數控立式高精度珩磨機的製作方法

2023-09-13 02:53:05 3

專利名稱：數控立式高精度珩磨機的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種珩磨機，具體地說，是一種數控立式高精度珩磨機。屬於機械工程技術領域。
背景技術：
汽車和摩託車是目前我國製造業中量最大、面最廣、經濟效益最好的製造產品，僅2002年我國汽車的汽車產量就超過300萬量，其中轎車產量也超過100萬量，汽車社會保有量超過2000萬量，2003年，轎車產量超過200萬量，汽車產量就超過550萬量。汽車和摩託車的部件汽缸和噴油嘴屬於大批量、高精度、高難度的加工產品。為了滿足其高尺寸精度、高形狀精度的要求，最後一道工序必須要進行高精度珩磨，但目前國內開發的珩磨機多為臥式、手動進給方式，加工精度難已滿足這些高性能產品的要求。
經對現有技術文獻的檢索發現，中國專利公開號CN2601778Y，
公開日為2004年2月4日，該發明名稱為高精度半自動臥式珩磨機。該專利自述為「一種涉及高精度半自動臥式珩磨機包括主軸機構，由珩磨進給機構、珩磨加壓機構及測量與零位停機機構所組成的傳動控制機構以及控制電路，其特點是所述的主軸機構中的推進杆其前、後端分別通過銅襯套結構置主軸內，推進杆與推進桿頭採用叉子插入開口叉槽內的連接方式，具有高同心度和高穩定性的特點；衝程機構由雙導向杆機構，曲柄連杆機構和鎖緊機構所組成，具有衝程量及衝程度調整方便的特點，上鎖開鎖機構由腳踏機構，傳動鎖定機構和釋放機構所組成，具有操作簡便的特點以及結構簡單使用生產方便的夾具機構和簡單效果好、不濺油的冷卻機構。」其不足之處是由於該珩磨機主軸軸線呈水平位置，因主軸自身重力引起的撓度影響了加工精度，不能滿足高精度工件內孔加工提出的以下要求圓度公差0.4μm，圓柱度公差1μm，直線度公差1μm/90mm，表面粗糙度低於Ra0.04μm。
在進一步的文獻檢索中，尚未發現與本發明主題「數控立式高精度珩磨機」相同或者類似的報導。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種數控立式高精度珩磨機，使其結構簡單，布局合理，工作穩定性和可靠性好，加工精度高，具有可視化操作界面，成本低，可以實現內孔徑φ10mm到φ50mm零件的數控精密粗珩磨和精珩磨。
本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括立式珩磨頭的主軸傳動機構、珩磨條徑向微進給機構、珩磨頭高速平穩往復運動機構、數字控制系統，其連接方式為立式珩磨頭主軸傳動機構和珩磨條徑向微進給機構都空間垂直設置在珩磨工具機身上，珩磨頭的主軸傳動機構設在珩磨條徑向微進給機構的左邊，珩磨頭高速平穩往復運動機構通過軸承和立式珩磨頭的主軸傳動機構、珩磨條徑向微進給機構連接在一起，數字控制系統設在立式珩磨頭的主軸傳動機構和珩磨頭高速平穩往復運動機構的左邊。
所述的立式珩磨頭的主軸傳動機構包括主動電機、一對齒形帶輪、齒形帶、第一空心軸、珩磨主軸、第一滾珠花鍵外筒、第一滾珠花鍵軸、第一聯軸器、第一軸承、第二軸承、第三軸承、第四軸承、第一鎖緊螺母、第二鎖緊螺母、第三鎖緊螺母和珩磨頭的進給箱，其連接方式為在主動電機的軸端設有第一齒形帶輪，第二齒形帶輪設在第一空心軸上，第一空心軸通過第一軸承、第二軸承和第一鎖緊螺母固定在珩磨工具機身支架上，第一花鍵滾珠外筒通過螺釘固定在第一空心軸上，第一滾珠花鍵軸和第一滾珠花鍵外筒相配合，在第一滾珠花鍵軸的一端設有第一聯軸器，在第一聯軸器的另一端設有珩磨主軸，珩磨主軸通過第三軸承、第四軸承和第二鎖緊螺母、第三鎖緊螺母固定在珩磨頭的進給箱上。
所述的珩磨條徑向微進給機構包括步進電機、減速器、第二空心軸、第二滾珠花鍵外筒、第二滾珠花鍵軸、第二聯軸器、精密滾珠絲槓、精密滾珠螺母、進給塊、進給軸套、第四鎖緊螺母、第五鎖緊螺母、第六鎖緊螺母、軸銷、彈簧、壓杆、頂杆、鎖緊軸套、調整塊、第五軸承、第六軸承、第七軸承、第八軸承、第九軸承，其連接方式為步進電機的軸端和減速器相連，減速器的輸出軸和第二空心軸通過聯軸器連接，第二空心軸通過第五軸承、第六軸承和第四鎖緊螺母固定在珩磨工具機身支架上，第二花鍵滾珠外筒通過螺釘固定在第二空心軸上，第二滾珠花鍵軸和第二滾珠花鍵外筒相配合，在第二滾珠花鍵軸的下端設有第二聯軸器，在第二聯軸器的另一端設有精密滾珠絲槓，精密滾珠絲槓通過第七軸承、第八軸承和第五鎖緊螺母固定在珩磨頭的進給箱上。精密滾珠絲槓與精密滾珠螺母相配合，進給塊的右半部通過螺釘與精密滾珠螺母相連，左半部通過進給軸套、銅襯套、第九軸承和第六鎖緊螺母設在珩磨主軸上，彈簧套在珩磨主軸外面並設在進給軸套和第三鎖緊螺母之間，頂杆設在壓杆下方，壓杆通過軸銷和進給軸套相連接，頂杆與珩磨杆的內孔相配合，鎖緊軸套和調整塊設在第四軸承的下方並與珩磨主軸相連。
所述的步進電機的步距角是0.36°，最小徑向進給量達0.087μm。
所述的精密滾珠絲槓的導程是6mm。
所述的頂杆是20°錐角楔形。
珩磨條徑向微進給機構通過進給塊把上下進給運動傳遞給珩磨頭主軸傳動機構，珩磨頭高速平穩往復運動機構由珩磨頭高速平穩往復運動機構的油缸的活塞帶動珩磨頭的進給箱上下往復運動。
立式珩磨頭的主軸傳動機構工作時，主動電機的旋轉運動通過軸端的第一齒形帶輪和齒形帶把旋轉運動傳遞給第二齒形帶輪，驅動第一空心軸轉動，第一空心軸帶動第一花鍵滾珠外筒，第一花鍵滾珠筒就把外轉動傳遞給第一花鍵滾珠軸，第一滾珠花鍵軸既可隨滾珠花鍵外筒轉動又可相對滾珠花鍵外筒滑動，另外第一滾珠花鍵軸通過第一聯軸器把旋轉運動傳遞給珩磨主軸，從而實現珩磨頭的旋轉主運動。珩磨頭的主軸傳動機構能實現珩磨條磨損自動監測和補償。
珩磨條徑向微進給機構工作時，步進電機通過減速器帶動第二空心軸轉動，第二空心軸帶動第二滾珠花鍵外筒。通過第二滾珠花鍵外筒就把轉動傳遞給內部與其相配合第二滾珠花鍵軸，第二滾珠花鍵軸既可隨第二滾珠花鍵外筒轉動又可相對第二滾珠花鍵外筒滑動；第二聯軸器就把轉動傳到下方的和第七軸承、第八軸承相配合的精密滾珠絲槓上，同時通過精密滾珠螺母帶動下方的進給塊、進給軸套在珩磨主軸上滑動，用彈簧消除滑動過程中的產生的間隙，通過進給軸套和軸銷帶動壓杆可實現頂杆的進給運動，頂杆與珩磨杆的內孔相配合，通過頂杆與珩磨杆的內孔上的錐角楔形面可實現珩磨條的徑向進給，珩磨杆的中心可通過調整塊調整，並隨鎖緊軸套和調整塊一起作旋轉運動。加工過程中如果珩磨條磨損較大，必然引起主電機功率增大，通過主電機功率的在線實時檢測，可通過珩磨條徑向微進給機構可實現珩磨條的徑向補償進給的目的。因選用的精密滾珠絲槓的導程是6mm，步進電機的步距角是0.36°，步進電機的最小軸向補償值達0.24μm，再經過20°錐角楔形頂杆的傳遞作用，步進電機的最小徑向進給量達0.087μm，從而實現珩磨條徑向微進給。
本發明的有益效果是具有友好的人機操作界面，液晶顯示器觸控螢幕方便操作者的實時操作和監測，具有操作簡單，工作穩定性和可靠性好，立式珩磨頭的主軸傳動機構由於主軸軸線呈垂直位置，避免了已有的臥式珩磨機因主軸自身重力引起的撓度，提高了加工精度，能滿足高精度工件內孔加工要求，基於主電機功率的在線實時檢測，可以實現珩磨條磨損的自動監測和補償，基於步進電機驅動的高精密滾珠絲槓微進給機構可以完成珩磨條徑向微進給，基於液壓伺服系統的壓力閉環控制系統可以實現珩磨頭高速平穩往復運動，因而加工精度達到以下要求圓度公差0.4μm，圓柱度公差1μm，直線度公差1μm/90mm，表面粗糙度低於Ra0.04μm。


圖1為本發明結構示意中，立式珩磨頭的主軸傳動機構1，珩磨條徑向微進給機構2，珩磨頭高速平穩往復運動機構3，數字控制系統4，主動電機5，齒形帶輪6，齒形帶輪7，齒形帶8，空心軸9，花鍵滾珠外筒10，花鍵滾珠軸11，聯軸器12，軸承13，軸承14，鎖緊螺母15，軸承16，珩磨主軸17，軸承18，鎖緊螺母19，鎖緊螺母20，步進電機21，減速器22，空心軸23，聯軸器24，花鍵滾珠外筒25，花鍵滾珠軸26，軸承27，軸承28，鎖緊螺母29，聯軸器30，精密滾珠絲槓31，軸承32，軸承33，鎖緊螺母34，精密滾珠螺母35，進給塊36，進給軸套37，銅襯套38，軸承39，鎖緊螺母40，彈簧41，頂杆42，壓杆43，軸銷44，珩磨杆45，鎖緊軸套46，調整塊47，珩磨頭的進給箱48。
具體實施例方式
如圖1所示，本發明包括立式珩磨頭的主軸傳動機構1、珩磨條徑向微進給機構2、珩磨頭高速平穩往復運動機構3、數字控制系統4，其連接方式為立式珩磨頭主軸傳動機構1和珩磨條徑向微進給機構2都空間垂直布置在珩磨工具機身上，立式珩磨頭的主軸傳動機構1設在珩磨條徑向微進給機構2的左邊，珩磨頭高速平穩往復運動機構3通過軸承和珩磨頭的主軸傳動機構1、珩磨條徑向微進給機構2連接在一起，數字控制系統4設在立式珩磨頭的主軸傳動機構1和珩磨頭高速平穩往復運動機構3的左邊。
所述的立式珩磨頭的主軸傳動機構1包括主動電機5、齒形帶輪6、齒形帶輪7、齒形帶8、空心軸9、花鍵滾珠外筒10、花鍵滾珠軸11、聯軸器12、軸承13、軸承14、鎖緊螺母15、軸承16、珩磨主軸17、軸承18、鎖緊螺母19、鎖緊螺母20和珩磨頭的進給箱48，其連接方式為在主動電機5的軸端設有齒形帶輪6，齒形帶8和齒形帶輪6以及齒形帶輪7配合，齒形帶輪7設在空心軸9上，空心軸9通過軸承13、軸承14和鎖緊螺母15固定在珩磨工具機身支架上，空心軸9和花鍵滾珠外筒10通過螺釘相連接。花鍵滾珠外筒10和花鍵滾珠軸11配合，在花鍵滾珠軸11的一端設有聯軸器12，在聯軸器12的一端設有珩磨主軸17，珩磨主軸17通過軸承16、軸承18、鎖緊螺母19和鎖緊螺母20固定在珩磨頭的進給箱48上。
所述的珩磨條徑向微進給機構2包括步進電機21、減速器22、空心軸23、聯軸器24、花鍵滾珠外筒25、花鍵滾珠軸26、軸承27、軸承28、鎖緊螺母29、聯軸器30、精密滾珠絲槓31、軸承32、軸承33、鎖緊螺母34、精密滾珠螺母35、進給塊36、進給軸套37、銅襯套38、軸承39、鎖緊螺母40、彈簧41、頂杆42、壓杆43、軸銷44、珩磨杆45、鎖緊軸套46、調整塊47。其連接方式為步進電機21的軸端和減速器22相連，減速器22的輸出軸和空心軸23通過聯軸器24連接，空心軸23通過軸承27、軸承28和鎖緊螺母29固定在珩磨工具機身支架上，空心軸23和花鍵滾珠外筒25通過螺釘相連接，花鍵滾珠外筒25和花鍵滾珠軸26配合，花鍵滾珠軸26的一端設有聯軸器30，聯軸器30的一端設有精密滾珠絲槓31，精密滾珠絲槓31通過軸承32、軸承33和鎖緊螺母34固定在珩磨頭的進給箱48上，精密滾珠絲槓31與精密滾珠螺母35相配合，進給塊36的右半部通過螺釘與精密滾珠螺母35相連，左半部通過進給軸套37、銅襯套38、軸承39、鎖緊螺母40設在珩磨主軸17上，彈簧41套在珩磨主軸17外面並設在進給軸套37和鎖緊螺母20之間，消除滑動過程中產生的間隙，頂杆42設在壓杆43下方，壓杆43通過軸銷44和進給軸套41相連接，頂杆42與珩磨杆45的內孔相配合，鎖緊軸套46和調整塊47設在軸承18的下方並與珩磨主軸17相連。
所述的精密滾珠絲槓31的導程是6mm。
所述的步進電機21的步距角是0.36°，最小徑向進給量達0.087μm。
所述的頂杆42是20°錐角楔形。
權利要求
1.一種數控立式高精度珩磨機，包括立式珩磨頭的主軸傳動機構(1)、珩磨條徑向微進給機構(2)、珩磨頭高速平穩往復運動機構(3)、數字控制系統(4)，其特徵在於，立式珩磨頭主軸傳動機構(1)和珩磨條徑向微進給機構(2)都空間垂直設置在珩磨工具機身上，立式珩磨頭主軸傳動機構(1)設在珩磨條徑向微進給機構(2)的左邊，珩磨頭高速平穩往復運動機構(3)通過軸承和珩磨頭主軸傳動機構(1)、珩磨條徑向微進給機構(2)連接在一起，數字控制系統(4)設在立式珩磨頭主軸傳動機構(1)和珩磨頭高速平穩往復運動機構(3)的左邊。
2.根據權利要求1所述的數控立式高精度珩磨機，其特徵是，所述的立式珩磨頭主軸傳動機構(1)包括主動電機(5)、齒形帶輪(6)、齒形帶輪(7)、齒形帶(8)、空心軸(9)、花鍵滾珠外筒(10)、花鍵滾珠軸(11)、聯軸器(12)、軸承(13)、軸承(14)、鎖緊螺母(15)、軸承(16)、軸承(18)、鎖緊螺母(19)、鎖緊螺母(20)和珩磨頭的進給箱(48)，其連接方式為在主動電機(5)的軸端設有齒形帶輪(6)，齒形帶(8)和齒形帶輪(6)以及齒形帶輪(7)配合，齒形帶輪(7)設在空心軸(9)上，空心軸(9)通過軸承(13)、軸承(14)和鎖緊螺母(15)固定在珩磨工具機身支架上，空心軸(9)和花鍵滾珠外筒(10)通過螺釘相連接，花鍵滾珠外筒(10)和花鍵滾珠軸(11)配合，在花鍵滾珠軸(11)的一端設有聯軸器(12)，在聯軸器(12)的一端設有珩磨主軸(17)，珩磨主軸(17)通過軸承(16)、軸承(18)、鎖緊螺母(19)和鎖緊螺母(20)固定在珩磨頭的進給箱(48)上。
3.根據權利要求1所述的數控立式高精度珩磨機，其特徵是，所述的珩磨條徑向微進給機構(2)包括步進電機(21)、減速器(22)、空心軸(23)、聯軸器(24)、花鍵滾珠外筒(25)、花鍵滾珠軸(26)、軸承(27)、軸承(28)、鎖緊螺母(29)、聯軸器(30)、精密滾珠絲槓(31)、軸承(32)、軸承(33)、鎖緊螺母(34)、精密滾珠螺母(35)、進給塊(36)、進給軸套(37)、銅襯套(38)、軸承(39)、鎖緊螺母(40)、彈簧(41)、頂杆(42)、壓杆(43)、軸銷(44)、珩磨杆(45)、鎖緊軸套(46)、調整塊(47)，其連接方式為步進電機(21)的軸端和減速器(22)相連，減速器(22)的輸出軸和空心軸(23)通過聯軸器(24)連接，空心軸(23)通過軸承(27)、軸承(28)和鎖緊螺母(29)固定在珩磨工具機身支架上，空心軸(23)和花鍵滾珠外筒(25)通過螺釘相連接，花鍵滾珠外筒(25)和花鍵滾珠軸(26)配合，花鍵滾珠軸(26)的一端設有聯軸器(30)，聯軸器(30)的一端設有精密滾珠絲槓(31)，精密滾珠絲槓(31)通過軸承(32)、軸承(33)和鎖緊螺母(34)固定在珩磨頭的進給箱(48)上，精密滾珠絲槓(31)與精密滾珠螺母(35)相配合，進給塊(36)的右半部通過螺釘與精密滾珠螺母(35)相連，左半部通過進給軸套(37)、銅襯套(38)、軸承(39)、鎖緊螺母(40)設在珩磨主軸(17)上，彈簧(41)套在珩磨主軸(17)外面並設在進給軸套(37)和鎖緊螺母(20)之間，頂杆(42)設在壓杆(43)下方，壓杆(43)通過軸銷(44)和進給軸套(41)相連接，頂杆(42)與珩磨杆(45)的內孔相配合，鎖緊軸套(46)和調整塊(47)設在軸承(18)的下方並與珩磨主軸(17)相連。
4.根據權利要求3所述的數控立式高精度珩磨機，其特徵是，所述的精密滾珠絲槓(31)的導程是6mm。
5.根據權利要求3所述的數控立式高精度珩磨機，其特徵是，所述的步進電機(21)的步距角是0.36°，最小徑向進給量達0.087μm。
6.根據權利要求3所述的數控立式高精度珩磨機，其特徵是，所述的頂杆(42)是20°錐角楔形。
全文摘要
一種屬於機械技術領域的數控立式高精度珩磨機，本發明包括立式珩磨頭的主軸傳動機構、珩磨條徑向微進給機構、珩磨頭高速平穩往復運動機構、數字控制系統，其連接方式為立式珩磨頭主軸傳動機構和珩磨條徑向微進給機構都空間垂直設置在珩磨工具機身上，立式珩磨頭的主軸傳動機構和珩磨條徑向微進給機構通過進給套連接在一起，珩磨頭高速平穩往復運動機構通過軸承和立式珩磨頭主軸傳動機構、珩磨條徑向微進給機構連接在一起。本發明結構簡單，布局合理，工作穩定性和可靠性好，加工精度高，具有可視化操作界面，成本低，可以實現內孔徑φ10mm到φ50mm零件的數控精密粗珩磨和精珩磨的兩工位自動加工。
文檔編號B24B51/00GK1654167SQ20051002402
公開日2005年8月17日 申請日期2005年2月24日 優先權日2005年2月24日
發明者馬春翔, 劉忠, 郭常寧, 時輪, 王豔, 沈飛鴻, 潘拯 申請人:上海交通大學, 蘇州信能精密機械有限公司