CN120286794A - 一种以外圆定位的无尾座的外螺纹磨床及加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以外圆定位的无尾座的外螺纹磨床及加工工艺，包括床身、工件主轴、中心架以及砂轮主轴，床身上端面设有Z向滑板以及X向滑板，工件主轴安装于Z向滑板上，中心架安装于Z向滑板上，用于支撑工件外圆，砂轮主轴设置于X向滑板上，可通过工件主轴夹持工件一端外圆，进而通过调整中心架对工件外圆支撑，以完成外螺纹的磨削加工操作，无需研磨中心孔以及尾座顶持，优化了工艺流程、降低了加工成本、提高了加工效率，本发明属于机械设计技术领域。

Description

一种以外圆定位的无尾座的外螺纹磨床及加工工艺

技术领域

本发明属于机械设计技术领域，更具体而言涉及一种以外圆定位的无尾座的外螺纹磨床及加工工艺。

背景技术

现有的外螺纹磨床尺寸较大，而且都是采用工件主轴与尾座双顶，以完成外螺纹的磨削加工，因此需要在工件加工前进行中心孔研磨操作，导致加工成本的增加，并且利用工件主轴与尾座双顶对微小型外螺纹零件进行加工时，工艺流程复杂、加工效率较低。因此亟需一种无需尾座顶持、优化加工工艺流程、降低加工成本的外螺纹磨床。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种以外圆定位的无尾座的外螺纹磨床及加工工艺，无需尾座顶持、能够有效控制加工成本、进一步提高加工效率。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种以外圆定位的无尾座的外螺纹磨床，包括床身、工件主轴、中心架以及砂轮主轴，所述床身上端面设有Z向滑板以及X向滑板，所述工件主轴安装于所述Z向滑板上，所述中心架安装于所述Z向滑板上，所述中心架用于支撑工件外圆，所述砂轮主轴设置于所述X向滑板上。

根据本发明的第一方面实施例，所述中心架包括沿所述Z向滑板设置的一个或多个架体以及分别在所述架体同侧设置的第一夹爪机构、第二夹爪机构与顶杆机构。

根据本发明的第一方面实施例，所述第一夹爪机构包括与所述架体铰接的第一夹爪、作用于所述第一夹爪尾端的第一顶杆以及在所述第一夹爪活动端设置的第一浮动压板。

根据本发明的第一方面实施例，所述架体的一侧设有用于调节所述第一顶杆往复运动的第一调整螺母。

根据本发明的第一方面实施例，所述第二夹爪机构包括一端与所述架体铰接的第二夹爪以及用于推动所述第二夹爪另一端上下摆动的第二顶杆，所述第二夹爪与所述第一夹爪机构对应的一端设有第二浮动压板。

根据本发明的第一方面实施例，所述第二顶杆远离所述第二夹爪的一端设有第二调整螺母。

根据本发明的第一方面实施例，所述顶杆机构包括第三顶杆以及在所述第三顶杆一端设置的浮动顶块，所述第三顶杆远离所述浮动顶块的一端设有第三调整螺母。

根据本发明的第一方面实施例，还包括砂轮主轴摆角装置，所述砂轮主轴摆角装置包括立柱、在所述立柱上设置的第一驱动电机以及可通过所述第一驱动电机使得所述砂轮主轴转动的摆动部，所述摆动部包括导向抱闸板、摆动芯轴以及可绕所述摆动芯轴转动的摆动滑动板，所述摆动滑动板远离所述摆动芯轴的一端与所述导向抱闸板滑动连接。

根据本发明的第一方面实施例，所述砂轮主轴上同心设置有粗磨砂轮以及精磨砂轮，所述粗磨砂轮位于所述精磨砂轮的外侧。

根据本发明的第二方面实施例，通过以外圆定位的无尾座的外螺纹磨床进行加工的工艺，包括如下步骤：

1）、调节所述第一夹爪机构、所述第二夹爪机构以及所述顶杆机构，在所述活动腔内放置待加工工件；

2）、转动所述第一调整螺母、所述第二调整螺母以及所述第三调整螺母，使得所述第一顶杆推动所述第一浮动压板、所述第二顶杆推动所述第二浮动压板、所述第三顶杆推动所述浮动顶块以支撑工件外圆；

3）、沿Z轴移动所述架体，配合一侧的所述工件主轴夹持工件外圆，完成待加工工件的固定；

4）、通过所述第一驱动电机使得所述摆动滑动板沿着所述摆动芯轴在所述立柱和所述导向抱闸板上做圆周滑动，将所述砂轮主轴摆到相应角度；

5）、通过所述粗磨砂轮以及所述精磨砂轮分别对所述活动腔内的待加工工件的外圆面进行加工。

本发明上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：

本发明可通过工件主轴夹持工件一端外圆，进而通过调整中心架对工件外圆支撑，以完成外螺纹的磨削加工操作，无需研磨中心孔以及尾座顶持，优化了工艺流程、降低了加工成本、提高了加工效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步地说明；

附图1为本发明一个实施例的整体结构图；

附图2为本发明一个实施例的俯视图；

附图3为本发明一个实施例的侧视图；

附图4为本发明一个实施例的中心架结构图；

附图5为本发明一个实施例的无需砂轮主轴摆角装置的结构图；

附图6为本发明一个实施例的多个中心架结构图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号自始至终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方式是示例性的，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，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”以及“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。

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“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接或活动连接，也可以是可拆卸连接或不可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；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、间接连通或两个元件的相互作用关系。

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方案。

参照附图1至附图6所示，一种以外圆定位的无尾座的外螺纹磨床，包括床身1、工件主轴2、中心架3、砂轮主轴4、砂轮主轴摆角装置5以及在工件主轴2上设置的砂轮修整器。

本发明的一个实施例中，床身1上端面设有可供工件主轴2与中心架3安装的Z向滑板11以及可供砂轮主轴4与砂轮主轴摆角装置5安装的X向滑板12，在X向滑板12与Z向滑板11的下方分别设有X向传动机构和Z向传动机构。

本发明的一个实施例中，本外螺纹磨床可直接不要尾座，利用工件主轴2夹持工件端部外圆，进而带动工件进行旋转，辅以中心架3支撑工件外圆，因此整个工件实现以外圆定位，进而完成磨削作业。

本发明的一个实施例中，中心架3可设置依次设置一个或多个（参考附图6），从而可根据加工零件的长度设置，应对长轴类零件加工，进一步提高加工时的刚性，减小误差，中心架3包括在架体34同侧设置的第一夹爪机构31、第二夹爪机构32以及在第一夹爪机构31与第二夹爪机构32之间设置的顶杆机构33，第一夹爪机构31、第二夹爪机构32与顶杆机构33之间设有可供工件放置的活动腔，用于支撑待加工工件外圆。

本发明的一个实施例中，第一夹爪机构31包括与架体34铰接的第一夹爪311、作用于第一夹爪311尾端的第一顶杆312以及在第一夹爪311活动端设置的第一浮动压板313，架体34的一侧设有用于调节第一顶杆312往复运动的第一调整螺母314。

本发明的一个实施例中，第二夹爪机构32包括一端与架体34铰接的第二夹爪321以及用于推动第二夹爪321另一端上下摆动的第二顶杆322，第二夹爪321与第一夹爪机构31对应的一端设有第二浮动压板323，第二顶杆322远离第二夹爪321的一端设有第二调整螺母324。

本发明的一个实施例中，顶杆机构33包括第三顶杆331以及在第三顶杆331一端设置的浮动顶块332，第三顶杆331远离浮动顶块332的一端设有第三调整螺母333，从而可通过工件主轴2夹持工件一端外圆，通过调整第一调整螺母314、第二调整螺母324以及第三调整螺母333对工件外圆支撑，进而完成外螺纹的磨削加工操作，无需研磨中心孔以及尾座顶持，优化了工艺流程、降低了加工成本、提高了加工效率。

本发明的一个实施例中，第一浮动压板313和第一夹爪311、浮动顶块332和第三顶杆331、第二浮动压板323和第二夹爪321之间均采用浮动连接，可以适应各种复杂的零件以及工况，操作简单、可有效减少振动，从而提高加工效率和加工精度。

本发明的一个实施例中，本外螺纹磨床的中心架3也可采用省略第一夹爪机构31、第二夹爪机构32与顶杆机构33的设计，直接采用V型块实现工件外圆的定位，以完成后续磨削操作。

本发明的一个实施例中，砂轮主轴摆角装置5包括立柱51、在立柱51上设置的第一驱动电机52以及可通过第一驱动电机52使得砂轮主轴4转动的摆动部，其中摆动部包括导向抱闸板61、摆动芯轴、可绕摆动芯轴转动的摆动滑动板63以及垂直于摆动滑动板63设置的连接杆，砂轮主轴4设置于摆动滑动板63上，连接杆上间隔设有两个第一滚动轴承，摆动芯轴上套设有两个第二滚动轴承，两个第二滚动轴承分别设置于摆动芯轴的两端，因此使得摆动芯轴的摆动精度和承重能力进一步提升。也可无需A轴摆角，即床身1上无需砂轮主轴摆角装置5，可参考附图5。

本发明的一个实施例中，摆动滑动板63远离摆动芯轴的一端与导向抱闸板61滑动连接，连接杆的一端与第一驱动电机52输出端连接，连接杆的另一端与摆动滑动板63连接，即采用电机加丝杠的驱动方式，因此不仅提升了承重能力，而且进一步增加了驱动力。

在摆动芯轴远离摆动滑动板63的一端设有角度编码器，从而通过角度编码器的反馈得知摆动角度的准确性，并且通过角度编码器对摆动角度进行闭环控制，保证摆角精度。

本发明的一个实施例中，砂轮主轴4上同心设置有粗磨砂轮41以及精磨砂轮42，粗磨砂轮41位于精磨砂轮42的外侧，即将粗磨砂轮41与精磨砂轮42叠层安装在同一砂轮主轴4上，因此在粗磨零件的时候，精磨砂轮42不会与尾座发生干涉，实现一个砂轮主轴既可以满足零件的粗磨去除大部分磨削余量，进而通过精磨砂轮42精修轮廓保证精度、提高效率、降低成本。

本发明的一个实施例中，砂轮修整器优选为金刚滚轮主轴，安装于工件主轴2的主轴头上，与工件主轴2为同轴设置，因此可以借用工件主轴2的动力旋转，利用金刚滚轮对粗磨砂轮41以及精磨砂轮42进行修型，从而无需另外设置金刚滚轮主轴，有效减小磨床尺寸。

本发明的一个实施例中，导向抱闸板61采用高性能钢材双面热处理，既保证了滑动流畅性，也提高了抱闸强度，降低了工艺难度。在导向抱闸板61的一侧设有用于固定摆动滑动板63位置的抱闸装置，抱闸装置包括在立柱51上设置的第二驱动电机，可通过第二驱动电机使得导向抱闸板61靠近或远离摆动滑动板63，通过抱闸装置进行锁死抱紧以此固定摆动滑动板63和砂轮主轴4的具体位置。

利用本外螺纹磨床进行加工的工艺，包括如下步骤，首先调节第一夹爪机构31、第二夹爪机构32以及顶杆机构33，来适应不同尺寸的工件，在活动腔内放置待加工工件；进一步的转动第一调整螺母314、第二调整螺母324以及第三调整螺母333使得第一顶杆312推动第一浮动压板313、第二顶杆322推动第二浮动压板323、第三顶杆331推动浮动顶块332以支撑工件外圆；进一步的沿Z轴移动架体34，配合一侧的工件主轴2对工件外圆进行夹持，完成对待加工工件的固定；进一步的通过第一驱动电机52使得摆动滑动板63沿着摆动芯轴在立柱51和导向抱闸板61上做圆周滑动，将砂轮主轴4摆到相应角度；最后通过粗磨砂轮41以及精磨砂轮42分别对活动腔内的待加工工件的外圆面进行加工，并且利用砂轮修整器对粗磨砂轮41以及精磨砂轮42进行修型。

本外螺纹磨床针对小型滚子轴类零件不需要尾座顶持，利用工件主轴2一端夹持外圆，中心架3支撑工件外圆，工件以外圆定位就可以完成外螺纹的磨削加工。

Claims (10)

1.一种以外圆定位的无尾座的外螺纹磨床，其特征在于，包括：

床身(1)，所述床身(1)上端面设有Z向滑板(11)以及X向滑板(12)；

工件主轴(2)，所述工件主轴(2)安装于所述Z向滑板(11)上；

中心架(3)，所述中心架(3)安装于所述Z向滑板(11)上，所述中心架(3)用于支撑工件外圆；

砂轮主轴(4)，所述砂轮主轴(4)设置于所述X向滑板(12)上。

2.根据权利要求1所述的以外圆定位的无尾座的外螺纹磨床，其特征在于：所述中心架(3)包括沿所述Z向滑板(11)设置的一个或多个架体(34)以及分别在所述架体(34)同侧设置的第一夹爪机构(31)、第二夹爪机构(32)与顶杆机构(33)。

3.根据权利要求2所述的以外圆定位的无尾座的外螺纹磨床，其特征在于：所述第一夹爪机构(31)包括与所述架体(34)铰接的第一夹爪(311)、作用于所述第一夹爪(311)尾端的第一顶杆(312)以及在所述第一夹爪(311)活动端设置的第一浮动压板(313)。

4.根据权利要求3所述的以外圆定位的无尾座的外螺纹磨床，其特征在于：所述架体(34)的一侧设有用于调节所述第一顶杆(312)往复运动的第一调整螺母(314)。

5.根据权利要求2所述的以外圆定位的无尾座的外螺纹磨床，其特征在于：所述第二夹爪机构(32)包括一端与所述架体(34)铰接的第二夹爪(321)以及用于推动所述第二夹爪(321)另一端上下摆动的第二顶杆(322)，所述第二夹爪(321)与所述第一夹爪机构(31)对应的一端设有第二浮动压板(323)。

6.根据权利要求5所述的以外圆定位的无尾座的外螺纹磨床，其特征在于：所述第二顶杆(322)远离所述第二夹爪(321)的一端设有第二调整螺母(324)。

7.根据权利要求2所述的以外圆定位的无尾座的外螺纹磨床，其特征在于：所述顶杆机构(33)包括第三顶杆(331)以及在所述第三顶杆(331)一端设置的浮动顶块(332)，所述第三顶杆(331)远离所述浮动顶块(332)的一端设有第三调整螺母(333)。

8.根据权利要求1所述的以外圆定位的无尾座的外螺纹磨床，其特征在于：还包括砂轮主轴摆角装置(5)，所述砂轮主轴摆角装置(5)包括立柱(51)、在所述立柱(51)上设置的第一驱动电机(52)以及可通过所述第一驱动电机(52)使得所述砂轮主轴(4)转动的摆动部，所述摆动部包括导向抱闸板(61)、摆动芯轴以及可绕所述摆动芯轴转动的摆动滑动板(63)，所述摆动滑动板(63)远离所述摆动芯轴的一端与所述导向抱闸板(61)滑动连接。

9.根据权利要求1所述的以外圆定位的无尾座的外螺纹磨床，其特征在于：所述砂轮主轴(4)上同心设置有粗磨砂轮(41)以及精磨砂轮(42)，所述粗磨砂轮(41)位于所述精磨砂轮(42)的外侧。

10.一种通过权利要求1至权利要求9中任一项所述的以外圆定位的无尾座的外螺纹磨床进行加工的工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)、调节所述第一夹爪机构(31)、所述第二夹爪机构(32)以及所述顶杆机构(33)，在所述活动腔内放置待加工工件；

2)、转动所述第一调整螺母(314)、所述第二调整螺母(324)以及所述第三调整螺母(333)，使得所述第一顶杆(312)推动所述第一浮动压板(313)、所述第二顶杆(322)推动所述第二浮动压板(323)、所述第三顶杆(331)推动所述浮动顶块(332)以支撑工件外圆；

3)、沿Z轴移动所述架体(34)，配合一侧的所述工件主轴(2)对工件外圆进行夹持，完成待加工工件的固定；

4)、通过所述第一驱动电机(52)使得所述摆动滑动板(63)沿着所述摆动芯轴在所述立柱(51)和所述导向抱闸板(61)上做圆周滑动，将所述砂轮主轴(4)摆到相应角度；

5)、通过所述粗磨砂轮(41)以及所述精磨砂轮(42)分别对所述活动腔内的待加工工件的外圆面进行加工。