CN201455751U - 一种数控精密内圆磨床 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种数控精密内圆磨床，包括床身、车头、磨削模块和电控装置，该磨床还包括横向滑板机构和纵向滑板机构，其中每套滑板机构均由伺服电机驱动并采用滚珠丝杠传动；所述车头设置在横向滑板结构的滑板上，所述磨削模块包括中孔磨削模块和锥面磨削模块，其中每套磨削模块分别通过一套独立的磨削滑板机构设置在所述的纵向滑板机构的滑板上，每套磨削模块均包括一套独立的往复驱动机构、磨具和磨具旋转驱动机构，本实用新型可提高内圆磨床的加工效率和精度，尤其适用于内孔和锥面均需精磨的零件。

Description

一种数控精密内圆磨床
技术领域
本实用新型涉及机加工设备领域，尤其是涉及一种数控精密内圆磨床。
背景技术
许多机械零件的加工精度要求较高，普通磨床不能达到要求。例如，柴油发动机上喷油嘴零件，其特点是内孔及锥面的形状精度、孔与锥面的同心度、表面粗糙度要求较高。现有技术中对于类似柴油发动机上喷油嘴零件的内孔及锥面的精加工，有采用镗削+研磨的工艺的，也有采用液压机械式双工位磨床磨削工艺的；采用镗削+研磨的工艺的缺陷是效率低、清洗困难。采用液压机械式双工位磨床磨削工艺的缺陷是尺寸精度不易控制、调整繁琐、加工出的工件圆度、粗糙度、尺寸分散等参数的稳定性差。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种数控精密内圆磨床，提高加工效率和精度。
为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
本实用新型的数控精密内圆磨床包括床身、车头、磨削模块、电控装置、横向滑板机构和纵向滑板机构，其中每套滑板机构均由伺服电机驱动并采用滚珠丝杠传动；所述车头设置在横向滑板结构的滑板上，所述磨削模块包括中孔磨削模块和锥面磨削模块，其中每套磨削模块分别通过一套独立的磨削滑板机构设置在所述的纵向滑板机构的滑板上，每套磨削模块均包括一套独立的往复驱动机构、磨具和磨具旋转驱动机构。
进一步，所述车头的主轴采用动静压轴承支撑的主轴结构。
进一步，该磨床还包括中孔修整器部件和锥面修整器部件。
进一步，所述的电控装置包括人机界面装置和可编程序控制器，该人机界面与可编程序控制器相连，该可编程序控制器内嵌有精密磨削工艺控制程序。
进一步，所述伺服电机均为由伺服驱动器驱动的交流伺服电机，所述可编程序控制器通过伺服驱动器控制所述交流伺服电机。
进一步，所述磨具旋转驱动机构的供电装置包括有变频器，所述变频器与所述可编程序控制器相连。
进一步，所述往复驱动机构采用偏心结构往复驱动装置。
本实用新型的有益效果是：
该磨床是一台模块化的两轴数控内圆磨床，即用于装夹工件的车头和包括磨具的磨削模块分别在X轴和Y轴的进给运动(即横向的、纵向的进给运动)均是采用数控伺服电机驱动和滚珠丝杠传动，提高了磨具和工件的进给精度；磨削滑板机构和纵向滑板机构形成双层滑板机构，其中纵向滑板机构完成磨具Y轴的进给运动，磨削滑板机构完成磨具在磨削工位的往复直线运动，此种结构有利于提高进给效率并保持加工精度；在纵向滑板结构上设置两套磨削模块即中孔磨削模块和锥面磨削模块，从而形成双工位加工，可以进一步提高加工效率和精度.
本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为本实用新型的主视图。
图2为本实用新型的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
如附图1和图2所示，本实施例的数控精密内圆磨床包括床身1、车头3、磨削模块、电控装置9、横向滑板机构2和纵向滑板机构8，其中每套滑板机构均由伺服电机驱动并采用滚珠丝杠传动；所述车头3设置在横向滑板结构2的滑板上，所述磨削模块包括中孔磨削模块7和锥面磨削模块6，其中每套磨削模块分别通过一套独立的磨削滑板机构设置在所述的纵向滑板机构的滑板上，每套磨削模块均包括一套独立的往复驱动机构、磨具和磨具旋转驱动机构，本实施例中磨具即为砂轮。本实施例的磨床还包括中孔修整器部件4和锥面修整器部件5，用于磨削加工过程中磨具的修整。本实施例中，所述车头3的主轴采用动静压轴承支撑的主轴结构。所述的电控装置9包括人机界面装置和可编程序控制器，该人机界面与可编程序控制器相连，该可编程序控制器内嵌有精密磨削工艺控制程序。所述伺服电机均为由伺服驱动器驱动的交流伺服电机，所述可编程序控制器通过伺服驱动器控制所述交流伺服电机。所述磨具旋转驱动机构的供电装置包括有变频器，所述变频器与所述可编程序控制器相连。所述往复驱动机构采用偏心结构往复驱动装置。
具体实施时，本实施例的磨床不使用标准数控系统，采用人机界面、可编程序控制器、交流伺服、变频器等组成的非标准数控系统，人机界面通过RS232接口与可编程序控制器双向通讯，可编程序控制器和变频器通过RS485接口通讯，可编程序控制器高速脉冲输出端子接交流伺服驱动器的脉冲输入端子实现定位脉冲串的传输.通过人机界面软件包开发适合数控磨床的用户界面程序，通过可编程序控制器软件包开发出所述精密磨削工艺控制程序，然后分别下载到人机界面和可编程序控制器后即可实现对数控磨床的各种控制.在开发精密磨削工艺控制程序时，基于本磨床的模块化结构，我们即可分段加工的设计理念，即采取将一定尺寸的粗磨和精磨量分成若干段的处理方法，每一小段有自己独立的进给尺寸、进给速度和砂轮线速度，但各段尺寸相加的和等于粗磨和精磨尺寸.通过人机界面可以很方便的输入各段的进给尺寸、进给速度和变频器的工作频率，人机界面通过RS232接口自动将各种参数值写入可编程序控制器，自动工作时可编程序控制器通过RS485接口控制变频器按各段设定好的频率自动运行，可编程序控制器按照各段设定好的进给尺寸和进给速度自动发出定位脉冲串，交流伺服驱动器接收到定位脉冲后自动驱动伺服电机完成进给动作.在修整砂轮时，也可以通过人机界面设定好修整时变频器的工作频率，从而达到控制砂轮线速度的目的.在每一段进给完成之后，可以加入几秒延时时间，使工件得到充分冷却.
本实施例磨床设计采用了模块化结构，磨内孔和磨锥面是两个独立的部件，可实现双工位和单工位的灵活配置。双工位配置用于磨削内孔和锥面，单工位配置用于只磨内孔或只磨锥面，从而很方便地实现不同零件的加工，例如磨削发动机上的喷油嘴零件。磨床控制系统采用“人机界面+PLC+伺服驱动+伺服电机”控制方案，配备精密磨削磨削工艺控制软件，可实现零件的半自动磨削循环加工。
本实施例磨床的主要优点如下：
1、该磨床是一台模块化的两轴数控内圆磨床，总布局采用主轴箱完成X轴进给运动，床身工作台置有两套可独立实现往复运动的砂轮轴，分别单独实现内孔和锥面磨削的进给运动。
2、磨床主轴采用动静压轴承支撑的主轴结构，可提高加工精度。
3、磨床上面装有横向滑板机构实现X轴进给和变换工位移位；纵向滑板机构实现Y轴进给和砂轮快速进退。X轴和Y轴移动通过交流伺服电机、弹性联轴器、滚珠丝杠、十字交叉滚柱导轨实现。
4、磨床配有两套砂轮休整装置，可分别对两工位的砂轮进行自动休整。
5、磨床主要技术参数
加工精度：
圆度0.001mm
圆柱度0.0015mm
尺寸分散0.01mm
加工工件表面粗糙度Ra 0.2μm
中孔和锥面的同心度0.003μm
最小设定单位
X轴    0.0025mm
Y轴    0.0025mm
中孔
磨削孔径范围    5～20mm
最大磨削深度    40mm
电动砂轮轴转速  60,000r/min
磨削往复次数    20～120次/min
磨削往复行程    0～40mm
锥面
磨削锥面角度    59°～90°
电动砂轮轴转速  60,000r/min
磨削往复次数    30～180次/min
磨削往复行程    0～0.3mm

Claims (7)

1.一种数控精密内圆磨床，包括床身、车头、磨削模块和电控装置，其特征在于：该磨床还包括横向滑板机构和纵向滑板机构，其中每套滑板机构均由伺服电机驱动并采用滚珠丝杠传动；所述车头设置在横向滑板结构的滑板上，所述磨削模块包括中孔磨削模块和锥面磨削模块，其中每套磨削模块分别通过一套独立的磨削滑板机构设置在所述的纵向滑板机构的滑板上，每套磨削模块均包括一套独立的往复驱动机构、磨具和磨具旋转驱动机构。
2.根据权利要求1所述的数控精密内圆磨床，其特征在于：所述车头的主轴采用动静压轴承支撑的主轴结构。
3.根据权利要求2所述的数控精密内圆磨床，其特征在于：该磨床还包括中孔修整器部件和锥面修整器部件。
4.根据权利要求3所述的数控精密内圆磨床，其特征在于：所述的电控装置包括人机界面装置和可编程序控制器，该人机界面与可编程序控制器相连，该可编程序控制器内嵌有精密磨削工艺控制程序。
5.根据权利要求4所述的数控精密内圆磨床，其特征在于：所述伺服电机均为由伺服驱动器驱动的交流伺服电机，所述可编程序控制器通过伺服驱动器控制所述交流伺服电机。
6.根据权利要求5所述的数控精密内圆磨床，其特征在于：所述磨具旋转驱动机构的供电装置包括有变频器，所述变频器与所述可编程序控制器相连。
7.根据权利要求6所述的数控精密内圆磨床，其特征在于：所述往复驱动机构采用偏心结构往复驱动装置。
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