CN203092346U - 超硬磨料砂轮数控精密修整磨床 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种超硬磨料砂轮数控精密修整磨床，包括相对设置的砂轮主轴和工件主轴，工件主轴与设置于磨床床身上的回转工作台相连，砂轮主轴与设置于磨床床身上的十字滑台结构相连，该修整磨床可以实现对CBN砂轮、金刚石滚轮等超硬磨料砂轮、滚轮的高精度修形、修锐，亦可满足对铣刀后刀面、刀柄等有特殊要求轮廓处的修形。

Description

超硬磨料砂轮数控精密修整磨床

技术领域

本实用新型属于装备制造业精密修整设备领域，具体涉及一种超硬磨料砂轮数控精密修整磨床。

背景技术

随着我国装备制造业水平的不断提升，在复杂曲面精密磨削加工方面，效率、精度的要求日益提高。随着成型磨削技术的不断推广应用，各种高精度超硬磨料砂轮的需求不断加大，国内对相关超硬磨料砂轮的高精度修整设备迫切需求，而目前市场上少有专业设备，多为其他类型机床兼顾，以完成形状相近一部分砂轮修整要求，而无法对应各种各样复杂形状超硬磨料成形砂轮。此外随着磨削领域对砂轮精度要求的不断提升，普通非专业设备跟不上修整精度要求，而高端进口精密五轴联动磨床专用于砂轮修整性价比太低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种超硬磨料砂轮数控精密修整磨床，该修整磨床可以实现对CBN砂轮、金刚石滚轮等超硬磨料砂轮、滚轮的高精度修形、修锐，亦可满足对铣刀后刀面、刀柄等有特殊要求轮廓处的修形。

为达到上述目的，本实用新型采用了以下技术方案。

包括相对设置的砂轮主轴和工件主轴，工件主轴与设置于磨床床身上的回转工作台相连，砂轮主轴与设置于磨床床身上的十字滑台结构相连。

所述十字滑台结构包括砂轮架底座，砂轮架底座设置于磨床床身上，砂轮架底座上设置有第一滚珠丝杆，第一滚珠丝杆的丝杆螺母与设置于砂轮架底座上的下层拖板相连，下层拖板上设置有第二滚珠丝杆，第二滚珠丝杆的丝杆螺母与设置于下层拖板上的上层拖板相连，第一滚珠丝杆与第二滚珠丝杆呈十字交叉状，砂轮主轴与上层拖板相连。

所述砂轮架底座以及下层拖板上分别设置有滚动导轨，砂轮架底座上的滚动导轨与下层拖板相连，下层拖板上的滚动导轨与上层拖板相连。

所述第一滚珠丝杆的一端以及第二滚珠丝杆的一端分别设置有伺服电机。

所述下层拖板以及上层拖板上分别设置有直线光栅尺。

所述回转工作台包括台面轴承、台面底座以及设置于台面底座上的旋转台面，台面底座设置于磨床床身上，台面轴承的内圈固定于台面底座内，台面轴承的外圈与旋转台面相连。

所述台面底座内设置有双导程蜗杆以及与双导程蜗杆配合的蜗轮，双导程蜗杆的一端设置有伺服电机，蜗轮与台面轴承的外圈相连。

所述旋转台面的中心处设置有第一角度编码器。

所述回转工作台上设置有手动调节机构，手动调节机构上设置有工件主轴座，工件主轴与设置于工件主轴座内的内置电机相连，工件主轴的一端设置有第二角度编码器。

所述手动调节机构包括设置于旋转台面上的工件架基座，工件架基座上设置有梯形丝杆，梯形丝杆的螺母与设置于工件架基座上的滑座相连，工件主轴座设置于滑座上，工件架基座与滑座间以及工件主轴座与滑座间通过燕尾导轨面结合。

本实用新型的特点如下：1）采用双主轴结构，工件和磨具同时高速旋转，提高了相对线速度，可以获得更好的磨削修整效果；2）磨床除了采用双主轴三轴联动方式工作外，还可以通过将工件主轴转换为伺服轴，实现四轴联动方式运行；3）旋转台面采用双导程蜗杆副驱动可以提高回转工作台的运动平稳性。

附图说明

图1为本实用新型所述磨床的结构示意图；

图2为本实用新型所述磨床三维布局；

图中：1.磨床床身；2.砂轮架底座；3.第一滚珠丝杆；4.直线光栅尺；5.滚动导轨；6.下层拖板；7.伺服电机；8.第二滚珠丝杆；9.上层拖板；10.电机座；11.电主轴；12.磨具；13.工件；14.工件主轴座；15内置电机；16.工件主轴；17.第二角度编码器；18.螺栓轴；19.滑座；20.梯形丝杆；21.工件架基座；22.旋转台面；23.双导程蜗杆；24.蜗轮；25.台面轴承；26.轴；27.第一角度编码器；28.台面底座；29.金刚笔。

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说明。

参见图1以及图2，本实用新型所述超硬磨料砂轮数控精密修整磨床包括相对设置的砂轮主轴和工件主轴16，工件主轴16与设置于磨床床身1上的回转工作台相连，砂轮主轴与设置于磨床床身1上的十字滑台结构相连。

所述十字滑台结构包括砂轮架底座2，砂轮架底座2设置于磨床床身1上，砂轮架底座2上设置有第一滚珠丝杆3，第一滚珠丝杆3的丝杆螺母与设置于砂轮架底座2上的下层拖板6相连，下层拖板6上设置有第二滚珠丝杆8，第二滚珠丝杆8的丝杆螺母与设置于下层拖板6上的上层拖板9相连，第一滚珠丝杆3与第二滚珠丝杆8呈十字垂直交叉状，砂轮主轴与上层拖板9相连，所述砂轮架底座2以及下层拖板6上分别设置有滚动导轨5，砂轮架底座2上的滚动导轨与下层拖板6相连，下层拖板6上的滚动导轨与上层拖板9相连，所述第一滚珠丝杆3的一端以及第二滚珠丝杆8的一端分别设置有伺服电机7，所述下层拖板6以及上层拖板9上分别设置有直线光栅尺4。

所述回转工作台包括台面轴承25、台面底座28以及设置于台面底座28上的旋转台面22，台面底座28设置于磨床床身1上，台面轴承25的内圈固定于台面底座28内，台面轴承25的外圈与旋转台面22相连。所述台面底座内设置有双导程蜗杆23以及与双导程蜗杆23配合的蜗轮25，双导程蜗杆23的一端设置有伺服电机7，蜗轮24与台面轴承25的外圈相连。所述旋转台面22的中心处设置有第一角度编码器27，所述回转工作台上设置有手动调节机构，手动调节机构上设置有工件主轴座14，工件主轴16与设置于工件主轴座14内的内置电机15相连，工件主轴16的一端设置有第二角度编码器17，所述手动调节机构包括设置于旋转台面22上的工件架基座21，工件架基座21上设置有梯形丝杆20，梯形丝杆20的螺母与设置于工件架基座21上的滑座19相连，工件主轴座14设置于滑座19上，工件架基座21与滑座19间以及工件主轴座14与滑座19间通过燕尾导轨面结合。

工作原理

该磨床采用卧式布局，在磨床床身1上设置有以砂轮主轴和以工件主轴16分别为核心的2个相对独立部分，拥有三个伺服轴以及砂轮主轴、工件主轴双主轴结构，以完成超硬磨料砂轮修整。其中工件主轴16又可更改数控参数，作为伺服轴参与机床联动，从而使机床转换为四轴联动数控磨床，实现铣刀等特定刀具修整要求。

固定在床身右侧的砂轮架底座2上设置能在前后方向（X轴）上运动的下层拖板6，下层拖板6上设置能在左右方向（Z轴）运动的上层拖板9，共同组合为十字滑台结构，下层拖板6前后运动和上层拖板9左右运动都由伺服电机7控制，用于磨削修整工件时磨具轴向和径向进给运动，由光栅尺检测其实际位置数据，以便实现磨削修整精确进刀。上层拖板9上水平安装作为砂轮主轴的高速电主轴，面向左侧工件主轴16方向。采用高速电主轴以提高砂轮的线速度，满足修整超硬磨料砂轮的要求。

在床身左侧安装的旋转台面（B轴）采用高精度台面轴承支撑，可以采用力矩电机直接驱动，也可以采用伺服电机通过消隙传动机构驱动。优选方案采用伺服电机通过双导程蜗轮蜗杆副驱动旋转台面。此方案优点在于：1）可以获得较高的伺服刚性；2）由于蜗轮副具有大的速比，可以减小工件转动惯量变化对伺服控制的影响；3）双导程蜗轮蜗杆副结构紧凑，占用空间小。旋转台面上安装着精密角度编码器，检测控制旋转台面的角度数据，实现工件的角度和圆弧轮廓精密磨削修整。

在旋转台面22上左侧安装工件架基座21，随台面回转，采用2个相互垂直的燕尾导轨面结合方式，组成手动十字滑台结构。通过放松燕尾导轨面压板后，可手动调节工件与台面中心的相对位置，实现不同规格尺寸的工件磨削修整要求，简化工件的修整程序。

工件架基座21上水平安装有工件主轴16，采用内置电机15伺服控制。工件主轴16后端装有角度编码器，在磨削修整铣刀等工件需控制相位时，可通过数控系统将此工件主轴转变为伺服轴，参与插补联动。

实施例

超硬磨料砂轮数控精密修整磨床，在磨床床身1上固定有位于左侧的台面底座28和位于右侧的砂轮架底座2两部分。

其中砂轮架底座2上装配有2根精密直线滚动导轨，导轨的滑块与下层拖板6相连接，在砂轮架底座2中间位置还安装了1根滚珠丝杆，滚珠丝杆的后侧一端连接着X轴伺服电机，丝杆螺母连接着下层拖板6，伺服电机带动滚珠丝杆旋转时，丝杆螺母拖动下层拖板6沿前后方向X轴运动；在下层拖板6右侧面安装有X轴直线光栅尺，光栅尺的读数头与砂轮架底座2相连接，当下层拖板6动作时，X轴直线光栅尺检测下层拖板6的实际精确位置，即X轴坐标位置。

下层拖板上装配有2根精密直线滚动导轨，导轨的滑块与上层拖板9相连接，在下层拖板6中间位置还安装了1根滚珠丝杆，滚珠丝杆的右侧一端连接着Z轴伺服电机，丝杆螺母连接着上层拖板9，Z轴伺服电机带动滚珠丝杆旋转时，丝杆螺母拖动上层拖板9沿左右方向Z轴运动；在上层拖板9后侧面安装有Z轴直线光栅尺，光栅尺的读数头与下层拖板6相连接，当上层拖板9动作时，Z轴直线光栅尺检测上层拖板9的实际精确位置，即Z轴坐标位置。

在上层拖板9上通过燕尾导轨面固定电机座10，电机座10上沿左右方向固定有电主轴11，电主轴11前端安装砂轮作为磨具12，即砂轮主轴。

以上砂轮架底座2到下层拖板6再到上层拖板9之间部分共同组成X轴、Z轴十字滑台结构，通过两轴直线光栅尺精确检测，控制磨削修整工件时磨具轴向和径向进给运动，实现磨削修整精确进刀。

磨床床身1左侧固定的台面底座28上固定有台面轴承内圈，通过台面轴承外圈连接旋转台面22和蜗轮24，同时台面底座28通过向心推力球轴承组支撑双导程蜗杆23，调节蜗杆轴向位置即可调整蜗杆蜗轮最佳啮合状态。双导程蜗杆23后侧端通过联轴器连接B轴伺服电机，当伺服电机带动双导程蜗杆23转动时，通过蜗轮蜗杆副、台面轴承外圈带动旋转台面22在水平面做旋转（B轴）动作。旋转台面22中心处下方通过轴26安装有角度编码器，角度编码器的读数头固定在台面底座上。当旋转台面22动作时，角度编码器检测旋转台面旋转的实际精确角度位置，即B轴坐标位置。

在旋转台面22左上方固定有工件架基座21，工件架基座21上安装有梯形丝杆20，丝杆螺母固定在滑座19上，工件架基座21与滑座19间通过燕尾导轨面结合。当燕尾面左侧压板放松，通过手动旋转梯形丝杆20，可带动滑座19在工件架基座21前后方向滑动；当燕尾面左侧压板压紧，滑座19和工件架基座21固定结合。

在滑座19上通过燕尾导轨面结合工件主轴座14，两部分间可通过放松压板后，调节螺栓轴18调节工件主轴座14左右位置。通过以上工件架基座21、滑座19、工件主轴座14部分手动调节，可适应不同规格尺寸的工件修整磨削要求。

在工件主轴座14内通过主轴轴承固定工件主轴16，工件主轴16中部安装有内置电机15，电机定子与工件主轴座14相连接。工件主轴16后端安装有角度编码器，角度编码器读数头固定在工件主轴座14上。由内置电机15带动工件主轴16前端连接的工件旋转。当需要工件主轴参与联动时，工件主轴后端安装的角度编码器可检测出工件的实际精确角度位置，即C轴坐标位置。

在旋转台面22右上方，磨具12工作范围前侧，在旋转台面22上通过十字键精确定位连接安装有金刚笔29，作为磨具砂轮的修整工具，在工作状态时可快速拆卸。

当磨削修整超硬磨料砂轮、滚轮时，双主轴提高磨削速度，获得更好的磨削效果和更高的效率，X、Z、B三轴联动插补修形。当磨削修整铣刀等特殊刀具时，工件主轴作为C轴控制工件（刀具）相位，参与插补。

Claims (10)

1.一种超硬磨料砂轮数控精密修整磨床，其特征在于：包括相对设置的砂轮主轴和工件主轴（16），工件主轴（16）与设置于磨床床身（1）上的回转工作台相连，砂轮主轴与设置于磨床床身（1）上的十字滑台结构相连。

2.根据权利要求1所述一种超硬磨料砂轮数控精密修整磨床，其特征在于：所述十字滑台结构包括砂轮架底座（2），砂轮架底座（2）设置于磨床床身（1）上，砂轮架底座（2）上设置有第一滚珠丝杆（3），第一滚珠丝杆（3）的丝杆螺母与设置于砂轮架底座（2）上的下层拖板（6）相连，下层拖板（6）上设置有第二滚珠丝杆（8），第二滚珠丝杆（8）的丝杆螺母与设置于下层拖板（6）上的上层拖板（9）相连，第一滚珠丝杆（3）与第二滚珠丝杆（8）呈十字交叉状，砂轮主轴与上层拖板（9）相连。

3.根据权利要求2所述一种超硬磨料砂轮数控精密修整磨床，其特征在于：所述砂轮架底座（2）以及下层拖板（6）上分别设置有滚动导轨（5），砂轮架底座（2）上的滚动导轨与下层拖板（6）相连，下层拖板（6）上的滚动导轨与上层拖板（9）相连。

4.根据权利要求2所述一种超硬磨料砂轮数控精密修整磨床，其特征在于：所述第一滚珠丝杆（3）的一端以及第二滚珠丝杆（8）的一端分别设置有伺服电机（7）。

5.根据权利要求2所述一种超硬磨料砂轮数控精密修整磨床，其特征在于：所述下层拖板（6）以及上层拖板（9）上分别设置有直线光栅尺（4）。

6.根据权利要求1所述一种超硬磨料砂轮数控精密修整磨床，其特征在于：所述回转工作台包括台面轴承（25）、台面底座（28）以及设置于台面底座（28）上的旋转台面（22），台面底座（28）设置于磨床床身（1）上，台面轴承（25）的内圈固定于台面底座（28）内，台面轴承（25）的外圈与旋转台面（22）相连。

7.根据权利要求6所述一种超硬磨料砂轮数控精密修整磨床，其特征在于：所述台面底座（28）内设置有双导程蜗杆（23）以及与双导程蜗杆（23）配合的蜗轮（24），双导程蜗杆（23）的一端设置有伺服电机（7），蜗轮（24）与台面轴承（25）的外圈相连。

8.根据权利要求6所述一种超硬磨料砂轮数控精密修整磨床，其特征在于：所述旋转台面（22）的中心处设置有第一角度编码器（27）。

9.根据权利要求6所述一种超硬磨料砂轮数控精密修整磨床，其特征在于：所述回转工作台上设置有手动调节机构，手动调节机构上设置有工件主轴座（14），工件主轴（16）与设置于工件主轴座（14）内的内置电机（15）相连，工件主轴（16）的一端设置有第二角度编码器（17）。

10.根据权利要求9所述一种超硬磨料砂轮数控精密修整磨床，其特征在于：所述手动调节机构包括设置于旋转台面（22）上的工件架基座（21），工件架基座（21）上设置有梯形丝杆（20），梯形丝杆（20）的螺母与设置于工件架基座（21）上的滑座（19）相连，工件主轴座（14）设置于滑座（19）上，工件架基座（21）与滑座（19）间以及工件主轴座（14）与滑座（19）间通过燕尾导轨面结合。

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