CN210524685U - 球面滚子外球面专用数控自动超精磨床 - Google Patents

Abstract

球面滚子外球面专用数控自动超精磨床，用于实现对滚子的外球面磨削它包括基座、床头箱、电磁吸盘、送料单元、打料单元、主轴单元，床头箱滑动安装在基座的左端，并在基座与床头箱之间设有驱动床头箱的床头托板单元；在床头箱上转动安装有转轴，电磁吸盘固定在转轴末端；送料单元设置在床头箱上，用于将滚子逐个输送至磨削加工区域；打料单元，打料单元包括滑动设置在转轴内腔中的打料杆；大拖板单元用于驱动主轴单元的横向移动；小拖板单元用于驱动主轴单元的纵向移动；主轴单元包括电主轴，在电主轴上固定有砂轮。该磨床可实现滚子的自动上料和出料，且加工精度高、能适应多种尺寸段球形面的高效球面滚子外球面磨削。

Description

球面滚子外球面专用数控自动超精磨床

技术领域

本实用新型涉及球面滚子外球面磨削加工技术领域，具体地说是一种球面滚子外球面专用数控自动超精磨床。

背景技术

球面滚子是新一代的轴承用关键零部件，多用于承载载荷大的调心滚子轴承。球面滚子的母线轮廓是弧形的，在加工时测量难度大、尺寸精度散差大，轴承运转精度和使用寿命直接受到滚子质量的影响。提高尺寸精度、减少滚子尺寸的散差以及表面粗糙度，一直是滚子加工技术发展的重点。随着调心滚子轴承的需求不断增加，对轴承质量的要求也在强化，采用高等级滚子的需求日益增加，I级滚子和II级滚子需求旺盛，对滚子加工设备和工艺技术的提升很迫切。同时随着轴承品种的增加，对设备加工的适应性要求逐步提高。现有磨削加工设备自动化率低、机床结构不合理、对滚子品种的适应性差，同时存在着加工效率低、表面粗糙、尺寸散差大的现象，加工精度低。

目前轴承滚子在加工过程中多采用多步骤、多设备加工的方式，不仅加工效率低，而且需要人员搬运工和传递，提高了生产成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种球面滚子外球面专用数控自动超精磨床，用于实现对滚子的外球面磨削，并具备自动上料和出料功能。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：球面滚子外球面专用数控自动超精磨床，其特征是，它包括：

基座，所述基座为基础支承部件；

床头箱，所述床头箱滑动安装在基座的左端，并在基座与床头箱之间设有驱动床头箱沿纵向方向移动的床头托板单元；

电磁吸盘，在床头箱上转动安装有转轴，转轴的第一端由位于床头箱上的工件轴电机驱动转动，所述电磁吸盘固定在转轴的第二端，电磁吸盘通断电后实现对滚子的吸住和松开；

送料单元，所述送料单元设置在床头箱上，用于将滚子逐个输送至磨削加工区域；

打料单元，打料单元包括滑动设置在转轴内腔中的打料杆，在床头箱上设有驱动打料杆平移的打料驱动机构；

大拖板单元，大拖板单元包括滑动设置在基座右端的大拖板、驱动大拖板沿横向移动的拖板驱动机构；

小拖板单元，小拖板单元包括滑动设置在大拖板上的小拖板、驱动小拖板沿纵向移动的拖板驱动机构；

主轴单元，所述主轴单元固定在小拖板上，主轴单元包括电主轴，在电主轴上固定有砂轮。

进一步地，床头托板单元包括固定在基座上的床头托板、固定在床头托板上的驱动电机、固定在驱动电机输出端的丝杠、与丝杠配合的丝杠螺母，床头箱滑动设置在床头托板上且与丝杠螺母固定连接。

进一步地，送料单元包括月牙板、排料道、送料弹簧板和送料动板，所述月牙板设置在电磁吸盘的下方，在月牙板上沿圆弧方向滑动安装有两个支承座，在支承座与月牙板之间设有锁紧结构，在其中一个支承座上固定有第一支承，在另一个支承座上固定有第二支承；所述排料道倾斜设置且排料道的下端位于电磁吸盘的上方，在排料道内放置滚子；所述送料弹簧板的上端与床头箱固定连接，送料弹簧板的下端悬空，排料道的延长线与送料弹簧板相交；所述送料动板设置在送料弹簧板的左侧、排料道下端的上侧，在床头箱上设有驱动送料动板上下往复移动的送料驱动机构，送料动板的下部设有第三支承和小弹簧板，小弹簧板下移时将滚子脱离排料道且小弹簧板下移至最低点时，第一支承、第二支承、第三支承之间围成磨削加工区域。

进一步地，打料驱动机构为打料气缸，所述打料气缸固定在床头箱上，打料气缸的活塞杆与打料杆铰接连接。

进一步地，拖板驱动机构包括拖板电机、固定在拖板电机输出端的丝杠、与丝杠配合的丝杠螺母，所述拖板电机固定在基座上时，丝杠螺母与大拖板固定连接；拖板电机固定在大拖板上时，丝杠螺母与小拖板固定连接。

进一步地，还包括砂轮修正单元，砂轮修正单元包括设置在基座上的支架、固定在支架上的修正电机、固定在修正电机输出端的修正滚轮。

进一步地，还包括出料回收单元，所述出料回收单元包括固定在床头箱上且倾斜设置的出料道、设置在床头箱上且位于出料道下端的料筐，被打料杆推落的滚子落在出料道上，并沿出料道滚动至料筐内。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的球面滚子外球面专用数控自动超精磨床，提供了一种加工精度高、能适应多种尺寸段球形面的高效球面滚子外球面磨削设备；采用全自动工作模式，能够自动完成滚子上料、磨削加工和下料排出，提高设备使用性能。本磨床不仅可以单机使用，也可列入圆锥滚子磨加工自动生产线中使用，适用于大批量生产使用，加工产品精度可稳定达到II级滚子标准。

附图说明

图1为本实用新型的俯视图(拆除送料单元)；

图2为送料单元的示意图；

图3为砂轮修正单元的示意图；

图4为排料道的俯视图；

图5为床头托板单元的示意图；

图中：1工件轴电机，2带传动机构，3转轴，4打料气缸，5打料杆，6床头箱，7床头托板单元，71床头托板，72导轨，73驱动电机，74丝杠，75 丝杠螺母，8电磁吸盘，9砂轮，10砂轮修正单元，11小拖板单元，111小拖板，12主轴单元，121电主轴，13大拖板单元，131大拖板，14基座，15 第一支承，16第二支承，17滚子，18排料道，181定板，182动板，183缺口，19送料动板，20送料滑块，21送料气缸，22第三支承，23弹簧板座， 24送料弹簧板，25小弹簧板，26月牙板，27支承座，28出料道，29料筐。

具体实施方式

如图1至图5所示，本实用新型主要包括基座14、工件轴电机1、打料单元、送料单元、出料回收单元、大拖板单元13、小拖板单元11、砂轮修正单元10、主轴单元12、床头箱6和床头托板单元7，下面结合附图对本实用新型进行详细描述。

基座14：

基座1作为支承部件对整个磨床起到主要的支承作用，在基座上设有工件轴电机1、打料单元、送料单元、出料回收单元、大拖板单元13、小拖板单元11、砂轮修正单元10、主轴单元12、床头箱6和床头托板单元7，磨床配备水、电、气系统，且安装有位置传感器、压力传感器和角度传感器，与磨床配套的电气柜等附件另行放置，通过电缆与控制系统连接。

床头箱6：

如图1所示，床头箱6设置在基座的左端，在床头箱与基座之间设有床头托板单元7，床头托板单元包括床头托板71、驱动电机73、导轨72、丝杠74 和丝杠螺母75，在基座上固定有床头托板71，在床头托板上固定安装有导轨 72，床头箱与导轨滑动连接，这样床头箱可沿纵向方向滑动；在床头托板上固定安装有驱动电机73，在驱动电机输出端固定有丝杠74，丝杠与丝杠螺母螺纹配合，丝杠螺母与床头箱固定连接。这样当驱动电机动作时，可以带动丝杠的转动，进而带动丝杠螺母的移动，进而驱动床头箱相对床头托板的纵向移动。

工件轴电机1：

工件轴电机1固定在床头箱上，在床头箱上通过轴承转动安装有中空的转轴3，在转轴与工件轴电机的输出端之间设有带传动机构2，通过带传动机构驱动转轴的旋转。带传动机构包括主动带轮、从动带轮和皮带，其中主动带轮固定在工件轴电机输出端，从动带轮与转轴的第一端固定连接，皮带设置在主动带轮和从动带轮之间。

电磁吸盘8：

如图1所示，电磁吸盘固定在转轴的第二端，通过控制电源的通断控制电磁吸盘的得电与失电，进而实现对滚子的吸住和松开，电磁吸盘的端面与球面滚子的端面接触吸合。

打料单元：

打料气缸4固定在床头箱上，在打料气缸的活塞杆上铰接安装有打料杆5，打料杆的右端伸入转轴的内腔中且两者滑动连接。当打料气缸活塞杆伸出时，可以驱动打料杆在转轴内的往复移动，打料杆穿过电磁吸盘与滚子接触并将滚子从电磁吸盘上推离。打料气缸构成了驱动打料杆在转轴内侧平移的打料驱动机构，打料气缸和打料杆构成了打料单元。

在基座的右端安装有小拖板单元11、主轴单元12和大拖板单元13。

大拖板单元13：

大拖板单元8包括滑动设置在基座右端的大拖板131、固定在基座上的拖板电机、转动安装在基座上且与拖板电机输出端固定连接的丝杠、与丝杠配合且与大拖板固定连接的丝杠螺母，在基座上设置有导轨，大拖板滑动设置在导轨上且大拖板相对基座沿横向方向移动。拖板电机、丝杠、丝杠螺母构成了驱动大拖板相对基座滑动的拖板驱动机构。该拖板驱动机构的结构、工作原理与床头托板单元的结构、工作原理相似，在此不再赘述。

小拖板单元11：

小拖板单元11包括滑动设置在大拖板上的小拖板111、固定在大拖板上的拖板电机、转动安装在大拖板上且与拖板电机输出端固定连接的丝杠、与丝杠配合且与小拖板固定连接的丝杠螺母，在大拖板上设置有导轨，小拖板滑动设置在导轨上且小拖板相对大拖板沿纵向方向移动。拖板电机、丝杠、丝杠螺母构成了驱动大拖板相对基座滑动的拖板驱动机构。该拖板驱动机构的结构、工作原理与床头托板单元的结构、工作原理相似，在此不再赘述。

主轴单元12：

在小拖板上固定有主轴单元12，主轴单元主要包括固定在小拖板上的主轴箱、转动安装在主轴箱内的电主轴121，在电主轴上固定有砂轮9，砂轮用于对滚子进行磨削加工。

砂轮修正单元10：

在基座上设有砂轮修正单元10，通过砂轮修正单元维持砂轮的形状。如图3所示，砂轮修正单元包括设置在基座上的支架102、固定在支架上的修正电机101、固定在修正电机输出端的修正滚轮103，调节支架的位置使得修正滚轮靠近砂轮，进而通过修正滚轮对砂轮的外形进行修正。

为将滚子置于磨削加工区域，以便于砂轮对滚子进行磨削处理。在床头箱上设置送料单元。

送料单元：

如图2所示，送料单元包括第一支承15、第二支承16、排料道18、送料动板19、送料滑块20、送料气缸21、第三支承22、弹簧板座23、送料弹簧板24、小弹簧板25、月牙板26和支承座27。第一支承15和第二支承16均固定在支承座27上，支承座27滑动设置在月牙板26上，并在月牙板与支承座之间设置螺栓，支承座与月牙板之间的连接方式，便于调试支承座在月牙板上的位置；调试完支承座的位置后，锁紧支承座和月牙板，月牙板固定安装在床头箱上。第一支承和第二支承的作用端端面上均设有圆锥面，该圆锥面用于与滚子17的外壁接触，月牙板设置在电磁吸盘的下方。

在电磁吸盘的上方设有倾斜设置的排料道18，排料道固定在床头箱上，如图4所示，排料道18由定板181和动板182组成，定板181为L形结构，动板滑动设置在定板上，动板可以相对定板平移以适应不同高度的滚子，动板与定板之间围成滚子排序的空间。滚子在排料道内按照确定的方式排序，依靠自重由高处向低处滚动。定板的下端与动板的下端之间形成缺口183，滚子穿过缺口后下落，且缺口的设置对送料动板、小弹簧板起到避让的作用。缺口位于电磁吸盘的上方，通过人工或提升系统把待加工滚子送入排料道18 进行滚子的排序。在排料道的右侧设有弹簧板座23，弹簧板座通过螺栓固定在床头箱上。在弹簧板座的左端固定有竖向放置的送料弹簧板24，排料道的延长线穿过送料弹簧板。

在电磁吸盘的上方设有与床头箱固定连接的送料气缸21，送料气缸的活塞杆上铰接安装有送料滑块20，在送料滑块上通过螺栓固定安装有送料动板19，送料滑块上下滑动安装在床头箱上，在送料气缸的作用下驱动送料动板的上下移动。送料气缸和送料滑块构成了驱动送料动板上下往复移动的送料驱动机构。在送料动板的底部设有第三支承22，第三支承的作用端设有圆弧形外壁，第三支承于滚子外壁点接触或线接触。在送料动板的下部还固定有小弹簧板25，送料动板下移时小弹簧板与滚子接触并挤压滚子，使得滚子挤压送料弹簧板，送料弹簧板24的下端向外扩进而变形以避让滚子的向下移动。第一支承、第二支承、第三支承围成磨削加工区域，当滚子放置在排料道内并由上而下滚动至排料道下端时，滚子与送料弹簧板接触，进而防止滚子的自行下落，此时滚子处于等待状态，等待送料动板将其推离排料道后进入磨削加工区域。第一支承、第二支承、第三支承和电磁吸盘配合作用实现对滚子的夹持固定。

出料回收单元：

如图2所示，出料回收单元包括固定在床头箱上且倾斜设置的出料道28、设置在床头箱上且位于出料道下端的料筐29，被打料杆推落的滚子落在出料道上，并沿出料道滚动后落在料筐内。

下面对球面滚子外球面的磨削加工过程进行描述：

(1)通过人工或提升机构将滚子放入排料道内，此时滚子在自重的作用下由上而下滚动，直至滚动至排料道的下端并与送料弹簧板接触；

(2)送料气缸动作，推动送料滑块由上而下移动，此时送料动板由上而下逐渐靠近排料道下端的滚子；

(3)送料动板上的小弹簧板与滚子接触后推动该滚子由上而下移动，此时滚子挤压送料弹簧板使其外展(外展：送料弹簧板弯曲且送料弹簧板的下端向右运动)；

(4)当滚子与排料道分离后，滚子落在第一支承上，且滚子的右侧外壁与第二支承接触；随后电磁吸盘得电生磁并吸住滚子的后端面，随着送料动板的进一步下移，第三支承逐渐与滚子的上侧外壁接触，这样通过第一支承、第二支承、第三支承和电磁吸盘的配合作用实现对滚子的支撑和夹持固定，第一支承、第二支承、第三支承以三点定位的方式在圆周方向对滚子进行定位，电磁吸盘与滚子吸附在一起后沿滚子的轴线方向实现对滚子的定位；

(5)随后大拖板单元和小拖板单元动作，使得电主轴上的砂轮靠近滚子，同时电主轴动作使得砂轮旋转进而对滚子的外球面进行磨削处理；

(6)磨削作业完成后，送料气缸复位，砂轮在大拖板单元、小拖板单元的作用下快速复位，电磁吸盘失电退磁；打料气缸动作，使得打料杆穿过转轴内腔、电磁吸盘后推动滚子使其从磨削加工区域脱离；被推出的滚子落在出料道上，然后沿出料道滚落至料筐内；

(7)打料作业完成后，打料气缸动作带动打料杆复位，此为一个工作循环；

(8)随着不断的使用、损耗，砂轮外形变形；为保证砂轮的外形，通过砂轮修正单元对砂轮外形进行磨削修正。

Claims (7)

1.球面滚子外球面专用数控自动超精磨床，其特征是，它包括：

基座，所述基座为基础支承部件；

床头箱，所述床头箱滑动安装在基座的左端，并在基座与床头箱之间设有驱动床头箱沿纵向方向移动的床头托板单元；

电磁吸盘，在床头箱上转动安装有转轴，转轴的第一端由位于床头箱上的工件轴电机驱动转动，所述电磁吸盘固定在转轴的第二端，电磁吸盘通断电后实现对滚子的吸住和松开；

送料单元，所述送料单元设置在床头箱上，用于将滚子逐个输送至磨削加工区域；

打料单元，打料单元包括滑动设置在转轴内腔中的打料杆，在床头箱上设有驱动打料杆平移的打料驱动机构；

大拖板单元，大拖板单元包括滑动设置在基座右端的大拖板、驱动大拖板沿横向移动的拖板驱动机构；

小拖板单元，小拖板单元包括滑动设置在大拖板上的小拖板、驱动小拖板沿纵向移动的拖板驱动机构；

主轴单元，所述主轴单元固定在小拖板上，主轴单元包括电主轴，在电主轴上固定有砂轮。

2.根据权利要求1所述的球面滚子外球面专用数控自动超精磨床，其特征是，床头托板单元包括固定在基座上的床头托板、固定在床头托板上的驱动电机、固定在驱动电机输出端的丝杠、与丝杠配合的丝杠螺母，床头箱滑动设置在床头托板上且与丝杠螺母固定连接。

3.根据权利要求1所述的球面滚子外球面专用数控自动超精磨床，其特征是，送料单元包括月牙板、排料道、送料弹簧板和送料动板，所述月牙板设置在电磁吸盘的下方，在月牙板上沿圆弧方向滑动安装有两个支承座，在支承座与月牙板之间设有锁紧结构，在其中一个支承座上固定有第一支承，在另一个支承座上固定有第二支承；所述排料道倾斜设置且排料道的下端位于电磁吸盘的上方，在排料道内放置滚子；所述送料弹簧板的上端与床头箱固定连接，送料弹簧板的下端悬空，排料道的延长线与送料弹簧板相交；所述送料动板设置在送料弹簧板的左侧、排料道下端的上侧，在床头箱上设有驱动送料动板上下往复移动的送料驱动机构，送料动板的下部设有第三支承和小弹簧板，小弹簧板下移时将滚子脱离排料道且小弹簧板下移至最低点时，第一支承、第二支承、第三支承之间围成磨削加工区域。

4.根据权利要求1所述的球面滚子外球面专用数控自动超精磨床，其特征是，打料驱动机构为打料气缸，所述打料气缸固定在床头箱上，打料气缸的活塞杆与打料杆铰接连接。

5.根据权利要求1所述的球面滚子外球面专用数控自动超精磨床，其特征是，拖板驱动机构包括拖板电机、固定在拖板电机输出端的丝杠、与丝杠配合的丝杠螺母，所述拖板电机固定在基座上时，丝杠螺母与大拖板固定连接；拖板电机固定在大拖板上时，丝杠螺母与小拖板固定连接。

6.根据权利要求1所述的球面滚子外球面专用数控自动超精磨床，其特征是，还包括砂轮修正单元，砂轮修正单元包括设置在基座上的支架、固定在支架上的修正电机、固定在修正电机输出端的修正滚轮。

7.根据权利要求1所述的球面滚子外球面专用数控自动超精磨床，其特征是，还包括出料回收单元，所述出料回收单元包括固定在床头箱上且倾斜设置的出料道、设置在床头箱上且位于出料道下端的料筐，被打料杆推落的滚子落在出料道上，并沿出料道滚动至料筐内。

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