一種加工中孔座面的數控磨床的製作方法

2023-04-25 12:53:11 4

專利名稱：一種加工中孔座面的數控磨床的製作方法
技術領域：
本發明涉及數控磨床，具體地說是一種加工中孔座面的數控磨床。
背景技術：
目前，國際上對中孔和座面進行加工的磨床價格比較昂貴，而國內又沒有成型的中孔和座面一次裝卡就能自動完成磨削的加工設備。以噴油嘴為例，噴油嘴的中孔直徑一般都在Φ4πιπι Φ6πιπι，長徑比大於1: 7，中孔又是一個盲孔，加工起來非常困難。此外，現有加工中孔和座面的磨床還都存在工作效率低，加工尺寸不穩定，精度也不易保證，合格率低，經濟性能差等缺點。

發明內容
本發明的目的在於提供一種加工中孔座面的數控磨床。該數控磨床能夠一次裝夾，自動完成粗磨中孔、座面，精磨中孔、座面的加工過程，保證了中孔加工的各項精度要求，可適用於噴油嘴和出油閥中孔及座面的磨削。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的本發明包括床身、數控系統及冷卻系統，在床身上分別安裝有主軸滑臺及磨頭進給滑臺，其中主軸滑臺上設有主軸箱，磨頭進給滑臺上設有磨頭；所述主軸箱內設有可轉動的主軸，所述主軸通過傳動機構與調頻電機相連，在主軸靠近磨頭一端的端部安裝有夾具，待磨工件裝卡在所述夾具上、隨主軸轉動；所述主軸滑臺沿主軸的徑嚮往復移動，安裝在主軸滑臺上的主軸箱隨其移動；所述磨頭進給滑臺位於待磨工件的一側，沿所述主軸的軸嚮往復移動，安裝在磨頭進給滑臺上的磨頭隨磨頭進給滑臺移動，磨頭與所述數控系統電連接，在磨頭上安裝有磨削待磨工件的砂輪。其中所述主軸滑臺包括第一伺服電機、第一滾珠絲槓副、第一上滑板及第一滑臺座，其中第一滑臺座安裝在床身上，在第一滑臺座上安裝有第一伺服電機，該第一伺服電機通過第一滾珠絲槓副驅動第一上滑板沿主軸的徑嚮往復移動；所述主軸箱安裝在第一上滑板上；所述第一伺服電機與數控系統電連接；所述第一滑臺座上表面的兩側分別沿第一上滑板的移動方向設有第一交叉磙子導軌副，該第一交叉磙子導軌副與所述第一滾珠絲槓副中的絲槓平行，所述第一上滑板的移動通過第一交叉磙子導軌副導向；所述第一交叉磙子導軌副及第一滾珠絲槓副中的絲槓在水平面上垂直於主軸；所述磨頭進給滑臺包括第二伺服電機、第二滾珠絲槓副、第二上滑板及第二滑臺座，其中第二滑臺座安裝在床身上，在第二滑臺座上安裝有第二伺服電機，該第二伺服電機通過第二滾珠絲槓副驅動第二上滑板沿主軸的軸嚮往復移動；所述磨頭安裝在第二上滑板上；所述第二伺服電機與數控系統電連接；所述第二滑臺座上表面的兩側分別沿主軸的軸向設有第二交叉磙子導軌副，該第二交叉磙子導軌副與所述第二滾珠絲槓副中 的絲槓平行，所述第二上滑板的移動通過第二交叉磙子導軌副導向；所述傳動機構包括第一皮帶輪、第二皮帶輪及皮帶，其中第二皮帶輪安裝在主軸上，第一皮帶輪安裝在所述調頻電機的輸出端，第一皮帶輪通過皮帶與第二皮帶輪相連接；所述調頻電機與數控系統電連接；所述夾具的外緣上安裝有砂輪修整器，該砂輪修整器及夾具與主軸同軸運動；所述磨頭為三個，分別為粗磨中孔的磨頭、粗磨座面的磨頭及精磨中孔和座面的磨頭；所述主軸為動靜壓主軸。本發明的優點與積極效果為1.本發明設計結構緊湊，在長徑比大於1: 7、座面是盲孔的角度的難加工的情況下，實現了一次裝卡，自動完成粗磨中孔、座面-精磨中孔-精磨座面的加工。2.本發明保證了中孔和座面的各項精度要求，大大提高了生產效率。3.本發明的主軸採用了動靜壓主軸，保證了工件高精度的迴轉和穩定性，驅動主軸的電機使用調頻電機，連接採用多楔帶及帶輪連接，輪軸採用彈性聯軸器漲緊，零迴轉間隙，消除了傳動誤差。4.本發明的主軸滑臺和磨頭進給滑臺主要由交叉磙子導軌副和滾珠絲槓組成，伺服電機驅動，保證了控制進給要求及精度，實現了工件平穩的移動，完成了粗磨中孔、座面—精磨中孔一精磨座面一砂輪修整的加工過程。5.本發明的磨頭用了氣浮軸承的電主軸和氣浮軸承的風動磨頭，完成了微孔的精密磨削加工；因使用氣浮軸承，保證了高速下磨頭的使用壽命和加工精度。


圖1為本發明的整體結構示意圖；圖2為圖1的俯視
圖3為圖1中主軸箱的結構示意圖；圖4為圖1中主軸滑臺的剖視結構示意圖；圖5為圖1的側視剖視圖；圖6為圖1中磨頭進級臺的剖視圖結構示意圖；圖7為圖6的側視剖視圖；其中1為主軸箱,11為主軸，12為調頻電機,13為第一皮帶輪,14為皮帶，15為漲緊套，16為夾具；2為主軸滑臺，21為第一伺服電機，22為第一聯軸器，23為第一滾珠絲槓副，24為第一上滑板，25為第一交叉磙子導軌副，26為第一滑臺座；3為磨頭進給滑臺，31為第二伺服電機，32為第二聯軸器，33為第二滾珠絲槓副，34為第二上滑板，35為第二交叉磙子導軌副，36為第二滑臺座；4為磨頭，5為床身。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步詳述。如圖1、圖2所示，本發明包括主軸箱1、主軸滑臺2、磨頭進給滑臺3、磨頭4、床身5、數控系統、冷卻系統及潤滑系統，床身5採用高強度鑄鐵HT200整體精密鑄造式床身，強度δ > 220N/mm2，具有良好的減震性能，保證很好的靜態和動態剛性；在床身5上分別安裝有主軸滑臺2及磨頭進給滑臺3，其中主軸滑臺2上設有主軸箱I,磨頭進給滑臺3上設有磨頭4 ;所述主軸箱I內設有可轉動的主軸11,所述主軸11通過傳動機構與調頻電機12相連，在主軸11靠近磨頭4 一端的端部安裝有夾具16，待磨工件裝卡在所述夾具16上、隨主軸11在調頻電機12的驅動下旋轉，調頻電機12與數控系統電連接；在夾具16的外緣上安裝有砂輪修整器，該砂輪修整器為現有技術，砂輪修整器及夾具16與主軸11同軸運動。所述主軸滑臺2沿主軸11的徑向(即垂直於磨頭4的進給方向)往復移動，安裝在主軸滑臺2上的主軸箱I隨其移動；所述磨頭進給滑臺3位於待磨工件的一側(圖1中的右側)，沿所述主軸11的軸嚮往復移動，安裝在磨頭進給滑臺3上的磨頭4隨磨頭進給滑臺3移動，磨頭4與所述數控系統電連接，在磨頭4上安裝有磨削待磨工件的砂輪，該砂輪與主軸11的旋轉方向相反，對待磨工件進行磨削。如圖3所示，本實施例中的傳動機構採用同步帶及帶輪的方式，也可採用現有齒輪嚙合、鏈輪鏈條等方式；本實施例中的傳動機構包括第一皮帶輪13、第二皮帶輪及皮帶14，其中第二皮帶輪安裝在主軸11上，第一皮帶輪13安裝在所述調頻電機12的輸出端，第一皮帶輪I通過皮帶14與第二皮帶輪相連接，皮帶14採用多楔帶；所述調頻電機12與數控系統電連接。在第一皮帶輪13與調頻電機12輸出軸之間設有漲緊套15，第一皮帶輪13的輪軸採用彈性漲緊套15漲緊皮帶14，零迴轉間隙，消除了傳動誤差。本發明的主軸11為市購產品，購置於天津市翠湖機電有限公司生產的動靜壓主軸，該動靜壓主軸保證了工件高精度的迴轉和穩定性。如圖4、圖5所示，主軸滑臺2包括第一伺服電機21、第一聯軸器22、第一滾珠絲槓副23、第一上滑板24、第一交叉磙子導軌副25及第一滑臺座26，其中第一滑臺座26固接在床身5上,在第一滑臺座26上安裝有第一伺服電機21,該第一伺服電機21與數控系統電連接；第一滑臺座26上表面的兩側分別沿第一上滑板24的移動方向設有第一交叉磙子導軌副25，第一交叉磙子導軌副25在第一上滑板24移動過程中起導向作用；第一伺服電機21通過第一滾珠絲槓副23驅動第一上滑板24沿主軸11的徑嚮往復移動，第一滾珠絲槓副23包括滾珠絲槓及絲母，其中滾珠絲槓通過第一聯軸器22與第一伺服電機21相連，在滾珠絲槓上螺紋連接有絲母，該絲母固接在第一上滑板24的下表面，第一上滑板24隨絲母移動；所述主軸箱I安裝在第一上滑板24上。第一交叉磙子導軌副25與所述第一滾珠絲槓副23中的絲槓平行，且第一交叉磙子導軌副25及第一滾珠絲槓副23中的絲槓在水平面上垂直於主軸11，通過第一伺服電機21的驅動可以將主軸11上的待磨工件分別置於不同磨頭的位置。如圖6、圖7所示，磨頭進給滑臺3包括第二伺服電機31、第二聯軸器32、第二滾珠絲槓副33、第二上滑板34、第二交叉磙子導軌副35及第二滑臺座36，其中第二滑臺座36固接在床身5上，在第二滑臺座36上安裝有第二伺服電機31，該第二伺服電機31與數控系統電連接；第二滑臺座36上表面的兩側分別沿第二上滑板34的移動方向設有第二交叉磙子導軌副35，第二交叉磙子導軌副35在第二上滑板34移動過程中起導向作用；第二伺服電機31通過第二滾珠絲槓副33驅動第二上滑板34沿主軸11的軸嚮往復移動，第二滾珠絲槓副33包括滾珠絲槓及絲母，其中滾珠絲槓通過第二聯軸器32與第二伺服電機31相連，在滾珠絲槓上螺紋連接有絲母，該絲母固接在第二上滑板34的下表面，第二上滑板34隨絲母移動；所述磨頭4安裝在第二上滑板34上，磨頭4為三個，分別為粗磨中孔的磨頭、粗磨座面的磨頭及精磨中孔和座面的磨頭，每個磨頭4上均安裝有砂輪；本發明的砂輪採用CBN(立方氮化硼)砂輪，可用裝配在工件主軸上的修整器對砂輪進行修整；三個磨頭分別與數控系統電連接。第二交叉磙子導軌副35與所述第二滾珠絲槓副33中的絲槓平行，且第二交叉磙子導軌副35及第二滾珠絲槓副33中的絲槓平行於主軸11，通過第二伺服電機31的驅動使磨頭4進給。本發明的交叉磙子導軌副為市購產品，購置於上海中恆導軌有限公司，型號分別為 SGV9 600x780 SGV500x660。本發明的砂輪為市購產品，購置於北京榮峰磨料磨具有限公司，其中中孔砂輪的型號為CBN<ji 6x10x2. 5，座面砂輪的型號為CBN Φ 6x20x7x2. 5。本發明的磨頭、數控系統、冷卻系統及潤滑系統為現有技術。本發明的工件原理為加工時，待磨工件裝卡在主軸11的夾具上，調頻電機12驅動第一皮帶輪13旋轉，通過皮帶14傳遞給第二皮帶輪，進而帶動主軸11旋轉，裝卡在主軸11上的待磨工件隨主軸11共同旋轉；主軸滑臺2中的第一伺服電機21通過第一滾珠絲槓副23和第一交叉磙子導軌副25帶動安裝在第一上滑板24上的主軸箱I沿主軸11的徑嚮往復移動，使主軸11上的待磨工件分別置於三個磨頭的前方。磨頭進給滑臺3中的第二伺服電機31通過第二滾珠絲槓副33和第二交叉磙子導軌副35帶動安裝在第二上滑板34上的三個磨頭工進。各磨頭上的砂輪的旋轉方向與主軸11的旋轉方向相反，進而在數控系統的控制下對工件進行加工；加工時,先按加工餘量以及快進-粗磨中孔-粗磨座面-精磨中孔-精磨座面-快退的工藝流程進行加工。其中，先根據精度及磨削部位進行粗磨，粗磨至留有O. 03 O. 05mm的加工餘量，然後進行精磨，精磨至磨削圓度不超過O. 0005mm,粗糙度Ra < O. 4 μ m，同軸度< O. Olmm ;磨削中孔直徑Φ2ι πι Φ 20mm,最大加工長度為60mm。本發明的主軸滑臺2和磨頭進給滑臺3是本發明的主要運動部件，兩個滑臺主要由交叉磙子導軌副和滾珠絲槓副組成，伺服電機驅動，保證了控制進給要求及精度，實現了待磨工件平穩的移動，完成了粗`磨中孔、座面-精磨中孔-精磨座面-砂輪修整的加工過程。本發明的磨頭採用了氣浮軸承的電主軸，速度可達160000rpm/min和氣浮軸承的風動磨頭，速度可達lOOOOOrpm/min，完成了微孔的精密磨削加工；因使用氣浮軸承，保證了高速下磨頭的使用壽命和加工精度。本發明的夾具採用氣動彈性夾具，為現有技術，工件軸向定位，磨削後保證了工件尺寸的統一性和工件的精度要求。數控系統可先按加工餘量以及快進-粗磨中孔-粗磨座面-精磨中孔-精磨座面-快退的工藝流程編制好控制程序，存入；然後裝夾工件，啟動控制程序，進行加工。本發明可用於柴油機噴油嘴和出油閥中孔及座面(60°座面)一次性磨削，根據需要可以懸掛自動上下料機構，實現半自動化加工。
權利要求
1.一種加工中孔座面的數控磨床，包括床身、數控系統及冷卻系統，其特徵在於在床身(5)上分別安裝有主軸滑臺(2)及磨頭進給滑臺(3)，其中主軸滑臺(2)上設有主軸箱(I)，磨頭進給滑臺(3)上設有磨頭(4);所述主軸箱(I)內設有可轉動的主軸(11)，所述主軸(11)通過傳動機構與調頻電機(12)相連，在主軸(11)靠近磨頭(4) 一端的端部安裝有夾具(16)，待磨工件裝卡在所述夾具(16)上、隨主軸(11)轉動；所述主軸滑臺(2)沿主軸(II)的徑嚮往復移動，安裝在主軸滑臺(2)上的主軸箱(I)隨其移動；所述磨頭進給滑臺(3)位於待磨工件的一側，沿所述主軸(11)的軸嚮往復移動，安裝在磨頭進給滑臺(3)上的磨頭(4)隨磨頭進給滑臺(3)移動，磨頭(4)與所述數控系統電連接，在磨頭(4)上安裝有磨削待磨工件的砂輪。
2.按權利要求1所述加工中孔座面的數控磨床，其特徵在於所述主軸滑臺(2)包括第一伺服電機(21)、第一滾珠絲槓副(23)、第一上滑板(24)及第一滑臺座(26)，其中第一滑臺座(26)安裝在床身(5)上，在第一滑臺座(26)上安裝有第一伺服電機(21)，該第一伺服電機(21)通過第一滾珠絲槓副(23)驅動第一上滑板(24)沿主軸(11)的徑嚮往復移動；所述主軸箱(I)安裝在第一上滑板(24)上；所述第一伺服電機(21)與數控系統電連接。
3.按權利要求2所述加工中孔座面的數控磨床，其特徵在於所述第一滑臺座(26)上表面的兩側分別沿第一上滑板(24)的移動方向設有第一交叉磙子導軌副(25)，該第一交叉磙子導軌副(25)與所述第一滾珠絲槓副(23)中的絲槓平行，所述第一上滑板(24)的移動通過第一交叉磙子導軌副(25)導向。
4.按權利要求3所述加工中孔座面的數控磨床，其特徵在於所述第一交叉磙子導軌副(25)及第一滾珠絲槓副(23)中的絲槓在水平面上垂直於主軸(11)。
5.按權利要求1所述加工中孔座面的數控磨床，其特徵在於所述磨頭進給滑臺(3)包括第二伺服電機(31)、第二滾珠絲槓副(33)、第二上滑板(34)及第二滑臺座(36)，其中第二滑臺座(36)安裝在床身(5)上，在第二滑臺座(36)上安裝有第二伺服電機(31)，該第二伺服電機(31)通過第二滾珠絲槓副(33)驅動第二上滑板(34)沿主軸(11)的軸嚮往復移動；所述磨頭(4)安裝在第二上滑板(34)上；所述第二伺服電機(31)與數控系統電連接。
6.按權利要求5所述加工中孔座面的數控磨床，其特徵在於所述第二滑臺座(36)上表面的兩側分別沿主軸(11)的軸向設有第二交叉磙子導軌副(35)，該第二交叉磙子導軌副(35)與所述第二滾珠絲槓副(33)中的絲槓平行，所述第二上滑板(34)的移動通過第二交叉磙子導軌副(35)導向。
7.按權利要求1所述加工中孔座面的數控磨床，其特徵在於所述傳動機構包括第一皮帶輪(13)、第二皮帶輪及皮帶(14)，其中第二皮帶輪安裝在主軸(11)上，第一皮帶輪(13)安裝在所述調頻電機(12)的輸出端，第一皮帶輪(13)通過皮帶(14)與第二皮帶輪相連接；所述調頻電機(12)與數控系統電連接。
8.按權利要求1所述加工中孔座面的數控磨床，其特徵在於所述夾具(16)的外緣上安裝有砂輪修整器，該砂輪修整器及夾具(16)與主軸(11)同軸運動。
9.按權利要求1所述加工中孔座面的數控磨床，其特徵在於所述磨頭(4)為三個，分別為粗磨中孔的磨頭、粗磨座面的磨頭及精磨中孔和座面的磨頭。
10.按權利要求1所述加工中孔座面的數控磨床，其特徵在於所述主軸(11)為動靜壓主軸。
全文摘要
本發明涉及數控磨床，具體地說是一種加工中孔座面的數控磨床，包括床身、數控系統及冷卻系統，在床身上分別安裝有主軸滑臺及磨頭進給滑臺，主軸滑臺上設有主軸箱，磨頭進給滑臺上設有磨頭；主軸箱內設有可轉動的主軸，主軸通過傳動機構與調頻電機相連，在主軸靠近磨頭一端的端部安裝有夾具，待磨工件裝卡在夾具上、隨主軸轉動；主軸滑臺沿主軸的徑嚮往復移動，安裝在主軸滑臺上的主軸箱隨其移動；磨頭進給滑臺位於待磨工件的一側，沿主軸的軸嚮往復移動，安裝在磨頭進給滑臺上的磨頭隨磨頭進給滑臺移動，磨頭與所述數控系統電連接，在磨頭上安裝有磨削待磨工件的砂輪。本發明設計結構緊湊，實現了一次裝夾，大大提高了工作效率。
文檔編號B24B25/00GK103042457SQ20111031478
公開日2013年4月17日 申請日期2011年10月17日 優先權日2011年10月17日
發明者韓偉 申請人:東港威遠油泵油嘴有限公司