CN201405250Y - 具有虚拟y轴的砂轮架结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有虚拟Y轴的砂轮架结构，用于偏心圆及非圆曲线零件的磨削，利用倾斜轴的移动实现砂轮在Y方向的跟踪位移，其包括：上层滑板部分，用于砂轮在垂直平面内磨削点的跟踪，其数控轴为Y轴，所述上层滑板部分包括主轴箱部分(1)和Y轴驱动部分(2)；以及下层滑板部分，用于磨削轨迹的径向插补进给，其数控轴为X轴，所述下层滑板部分包括斜砂轮架部分(3)、X轴驱动部分(4)和作为所述砂轮架结构基础的基座(5)，其中，所述Y轴与所述X轴以预定角度倾斜配置。根据本实用新型，可以使非圆轴类零件的磨削精度高，而且精度稳定性好，同时实现机床柔性好。

Description

具有虚拟Y轴的砂轮架结构

技术领域

本实用新型涉及一种具有虚拟Y轴的砂轮架结构，适用于卧式数控切点跟踪数控磨床，尤其适用于加工曲轴、凸轮轴及其他非圆轴类零件，属于机械制造领域。

背景技术

曲轴及凸轮轴等的偏心圆及非圆曲线零件采用数控方式进行磨削时，砂轮水平方向进给(X轴)与砂轮竖直方向移动(Y轴)插补形成磨削轨迹。此时，砂轮以固定点(即通过砂轮轴线的水平平面与砂轮的交点)来磨削凸轮曲线的每一点，即以切点跟踪的方式进行磨削，磨削曲线轮廓与砂轮尺寸无关。普通的数控曲轴磨床在结构上无法适应这一条件，因为工件主轴轴线与砂轮主轴轴线始终在同一水平面内。与外圆磨削完全一样，但此时砂轮无法以固定点磨削。图1a为普通数控曲轴磨床连杆颈磨削示意图：连杆颈相对于曲轴回转中心来说是一个偏心圆，图中表示出了连杆颈在曲轴转动过程中的四个特殊位置。从图中可看出，砂轮与连杆颈的接触点有一个与砂轮回转中心夹角为α的变动范围。在这种磨削条件下用同一程序加工时，磨削曲线轮廓与砂轮尺寸有关。因此为加工出合格的零件往往需要进行多次试磨，而且每修整一次砂轮都要对磨削轨迹重新进行计算修正，这种现象限制了机床的柔性，不利于单件小批量的加工，也限制了磨削精度的提高，并且机床使用也很不方便。切点跟踪磨削是以凸轮曲线为出发点，在其回转的每一个瞬间位置都有一点与砂轮最近，如果用直角坐标定义凸轮曲线，则这一点就是坐标值X最大的那一点。确定这一点后，令砂轮去磨削这一点就可以了。图1b为切点跟踪数控曲轴磨床连杆颈磨削示意图，从图中可看出：如果增加一个在垂直平面内移动的Y轴，在曲轴磨削回转过程中连续跟踪连杆颈在X方向的最高点，即可使曲轴连杆颈回转中心与砂轮回转中心始终在同一高度的水平面内。在这种条件下如图2所示：在磨削过程的每一瞬间，砂轮磨削点均为一个在水平面内通过砂轮中心的固定点，与外圆磨削条件完全相同。具体实现方法如图1b所示，是在传统结构上增加一个沿砂轮切线方向且与X轴垂直的Y方向数控轴，X、Y两轴插补使砂轮回转中心形成一个圆形运动轨迹，其半径等于曲轴上连杆颈的偏心距。这个圆形运动轨迹与C轴在磨削过程中保持严格的同步运行，即可实现切点跟踪磨削原理。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有虚拟Y轴的砂轮架结构，其为切点跟踪磨削核心部件——砂轮架提供一种新型结构，并且适应卧式机床结构，适应偏心圆及非圆曲线的高速磨削。

本实用新型所涉及的具有虚拟Y轴的砂轮架结构，用于偏心圆及非圆曲线零件的磨削，利用倾斜轴的移动实现砂轮在Y方向的跟踪位移，其包括：上层滑板部分，用于砂轮在垂直平面内磨削点的跟踪，其数控轴为Y轴，所述上层滑板部分包括主轴箱部分和Y轴驱动部分；以及下层滑板部分，用于磨削轨迹的径向插补进给，其数控轴为X轴，所述下层滑板部分包括斜砂轮架部分、X轴驱动部分和作为所述砂轮架结构基础的基座，其中，所述Y轴与所述X轴以预定角度倾斜配置。

在上述的具有虚拟Y轴的砂轮架结构中，所述预定角度是30°，当所述主轴箱部分沿斜砂轮架部分移动时，产生水平方向和竖直方向两个分运动，并且在垂直平面内的移动量相当于轴向移动量的1/2，从而形成虚拟Y轴。

在上述的具有虚拟Y轴的砂轮架结构中，所述X轴驱动部分采用直线电机驱动结构。

在上述的具有虚拟Y轴的砂轮架结构中，所述Y轴驱动部分采用直线电机驱动、伺服机驱动、或丝杠螺母驱动。

在上述的具有虚拟Y轴的砂轮架结构中，在磨削的过程中通过所述X轴和所述Y轴的差补完成磨削进给。

在上述的具有虚拟Y轴的砂轮架结构中，砂轮的砂轮主轴采用动静压主轴、卸荷皮带轮传动。

在上述的具有虚拟Y轴的砂轮架结构中，所述砂轮的砂轮电机通过弹性连轴器与传动轴联结，以便减小砂轮电机的震动传递。

在上述的具有虚拟Y轴的砂轮架结构中，所述斜砂轮架部分通过滑块安装在所述上层滑板部分的导轨上。

在上述的具有虚拟Y轴的砂轮架结构中，所述基座的上表面装有直线导轨，斜砂轮架部分通过滑块安装在所述直线导轨上。

本实用新型的有益效果如下：

1、采用倾斜30°虚拟Y轴可以将相关高度尺寸降低1/2，使卧式机床的整体结构便于处理。

2、上述处理方式可增加砂轮架部件的刚度。

3、可将砂轮在垂直方向的定位误差减小一半。

4、本实用新型的应用会给数控凸轮磨床和数控曲轴磨床带来如下益处：

a).磨削精度高：可以完全消除机床结构不足和程序处理所产生的理论误差。

b).精度稳定性好：在磨削过程中不存在砂轮尺寸变化所产生的轮廓误差，并且砂轮修整后没有必要对磨削轨迹重新修正。

c).机床柔性好：能方便地一次磨出精确的曲线，而不用经过多次试磨。能够满足频繁更换零件品种和单件小批量生产的条件。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本实用新型以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定，其中：

图1a为普通数控曲轴磨床磨削曲轴连杆颈时砂轮的磨削点的变动范围示意图；

图1b是在结构上增加一个沿砂轮切线方向且与X轴垂直的Y方向数控轴的示意图；

图2是切点跟踪数控曲轴磨床磨削原理示意图；

图3是本实用新型的具有虚拟Y轴的砂轮架结构的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对实用新型进一步说明。

图3是具有虚拟Y轴的砂轮架结构的示意图，本实用新型所涉及的具有虚拟Y轴的砂轮架结构，如图3所示，包括主轴箱部分1、Y轴驱动部分2、斜砂轮架部分3、作为X轴驱动部分4的直线电机和基座5，其中，砂轮架结构的基础为基座5，基座5的上表面装有直线导轨，斜砂轮架部分3通过滑块安装在导轨上，斜砂轮架部分3的驱动，即X轴驱动部分4采用直线电机驱动，斜砂轮架3上又装有导轨，主轴箱部分1通过滑块安装在斜砂轮架部分3上，主轴箱部分1的驱动，即Y轴驱动部分4采用伺服电机、丝杠螺母驱动、或采用直线电机驱动。当主轴箱部分1沿斜砂轮架部分3运动时，产生水平方向和竖直方向两个分运动，从而形成虚拟的Y轴。

此外，本实施例的砂轮架结构为两层滑板结构，每层滑板各具有一个数控轴，上层滑板部分的数控轴为Y轴，用于砂轮在垂直平面内磨削点的跟踪，如图3所示，上层滑板部分包括主轴箱部分1和Y轴驱动部分2；下层滑板部分的数控轴为X轴，用于磨削轨迹的径向插补进给，下层滑板部分包括斜砂轮架部分3、X轴驱动部分4和作为所述砂轮架结构基础的基座5，其中，Y轴与X轴以水平面内夹角30°倾斜配置。当砂轮沿斜面移动时，在垂直平面内的移动量相当于轴向移动量的1/2，这就形成了“虚拟”的Y轴。

此外，砂轮的砂轮主轴采用动静压砂轮主轴、卸荷皮带轮传动。砂轮主轴配置内装式自动平衡系统，并安装砂轮无空程防碰撞系统。

而且，用驱动轴衰减砂轮驱动电机对砂轮主轴的振动传递，并采用高度尺寸最小设计方案，X轴、Y轴均采用全闭环控制。

如上所述，对本实用新型的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本实用新型的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有虚拟Y轴的砂轮架结构，用于偏心圆及非圆曲线零件的磨削，其特征在于：利用倾斜轴的移动实现砂轮在Y方向的跟踪位移，所述具有虚拟Y轴的砂轮架结构包括：

上层滑板部分：用于砂轮在垂直平面内磨削点的跟踪，其数控轴为Y轴，所述上层滑板部分包括主轴箱部分(1)和Y轴驱动部分(2)；以及

下层滑板部分：用于磨削轨迹的径向插补进给，其数控轴为X轴，所述下层滑板部分包括斜砂轮架部分(3)、X轴驱动部分(4)和作为所述砂轮架结构基础的基座(5)，其中，所述Y轴与所述X轴以预定角度倾斜配置。

2.根据权利要求1所述的具有虚拟Y轴的砂轮架结构，其特征在于：

所述预定角度是30°，当所述主轴箱部分(1)沿斜砂轮架部分(3)移动时，产生水平方向和竖直方向两个分运动，并且在垂直平面内的移动量相当于轴向移动量的1/2，从而形成虚拟Y轴。

3.根据权利要求2所述的具有虚拟Y轴的砂轮架结构，其特征在于：

所述X轴驱动部分(3)采用直线电机驱动结构。

4.根据权利要求3所述的具有虚拟Y轴的砂轮架结构，其特征在于：

所述Y轴驱动部分(4)采用直线电机驱动、伺服机驱动、或丝杠螺母驱动。

5.根据权利要求4所述的具有虚拟Y轴的砂轮架结构，其特征在于：

砂轮的砂轮主轴采用动静压主轴、卸荷皮带轮传动。

6.根据权利要求5所述的具有虚拟Y轴的砂轮架结构，其特征在于：

所述砂轮的砂轮电机通过弹性连轴器与传动轴联结，以便减小砂轮电机的震动传递。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的具有虚拟Y轴的砂轮架结构，其特征在于：

所述斜砂轮架部分(3)通过滑块安装在所述上层滑板部分的导轨上。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的具有虚拟Y轴的砂轮架结构，其特征在于：

所述基座(5)的上表面装有直线导轨，斜砂轮架部分(3)通过滑块安装在所述直线导轨上。

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