磨床的進給機構的製作方法
2023-05-07 19:12:16
專利名稱：磨床的進給機構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及數控工具機，且特別涉及軸承磨床的微進給伺服控制系統。
背景技術：
軸承行業磨加工是整個加工鏈中最為重要的環節，其加工的尺寸精度都以微米計量，隨著我國軸承產業不斷提升，軸承在生產製造過程中的零件加工精度要求也在不斷提升，特別是在微型及特微型軸承磨加工方面。行業需求的提升已開始拉動對磨床製造技術要求的提升。目前國產軸承行業磨床加工精度多為5微米左右，最高不超過3微米，而一些軸承 內孔的磨削，本身其公差帶也就5微米左右。磨削精度誤差來自於工具機的各個方面，如工具機磨削進給系統精度、高速電主軸系統，工具機本體振動控制等等，而其中最主要的方面則是來自於工具機進給系統。分析當前工具機測量技術與運動控制技術的實現，可以看到，測量技術通過在線式主動量儀，其在磨削過程中測量精度已能實現I微米，目前主要的精度損失環節在於磨床進給系統。磨床進給系統傳動主是通過凸輪機構或滾珠絲槓傳動，凸輪機構傳動通過凸輪轉動帶擺臂進行進給運動，機構較複雜，整體精度難以保證，加之加工製造的複雜性，使大多工具機製造商轉向通過滾珠絲槓螺母傳動，通過步進電機或伺服電機進行聯軸直接驅動。步進電機由於步距角與步距細分的精度不夠高，目前精度較高的都通過伺服電機拖動。伺服電機控制系統已能實現單圈10000個脈衝的細分精度，其電機輸出軸的轉角精度已足夠，但滾珠絲槓本身在傳動有一定的精度損失，對應於最高精度CO級也只能到3-4微米，所以目前磨床進給系統的步進精度不夠高是影響加工精度的主要因素。
實用新型內容本實用新型目的在於提供一種精度高、自動化程度高的磨床的進給機構。為達成上述目的，本實用新型提出一種磨床的進給機構，包括伺服粗進給機構和精進給機構。伺服粗進給機構包括磨床機身、伺服進給機構、進給拖板以及光柵尺，其中伺服進給機構用於驅動進給拖板相對於磨床機身移動，光柵尺設置在磨床機身和進給拖板之間並用於測量進給拖板相對於磨床機身的移動量。精進給機構包括微動執行機構、工件夾持機構、工件和在線式主動量儀，其中微動執行機構、工件夾持機構、工件和在線式主動量儀設置於進給拖板上，微動執行機構產生彈性形變從而驅動工件夾持機構和工件，在線式主動量儀用於加工過程中測量工件尺寸，其中，光柵尺和在線式主動量儀的測量結果均輸入磨床的控制單元，控制單元根據光柵尺和在線式主動量儀的測量結果控制伺服進給機構和微動執行機構。進一步，本實用新型中，上述微動執行機構由磁致伸縮材料通電形成可變磁場形成。綜上，從整個方案看，通過伺服進給可實現進給的快速性，通過微動機構可實現在精磨與光磨過程的微小位移量的變動，由於二級進給傳給都配置有位置檢測與傳感部件，形成反饋環節，因此重複定位精度主要都是由測量元件保證。測量方面能達至的精度基本就是工具機可加工達到的精度。這種設計在保證原先快速進給效率較高的基礎上，進而增加精進給，彌補了原先進給系統在精磨時精度不高的缺點，同時由於全閉環控制，所有磨削過程全部實現自動檢測與反饋，避免人為誤差。從設計角度，可將磨床精度提高一倍左右，從而實現軸承行業微型磨床加工精度的提高，帶動產業加工鏈的進步，提高整體產品加工質量與批次一致性。
圖I為本實用新型一實施例的進給機構的原理框圖。圖2為本實用新型另一實施例的進給機構的結構示意圖。
具體實施方式
為了更了解本實用新型的技術內容，特舉具體實施例並配合所附圖式說明如下。如圖I所示，磨床的進給機構包括伺服粗進給機構和精進給機構。伺服粗進給機構包括磨床機身、伺服進給機構、進給拖板以及光柵尺，其中伺服進給機構用於驅動進給拖板相對於磨床機身移動，光柵尺設置在磨床機身和進給拖板之間並用於測量進給拖板相對於磨床機身的移動量。精進給機構包括微動執行機構、工件夾持機構、工件和在線式主動量儀。其中微動執行機構、工件夾持機構、工件和在線式主動量儀設置於進給拖板上，微動執行機構產生彈性形變從而驅動工件夾持機構和工件，在線式主動量儀用於加工過程中測量工件尺寸，其中，光柵尺和在線式主動量儀的測量結果均輸入磨床的控制單元，控制單元根據光柵尺和在線式主動量儀的測量結果控制伺服進給機構和微動執行機構。從圖I可知，進給機構主要由兩級機構完成，第一級為伺服粗進給機構，通過光柵尺進行反饋形成外環閉環控制，第二級為微動執行機構構成的精進給機構，通過在線主動量儀進行反饋形成內閉環控制。伺服進給機構包括伺服電機以及由伺服電機帶動的滾珠絲槓，伺服進給機構帶動進給拖板進行快速定位及粗磨過程進給，定位精度實現至絲級精度，粗定位完成後鎖定進給拖板，通過微動執行機構進行微米級精進給，微動執行機構通過彈性變形傳導至工件夾持機構，帶動磨削工件進行微進給。圖2為本實用新型另一實施例的進給機構的結構示意圖。從圖2可以看出，伺服電機11直驅進給滾珠絲槓12,絲槓螺母13固定在進給拖板14上,進給拖板14與工具機床身(圖中未示)通過導軌連接。當伺服電機11轉動時，帶動進給拖板14進行一級主進給運動，運動步進當量由絲槓螺距、伺服電機每轉細分數決定，運動精度由拖板導軌精度、滾珠絲槓精度決定，此級運動由安裝於工具機床身與進給拖板間的光柵尺15檢測反饋。在進給拖板14之上，安裝微動執行機構16，微動執行機構16可用磁致伸縮材料通電形成可變磁場形成，通過控制單元控制磁場強弱，使微動執行機構16進行對應位移量的變形，從而進而帶動工件夾持機構17上的工件18進行微進給，並由在線式主動量儀19進行檢測。光柵尺15和在線式主動量儀19的檢測結果輸入磨床的控制單元，磨床的控制單元(圖中未示)根據光柵尺15和在線式主動量儀19的測量結果控制伺服進給機構和微動執行機構。對於本領域中具有通常知識的人來說，磨床的控制單元根據光柵尺和在線式主動量儀的測量結果如何控制伺服進給機構和微動執行機構為公知技術，在此不再詳細描述。進一步，圖2中，標號20為磨削刀具，21為磨削刀具的驅動電機。綜上所述，通過伺服粗進給可實現進給的快速性，通過微動機構可實現在精磨與光磨過程的微小位移量的變動，由於二級進給傳給都配置有位置檢測與傳感部件，形成反饋環節，因此重複定位精度主要都是由測量元件保證。測量方面能達至的精度基本就是工具機可加工達到的精度。這種設計在保證原先快速進給效率較高的基礎上，進而增加精進給，彌補了原先進給系統在精磨時精度不高的缺點，同時由於全閉環控制，所有磨削過程全部實現自動檢測與反饋，避免人為誤差。從設計角度，可將磨床精度提高一位左右，從而實現軸承行業微型磨床加工精度的提高，帶動產業加工鏈的進步，提高整體產品加工質量與批次一致性。雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本實用新型。本實 用新型所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本實用新型的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾。因此，本實用新型的保護範圍當視權利要求書所界定者為準。
權利要求1.一種磨床的進給機構，其特徵在於，包括伺服粗進給機構，包括磨床機身、伺服進給機構、進給拖板以及光柵尺，其中伺服進給機構用於驅動進給拖板相對於磨床機身移動，光柵尺設置在磨床機身和進給拖板之間並用於測量進給拖板相對於磨床機身的移動量，以及精進給機構，包括微動執行機構、工件夾持機構、工件和在線式主動量儀，其中微動執行機構、工件夾持機構、工件和在線式主動量儀設置於進給拖板上，微動執行機構產生彈性形變從而驅動工件夾持機構和工件，在線式主動量儀用於加工過程中測量工件尺寸；其中，光柵尺和在線式主動量儀的測量結果均輸入磨床的控制單元，控制單元根據光柵尺和在線式主動量儀的測量結果控制伺服進給機構和微動執行機構。
2.根據權利要求I所述的磨床的進給機構，其特徵在於，其中上述微動執行機構由磁致伸縮材料通電形成可變磁場形成。
專利摘要本實用新型提出一種磨床的進給機構，包括伺服粗進給機構和精進給機構。包括磨床機身、伺服進給機構、進給拖板以及光柵尺，其中伺服粗進給機構用於驅動進給拖板相對於磨床機身移動，光柵尺用於測量進給拖板相對於磨床機身的移動量。精進給機構包括微動執行機構、工件夾持機構、工件和在線式主動量儀，其中微動執行機構產生彈性形變從而驅動工件夾持機構和工件，在線式主動量儀用於加工過程中測量工件尺寸，其中，光柵尺和在線式主動量儀的測量結果均輸入磨床的控制單元，控制單元根據光柵尺和在線式主動量儀的測量結果控制伺服進給機構和微動執行機構。本實用新型精度高，且磨削過程全部實現自動檢測與反饋，避免人為誤差。
文檔編號B24B47/20GK202684742SQ20122030797
公開日2013年1月23日 申請日期2012年6月28日 優先權日2012年6月28日
發明者尤維佳 申請人:無錫市海鴻精工機械製造有限公司