精密刀具機械磨床主軸平動機構的製作方法

2023-12-12 15:53:02

專利名稱：精密刀具機械磨床主軸平動機構的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於機械加工設備技術領域，特別是涉及一種精密刀具機械磨床主軸平動機構。
背景技術：
刀具機械磨床的主軸平動機構主要實現兩種功能，一是主軸磨頭組件的定位功能，即移動主軸磨頭組件到刀具磨削加工位；二是主軸磨頭組件在刀具磨削位置的來回往復直線運動，因為刀具在機械磨削加工時，主軸磨頭是旋轉運動的，而刀具一般是靜止的， 一般主軸磨頭砂輪的環寬小於刃口長度，如果在磨削時，砂輪沒有沿刀具刃口方向的往復移動，那麼就只能一段一段的磨削刀具刃口，這樣不能保證加工出的刀具刃口直線度，為了解決這一問題，超硬刀具機械磨床在磨削刀具時，要求主軸磨頭沿刃口方向來回往復直線運動(一般稱其為主軸磨頭組件的平動)，而且由於刀具刃口的長度不同，主軸磨頭組件的平動距離是不同的，因此要求平動距離是可以調整的，又由於這種平動的直線度對刀具刃口的質量有一定的影響，因此對平動機構的運動穩定性、直線度、振動值均有比較嚴格的要求。早期的刀具機械磨床的平動機構是不能在線調整平動距離的，只能停機調整；此外，早期的刀具機械磨床的平動直線度均在0. Olmm以上，已經無法滿足現代高精度刀具的加工要求。

實用新型內容(一)要解決的技術問題本實用新型要解決的技術問題是提供一種可在線調整平動距離，平動穩定性高、 直線度高、振動值小的刀具機械磨床主軸平動機構。( 二 )技術方案為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種精密刀具機械磨床主軸平動機構， 該平動機構中俯仰支架的兩端通過轉動裝置安裝在床身上，俯仰支架可以繞轉動裝置為轉軸轉動；曲柄安裝在俯仰支架上，曲柄的旋轉軸穿過俯仰支架，曲柄的旋轉軸與電機及減速機的輸出軸連接；曲柄一端安裝有第一球頭連杆機構，第一球頭連杆的球頭端安裝在第一球頭連杆機構中的第一旋轉球碗內；第一球頭連杆與第二球頭連杆機構中的第二球頭連杆固定連接；第二球頭連杆機構安裝在導軌上，並且與主軸磨頭組件同步平動。其中，轉動裝置包括第一支撐銷和第二支撐銷；第一支撐銷和第二支撐銷通過銅套支撐俯仰支架的兩端，第一支撐銷和第二支撐銷同軸；第二支撐銷的一端與俯仰支架固定，第二支撐銷和俯仰支架可以繞第一支撐銷和第二支撐銷組成的轉軸同步轉動。其中，第二支撐銷的另一端通過偏心結構和絲槓螺母連接，絲槓螺母安裝在精密絲槓上；所述絲槓螺母在精密絲槓上的橫向移動通過偏心結構帶動支撐銷的轉動。其中，床身上安裝有立板，第二支撐銷穿過立板與俯仰支架固定；第一支座和第二支座固定在立板上，第一支座和第二支座內均安裝有滾動軸承，滾動軸承支撐和定位精密絲槓。其中，精密絲槓的一端由精密螺母鎖緊軸承，另一端通過聯軸器與傳動光杆連接。其中，第一球頭連杆通過連杆與第二球頭連杆連接，連杆可以調節改變第一球頭連杆和第二球頭連杆之間的間距；第二球頭連杆機構通過以下結構安裝在導軌上第二球頭連杆機構安裝在球桿安裝座內，球桿安裝座與連接支座固定連接，連接支座安裝在精密直線導軌及滑座上，連接支座可隨精密直線導軌的滑座沿導軌面直線運動。其中，精密直線導軌及滑座安裝在導軌支座上，導軌支座與床身固定，導軌支座的兩端各安裝有一組拉伸彈簧支板、拉杆、調節螺母和鎖緊螺母、拉伸彈簧。通過調整拉杆和調節螺母的位置，可以調整拉伸彈簧的預拉伸力，進而可以緩衝平動機構在運動過程中慣性力帶來的振動。其中，連接支座上固定安裝有連接杆，連接杆的內孔中安裝了兩個直線軸承，平動主傳動絲槓從直線軸承內孔穿過，平動主傳動絲槓尾端用精密螺母定位；平動主傳動絲槓上安裝有絲槓限位和平動主傳動絲母，平動主傳動絲槓和平動主傳動絲母之間只有相對的旋轉滾動；平動主傳動絲母與主軸磨頭安裝座安裝定位，主軸磨頭組件安裝在主軸磨頭安裝座上。其中，平動主傳動絲槓另一端有花鍵，花鍵與花鍵套配合連接，花鍵套的另一端與過渡軸固定連接。其中，球頭連杆為分體式結構，其球頭部分有帶錐度的孔，連杆部分的一端帶有錐度，二者過盈配合組合成球頭連杆。(三)有益效果上述技術方案具有如下優點通過俯仰支架、曲柄和球頭連杆機構結合，完成平動距離的在線調整，並且操作方便、簡單。使用本實用新型的刀具機械磨床主軸平動穩定，直線度高，振動值小，平動的直線度也可以保證在0. 003mm/60mm(在平動60mm的距離，直線度 0. 003mm)以下，滿足現代高精度超硬刀具加工的質量要求。

圖1是本實用新型實施例主軸磨頭組件平動機構的局部俯視圖；圖2是本實用新型實施例主軸磨頭組件平動機構的主視剖視圖；圖3是本實用新型實施例球頭連杆機構的局部放大剖視圖。其中，1 立板；2 連杆；3 第一球頭連杆；4 :曲柄；5 床身；6 第一支撐銷；7 俯仰支架；8 電機及減速機；9 調整墊片；10 銅套；11 第二支撐銷；12 第一限位；13 端蓋；14 精密鎖緊螺母；15 端蓋；16 第一支座；17 精密絲槓；18精密絲槓螺母；19 第二限位；20 端蓋；21 第二支座；22 端蓋；23 軸承；24 軸承鎖緊螺母；25 聯軸器；26 傳動光槓；27 第一壓蓋；28 第一上支撐套；29 第一旋轉球碗；30 第一下支撐套；31 調位螺釘；32 第二球頭連杆；33 第二壓蓋；34 第二上支撐套；35 第二旋轉球碗；36 第二下支撐套；37 球桿安裝座；38 動圈；39 手輪軸承；40 軸承彈簧擋圈；41 過渡軸；42 定位鍵；43 手輪鎖緊螺母；44 調刀位手輪；45 手輪把手；46 過渡支座；47 漲緊彈簧；48 鋼球；49 刻度圈；50 手輪安裝板；51 花鍵套；52 傳動絲槓限位；53 平動主傳動絲槓；54 平動主傳動絲母；55 主軸磨頭安裝座；56 主軸磨頭組件；57 連接杆；58 傳動絲槓限位；59 精密直線軸承；60 直線軸承鎖母；61 定位擋板；62 軸承外擋圈；63 滾動軸承；64 軸承鎖緊螺母；65 電機減速機連接板；66 定位螺釘；67 鎖緊墊片；68 軸承內擋圈；69 軸承端蓋；70 連接軸套；71 拉伸彈簧支板；72 調節螺母和鎖緊螺母；73 拉伸彈簧；74 導軌支座；75 拉伸彈簧定位杆；76 精密直線導軌及滑座；77 連接支座；78 拉杆。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的範圍。如圖1所示，本實施例中主軸磨頭組件平動距離在線調整機構安裝在床身5上，立板1用螺釘與床身5連接，第一支撐銷6安裝在床身5上，第二支撐銷11安裝在立板1上， 俯仰支架7的兩端分別由第一支撐銷6和第二支撐銷11通過兩個銅套10支撐，第一支撐銷6是不能轉動的，而第二支撐銷11 一端由調整墊片9和普通螺母、彈簧墊圈緊緊壓在俯仰支架7上，因此第二支撐銷11和俯仰支架7隻能同步轉動。絲槓螺母18通過一個偏心結構和第二支撐銷11的一端連接，當絲槓螺母18在精密絲槓17上移動時，通過偏心結構轉化成第二支撐銷11的轉動，進而帶動俯仰支架7沿第一支撐銷6和第二支撐銷11軸心轉動。第一支座16和第二支座21用螺釘緊固在立板1上，第一支座16和第二支座21內安裝一對滾動軸承23用於支撐和定位精密絲槓17，滾動軸承23的兩端分別由四個端蓋13、 15,20,22限位。絲槓螺母18安裝在精密絲槓17上，左右分別有第一限位12和第二限位 19作為調整絲槓螺母移動距離。絲槓17的一端由精密螺母14鎖緊軸承，另一端通過聯軸器25與傳動光槓06)連接，並用螺釘鎖緊。傳動光槓沈的另一端連接有手輪。如圖2所示，曲柄4套在連接套70上，並用定位擋板61定位，螺釘緊固，連接套70 通過平鍵和電機減速機8輸出軸連接，隨電機減速機8輸出軸一同沿輸出軸軸線旋轉。電機減速機通過電機減速機連接板65和定位螺釘66與俯仰支架7固定。連接套70通過一對滾動軸承63固定在俯仰支架7的內孔中，滾動軸承63之間由內擋圈68、外擋圈62隔離， 滾動軸承63並由鎖緊螺母64調整墊片67和端蓋69定位鎖緊。曲柄4可以隨俯仰支架7 一同俯仰，同時也可以繞電機減速機輸出軸軸線旋轉。曲柄4 一端的內孔中安裝了第一上支撐套觀、第一旋轉球碗四、第一下支撐套30和第一球頭連杆3，並用第一壓蓋27定位，第一壓蓋27由螺釘緊固在曲柄4上。第一球頭連杆3通過連杆2與第二球頭連杆32相連， 第二球頭連杆32、第二上支撐套34、第二旋轉球碗35、第二下支撐套36安裝在球桿安裝座 37內，並用第二壓蓋33定位，第二壓蓋33和球桿安裝座37螺釘固定。球桿安裝座37與連接支座77螺釘連接，連接支座77安裝在精密直線導軌及滑座76上，連接支座77可以隨精密直線導軌的滑座沿導軌面直線運動。精密直線導軌及滑座76安裝在導軌支座74上，導軌支座74與床身5螺釘固定，導軌支座74的兩端各安裝有一組拉伸彈簧支板71、拉杆78、 調節螺母和鎖緊螺母72、拉伸彈簧73，拉伸彈簧的作用是緩衝主軸磨頭組件平動時慣量， 減小振動。連接支座77下部安裝了拉伸彈簧定位杆75，連接支座77上部螺釘定位了連接杆57。連接杆57的內孔中安裝了兩個直線軸承59，平動主傳動絲槓53從直線軸承59內孔穿過，並在尾端用精密螺母60定位，使得平動主傳動絲槓53可以在連接杆57的內孔中旋轉，不能與連接杆57形成直線位移。平動主傳動絲槓53上安裝有絲槓限位52、58和平動主傳動絲母54，絲槓和絲母只有相對的旋轉滾動。平動主傳動絲母M用螺釘與主軸磨頭安裝座56安裝定位，主軸磨頭組件55用螺釘安裝在主軸磨頭安裝座56上。平動主傳動絲槓53另一端採用花鍵配合，與花鍵套51連接，花鍵套51的另一端與過渡軸41連接，並用螺釘定位。過渡軸41採用平鍵42與調刀位手輪44連接，並用手輪鎖緊螺母43緊固。過渡軸41上安裝了滾動軸承39和定位擋圈40，之後整體安裝在過渡支座46內，過渡支座46 又採用螺釘緊固的方法固定在與床身5連接的手輪安裝板50上。在手輪安裝板50和調刀位手輪44之間又安裝有動圈38、刻度圈49，動圈38和刻度圈49之間安裝了彈簧47、鋼球 48，使得動圈38、刻度圈49 一同轉動，不會形成相對轉動，動圈38和刻度圈49的設置主要為了確定刀具定位的距離。平動距離手輪結構與調刀位手輪44的結構是一樣的，因此沒有在圖中標示。第一球頭連杆3、第二球頭連杆32可以採用數控車床加工成一體式的，也可以採用分體式結構。分體式結構的球頭連杆選用國家標準中的高精度鋼球，在其軸線方向用電火花方式加工出帶有錐度的內孔；然後加工一端帶有錐度的連杆，二者採用過盈配合熱壓裝成一個整體，形成球頭連杆球頭連杆機構如圖3所示，第一球頭連杆3的球頭與兩個第一旋轉球碗四內球面配合，即球頭可在第一旋轉球碗四沿空間三維旋轉，但不能有軸向位移。兩個第一旋轉球碗四的外圓柱面分別安裝在第一上支撐套觀和第一下支撐套30內圓柱面內，第一旋轉球碗四的外圓柱面可以在第一上支撐套觀和第一下支撐套30內圓柱面內相對旋轉，但不能有軸向位移。調位螺釘31可以調整第一球頭連杆3的球頭與兩個第一旋轉球碗四內球面配合間隙。第二球頭連杆機構中的第二球頭連杆32、第二壓蓋33、第二上支撐套34、第二旋轉球碗35、第二下支撐套36的安裝結構與上述第一球頭連杆機構的結構相似。本實施例中精密刀具機械磨床主軸平動機構的工作過程為當平動距離手輪轉動時，同步帶動傳動光槓26旋轉，旋轉運動又從傳動光槓沈、聯軸器25傳遞到精密絲槓17， 精密絲槓17隻能旋轉而不能沿軸向運動，其旋轉運動通過絲槓螺母18轉化為絲槓螺母18 的沿軸線的移動，絲槓螺母18又帶動第二支撐銷11的旋轉，進而使俯仰支架7沿第一支撐銷6和第二支撐銷11軸心同步轉動，形成俯仰支架7的俯仰。俯仰支架7的俯仰帶動了固定其上的曲柄4 一同俯仰了一定的角度，這時的曲柄4所在平面與俯仰支架7沒有俯仰時的平面形成了一定的角度，我們稱其為俯仰角。這個俯仰角的存在，使得曲柄4在沿連接軸套70軸心線旋轉運動時，剛性連接在曲柄4上的第一球頭連杆3、連杆2、球頭連杆2 (32)、 球桿安裝座(37)、連接支座(77)、連接杆57沿水平方向形成周期往復的直線運動，而連接支座77下面連接著直線導軌滑塊，因此帶動導軌滑塊沿導軌方向周期的直線往復運動；連接杆57也剛性連接著平動主傳動絲槓53，因此帶動平動主傳動絲槓53和平動主傳動絲母 M—同沿主傳動導軌面往復直線運動，平動主傳動絲母M和主軸磨頭安裝座55、主軸磨頭組件56剛性連接，因此，主軸磨頭安裝座55、主軸磨頭組件56 —同沿主傳動導軌面往復直線運動，形成了主軸磨頭組件的平動，當調整俯仰支架7的俯仰角度，就可以實現調整主軸磨頭組件的平動距離了。平動主傳動絲槓53的一端設計有移動花鍵，與花鍵套51配合，在主軸磨頭組件56平動時，花鍵始終在花鍵套51中相對移動，而不脫離，因此，此時旋轉調刀位手輪，花鍵套51帶動花鍵旋轉，平動主傳動絲槓53和平動主傳動絲母M又增加了相對的旋轉運動，因此主軸磨頭安裝座55、主軸磨頭組件56和平動主傳動絲母M —同沿主傳動絲槓軸線方向直線運動，實現了在線調整磨刀位置。同樣的，在主軸磨頭組件平動時，旋轉平動距離手輪，可以調整俯仰支架7的俯仰角度，進而實現主軸磨頭組件平動距離的調整。因此，這套機構可以實現主軸磨頭組件平動位置(即磨刀位)、平動距離的在線調整。 以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應視為本實用新型的保護範圍。
權利要求1.精密刀具機械磨床主軸平動機構，其特徵在於，俯仰支架(7)的兩端通過轉動裝置安裝在床身(5)上，俯仰支架(7)可以繞轉動裝置為轉軸轉動；曲柄(4)安裝在俯仰支架 (7)上，曲柄(4)的旋轉軸穿過俯仰支架(7)，曲柄(4)的旋轉軸與電機及減速機的輸出軸連接；曲柄(4) 一端安裝有第一球頭連杆機構，第一球頭連杆C3)的球頭端安裝在第一球頭連杆機構中的第一旋轉球碗09)內；第一球頭連杆C3)與第二球頭連杆機構中的第二球頭連杆(32)固定連接；第二球頭連杆機構安裝在導軌上，並且與主軸磨頭組件聯動。
2.如權利要求1所述的精密刀具機械磨床主軸平動機構，其特徵在於，所述轉動裝置包括第一支撐銷(6)和第二支撐銷(11)；第一支撐銷(6)和第二支撐銷(11)通過銅套(10) 支撐俯仰支架(7)的兩端，第一支撐銷(6)和第二支撐銷(11)同軸；第二支撐銷(11)的一端與俯仰支架(7)固定，第二支撐銷(11)和俯仰支架(7)可以繞第一支撐銷(6)和第二支撐銷(11)組成的轉軸同步轉動。
3.如權利要求2所述的精密刀具機械磨床主軸平動機構，其特徵在於，所述第二支撐銷(11)的另一端通過偏心結構和絲槓螺母(18)連接，絲槓螺母(18)安裝在精密絲槓(17) 上；所述絲槓螺母(18)在精密絲槓(17)上的橫向移動通過偏心結構帶動支撐銷(11)的轉動。
4.如權利要求3所述的精密刀具機械磨床主軸平動機構，其特徵在於，所述床身(5)上安裝有立板(1)，第二支撐銷(11)穿過立板(1)與俯仰支架(7)固定；第一支座(16)和第二支座固定在立板(1)上，第一支座(16)和第二支座內均安裝有滾動軸承03)， 滾動軸承支撐和定位精密絲槓(17)。
5.如權利要求4所述的精密刀具機械磨床主軸平動機構，其特徵在於，所述精密絲槓 (17)的一端由精密螺母(14)鎖緊軸承，另一端通過聯軸器0 與傳動光杆06)連接。
6.如權利要求1所述的精密刀具機械磨床主軸平動機構，其特徵在於，第一球頭連杆 (3)通過連杆( 與第二球頭連杆(32)連接，連杆( 可以調節改變第一球頭連杆(3)和第二球頭連杆(32)之間的間距；第二球頭連杆機構通過以下結構安裝在導軌上第二球頭連杆機構安裝在球桿安裝座(37)內，球桿安裝座(37)與連接支座(77)固定連接，連接支座(77)安裝在精密直線導軌及滑座(76)上，連接支座(77)可隨精密直線導軌的滑座沿導軌面直線運動。
7.如權利要求6所述的精密刀具機械磨床主軸平動機構，其特徵在於，精密直線導軌及滑座(76)安裝在導軌支座(74)上，導軌支座(74)與床身(5)固定，導軌支座(74)的兩端各安裝有一組拉伸彈簧支板(71)、調節螺母和鎖緊螺母(72)、拉伸彈簧(7 和拉杆 (78)。
8.如權利要求6所述的精密刀具機械磨床主軸平動機構，其特徵在於，所述連接支座 (77)上固定安裝有連接杆(57)，連接杆(57)的內孔中安裝了兩個直線軸承(59)，平動主傳動絲槓(5 從直線軸承(59)內孔穿過，平動主傳動絲槓(5 尾端用精密螺母(60)定位；平動主傳動絲槓(5 上安裝有絲槓限位(52、58)和平動主傳動絲母(M)，平動主傳動絲槓(5 和平動主傳動絲母(54)之間只有相對的旋轉滾動；平動主傳動絲母(54)與主軸磨頭安裝座(56)安裝定位，主軸磨頭組件(55)安裝在主軸磨頭安裝座(56)上。
9.如權利要求8所述的精密刀具機械磨床主軸平動機構，其特徵在於，平動主傳動絲槓(5 另一端有花鍵，花鍵與花鍵套(51)配合連接，花鍵套(51)的另一端與過渡軸Gl)固定連接。
10.如權利要求1所述的精密刀具機械磨床主軸平動機構，其特徵在於，所述球頭連杆為分體式結構，其球頭部分有帶錐度的孔，連杆部分的一端帶有錐度，二者過盈配合組合成球頭連杆。
專利摘要本實用新型屬於機械加工設備技術領域，特別是涉及一種精密刀具機械磨床主軸平動機構。俯仰支架的兩端通過轉動裝置安裝在支架上，俯仰支架可以繞轉動裝置為轉軸轉動；曲柄安裝在俯仰支架上，曲柄的旋轉軸穿過俯仰支架，曲柄的旋轉軸與電機及減速機的輸出軸連接；曲柄一端安裝有第一球頭連杆機構，第一球頭連杆的球頭端安裝在第一球頭連杆機構中的第一旋轉球碗內；第一球頭連杆與第二球頭連杆機構中的第二球頭連杆固定連接；第二球頭連杆機構安裝在導軌上，並且與主軸磨頭組件同步平動。本實用新型能夠完成平動距離的在線調整和在線位置移動，並且操作方便、簡單；使用本實用新型的刀具機械磨床主軸平動穩定，直線度高，振動值小。
文檔編號B24B41/04GK202137645SQ20112016236
公開日2012年2月8日 申請日期2011年5月19日 優先權日2011年5月19日
發明者盧學軍, 葉志群, 葉正生, 宋英傑, 朱立新, 李建鋼, 賈雲海 申請人:北京市電加工研究所, 北京迪蒙特佳工模具技術有限公司