CN211053271U - 一种球面刀头磨削数控工具磨床 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种球面刀头磨削数控工具磨床，包括X轴机械结构件、Y轴机械结构件、U轴机械结构件、V轴机械结构件,W轴机械结构件、A轴分度旋转台、B轴分度旋转台和C轴分度旋转台；A轴分度旋转台、B轴分度旋转台和C轴分度旋转台三个旋转轴可以对刀头的任意部位进行球面加工，根据工作人员的设定，由C轴分度旋转台和X轴机械结构件互动，移动到既定位置，A轴分度旋转台对刀头进行旋转调整，B轴分度旋转台做垂直面的球面磨削加工，从而实现该部分的磨削加工。在本实施例中，在取消垂直方向的移动轴之后，在三个分度旋转台的作用下，实现球面的加工；垂直向移动轴的取消增加了B轴分度，其主要目的是球面加工可用手动G代码编写程序。

Description

一种球面刀头磨削数控工具磨床

技术领域

本申请涉及磨床加工设备技术领域，尤其涉及一种球面刀头磨削数控工具磨床。

背景技术

数控工具磨床在机械制造加工中应用越来越广泛，可以对包括各类铣刀、钻头刀具在内的切削工具进行磨削加工，由于数控工具磨床的精密度要求很高，尤其是在复杂刀具的加工上，需要用专业编程软件来编写圆球面差补数据，一般情况下手工G代码无法完成。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种球面刀头磨削数控工具磨床，将与电主轴安装在B轴分度轴上，可以随时旋转角度，取消Z轴的上下移动，利用三个旋转分度头的互动实现球面刀具的加工，有了三个分度轴的旋转，在数控系统内可以通过手动编程，用G代码形式实现圆球面加工。

本申请的创造发明点在于改变五轴的机械结构，实现手动G代码编程就可以加工圆球面磨削。

本申请实施例提供了一种球面刀头磨削数控工具磨床，包括机床底座、八轴机械结构件、钣金外壳和数控控制系统，机床底座为铸铁件，八轴机械结构件包括X轴机械结构件、Y轴机械结构件、U轴机械结构件、V轴机械结构件,W 轴机械结构件、C轴分度旋转台、B轴分度旋转台和A轴分度旋转台；机床底座的正面为操作工位，操作工位朝向机床底座的方向作为正向，平行于正向的方向记为Y轴，在水平面上垂直于Y轴的方向为X轴，且X轴正向指向操作工位， Y轴正向指向操作工位的右侧，Z轴垂直于X轴与Y轴所组成的平面，且Z轴坐标正向朝上；

机床底座包括位于左侧的半圆形直柱体底座和位于右侧的矩形台阶体底座；矩形台阶体底座和半圆形直柱体底座整体铸造成型；

X轴机械结构件沿X轴方向设置，位于半圆形直柱体底座的台面上；X轴机械结构件的输出面板的运动方向为沿X轴方向作前后水平面移动；X轴机械结构件的输出面板上设置有C轴分度旋转台；C轴分度旋转台的输出轴面位于水平向上；C轴分度旋转台的输出轴端装有输出联接板，联接板尾端平面上装有A轴分度头；A轴分度头在C轴分度旋转台上以C轴分度旋转台的输出端为旋转中心，做平行于水平面的旋转运动；A轴分度头的输出端联接有气缸夹头座；A轴分度头的输出端作水平面平行方向的自转运动；气缸夹头座的中心位于A轴分度头的旋转中心上；气缸夹头座用于装入弹簧夹头，通过电磁阀控制高压气体使弹簧夹头作夹紧和松开运动；

Y轴机械结构件沿Y轴方向设置，位于矩形台阶体底座的台面上，且位于底座台面的后方；Y轴机械结构件的输出面板的运动方向为沿Y轴方向作左右方向移动；B轴分度旋转台采用竖直立柱状结构，安装于Y轴机械结构件的输出面板上；Y轴机械结构件采用Y轴向丝杆驱动机构驱动B轴分度旋转台在Y轴向上移动；Y轴向丝杆驱动机构的驱动电机位于Y轴机械结构件的左侧；

B轴分度旋转台的输出面板位于左侧且平行于X轴与Z轴组成的平面，其运动方向为沿X轴与Z轴组成的平面做旋转运动；B轴分度旋转台的输出面板上设置有主轴转台板；主轴转台板上设置有电主轴；B轴分度旋转台的输出面板与电主轴分别位于主轴转台板的两侧，且分别位于主轴转台板的两端；电主轴在B 轴分度旋转台的输出面板上方，以B轴分度旋转台的输出面板中心为圆心，作往复摆动运动；

Y轴机械结构件和X轴机械结构件设置成夹角为90度的形状，其中，X轴机械结构件作为装配基准，Y轴机械结构件的左端靠近矩形台阶体底座的左侧边缘，右端靠近X轴机械结构件的左侧，前端靠近矩形台阶体底座的前侧边缘；X 轴机械结构件和Y轴机械结构件组成┍型，且Y轴机械结构件和X轴机械结构件之间不接触；

B轴分度旋转台与Y轴机械结构件组成轴向联动运动；电主轴的输出端口为 7:24锥度，用于装入BT系列刀柄砂轮杆；砂轮杆的输出端设置有砂轮；砂轮杆装入1-4片砂轮；

C轴分度旋转台和A轴分度旋转台对刀头定位，B轴分度旋转台对刀头进行磨削；气缸夹头座的中心高度与B轴分度旋转台的输出面板的旋转中心高度齐平；C轴分度旋转台的底部高度高于Y轴机械结构件的顶部高度；

U轴机械结构件安装在机床底座的右前方，U轴机械结构件带动V轴机械结构件作X轴向往复运动；

U轴机械结构件包括U轴拖板、U轴模组、U轴伺服电机、同步带轮传动机构及 U轴风琴罩；U轴拖板的底部安装在机床底座上，U轴模组安装在U轴拖板上；在U 轴模组的U轴输出面板上固定安装有螺母套，在U轴模组内固定安装有U轴丝杆， U轴丝杆两端通过U轴轴承座安装在U轴模组内，U轴模组通过U轴丝杆与U轴螺母套的配合横向安装在U轴拖板上；在U轴模组上位于U轴输出面板两端外盖接有U 轴风琴罩，U轴风琴罩采用方筒形整体式密封无缝设计并与U轴输出面板的侧板金相联接，形成一个密闭而能运动的腔体；U轴机械结构件采用U轴模组整体移动，U轴输出面板固定的结构方式；

在U轴机械结构件右端安装所同步带轮传动机构，同步带轮传动机构包括同步带轮安装板、U轴伺服电机同步轮、U轴伺服电机、U轴丝杆同步轮及同步带；在U轴机械结构件右端上安装同步带轮安装板，在同步带轮安装板上安装有U轴伺服电机板，在U轴伺服电机板上通过其侧面的螺丝安装有U轴伺服电机，U轴伺服电机安装在U轴模组的后下方；与U轴伺服电机的输出轴通过涨紧套方式套装U 轴伺服电机同步轮，U轴丝杆同步轮通过涨紧套方式套装在U轴丝杆的端头上，在同U轴伺服电机同步轮和U轴丝杆同步轮上通过同步带套接实现精准配合；在同步带轮安装板上套有同步轮防护罩，在U轴伺服电机上套有U轴伺服电机罩，在U轴伺服电机罩下方的出线口上盖装有U轴伺服电机出线罩，在U轴伺服出线罩上设有U轴伺服电机密封接头；

在U轴机械结构件的输出面板上设置有V轴立柱底板，在V轴立柱底板上固定装有V轴机械结构件；V轴机械结构件带动W轴机械结构件作Z轴向往复运动；

V轴机械结构件包括V轴立柱、V轴模组、V轴伺服电机、同步带轮传动机构及 V轴风琴罩；V轴立柱的底部安装在V轴立柱底板上，V轴模组安装在V轴立柱上；在V轴模组的V轴输出面板上固定安装有螺母套，在V轴模组内固定安装有V轴丝杆，V轴丝杆两端通过V轴轴承座安装在V轴模组内，V轴模组通过V轴丝杆与螺母套的配合横向安装在V轴立柱上；在V轴模组上位于V轴输出面板两端外盖接有V 轴风琴罩，V轴风琴罩采用方筒形整体式密封无缝设计并与V轴输出面板的侧板金相联接，形成一个密闭而能运动的腔体；V轴机械结构件采用V轴模组整体移动，V轴输出面板固定的结构方式；

在V轴机械结构件顶部安装V轴伺服电机；V轴伺服电机的输出口通过联轴器与V轴丝杆相联接；在V轴伺服电机上套有V轴伺服电机罩，在V轴伺服电机罩右方的出线口上盖装有V轴伺服电机出线罩，在V轴伺服出线罩上设有V轴伺服电机密封接头；

W轴机械结构件包括W轴滑块加高板、W轴模组、W轴滑块、同步带轮传动机构及W轴风琴罩；W轴滑块加高板的底部安装在V轴输出面板上，W轴模组安装在W轴滑块加高板上；在W轴模组内固定安装有W轴丝杆，W轴丝杆两端通过W轴轴承座安装在W轴模组内，W轴模组通过W轴丝杆与W轴滑块的配合横向安装在W轴滑块加高板上；在W轴模组的外侧设置有W轴连接钣金；W轴连接板金安装在W轴滑块加高板上；W轴连接钣金的两端外盖接有W轴风琴罩，W轴风琴罩采用方筒形整体式密封无缝设计并与W轴连接钣金相联接，形成一个密闭而能运动的腔体；W轴机械结构件采用W轴模组整体移动，W轴输出面板固定的结构方式；

在W轴机械结构件右端上安装所同步带轮传动机构，同步带轮传动机构包括同步带轮安装板、W轴伺服电机同步轮、W轴伺服电机、W轴丝杆同步轮及同步带；在同步带轮安装板上安装有W轴伺服电机板，在W轴伺服电机板上通过其侧面的螺丝安装有W轴伺服电机，W轴伺服电机安装在W轴伺服电机板的左上方；与W轴伺服电机的输出轴通过涨紧套方式套装W轴伺服电机同步轮，W轴丝杆同步轮通过涨紧套方式套装在W轴丝杆的端头上，在W轴伺服电机同步轮和W轴丝杆同步轮上通过同步带套接实现精准配合；在同步带轮安装板上套有同步轮防护罩，在W 轴伺服电机上套有W轴伺服电机罩，在W轴伺服电机罩上方的出线口上盖装有W轴伺服电机出线罩，在W轴伺服出线罩上设有W轴伺服电机密封接头；

在W轴机械结构件左端上安装气动抓手；气动抓手包括固定板、伺服电机、谐波减速机、机械手气缸以及气动手指；固定板通过螺栓安装在W轴模组的左端上，固定板的左侧设置有支座，在支座上设有电机轴通孔，伺服电机通过螺栓横向安装在支座上，其输出轴穿过电机轴通孔；谐波减速机通过螺栓安装在支座的另一侧面上，谐波减速机的中心波发生器套设在伺服电机的电机轴上，谐波减速机的输出轴上安装有谐波减速机输出板，机械手气缸安装在谐波减速机输出板末端，气动手指安装在机械手气缸的输出端上，通过机械手气缸控制气动手指作松夹运动，气动手指为两片组成，其中一片固定安装作为基准定位面而不动，另一片通过数控系统控制气压作往复运动，气动手指基准面为精磨精定位平面设计，气动手指运动指为各种工件型状截面状；

U轴机械结构件、V轴机械结构件、W轴机械结构件控制气动手指在U轴、V轴和W轴上的移动；

钣金外壳位于机床底座上，形成有半密封钣金空腔；半密封钣金空腔为直柱状空间；半密封钣金空腔包括半圆形空腔和矩形空腔；半圆形空腔位于半圆形直柱体底座的台面上方，矩形空腔位于矩形台阶体底座的台面上上方；钣金外壳内的左侧设置有圆弧形移动门，圆弧形移动门在沿钣金外壳的底座滑动轨道滑动；移动门作为半圆形空腔的半圆形面；

数控控制系统包括操作箱、电器和驱动器硬件；操作箱位于钣金外壳外，位于朝向操作工位一面的右侧；电器硬件位于隔离空间内；隔离空间位于半密封钣金空腔中；隔离空间与操作箱位于钣金外壳的两侧，且相对设置，电器、驱动器硬件与操作箱相连接；钣金外壳上设置有独立的开合门，作为操作加工生产的开合门，且开门移动方向为向左移动。

进一步地，床身底座为HT250牌号以上的优质铸铁，台面以下的腔体内设有多道加强筋，强化床身整体钢性，防止变形，床身台面外围设有围水圈，钣金外壳套装在围水圈内，固定螺栓安装在围水圈内，有效解决业内机床钣金渗漏的技术难题，在运输过程中，使钣金件底面接触面增大，从而达到了不变形，不松动的效果。床身平台面上，X轴Y轴布置为┍型，预留了足够的空间，可以加装各种机械手、料盘，为无人化智控生产提供了保障。合理的设计，使得机械手或机器人操作全部在正面，上下各种原料时间效率上得到了提升，也给后期维修提供了更佳的拆装方便。床身平台远高于排污口，排污口设在左后方，更有利于磨削物排出回收，也达到了伺服电机及轴向运动部件被磨削液浸蚀到的效果。床身外形为右侧圆弧形，在不增加重量的基础上，使机床整体刚性得到提升，而占地空间有所缩小，更有利于智能化生产场地的应用。

进一步地，X轴机械结构件由X轴导轨、滑块组成平面精度，X轴丝杠、轴承座、轴承、丝杆螺母套组成传动精度，X轴输出面板安装在滑块上，由丝杆螺母套联接丝杆螺母与输出面板组成一个完整的传动轴；X轴丝杆输入端与X轴伺服电机由高精度零间隙联轴器联接；

X轴拖板与床身为整体铸造，特征是加工精度高，由数控龙门加工中心一次性装夹可加工完成，最重要的创新点在于X轴作为八轴的基准轴位方向，其他轴以X轴的加工面作为基准到对比测量组装；

X轴拖板：与机床底座一体铸造；X轴拖板的导轨槽为嵌入式，两条导轨槽在同一平面内平行；与导轨槽匹配的导轨采用滚柱形矩形导轨；滚柱形矩形导轨匹配有滚柱形滑块，每根导轨采用2个滑块配合使用；导轨和滑块组成平面精度结构；

X轴向丝杆驱动机构：包括X轴丝杆、轴承座、轴承和丝杆螺母套，组成传动精度结构；

X轴丝杆采用C5以上等级高精度丝杆，轴承座分为前后两个轴承座组合使用，每个轴承座内装有2个配对组合的7系列P5级以上高精度推力轴承，丝杆螺母套采用分体式螺母套，分体式螺母套最大创新在于可以自由微调节高度，螺母法兰面与输出面板联接呈90度直角面，为了得到更高的垂直精度，分体式螺母套可以用磨床来加要工90度直角面，从而达到更高的精度；丝杆两端头安装在轴承座的轴承内，丝杆的两端通过轴承座固定在拖板底座上中心位置上，轴承座的安装位置低于导轨面；丝杆的两侧各设置一条直线导轨，滑块安装在直线导轨上，滑块上安装输出面板；输出面板与丝杆螺母套与丝杆螺母联接，在丝杆旋转时带动螺母与输出面板在导轨上进行运动；

沿X轴方向，输出面板的两侧通过风琴罩连接轴封板和伺服电机的罩体；输出面板的两侧联接有侧封板；侧封板、输出面板风琴罩将X轴拖板总成形成密封保护罩；

伺服电机的输出端通过零间隙联轴器联接丝杆输入端。

进一步地，C轴分度旋转台包括：

C轴分度头壳体、谐波减速机、电机板、伺服电机和电机罩；

C轴分度头壳体位于X轴输出面板上左侧方，C轴伺服电机与C轴谐波发生器为键槽直联式；伺服电机轴直接与谐波发生器嵌入式刚性联，电机罩位于伺服电机的外部，伺服电机安装在电机板上，电机板与谐波减速机外圈钢轮联接； X轴机械结构件的输出面板左侧端凸出于X轴导轨面，X轴机械结构件的输出面板凸出端与C轴分度头同为圆弧形，输出面板凸出端中间为空腔，空腔与伺服电机相匹配；电机罩通过螺栓固定在X轴输出面板下方；

谐波减速机由外圈钢轮，内圈柔性波轮及与伺服电机联接的波发生器组成，安装在C轴分度头壳体内；谐波减速机的内圈柔性波轮输出端与C轴分度头的输出轴尾端相联接，C轴分度头的输出轴由一只高精度的转盘轴承支撑，转盘轴承的固定圈固定在分度头壳体内，内圈为旋转动能与输出轴固定；分度头输出轴与壳体间设有密封用的油封，分度头壳体外还设有钣金圆形罩，形成双重防护；

防水罩体，位于C轴分度头的顶部。

进一步地，C轴分度头输出轴端面安装旋转台板，旋转台板尾端顶面上安装 A轴分度头；A轴分度头包括A轴分度头壳体、谐波减速机、电机板、伺服电机和电机罩；

A轴分度头平行于水平面；A轴分度头谐波减速机由外圈钢轮，内圈柔性波轮及与伺服电机联接的波发生器组成，安装在A轴分度头壳体内；谐波减速机的内圈柔性波轮输出端与A轴分度头的输出轴尾端相联接，A轴分度头的输出轴由一只高精度的转盘轴承或交叉滚子轴承支撑，转盘轴承或交叉滚子轴承的固定圈固定在分度头壳体内，内圈作为旋转动能与输出轴固定，的分度头输出轴与壳体间设有密封用的油封，A轴分度头输出轴为内凹平面式设计，沿轴向外沿设置有多个可调节螺丝孔，轴端平面用于安装气缸夹头座；

气缸夹头座采用前置式气缸，气缸与夹头座一体化组合；

气缸夹头座内装入弹簧夹头，弹簧夹头用于夹持工件。

进一步地，Y轴机械结构件由Y轴导轨、滑块组成平面精度，Y轴丝杠、轴承座、轴承、丝杆螺母套组成传动精度，Y轴输出面板安装在滑块上，由丝杆螺母套联接丝杆螺母与输出面板组成一个完整的传动轴；Y轴丝杆输入端与Y 轴伺服电机由高精度零间隙联轴器联接；

Y轴拖板：独立铸造，与X轴拖板形成90度夹角；Y轴拖板的导轨槽为嵌入式，两条导轨槽在同一平面内平行，在龙门加工中心铣加工后再到龙门上进行精磨加工，得到两条高精度的平行槽；与导轨槽匹配的导轨采用滚柱形矩形导轨；滚柱形矩形导轨匹配有滚柱形滑块，每根导轨采用2个滑块配合使用；导轨和滑块组成平面精度结构；Y轴拖板独立铸造，特征是Y轴拖板要以X轴拖板为基准用千分表加90度高精度测量仪测得90度安装精度，最重要的创新点在于Y轴对比测量组装过程中可以作微量移动，如在数控龙门加工中心上加工一个90度的直角受到工作母机精度及加工刀具的影响很难达到高精度的加工结果，90度的直角精度直接影响到机床的最终精度，用分体式安装必须要克服的前题是要先有一个基准面而进行对比测量，用这种设计组装方法可以得到高达 0.003以内的超高精度；

Y轴向丝杆驱动机构：包括Y轴丝杆、轴承座、轴承和丝杆螺母套，组成传动精度结构；

Y轴丝杆采用C5以上等级高精度丝杆，轴承座分为前后两个轴承座组合使用，每个轴承座内装有2个配对组合的7系列P5级以上高精度推力轴承，丝杆螺母上套接有分体式螺母套，分体式螺母套最大创新在于可以自由微调节高度，螺母法兰面与输出面板联接呈90度直角面，为了得到更高的垂直精度，分体式螺母套可以用磨床来加要工90度直角面，从而达到更高的精度；

丝杆两端头安装在轴承座的轴承内，丝杆的两端通过轴承座固定在拖板底座上中心位置上，轴承座的安装位置低于导轨面；丝杆的两侧各设置一条直线导轨，滑块安装在直线导轨上，滑块上安装输出面板；输出面板与丝杆螺母套与丝杆螺母联接，在丝杆旋转时带动螺母与输出面板在导轨上进行运动；

沿Y轴方向，输出面板的两侧通过风琴罩连接轴封板和伺服电机的罩体；输出面板的两侧联接有侧封板；侧封板、输出面板风琴罩将Y轴拖板总成形成密封保护罩；

伺服电机的输出端通过零间隙联轴器联接丝杆输入端。

进一步地，B轴分度旋转台包括：

B轴底座、B轴分度头壳体、谐波减速机、伺服电机和电机罩；

B轴底座固定在Y轴机械结构件的输出面板上；B轴分度头壳体位于B轴底座的左侧，B轴伺服电机与B轴底座轴谐波发生器为键槽直联式；

B轴分度头壳体的上部设置有B轴电机同步轮，下部设置有B轴减速机同步轮；伺服电机轴的输出端与B轴电机同步轮连接，在B轴伺服电机同步轮和B 轴减速机同步轮上通过同步带套接实现精准配合；在B轴伺服电机上套有B轴伺服电机罩；电机罩位于B轴底座的上方；

B轴分度头壳体与谐波减速机外圈钢轮联接；谐波减速机由外圈钢轮，内圈柔性波轮及与伺服电机联接的波发生器组成，安装在B轴分度头壳体左侧；谐波减速机的内圈柔性波轮输出端与B轴分度头的输出轴尾端相联接，B轴分度头的输出轴连接有主轴转台板；主轴转台板的固定圈固定在分度头壳体内，内圈为旋转动能与输出轴固定；B轴分度头输出轴与壳体间设有密封用的油封。

进一步地，电主轴还包括：

主轴伺服电机、主轴壳体、主轴轴心、4个7系列推力轴承探联轴器；主轴位于主轴壳体内；

探针位于砂轮靠近机械手的一侧旁。

主轴壳体的输出端设有迷宫气封，主轴输出端的轴心套设骨架油封用于密封轴承，主轴壳体尾端设置有电机板，电机板中安装主轴伺服电机；主轴伺服电机与主轴轴心的尾端用联轴器联接，主轴伺服电机设有电机罩及密封出线盒用于密封；

主轴壳体的侧面固定在B轴分度旋转台的输出面板上；

主轴的输出端连接有砂轮杆的输入端，主轴输出端为7:24内锥口，砂轮杆输入端为7:24外锥口与主轴内锥高精度配合，砂轮杆前端装有砂轮；砂轮中心为中空，形成的中心孔贯入螺栓，由螺栓将砂轮杆锁紧在主轴轴心前端内孔内；

主轴输出端设有砂轮防溅防碎罩，主轴外壳上装有喷油管支架，支架上装有多根可弯曲的喷油管。

本申请的创造发明点在于改变五轴的机械结构，实现手动G代码编程就可以加工圆球面磨削，通过预设的位置搭建磨床后，能够使得C轴分度旋转台在磨床内具有足够的旋转角度，B轴分度旋转台采用分度头旋转结构带动电主轴在其上方在垂直面上做一个摆动式的往复运动；在C轴分度旋转台、B轴分度旋转台和A轴分度旋转台三个旋转分度头的互动下，可以实现在既定高度上对刀具的不同球面的加工，取代了现有技术中以三轴线性移动来调整电主轴高度的方式，垂直向移动轴的取消增加了B轴分度，其主要目的是球面加工可用手动G 代码编写程序，实现利用代码编写的方式进行球面加工，在软件编写方面采用宏程序的G代码进行编写，能够快速完成编写内容，提高加工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请的方位示意图；

图2是本申请的整机结构示意图；

图3是本申请的机床底座的结构示意图；

图4是本申请的U轴机械结构件和V轴机械结构件的结构示意图；

图5是图4的仰视结构示意图；

图6是V轴机械结构件的内部结构示意图；；

图7是W轴机械结构件和气动抓手的结构示意图；

图8是X轴机械结构件及其上方结构的结构示意图；；

图9是X轴机械结构件及其上方结构的仰视结构示意图；

图10是Y轴机械结构件、B轴分度旋转台和主轴的整体结构示意图；

图11是Y轴机械结构件的内部结构示意图；

图12是B轴分度旋转台和主轴的结构示意图。

图中附图标记的含义：

100-钣金外壳，200-活动门，300-数控控制箱，400-底座，

500-X轴机械结构件，501-电机，502-外壳，503-风琴罩，504-侧板，505- 输出面板，506-丝杆，507-螺母，508-导轨，509-X轴拖板，

600-Y轴机械结构件，601-电机，602-Y轴拖板，603-风琴罩，604-侧板， 605-输出面板，606-Y轴丝杆，607-轴承座，608-丝杆螺母套

700-B轴分度旋转台，701-B轴底座，702-B轴伺服电机、703-B轴分度头壳体、704-谐波减速机，707-B轴电机同步轮，708-B轴减速机同步轮，709-同步带，

800-C轴分度旋转台，801-C轴分度头，802-电机外壳，

900-A轴分度旋转台，901-连接板，904-气缸夹头，905-驱动电机，

1000-U轴机械结构件,1001-U轴拖板，1002-U轴风琴罩，1003-U轴输出面板，1004-U轴丝杆，1005-U轴轴承座，1006-U轴螺母套，1007-同步带轮安装板、1008-U轴伺服电机同步轮、1009-U轴丝杆同步轮，1010-同步带，1011-U 轴伺服电机，

1100-V轴机械结构件,1101-V轴立柱，1102-V轴风琴罩，1103-V轴输出面板，1104-V轴丝杆，1105-V轴轴承座，1106-V轴螺母套，1107-V轴伺服电机，1108-电机罩，1109-V轴立柱底板，

1200-W轴机械结构件，1201-W轴滑块加高板，1202-W轴风琴罩，1203-W 轴连接钣金，1204-同步带轮安装板，1205-U轴伺服电机，1206-固定板，1207 伺服电机，1208-支座，1209-谐波减速机，1210-机械手气缸，1211-气动手指，

1300-电主轴，1301-高速伺服电机，1305-主轴壳体，

1400-料盘区域。

具体实施方式

为使得本申请的申请目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本申请的技术方案。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，为了便于说明，如图1所示，将操作者所正对的机床位置记为正面，操作工位朝向机床底座的方向作为正向(即人脸的面朝方向作为正向)，平行于正向的方向记为Y轴，在水平面上垂直于Y轴的方向为X轴，且X轴正向指向操作工位，Y轴正向指向操作工位的右侧，Z轴垂直于X轴与Y轴所组成的平面，且正向朝上。

所有的前后左右上下等方向用词，均以操作工位的正向作为参照位置。

本申请中的装置，如图2所示，整个磨床包括了机床底座400、八轴机械结构件、钣金外壳100和数控控制系统。现有的磨床结构中，基本上数控控制箱 300都是采用内置的结构，放置在磨床内。

八轴机械结构件包括X轴机械结构件、Y轴机械结构件600、U轴机械结构件、V轴机械结构件,W轴机械结构件、C轴分度旋转台、B轴分度旋转台700 和A轴分度旋转台900，机床的正面为X轴+方向，Y轴与X轴呈90度直角，布置同一平台面，设置方向及形式呈┍形。X轴输出面板运动方向为前后水平面移动，Y轴输出面板为左右方向移动，W轴输出面板为上下垂直移动。U轴机械结构件、V轴机械结构件,W轴机械结构件作为气动抓位置的移动三轴，U轴机械结构件上作X轴前后方向移动，V轴机械结构件上作Z轴上下方向移动，W轴机械结构件上作Y轴左右运动。C轴分度旋转台、B轴分度旋转台700和A轴分度旋转台900采用三个旋转台结构，做旋转运动，其中C轴分度旋转台的输出端面为水平面，B轴分度旋转台700和A轴分度旋转台900的输出端面均为垂直面。

本申请中，由于C轴分度旋转台、B轴分度旋转台700和A轴分度旋转台 900这三个结构件完全没有高度上的调整，因此气缸夹头座的中心高度与B轴分度旋转台700的输出面板的旋转中心高度齐平，以保证能够进行刀具的加工。C 轴分度旋转台的底部高度高于Y轴机械结构件600的顶部高度，以防止C轴分度旋转台在旋转的过程中被Y轴机械结构件600干涉。

本申请中，Y轴机械结构件600和X轴机械结构件设置成夹角为90度的形状，其中，X轴机械结构件作为装配基准，Y轴机械结构件600的右端靠近矩形台阶体底座的右侧边缘，左端靠近X轴机械结构件的右侧，前端靠近矩形台阶体底座的前侧边缘。Y轴机械结构件600和X轴机械结构件组成正向旋转90度的L型，且Y轴机械结构件600和X轴机械结构件之间不接触，通过在机床底座上将Y轴机械结构件600和X轴机械结构件以最大化程度的结构设置，在右下角形成一个空间足以摆放一个机械手和料盘的区域，此外，由于该区域的形成，使得A轴分度头能够在整个机床内实现一个前侧到后侧大幅度的角度跨越。

本申请中，U轴机械结构件、V轴机械结构件、W轴机械结构件控制气动手指在U轴、V轴和W轴上的移动。

U轴机械结构件安装在机床底座的右前方，U轴机械结构件带动V轴机械结构件作X轴向往复运动；U轴机械结构件包括U轴拖板、U轴模组、U轴伺服电机、同步带轮传动机构及U轴风琴罩；U轴拖板的底部安装在机床底座上，U轴模组安装在U轴拖板上；在U轴模组的U轴输出面板上固定安装有螺母套，在U轴模组内固定安装有U轴丝杆，U轴丝杆两端通过U轴轴承座安装在U轴模组内，U轴模组通过 U轴丝杆与螺母套的配合横向安装在U轴拖板上；在U轴模组上位于U轴输出面板两端外盖接有U轴风琴罩，U轴风琴罩采用方筒形整体式密封无缝设计并与U轴输出面板的侧板金相联接，形成一个密闭而能运动的腔体；U轴机械结构件采用U 轴模组整体移动，U轴输出面板固定的结构方式。

在U轴机械结构件右端安装所同步带轮传动机构，同步带轮传动机构包括同步带轮安装板、U轴伺服电机同步轮、U轴伺服电机、U轴丝杆同步轮及同步带；在U轴机械结构件右端上安装同步带轮安装板，在同步带轮安装板上安装有U轴伺服电机板，在U轴伺服电机板上通过其侧面的螺丝安装有U轴伺服电机，U轴伺服电机安装在U轴模组的后下方；与U轴伺服电机的输出轴通过涨紧套方式套装U 轴伺服电机同步轮，U轴丝杆同步轮通过涨紧套方式套装在U轴丝杆的端头上，在同U轴伺服电机同步轮和U轴丝杆同步轮上通过同步带套接实现精准配合；在同步带轮安装板上套有同步轮防护罩，在U轴伺服电机上套有U轴伺服电机罩，在U轴伺服电机罩下方的出线口上盖装有U轴伺服电机出线罩，在U轴伺服出线罩上设有U轴伺服电机密封接头。

在U轴机械结构件的输出面板上设置有V轴立柱底板，在V轴立柱底板上固定装有V轴机械结构件；V轴机械结构件带动W轴机械结构件作Z轴向往复运动；V轴机械结构件包括V轴立柱、V轴模组、V轴伺服电机、同步带轮传动机构及V轴风琴罩；V轴立柱的底部安装在V轴立柱底板上，V轴模组安装在V轴立柱上；在V轴模组的V轴输出面板上固定安装有螺母套，在V轴模组内固定安装有V轴丝杆，V 轴丝杆两端通过V轴轴承座安装在V轴模组内，V轴模组通过V轴丝杆与螺母套的配合横向安装在V轴立柱上；在V轴模组上位于V轴输出面板两端外盖接有V轴风琴罩，V轴风琴罩采用方筒形整体式密封无缝设计并与V轴输出面板的侧板金相联接，形成一个密闭而能运动的腔体；V轴机械结构件采用V轴模组整体移动，V 轴输出面板固定的结构方式；在V轴机械结构件顶部安装V轴伺服电机；V轴伺服电机的输出口通过联轴器与V轴丝杆相联接；在V轴伺服电机上套有V轴伺服电机罩，在V轴伺服电机罩右方的出线口上盖装有V轴伺服电机出线罩，在V轴伺服出线罩上设有V轴伺服电机密封接头；

W轴机械结构件包括W轴滑块加高板、W轴模组、W轴滑块、同步带轮传动机构及W轴风琴罩；W轴滑块加高板的底部安装在V轴输出面板上，W轴模组安装在W轴滑块加高板上；在W轴模组内固定安装有W轴丝杆，W轴丝杆两端通过W轴轴承座安装在W轴模组内，W轴模组通过W轴丝杆与W轴滑块的配合横向安装在W轴滑块加高板上；在W轴模组的外侧设置有W轴连接钣金；W轴连接板金安装在W轴滑块加高板上；W轴连接钣金的两端外盖接有W轴风琴罩，W轴风琴罩采用方筒形整体式密封无缝设计并与W轴连接钣金相联接，形成一个密闭而能运动的腔体；W轴机械结构件采用W轴模组整体移动，W轴输出面板固定的结构方式；在W轴机械结构件右端上安装所同步带轮传动机构，同步带轮传动机构包括同步带轮安装板、W 轴伺服电机同步轮、W轴伺服电机、W轴丝杆同步轮及同步带；在同步带轮安装板上安装有W轴伺服电机板，在W轴伺服电机板上通过其侧面的螺丝安装有W轴伺服电机，W轴伺服电机安装在W轴伺服电机板的左上方；与W轴伺服电机的输出轴通过涨紧套方式套装W轴伺服电机同步轮，W轴丝杆同步轮通过涨紧套方式套装在W轴丝杆的端头上，在W轴伺服电机同步轮和W轴丝杆同步轮上通过同步带套接实现精准配合；在同步带轮安装板上套有同步轮防护罩，在W轴伺服电机上套有 W轴伺服电机罩，在W轴伺服电机罩上方的出线口上盖装有W轴伺服电机出线罩，在W轴伺服出线罩上设有W轴伺服电机密封接头；

在W轴机械结构件左端上安装气动抓手；气动抓手包括固定板、伺服电机、谐波减速机、机械手气缸以及气动手指；固定板通过螺栓安装在W轴模组的左端上，固定板的左侧设置有支座，在支座上设有电机轴通孔，伺服电机通过螺栓横向安装在支座上，其输出轴穿过电机轴通孔；谐波减速机通过螺栓安装在支座的另一侧面上，谐波减速机的中心波发生器套设在伺服电机的电机轴上，谐波减速机的输出轴上安装有谐波减速机输出板，机械手气缸安装在谐波减速机输出板末端，气动手指安装在机械手气缸的输出端上，通过机械手气缸控制气动手指作松夹运动，气动手指为两片组成，其中一片固定安装作为基准定位面而不动，另一片通过数控系统控制气压作往复运动，气动手指基准面为精磨精定位平面设计，气动手指运动指为各种工件型状截面状。

伺服电机位于前方，气动抓手位于支座的后方，提高整个设备的刚性，同时能够减小X轴机械结构件的驱动范围。

如图所示，在U轴机械结构件的U轴拖板左侧放置料盘，用于放置待加工的刀具，气动抓手在U轴机械结构件、V轴机械结构件、W轴机械结构件三轴的联动下，可以抓取刀具，由于整个A轴分度旋转台900的高度是固定的，因此W 轴机械结构件的高度通过数控系统可以直接设定，不需要过多复杂的设定，也不需要设定探针来进行定位A轴分度旋转台900的气缸夹头，当然可以通过设定探针进行辅助检测，以提高整个设备的精准度。

钣金外壳100位于机床底座上，形成有半密封空腔。半密封空腔为直柱状空间。钣金外壳100内右前方设置有圆弧形移动门，圆弧形移动门在沿右前方钣金底座滑动轨道滑动。数控系统操作箱位于钣金外壳100内左侧。数控系统电器、驱动器、电器装在钣金箱体与内腔隔离的空间内，整体钣金外侧设有独立的开合门。

底座400采用高刚性材料。以实现耐久度的提升，并利用下裙罩体进行保护。床身底座为HT250牌号以上的优质铸铁，台面以下的腔体内设有多道加强筋，强化床身整体钢性，防止变形，床身台面外围设有围水圈，钣金外壳100 套装在围水圈内，固定螺栓安装在围水圈内，有效解决业内机床钣金渗漏的技术难题，在运输过程中，使钣金件底面接触面增大，从而达到了不变形，不松动的效果。床身平台面上，X轴Y轴布置为┍形，预留了足够的空间，可以加装各种机械手、料盘，为无人化智控生产提供了保障。合理的设计，使得机械手或机器人操作全部在正面，上下各种原料时间效率上得到了提升，也给后期维修提供了更佳的拆装方便。床身平台远高于排污口，排污口设在左后方，更有利于磨削物排出回收，也达到了伺服电机及轴向运动部件被磨削液浸蚀到的效果。床身外形为右侧圆弧形，在不增加重量的基础上，使机床整体刚性得到提升，而占地空间有所缩小，更有利于智能化生产场地的应用。

整个钣金外壳100作为整个磨床的保护壳，顶部设置有相应的走油管道，整个钣金外壳100所形成的腔室，有两个形状组成，一个是靠近驱蚊侧的半圆形外壳，并匹配有一个可单手半开的活动门200。活动门200采用右开还是左开依据数控控制箱300的位置决定，为了更好的使用，活动门200和数控控制箱 300位于同侧，以实现单手控制并单手开门的动作。

整个钣金的内置空间首选需要满足其内部的多轴的运动轨迹的需求，其次，要尽可能的使得空间紧凑，否则对于加工方来说，过大的机器首先购买成本高，其次清洗维护也很费时费力。

本机床的活动门200采用半圆形，主要是为了便于开门，以及配合C轴分度旋转台800的旋转动作，通过形成有一个半圆形，即可以满足C轴分度旋转台800的旋转轨迹要求，如图2所示。

如图3所示的结构，半圆形空腔内设置有X轴机械结构件500，X轴机械结构件500的作用是来调整C轴分度旋转台800的位置，X轴机械结构件500的自身结构是利用现有常见的丝杆机构驱动，具体的包括了丝杆506、轴承座、螺母 507、滑块和输出面板505，这几个组成部分。丝杆506两端头安装在轴承座的轴承内，丝杆506通过轴承座两端固定，丝杠506的尾端利用轴承座固定，轴承座内有两个轴承。丝杆506的两侧各设置一条直线导轨，滑块安装在直线导轨508上，滑块上安装输出面板505。螺母507套接在丝杆506上，螺母507利用螺母套与输出面板505固定。在丝杆506旋转时输出面板505在导轨上进行运动。丝杆506的输入端通过联轴器于电机501的输出端连接。

X轴拖板500与床身平台为整体铸造，X轴直线导轨508选择的精度等级等于或高于P级，滚珠丝杆506精度等级等于或高于C5级，滚珠丝杆两端装有X 轴轴承座，X轴轴承座内部支持的轴承为7系列推力配对轴承，精度要求等级等于或高于C5级，床身平台与导轨面、X轴轴承座安装面的安装精度达到0.003mm； X轴轴承座安装方法为轴承座与拖板分离式，用螺丝锁紧安装，X轴丝杆506与驱动电机501联接采用膜片式零间隙联轴器，电机采用绝对值高精度电机。

在进行运动时，通过选用合适的电机，安置在X轴机械结构件500的上端，在本申请中的结构中，该电机不可以在X轴机械结构件500的右侧，否则C轴分度旋转台800在X轴向的形成距离无法与机械手1000配合，如果要加长丝杆的长度，那就需要扩大整个机床的外壳尺寸，而与此同时，机床内部的其他部件的位置也会需要相应的修改，否则空间利用率会非常低，因此从实际的加工生产角度来说，一旦这个电机位置的变化，就会使得整个机构都需要进行改装，从而导致成本的过大。

在本结构中，通过控制该电机即可实现X轴向的一个精准控制。

在本申请中，X轴机械结构件500的顶面输出面板上设置有C轴分度旋转台 800。C轴分度旋转台800在X轴机械结构件500的顶面输出面板上通过X轴向丝杆驱动机构驱动，在X轴上做运动。C轴分度旋转台800的旋转平面平行于水平面，实现一个C轴方向的旋转。

C轴分度旋转台800的高度在X轴机械结构件500不会有任何的改变。C轴分度旋转台800在旋转时，由于本装置内部的机构位置分布，使得C轴分度旋转台800的旋转角度变大。

在本申请中，C轴分度旋转台800的输出端通过连接板901连接有A轴分度头900。C轴分度旋转台800的输出端控制连接板901的位置，进而间接控制了 A轴分度头900的位置。

A轴分度头900在C轴分度旋转台800上以C轴分度旋转台800的输出端为旋转中心，做平行于水平面的旋转运动。A轴分度头900的输出端连接有气缸夹头904。A轴分度头900的输出端做垂直于水平面的自转运动。气缸夹头904的中心位于A轴分度头900的旋转中心上。A轴分度头900的主要作用是控制气缸夹头904夹持待加工件，也就是刀头。

本申请中，C轴分度旋转台800内部减速器为谐波减速器，谐波减速器的三构件与输出轴承为独立安装在C轴分度头801主壳体内，精度支持为壳体内部安装基准面是研精磨面，输出盘面轴承为高精度P5级以上的交叉滚子轴或转盘轴承，输出轴心为研磨加工，输入伺服电机与谐波发生器为直联式结构或高精度皮带同步轮联接；

A轴分度头900内部减速器为谐波减速器，谐波减速器的三构件与输出轴承为独立安装在C轴分度头801主壳体内，精度支持为壳体内部安装基准面是研精磨面，输出盘面轴承为高精度P4级以上的交叉滚子轴或转盘轴承，输出轴心为研磨加工，输入伺服电机与谐波发生器为直联式结构或高精度皮带同步轮联接。A轴分度头900输出法兰侧面设有轴向同轴度调节螺丝，可以把装入的各种筒夹座轴向同心进行微调；A轴分度头900可以装入各种筒夹座，筒夹座为气缸拉紧式，筒夹为弹性筒夹；筒夹座可以根据加工的工件的种类不同进行快速更换，筒夹座可以装入前置式气缸一体化，也可装其它被动锁紧式，筒夹座设置有调节平面度的调节螺丝，可以调节输出面的跳动精度。

本申请中Y轴拖板602为独立铸造，Y轴拖板上装有Y轴直线导轨，Y轴直线导轨采用的精度等级等于或高于P级，Y轴滑块采用重预压零间隙；Y轴丝杆精度等级等于或高于C5级，Y轴丝杆两端装有Y轴轴承座，Y轴轴承座内部支持的轴承为7系列推力配对轴承精度要求等级等于或高于P4级，导轨面、 Y轴轴承座安装面精度达到0.003mm；Y轴丝杆与伺服电机联接采用膜片式零间隙联轴器，伺服电机采用绝对值高精度电机。

B轴分度旋转台700包括：B轴底座、B轴分度头壳体、谐波减速机、伺服电机和电机罩。

B轴底座固定在Y轴机械结构件600的输出面板上，B轴分度头壳体位于B 轴底座的左侧，B轴伺服电机与B轴底座轴谐波发生器为键槽直联式。B轴分度头壳体的上部设置有B轴电机同步轮，下部设置有B轴减速机同步轮；伺服电机轴的输出端与B轴电机同步轮连接，在B轴伺服电机同步轮和B轴减速机同步轮上通过同步带套接实现精准配合；在B轴伺服电机上套有B轴伺服电机罩；电机罩位于B轴底座的上方。

B轴分度头壳体与谐波减速机外圈钢轮联接；谐波减速机由外圈钢轮，内圈柔性波轮及与伺服电机联接的波发生器组成，安装在B轴分度头壳体左侧；谐波减速机的内圈柔性波轮输出端与B轴分度头的输出轴尾端相联接，B轴分度头的输出轴连接有主轴转台板；主轴转台板的固定圈固定在分度头壳体内，内圈为旋转动能与输出轴固定；所述B轴分度头输出轴与壳体间设有密封用的油封。

在本申请中，B轴分度旋转台700自身的高度是固定的，只能够在Y轴机械结构件600的输出面板上作水平向的往复运动。B轴分度旋转台700的输出面为垂直面，且朝向左侧。

电主轴的输出端朝向下方，在B轴分度旋转台700的输出面作前后摆动。主轴壳体的侧面固定在B轴分度旋转台700的输出面板上；所述主轴的输出端连接有所述砂轮杆的输入端，主轴输出端为7:24内锥口，砂轮杆输入端为7:24 外锥口与主轴内锥高精度配合，砂轮杆前端装有砂轮；所述砂轮中心为中空，形成的中心孔贯入螺栓，由螺栓将砂轮杆锁紧在主轴轴心前端内孔内；所述主轴输出端设有砂轮防溅防碎罩，主轴外壳上装有喷油管支架，支架上装有多根可弯曲的喷油管。

本申请中，主轴1100在B轴分度旋转台700700上相对不动，主轴1100电机驱动砂轮1103做高速自转运动。为了使得本方案更加精细化，在砂轮1103 旁，靠近A轴分度旋转台900800的一侧可以设置有探针结构，该结构可以直接采用现有的探针，用于在加工过程中通过物理触碰刀头的方式，利用自身内部传感器，实现刀头的精准定位，该结构有利于本装置在生产过程中对刀头的更进一步地精细化加工。

主轴1100的壳体与安装法兰一体化，主轴1100的主壳体后部设有伺服电机板，伺服电机板上安装高速伺服电机，伺服电机与主轴1100输入轴的轴心通过专用联轴器联接，主轴1100轴心的输出接口为BBT系列，锥度为7：24，BBT 刀柄与轴心联接采用螺栓锁紧，刀柄输出杆装入一片或多片砂轮1103，即可磨削加工。

本装置在进行加工时，首先利用钣金外壳100和活动门200形成可开合的封闭空间。整个空间封闭时，进行加工。

在机械手1000在U轴机械结构件、V轴机械结构件、W轴机械结构件的三轴联动下，将相应的刀头抓取到气缸夹头904上之后，通过对X轴向丝杆驱动机构和Y轴向丝杆驱动机构的控制，将刀头位于待加工的位置，该位置与当前刀头所要加工的部位有关，由工作人员通过控制箱的系统程序设定。

A轴分度旋转台900、B轴分度旋转台700和C轴分度旋转台三个旋转轴可以对刀头的任意部位进行球面加工，根据工作人员的设定，由C轴分度旋转台和X轴机械结构件联动，移动到既定位置，A轴分度旋转台900对刀头进行旋转调整，B轴分度旋转台700做垂直面的球面磨削加工，从而实现该部分的磨削加工。

在本实施例中，八轴并没有同时一起运动过，但是通过八轴的相互协作，并利用各个机构的位置关系，能够使得在没有了垂直方向的移动轴之后，在三个分度旋转台的作用下，还能够实现球面的加工。而且，由于本申请中，取消了加工区域中垂直向的调整，对于整个设备的高度能够有所下降，提高了整体的刚性和稳定性。

此外，本装置的内部结构上，为了保证整个的精细度要求，床身平台周边有高于围边，为方便钣金安装，并提高钣金的牢固度，床身平台一侧有排泄口低于床身平台，有利于排清污屑，主床身平台采用龙门平面磨加工时，平面平行精度达到0.003mm以内。

为了提高整体的密封性，X轴、Y轴和Z轴三个直线运动轴输出面板的外围设置风琴式防护罩，防护罩为风琴式可伸缩，防护罩与导轨滑槽联接处设有迷宫结构，可以有效防止各种粉尘水油雾的进入，在能输出面板快速运动的工况下达到IP65级的防护效果。X轴拖板、Y轴拖板602和Z轴立柱的移动输出面板侧面设置有防尘式防护钣金件，可以有效的与风琴防护罩联接，并能加入密封胶在能快速运动的工况下达到IP65级的防护效果。

在本申请中，对于刀头的加工是在整个开合门关闭的情况下，为了保持内部的整体的温度，需要在各个机构，尤其是X轴机械结构件、Y轴机械结构件 600、B轴分度旋转台700、C轴分度旋转台和A轴分度旋转台900以及主轴等位置设置有冷却液，本申请中的冷却液采用采用现有的机床加工用珩磨油，并设置有各个油管，同时，在砂轮附近也设置有对应的油管，在进行刀头加工的时候，对刀头进行实时地冷却降温，由于内部管路较多，在附图中均未体现，但是油管降温的技术在机床加工这块已经属于现有技术，不进行赘述。

在整个钣金门的右侧，将油泵箱体放置于其底部，并将电柜门放置于钣金门的右侧内，位于油泵箱体的上方区域，这样就降低了整个机床的前后宽度，由于整个八轴都在后方以及左方工作，电柜门放置于该位置，节省了空间的同时，不会对其他机构的运作有任何的干涉，在整个机构的底座下边缘区域焊接下裙罩，提高刚性和稳定性。

本申请的创造发明点在于改变五轴的机械结构，实现手动G代码编程就可以加工圆球面磨削，通过预设的位置搭建磨床后，能够使得C轴分度旋转台在磨床内具有足够的旋转角度，B轴分度旋转台700采用分度头旋转结构带动电主轴在其上方在垂直面上做一个摆动式的往复运动；在C轴分度旋转台、B轴分度旋转台700和A轴分度旋转台900三个旋转分度头的互动下，可以实现在既定高度上对刀具的不同球面的加工，取代了现有技术中以三轴线性移动来调整电主轴高度的方式，垂直向移动轴的取消增加了B轴分度，其主要目的是球面加工可用手动G代码编写程序，实现利用代码编写的方式进行球面加工，在软件编写方面采用宏程序的G代码进行编写，能够快速完成编写内容，提高加工效率。

以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种球面刀头磨削数控工具磨床，包括机床底座、八轴机械结构件、钣金外壳和数控控制系统，所述机床底座为铸铁件，所述八轴机械结构件包括X轴机械结构件、Y轴机械结构件、U轴机械结构件、V轴机械结构件,W轴机械结构件、A轴分度旋转台、B轴分度旋转台和C轴分度旋转台；所述机床底座的正面为操作工位，操作工位朝向机床底座的方向作为正向，平行于所述正向的方向记为Y轴，在水平面上垂直于Y轴的方向为X轴，且X轴正向指向操作工位，Y轴正向指向操作工位的右侧，Z轴垂直于X轴与Y轴所组成的平面，且Z轴坐标正向朝上；

其特征在于，

所述机床底座包括位于左侧的半圆形直柱体底座和位于右侧的矩形台阶体底座；所述矩形台阶体底座和半圆形直柱体底座整体铸造成型；

所述X轴机械结构件沿X轴方向设置，位于半圆形直柱体底座的台面上；所述X轴机械结构件的输出面板的运动方向为沿X轴方向作前后水平面移动；所述X轴机械结构件的输出面板上设置有C轴分度旋转台；所述C轴分度旋转台的输出轴面位于水平向上；所述C轴分度旋转台的输出轴端装有输出联接板，联接板尾端平面上装有A轴分度头；所述A轴分度头在C轴分度旋转台上以C轴分度旋转台的输出端为旋转中心，做平行于水平面的旋转运动；所述A轴分度头的输出端联接有气缸夹头座；所述A轴分度头的输出端作水平面平行方向的自转运动；所述气缸夹头座的中心位于A轴分度头的旋转中心上；所述气缸夹头座用于装入弹簧夹头，通过电磁阀控制高压气体使弹簧夹头作夹紧和松开运动；

所述Y轴机械结构件沿Y轴方向设置，位于矩形台阶体底座的台面上，且位于底座台面的后方；所述Y轴机械结构件的输出面板的运动方向为沿Y轴方向作左右方向移动；所述B轴分度旋转台采用竖直立柱状结构，安装于Y轴机械结构件的输出面板上；所述Y轴机械结构件采用Y轴向丝杆驱动机构驱动B轴分度旋转台在Y轴向上移动；所述Y轴向丝杆驱动机构的驱动电机位于Y轴机械结构件的左侧；

所述B轴分度旋转台的输出面板位于左侧且平行于X轴与Z轴组成的平面，其运动方向为沿X轴与Z轴组成的平面做旋转运动；所述B轴分度旋转台的输出面板上设置有主轴转台板；所述主轴转台板上设置有电主轴；所述B轴分度旋转台的输出面板与电主轴分别位于主轴转台板的两侧，且分别位于主轴转台板的两端；所述电主轴在B轴分度旋转台的输出面板上方，以B轴分度旋转台的输出面板中心为圆心，作往复摆动运动；

所述Y轴机械结构件和X轴机械结构件设置成夹角为90度的形状，其中，X轴机械结构件作为装配基准，Y轴机械结构件的左端靠近矩形台阶体底座的左侧边缘，右端靠近X轴机械结构件的左侧，前端靠近矩形台阶体底座的前侧边缘；所述X轴机械结构件和Y轴机械结构件组成┍型，且Y轴机械结构件和X轴机械结构件之间不接触；

所述B轴分度旋转台与Y轴机械结构件组成轴向联动运动；所述电主轴的输出端口为7:24锥度，用于装入BT系列刀柄砂轮杆；所述砂轮杆的输出端设置有砂轮；所述砂轮杆装入1-4片砂轮；

所述C轴分度旋转台和A轴分度旋转台对刀头定位，B轴分度旋转台对刀头进行磨削；所述气缸夹头座的中心高度与B轴分度旋转台的输出面板的旋转中心高度齐平；所述C轴分度旋转台的底部高度高于Y轴机械结构件的顶部高度；

所述U轴机械结构件安装在机床底座的右前方，U轴机械结构件带动V轴机械结构件作X轴向往复运动；

所述U轴机械结构件包括U轴拖板、U轴模组、U轴伺服电机、同步带轮传动机构及U轴风琴罩；所述U轴拖板的底部安装在机床底座上，U轴模组安装在U轴拖板上；在所述U轴模组的U轴输出面板上固定安装有螺母套，在所述U轴模组内固定安装有U轴丝杆，所述U轴丝杆两端通过U轴轴承座安装在所述U轴模组内，所述U轴模组通过所述U轴丝杆与所述螺母套的配合横向安装在所述U轴拖板上；在所述U轴模组上位于所述U轴输出面板两端外盖接有U轴风琴罩，所述U轴风琴罩采用方筒形整体式密封无缝设计并与所述U轴输出面板的侧板金相联接，形成一个密闭而能运动的腔体；所述U轴机械结构件采用U轴模组整体移动，U轴输出面板固定的结构方式；

在所述U轴机械结构件右端安装所同步带轮传动机构，所述同步带轮传动机构包括同步带轮安装板、U轴伺服电机同步轮、U轴伺服电机、U轴丝杆同步轮及同步带；在所述U轴机械结构件右端上安装所述同步带轮安装板，在所述同步带轮安装板上安装有U轴伺服电机板，在所述U轴伺服电机板上通过其侧面的螺丝安装有U轴伺服电机，所述U轴伺服电机安装在所述U轴模组的后下方；与所述U轴伺服电机的输出轴通过涨紧套方式套装所述U轴伺服电机同步轮，所述U轴丝杆同步轮通过涨紧套方式套装在所述U轴丝杆的端头上，在所述同U轴伺服电机同步轮和所述U轴丝杆同步轮上通过所述同步带套接实现精准配合；在所述同步带轮安装板上套有同步轮防护罩，在所述U轴伺服电机上套有U轴伺服电机罩，在所述U轴伺服电机罩下方的出线口上盖装有U轴伺服电机出线罩，在所述U轴伺服出线罩上设有U轴伺服电机密封接头；

在所述U轴机械结构件的输出面板上设置有V轴立柱底板，在所述V轴立柱底板上固定装有V轴机械结构件；所述V轴机械结构件带动W轴机械结构件作Z轴向往复运动；

所述V轴机械结构件包括V轴立柱、V轴模组、V轴伺服电机、同步带轮传动机构及V轴风琴罩；所述V轴立柱的底部安装在V轴立柱底板上，V轴模组安装在V轴立柱上；在所述V轴模组的V轴输出面板上固定安装有螺母套，在所述V轴模组内固定安装有V轴丝杆，所述V轴丝杆两端通过V轴轴承座安装在所述V轴模组内，所述V轴模组通过所述V轴丝杆与所述螺母套的配合横向安装在所述V轴立柱上；在所述V轴模组上位于所述V轴输出面板两端外盖接有V轴风琴罩，所述V轴风琴罩采用方筒形整体式密封无缝设计并与所述V轴输出面板的侧板金相联接，形成一个密闭而能运动的腔体；所述V轴机械结构件采用V轴模组整体移动，V轴输出面板固定的结构方式；

在所述V轴机械结构件顶部安装V轴伺服电机；所述V轴伺服电机的输出口通过联轴器与V轴丝杆相联接；在所述V轴伺服电机上套有V轴伺服电机罩，在所述V轴伺服电机罩右方的出线口上盖装有V轴伺服电机出线罩，在所述V轴伺服出线罩上设有V轴伺服电机密封接头；

所述W轴机械结构件包括W轴滑块加高板、W轴模组、W轴滑块、同步带轮传动机构及W轴风琴罩；所述W轴滑块加高板的底部安装在V轴输出面板上，W轴模组安装在W轴滑块加高板上；在所述W轴模组内固定安装有W轴丝杆，所述W轴丝杆两端通过W轴轴承座安装在所述W轴模组内，所述W轴模组通过所述W轴丝杆与所述W轴滑块的配合横向安装在所述W轴滑块加高板上；在所述W轴模组的外侧设置有W轴连接钣金；所述W轴连接板金安装在所述W轴滑块加高板上；所述W轴连接钣金的两端外盖接有W轴风琴罩，所述W轴风琴罩采用方筒形整体式密封无缝设计并与所述W轴连接钣金相联接，形成一个密闭而能运动的腔体；所述W轴机械结构件采用W轴模组整体移动，W轴输出面板固定的结构方式；

在所述W轴机械结构件右端上安装所同步带轮传动机构，所述同步带轮传动机构包括同步带轮安装板、W轴伺服电机同步轮、W轴伺服电机、W轴丝杆同步轮及同步带；在所述同步带轮安装板上安装有W轴伺服电机板，在所述W轴伺服电机板上通过其侧面的螺丝安装有W轴伺服电机，所述W轴伺服电机安装在所述W轴伺服电机板的左上方；与所述W轴伺服电机的输出轴通过涨紧套方式套装所述W轴伺服电机同步轮，所述W轴丝杆同步轮通过涨紧套方式套装在所述W轴丝杆的端头上，在所述W轴伺服电机同步轮和所述W轴丝杆同步轮上通过所述同步带套接实现精准配合；在所述同步带轮安装板上套有同步轮防护罩，在所述W轴伺服电机上套有W轴伺服电机罩，在所述W轴伺服电机罩上方的出线口上盖装有W轴伺服电机出线罩，在所述W轴伺服出线罩上设有W轴伺服电机密封接头；

在所述W轴机械结构件左端上安装气动抓手；所述气动抓手包括固定板、伺服电机、谐波减速机、机械手气缸以及气动手指；所述固定板通过螺栓安装在所述W轴模组的左端上，所述固定板的左侧设置有支座，在所述支座上设有电机轴通孔，所述伺服电机通过螺栓横向安装在所述支座上，其输出轴穿过所述电机轴通孔；所述谐波减速机通过螺栓安装在所述支座的另一侧面上，所述谐波减速机的中心波发生器套设在所述伺服电机的电机轴上，所述谐波减速机的输出轴上安装有谐波减速机输出板，所述机械手气缸安装在所述谐波减速机输出板末端，所述气动手指安装在所述机械手气缸的输出端上，通过所述机械手气缸控制所述气动手指作松夹运动，所述气动手指为两片组成，其中一片固定安装作为基准定位面而不动，另一片通过数控系统控制气压作往复运动，所述气动手指基准面为精磨精定位平面设计，所述气动手指运动指为各种工件型状截面状；

所述U轴机械结构件、V轴机械结构件、W轴机械结构件控制气动手指在U轴、V轴和W轴上的移动；

所述钣金外壳位于机床底座上，形成有半密封钣金空腔；所述半密封钣金空腔为直柱状空间；所述半密封钣金空腔包括半圆形空腔和矩形空腔；所述半圆形空腔位于半圆形直柱体底座的台面上方，矩形空腔位于矩形台阶体底座的台面上上方；所述钣金外壳内的左侧设置有圆弧形移动门，圆弧形移动门在沿所述钣金外壳的底座滑动轨道滑动；所述移动门作为半圆形空腔的半圆形面；

所述数控控制系统包括操作箱、电器和驱动器硬件；所述操作箱位于所述钣金外壳外，位于朝向操作工位一面的右侧；所述电器硬件位于隔离空间内；所述隔离空间位于半密封钣金空腔中；所述隔离空间与操作箱位于钣金外壳的两侧，且相对设置，电器、驱动器硬件与操作箱相连接；所述钣金外壳上设置有独立的开合门，作为操作加工生产的开合门，且开门移动方向为向左移动。

2.根据权利要求1所述的一种球面刀头磨削数控工具磨床，其特征在于，

所述X轴机械结构件包括：

X轴拖板：与机床底座整体铸造；所述X轴拖板的导轨槽为嵌入式，两条导轨槽在同一平面内平行；与所述导轨槽匹配的导轨采用滚柱形矩形导轨；所述滚柱形矩形导轨匹配有滚柱形滑块，每根导轨采用2个滑块配合使用；所述导轨和滑块组成平面精度结构；

X轴向丝杆驱动机构：包括X轴丝杆、轴承座、轴承和丝杆螺母套，组成传动精度结构；

所述X轴丝杆采用C5以上等级高精度丝杆，轴承座分为前后两个轴承座组合使用，每个轴承座内装有2个配对组合的7系列P5级以上高精度推力轴承，丝杆螺母套采用分体式螺母套，螺母法兰面与输出面板联接呈90度直角面；所述丝杆两端头安装在轴承座的轴承内，丝杆的两端通过轴承座固定在拖板底座上中心位置上，轴承座的安装位置低于导轨面；所述丝杆的两侧各设置一条直线导轨，滑块安装在直线导轨上，所述滑块上安装所述输出面板；所述输出面板与丝杆螺母套与丝杆螺母联接，在丝杆旋转时带动螺母与输出面板在导轨上进行运动；

沿X轴方向，所述输出面板的两侧通过风琴罩连接轴封板和伺服电机的罩体；所述输出面板的两侧联接有侧封板；所述侧封板、输出面板风琴罩将X轴拖板总成形成密封保护罩；

所述伺服电机的输出端通过零间隙联轴器联接所述丝杆输入端。

3.根据权利要求2所述的一种球面刀头磨削数控工具磨床，其特征在于，

所述C轴分度旋转台包括：

C轴分度头壳体、谐波减速机、电机板、伺服电机和电机罩；

所述C轴分度头壳体位于所述X轴输出面板上左侧方，C轴伺服电机与C轴谐波发生器为键槽直联式；伺服电机轴直接与谐波发生器嵌入式刚性联，电机罩位于伺服电机的外部，所述伺服电机安装在电机板上，电机板与谐波减速机外圈钢轮联接；X轴机械结构件的输出面板左侧端凸出于X轴导轨面，X轴机械结构件的输出面板凸出端与C轴分度头同为圆弧形，输出面板凸出端中间为空腔，空腔与伺服电机相匹配；所述电机罩通过螺栓固定在X轴输出面板下方；

所述谐波减速机由外圈钢轮，内圈柔性波轮及与伺服电机联接的波发生器组成，安装在所述C轴分度头主壳体内；所述谐波减速机的内圈柔性波轮输出端与C轴分度头的输出轴尾端相联接，C轴分度头的输出轴由一个转盘轴承支撑，转盘轴承的固定圈固定在分度头壳体内，内圈为旋转动能与输出轴固定；所述分度头输出轴与壳体间设有密封用的油封，分度头壳体外还设有钣金圆形罩，形成双重防护；

防水罩体，位于所述C轴分度头的顶部。

4.根据权利要求3所述的一种球面刀头磨削数控工具磨床，其特征在于，

所述C轴分度头输出轴端面安装旋转台板，旋转台板尾端顶面上安装A轴分度头；

所述A轴分度头包括A轴分度头壳体、谐波减速机、电机板、伺服电机和电机罩；

所述A轴分度头平行于水平面；所述A轴分度头谐波减速机由外圈钢轮，内圈柔性波轮及与伺服电机联接的波发生器组成，安装在所述A轴分度头壳体内；所述谐波减速机的内圈柔性波轮输出端与A轴分度头的输出轴尾端相联接，A轴分度头的输出轴由一个转盘轴承或交叉滚子轴承支撑，转盘轴承或交叉滚子轴承的固定圈固定在分度头壳体内，内圈作为旋转动能与输出轴固定，所述的分度头输出轴与壳体间设有密封用的油封，所述的A轴分度头输出轴为内凹平面式设计，沿轴向外沿设置有多个可调节螺丝孔，轴端平面用于安装气缸夹头座；

所述气缸夹头座采用前置式气缸，气缸与夹头座一体化组合；

所述气缸夹头座内装入弹簧夹头，弹簧夹头用于夹持工件。

5.根据权利要求1所述的一种球面刀头磨削数控工具磨床，其特征在于，

所述Y轴机械结构件包括：

Y轴拖板：独立铸造，与X轴拖板形成90度夹角；所述Y轴拖板的导轨槽为嵌入式，两条导轨槽在同一平面内平行；与所述导轨槽匹配的导轨采用滚柱形矩形导轨；所述滚柱形矩形导轨匹配有滚柱形滑块，每根导轨采用2个滑块配合使用；所述导轨和滑块组成平面精度结构；

Y轴向丝杆驱动机构：包括Y轴丝杆、轴承座、轴承和丝杆螺母套，组成传动精度结构；

所述Y轴丝杆采用C5以上等级高精度丝杆，轴承座分为前后两个轴承座组合使用，每个轴承座内装有2个配对组合的7系列P5级以上高精度推力轴承，丝杆螺母套采用分体式螺母套，螺母法兰面与输出面板联接呈90度直角面；

所述丝杆两端头安装在轴承座的轴承内，丝杆的两端通过轴承座固定在拖板底座上中心位置上，轴承座的安装位置低于导轨面；所述丝杆的两侧各设置一条直线导轨，滑块安装在直线导轨上，所述滑块上安装所述输出面板；所述输出面板与丝杆螺母套与丝杆螺母联接，在丝杆旋转时带动螺母与输出面板在导轨上进行运动；

沿Y轴方向，所述输出面板的两侧通过风琴罩连接轴封板和伺服电机的罩体；所述输出面板的两侧联接有侧封板；所述侧封板、输出面板风琴罩将Y轴拖板总成形成密封保护罩；

所述伺服电机的输出端通过零间隙联轴器联接所述丝杆输入端。

6.根据权利要求5所述的一种球面刀头磨削数控工具磨床，其特征在于，

所述B轴分度旋转台包括：

B轴底座、B轴分度头壳体、谐波减速机、伺服电机和电机罩；

所述B轴底座固定在Y轴机械结构件的输出面板上；所述B轴分度头壳体位于所述B轴底座的左侧，B轴伺服电机与B轴底座轴谐波发生器为键槽直联式；

所述B轴分度头壳体的上部设置有B轴电机同步轮，下部设置有B轴减速机同步轮；所述伺服电机轴的输出端与B轴电机同步轮连接，在所述B轴伺服电机同步轮和所述B轴减速机同步轮上通过同步带套接实现精准配合；在所述B轴伺服电机上套有B轴伺服电机罩；所述电机罩位于B轴底座的上方；

所述B轴分度头壳体与谐波减速机外圈钢轮联接；所述谐波减速机由外圈钢轮，内圈柔性波轮及与伺服电机联接的波发生器组成，安装在所述B轴分度头壳体左侧；所述谐波减速机的内圈柔性波轮输出端与B轴分度头的输出轴尾端相联接，B轴分度头的输出轴连接有所述主轴转台板；所述主轴转台板的固定圈固定在分度头壳体内，内圈为旋转动能与输出轴固定；所述B轴分度头输出轴与壳体间设有密封用的油封。

7.根据权利要求6所述的一种球面刀头磨削数控工具磨床，其特征在于，

所述电主轴包括：

主轴伺服电机、主轴壳体、主轴轴心、4个7系列推力轴承探联轴器；所述主轴位于主轴壳体内；

所述主轴壳体的输出端设有迷宫气封，主轴输出端的轴心套设骨架油封用于密封轴承，主轴壳体尾端设置有电机板，电机板中安装所述主轴伺服电机；所述主轴伺服电机与主轴轴心的尾端用联轴器联接，主轴伺服电机设有电机罩及密封出线盒用于密封；

所述主轴壳体的侧面固定在B轴分度旋转台的输出面板上；

所述主轴的输出端连接有所述砂轮杆的输入端，主轴输出端为7:24内锥口，砂轮杆输入端为7:24外锥口与主轴内锥高精度配合，砂轮杆前端装有砂轮；所述砂轮中心为中空，形成的中心孔贯入螺栓，由螺栓将砂轮杆锁紧在主轴轴心前端内孔内；

所述主轴输出端设有砂轮防溅防碎罩，主轴外壳上装有喷油管支架，支架上装有多根可弯曲的喷油管。

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