58，球头连杆58则拉动第二球座59，让另一侧减震机构4中的压杆47同样逆时针转动，使滚轮架471夹持住主轴，再通过第二伺服电机驱动驱动轴6转动，驱动轴6可通过驱动齿轮7驱动驱动盘41转动，使驱动盘41通过固定盘43带动主轴转动，再通过磨床2进行打磨，不会被主轴箱1所遮挡。

上文中参照优选的实施例详细描述了本公开所提出的方案的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本公开理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本公开提出的各种技术特征、结构进行多种组合，而不超出本公开的保护范围，本公开的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (6)

1.一种五轴工具磨床磨削主轴的加工设备，包括主轴箱（1）、磨床（2）和直线滑台（3），所述主轴箱（1）安装在直线滑台（3）端部，所述磨床（2）设置于主轴箱（1）侧面，其特征在于，所述直线滑台（3）上装配有减震机构（4）和锁杆组件（5），所述减震机构（4）设有两个，两个所述减震机构（4）分布在锁杆组件（5）的两侧，所述减震机构（4）包括驱动盘（41）、固定套（42）、固定盘（43）、导球座（44）、滚球（45）、连接轴（46）、压杆（47）和油压阻尼组件（49），所述驱动盘（41）的底部设有驱动组件；

所述固定套（42）包覆在驱动盘（41）上，且所述驱动盘（41）与固定套（42）转动连接，所述固定盘（43）固定在驱动盘（41）上，所述连接轴（46）的一端与压杆（47）固定连接，所述连接轴（46）的另一端与固定盘（43）转动连接，所述导球座（44）固定在固定盘（43）上，且所述压杆（47）与导球座（44）滑动连接，所述滚球（45）与导球座（44）滑动连接；

所述油压阻尼组件（49）包括缸筒（491），所述缸筒（491）固定在固定盘（43）上；

驱动组件包括驱动齿轮（7），所述驱动齿轮（7）与驱动盘（41）啮合；

所述直线滑台（3）由固定箱（31）、导杆（32）、丝杆（33）、固定座（34）和丝套（35）构成，所述固定箱（31）与主轴箱（1）侧面固定连接，所述导杆（32）的两端与固定箱（31）的内壁固定连接，所述固定座（34）与导杆（32）滑动连接，所述丝杆（33）的两端与固定箱（31）的内壁转动连接，所述固定座（34）与导杆（32）滑动连接，所述丝套（35）固定在固定座（34）的底部，且所述丝套（35）与丝杆（33）螺纹连接，所述固定箱（31）的外表面固定有第一伺服电机，且第一伺服电机的输出端通过联轴器与丝杆（33）的端部连接固定；

所述固定套（42）固定在固定座（34）上，所述滚球（45）与压杆（47）相抵，所述油压阻尼组件（49）还包括活塞轴（492）、连接杆（493）和导油管（494），所述连接轴（46）的外表面一体化连接有连接块，所述连接杆（493）的一端与连接块铰接，所述连接杆（493）的另一端与活塞轴（492）的端部铰接，所述活塞轴（492）背离连接杆（493）的一端与缸筒（491）伸缩连接，所述导油管（494）的两端分别与缸筒（491）的两端连接固定；

驱动组件还包括驱动轴（6），所述驱动轴（6）与固定座（34）转动连接，所述驱动齿轮（7）套接固定在驱动轴（6）上，所述固定座（34）的侧面固定有第二伺服电机，第二伺服电机的输出端通过联轴器与驱动轴（6）的端部连接固定。

2.根据权利要求1所述的一种五轴工具磨床磨削主轴的加工设备，其特征在于，所述油压阻尼组件（49）还包括导油套（495）、导油架（496）和阻油杯（497），所述导油套（495）的外表面与导油管（494）的内壁固定连接，所述导油架（496）的一端呈锥形，且所述导油架（496）的另一端外表面与导油管（494）的内壁固定连接，所述阻油杯（497）套设在导油架（496）上，且所述阻油杯（497）与导油架（496）滑动连接。

3.根据权利要求1所述的一种五轴工具磨床磨削主轴的加工设备，其特征在于，所述压杆（47）远离滚球（45）的一端铰接有滚轮架（471），所述滚轮架（471）的两端皆转动连接有压辊（472）。

4.根据权利要求1所述的一种五轴工具磨床磨削主轴的加工设备，其特征在于，所述减震机构（4）还包括限位盘（48），所述限位盘（48）的外表面固定有限位球座（481），所述限位球座（481）与导球座（44）固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种五轴工具磨床磨削主轴的加工设备，其特征在于，所述固定盘（43）的外表面固定有连接管（8），所述连接管（8）内滑动连接有管轴（9），且所述限位盘（48）与连接管（8）固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种五轴工具磨床磨削主轴的加工设备，其特征在于，所述锁杆组件（5）包括支撑座（51）、气缸（52）、同轴架（53）、连杆（54）、滑套（55）、压盘（56）、第一球座（57）、球头连杆（58）和第二球座（59），所述管轴（9）远离连接管（8）的端部与压盘（56）外表面固定连接，所述支撑座（51）固定在固定座（34）上，所述气缸（52）固定在支撑座（51）上，所述同轴架（53）与气缸（52）的输出端固定连接，所述连杆（54）与支撑座（51）滑动连接，所述连杆（54）的一端与同轴架（53）固定连接，所述连杆（54）的另一端与滑套（55）外表面固定连接，所述压盘（56）与滑套（55）转动连接，所述第一球座（57）固定在压盘（56）上，所述第二球座（59）固定在压杆（47）上，且所述第二球座（59）与导球座（44）滑动连接，所述球头连杆（58）的两端分别与第一球座（57）和第二球座（59）滑动连接。