CN2032526U - 轴端成形磨床 - Google Patents

Abstract

一种磨削轴类零件端部，使之成为球面或锥面的专用机床。该机采用平面圆柱砂轮，由床身、变速箱、空间曲柄摆块机构、摆动工作台、进料机构、丝杆送料进给机构、平胶带装置、挂轮离合机构、重锤平衡机构等部件组成。工件成形原理是：磨削时工件上下摆动进给，在轴端磨削出球面或锥面的母线，同时工件又自转进给使母线展开成球面或锥面。该机工件连续进给，生产效率高，轴端成形面形位精度好，操作维护简便。

Description

本实用新型涉及一种磨削轴类零件端部使之成为球或锥面的专用机床。

现有技术中磨削轴类零件端部，使之成为球面的专用机床有两类，其主要区别是在加工过程中，工件是否摆动。工件非摆动式的可以日本恒川制作所的RC－4D型端面成形磨床为例。该机在工作时，工件通过料斗落入进料盘的齿槽中，进料盘以ω的角速度旋转，将工件送至磨削区并向砂轮作进给运动。工件在到达磨削区并向砂轮进给的同时，以较高的速度自转。工件的自转是依靠进料盘内摩擦轮以ω为角速度的旋转和同步齿形带以V为线速度运动产生的摩擦来驱动的。进料盘内摩擦轮和同步齿形带两者提供的夹持力还使工件得到径向定位。进料盘背面有一档块顶住工件的非加工端，保证工件的轴向定位。该机采用圆锥曲面成形砂轮，工件的圆周轨迹进给运动和砂轮的圆锥曲面形状相互合成，把轴端加工成球面。该机主要有三点不足之处，一是必须使用圆锥曲面形状精确的成形砂轮，否则难以保证轴端球面形状的精度，但这种砂轮是非标产品，价格贵，也不易买到；二是由于砂轮的磨损，要经常进行修整，而且因为砂轮形状精度要求较高，金刚石修整轮价格昂贵；三是每次修整砂轮以后，都要重新调整进料盘与砂轮之间的相对位置和角度，比较麻烦。

工件摆动式专用磨床可以无锡机床厂生产的WX－053型录音机主导轴球头磨床为例。该机使用薄平面圆柱砂轮，采用三滚轮结构夹持工件。这一结构是由托板把工件托到旋转的基准轮和从动的压紧轮之间，使工件产生自转并径向定位。压紧轮、基准轮和托板都安装在工作台上。当压紧轮压紧工件并使其自转的同时，工作台上工件非加工端一侧有一推杆将工件顶住，使其轴向定位。然后整个工作台夹持工件向砂轮进给，到一定位置后工作台再相对砂轮径向平面左右摆动，让砂轮磨削轴端，使之成为球面。该机的不足之处主要有两点：第一，完成一只轴端的加工，需经过压紧轮压紧工件，工作台进给，左右摆动，压紧轮抬起、工件下落，工作台退位等一整套循环动作，工效很低。第二，在加工中，砂轮上只有很窄的一条磨削工件，因此砂轮上很快就磨出一道深痕，为保证球面形状的精度，需要经常打磨砂轮。

图1是日本恒川制作所RC－4D型端面成形磨床送料、进给、工件自转磨削成形及工件下料系统的示意图。

图2是无锡机床厂WX－053型录音机主导轴球头磨床送料、三轮滚动及磨削成形后下料系统的示意图。

图3是无锡机床厂WX－053型录音机主导轴球头磨床工件轴向定位及工作台进给系统的示意图。

图4是无锡机床厂WX－053型录音机主导轴球头磨床工作台相对于砂轮径向平面作左右摆动系统的示意图。

本实用新型的目的是，设计一种能够使用普通平面砂轮，加工效率高，操作方便，不需经常打磨砂轮，并能保证轴端球面形位精度的专用磨床。

图5是本实用新型总体构成示意图。

图6是本实用新型进料机构、工件进给、自转及径向定位机构的结构图。

图7是图6中进料机构的C－C剖视图。

图8是本实用新型进料机构、工件进给、轴向定位及磨削成形后下料机构的结构俯视图。

图9是本实用新型工件自转及径向定位机构的结构图。

图10是图9的D－D剖视图。

图11是本实用新型摆动工作台及工件进给机构图。

图12是图11中摆动工作台的A－A剖视图，也是丝杆15前后位置调节装置和曲柄摆块机构的结构图。

图13是图11中摆动工作台的B－B剖视图，也是摆动工作台挂轮离合装置的结构图。

图14是图11的俯视图，反映了工件轴向定位机构和摆动工作台传动机构。

图15是丝杆15高低位置调节装置的结构图。

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细描述。

本实用新型的整个传动过程如下所述。电动机M1通过皮带拖动砂轮24。电动机M2通过皮带拖动变速箱1。变速箱1分两路输出，第一路由转动的曲柄2通过摆块3带动摆动工作台4绕轴心线0－0摆动。第二路由链轮付5输出，驱动短轴36，短轴36上联接着链轮付6和齿轮7。链轮6驱动万向节23，万向节23驱动安装在支架19上的锥齿轮付20，从而拖动平胶带17。齿轮7通过挂轮8驱动中心轮9，中心轮9和两只丝杆齿轮10啮合，从而驱动摆动工作台4上两条丝杆15。

工件在被加工过程中的走向如下所述。被加工的轴类零件通过料斗21进入进料轮22的齿槽中。进料轮22通过工件与丝杆15啮合在一起，丝杆15的旋转一方面不停地把工件送向磨削区，另一方面不停地带动进料轮22旋转，把工件源源不断地送入丝杆15的螺旋槽中。工件在丝杆15的螺旋槽中向磨削区平移，通过磨削以后，再在丝杆15的末端滑入下料仓14。

下面叙述本实用新型涉及的几个需要说明的技术问题。

第一、工件的定位。（见图6和图8）工件在丝杆15的螺旋槽中向砂轮24进给时，其径向定位有左右上下四个点面。左右两个点面分别是丝杆15螺旋槽二侧凸面，上下两个点面分别是丝杆15的螺旋槽底和平胶带17的外面。工件的轴向定位受两个力的作用，一是丝杆15旋转时，与工件接触处产生的、使工件向档块13运动的摩擦力，二是档块13对工件产生的顶推力，两力合成保证了工件的轴向定位。

第二、工件的自转。（见图6）当工件在丝杆15上向磨削区平移并接近右侧皮带轮16的中心时受到平胶带17的压力，由于平胶带17是以较高速度运动的，平胶带与工件表面的摩擦力就带动工件以较高速度自转。

第三、工件磨削成形后的落料。（见图8）当工件经过砂轮24的磨削以后，就移出了档块13的长度范围，档块13对于工件的顶推力随之消失，工件在丝杆15的摩擦力作用下，离开丝杆15落入下料仓14中。

第四、工件的成形运动。这一运动是由工件上下摆动和自转两者结合完成的。工件上下摆动经砂轮磨削形成球面母线，工件的自转使这一母线在360°圆周上展开，形成球面。为了保证轴端球面的形位精度，在工件的成形运动中必须满足两点要求：一是工件的轴心线要与摆动工作台4的摆动轴心线（图5中的0－0）垂直相交二是在摆动中，工件轴端的成形球心要始终处在摆动工作台的摆动轴心线与砂轮24的心线所组成的平面内，并同摆动轴心线重合。

第五、丝杆15上下、前后位置的调节。为了保证在加工不同直径的工件时，摆动工作台4的摆动轴心线与工件轴心线相交，丝杆15的上下位置必须可调节。同时，为了满足加工不同长度工件的需要，丝杆15的前后位置也必须可调节。

第六、空间曲柄摆块机构。（见图12、14）这一机构中当曲柄运动到上死点和下死点时，能使摆动工作台4的摆动角速度为零，角加速度为常量，角加速度变化率为零，使摆动工作台4按正弦加速度规律摆动，故它的换向冲击极小，从而可大大降低传动付的磨损和噪音。曲柄2的回转半径以及摆块3上园弧槽的圆弧半径的大小决定了工件成形端球面母线所对应的圆心角大小，所以必须根据工件成形端球面母线所对应的圆心角大小要求来设计曲柄摆块机构的几何尺寸。

第七、挂轮离合机构。设计这一机构是为了将丝杆15与传动部分脱离。其作用有三个，一是便于单独调整丝杆15两端的装配精度，保证丝杆15的转动灵活性；二是便于开机前操作者用手拨动丝杆15，以便让第一根工件准确落入丝杆15的螺旋槽内；三是以便调整丝杆15的前后和高低位置，消除因丝杆15的位置变化而给传动部分带来的影响。

第八、丝杆15的导程值、工作台摆动的频率、工件自转的角速度及砂轮宽度是影响加工质量诸因素中的主要因素，而且这些因素具有相互制约的作用，必须选定合适的取值范围，才能加工出满足质量要求的工件。

第九、关于平衡锤。设计平衡锤25的目的是调节摆动工作台4及其附加机构的质心位置，以便使质心尽量与摆动工作台4的摆动轴心线重合，提高工作台的摆动平稳性，延长机构寿命和提高加工质量。

下面结合附图介绍本实用新型的实施例。

本实用新型使用普通平面圆柱砂轮，砂轮的种类和质地按照加工件的材质，根据常规选用。丝杆15的线数为1，采用圆弧形状的螺旋槽，其目的是增大螺旋两侧与工件的接触。螺旋槽宽度应略大于工件的直径，以便工件顺利落入槽内；螺旋槽的深度应小于工件直径，以保证平胶带17与工件的良好接触；确定丝杆15螺旋升角的原则应是，能够保证落入螺旋槽内的工件轴线和丝杆15的轴线相互垂直，从而保证轴端球面与工件的同心度。丝杆15的传动机构是，两条丝杆15一端各固定着一只丝杆齿轮10，两只丝杆齿轮10都与中心轮9啮合，中心轮9通过离合机构与齿轮7啮合，齿轮7固定在短轴36上，短轴36上安装着链轮付5，链轮付5连接变速箱1的输出端。丝杆15前后位置调节装置的结构（见图15），丝杆15安装在滑动座33上部并列的二个孔内，滑动座33下角为斜面并安装在固定座26内。固定座26安装在上拖板11上（见图11），上拖板11通过燕尾槽与摆动工作台4相连接。上拖板11上有螺纹孔，拖板进给螺杆12穿过摆动工作台4的凸缘上光孔与上拖板11相连接，拧动拖板进给螺杆12就可调节丝杆15的前后位置。由于两只丝杆齿轮10均与中心轮9相啮合，中心轮9的左端安装在滑动座33下部的轴孔内，右端安装在与上拖板11相连接的中心轮座30上，所以当调节丝杆15的前后位置时，中心轮9与丝杆15同步动作，丝杆齿轮10与中心轮9的啮合关系不变。丝杆15的高低位置调节装置的结构是（见图15），固定座26的侧边有调节螺钉34，顶部有紧定螺钉35，调整该两螺钉，就可以调节丝杆15的高低位置，但当丝杆15的高低位置调节好以后，要相应调整中心轮座30的高低，以保证中心轮9和两只丝杆齿轮10之间的良好啮合。本实用新型丝杆传动机构的结构是（见图5、图11）；变速箱1中链轮付5一路输出，拖动短轴36，短轴36安装在摆动工作台凸轴内孔中，另一端安装在和摆动工作台4相连的轴承座38上。短轴与摆动工作台4分别为两套互不相干的运动机构。短轴36的左端安装有齿轮7，齿轮7通过挂轮8与中心轮9啮合。本实用新型工件自转机构的结构见图9、图10、图11，上拖板11上安装有支架19，支架19上部安装着锥齿轮付20和大皮带轮32，下部安装着两个皮带轮16，平胶带17安装在三个皮带轮上。平胶带17下面的外层与丝杆15的外圈有间隙，在加工过程中，平胶带17下面的外层紧贴住丝杆15上的工件，内层被一耐磨压板压住，加强平胶带17对工件的压力。耐磨压板18可用金属耐磨件或尼龙耐磨件制作，也安装支架19上。安装在短轴36上的另一链轮付6通过万向节23，拖动锥齿轮付20，从而驱动平胶带17，使工件自转。为了增强工件自转的可靠性，所采用的平胶带为双层结构的，其外面（和工件的接触层）是较软的丁腈橡胶，内侧是较硬的带尼龙帘线的夹胶，这种质地的平胶带有足够的抗拉强度，同时又增大与工件的接触面，产生较强的摩擦力。本实用新型摆动工作台的结构（见图11、图5），床身37上安装着支座28，摆动工作台4的两端凸轴安装在支座28上。右侧凸轴的顶端安装着摆块3。变速箱1中曲柄2上的锥销27安插在摆块3的圆弧凹槽中，曲柄2呈园弧形，摆块3的园弧槽为一球面槽，它的横断面是一等腰梯形（见图12、14），曲柄2的旋转带动摆动工件4摆动。本实用新型的挂轮离合机构，安装在上拖板11右侧中心轮9的右半部位，其结构是（图13），齿轮7的轴上套装有挂轮架31，挂轮架上安装着挂轮8，挂轮8一侧与齿轮7啮合，挂轮架下端安装拉手29，拉出拉手29，挂轮8的另一侧即与中心轮9啮合，推进拉手挂轮8则与中心轮9脱开。本实用新型进料机构也安装在摆动工作台4上，其结构（见图6、图7），盛放待加工件的料斗21内有进料轮22，进料轮22的360°圆周上的均布着齿槽，用以容纳工件，齿槽的槽距与丝杆15的螺距相一致，随着进料轮22的匀速旋转不断地向丝杆15输送工件。无工件加工时，进料轮22上的两条圆弧凹槽与丝杆15之间有间隙，丝杆15的旋转不会带动进料轮22转动。有工件加工时，操作者扳动进料轮22，把第一根工件由进料轮22的齿槽送入丝杆15的螺旋槽以后，丝杆15和进料轮22就借助工件结合，丝杆15的旋转就能带动进料轮22旋转。本实用新型摆工作台4上还安装有平衡锤25。

本实用新型具有连续工作时间长，生产效率高，工件成形面形位精度高，长度尺寸易于控制，维护简便，设备造价低廉，利于推广应用等优点。

Claims (10)

1、一种磨削轴类零件端部、使之成为球面或锥面的专用机床，由床身，砂轮，驱动机构，变速箱，进料机构，工件进给，自转，定位机构，摆动工作台，下料机构等部件组成，本实用新型的特征在于在于：

a、摆动工作台4两端凸轴分别安装在床身37左右两侧的支座28内，其中一侧凸轴的端部固定有摆块3；

b、变速箱1的一输出轴上安装着曲柄2，曲柄2上锥销27安插在摆块3的圆弧形槽内；

c、摆动工作台4之上拖板11通过燕尾槽与摆动工作台4连接；

d、摆动工作台4上有丝杆15和固定座26，丝杆15安装在固定座26内的滑动座33上的轴承孔内；

e、两条丝杆15一端各固定着一只丝杆齿轮10，两只丝杆齿轮10都与中心轮9相啮合，中心轮9通过离合机构与齿轮7啮合，齿轮7固定在短轴36上，短轴36上安装着链轮付5，链轮付5连接变速箱1的另一输出轴；

f、丝杆15一侧的上拖板11上安装有挡块13。

2、按照权利要求1所述的专用机床，其特征是所述的两条并列安装的丝杆15采用圆弧形状的螺旋槽，槽宽略大于工件直径，槽深小于工件直径。

3、根据权利要求1所述的专用机床，其特征在于，所述的固定座26侧边有调节螺钉34，顶部有限位螺钉35。

4、根据权利要求1所述的专用机床，其特征在于，所述的滑动座33上部并列两个丝杆15的轴孔，下部有一个中心轮9的轴孔，一边下角为斜面。

5、根据权利要求1所述的专用机床，其特征在于，所述的离合机构是，齿轮7的轴上套装着挂轮架31，挂轮架31上安装着挂轮8和拉手29。

6、根据权利要求1所述的专用机床，其特征在于，所述的进料机构中，进料轮22外圆上有两条圆弧凹槽。

7、根据权利要求1所述的专用机床，其特征在于，所述的进料机构中，进料轮22外圆上均布着齿槽，槽距与丝杆15的螺距相一致。

8、根据权利要求1所述的专用机床，其特征在于，所述的工件自转机构是，上拖板11上安装有支架19，支架19上部安装着锥齿轮付20和大皮带轮32，下部安装着两个皮带轮16，平胶带17安装在三个皮带轮上，平胶带17下面的外层与丝杆15的外圆有间隙，短轴36上的链轮付6通过万向节23与锥齿轮付20相连接。

9、根据权利要求1所述的专用机床，其特征在于，所述的上拖板11上有螺纹孔，拖板进给螺杆12穿过摆动工作台4上凸缘的光孔与上拖板11相连接。

10、根据权利要求1所述的专用机床，其特征在于，所述的摆动工作台4上安装有平衡锤25。

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