專利名稱：數(shù)控磨床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)械加工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于加強(qiáng)型直溝道球籠聯(lián)軸器中間軸溝道成型的專用數(shù)控磨床。
背景技術(shù)：
加強(qiáng)型直溝道球籠聯(lián)軸器的中間軸的兩端設(shè)計(jì)有與中間軸軸線平行的若干條直溝道作為兩個(gè)聯(lián)軸節(jié)的內(nèi)套。每條溝道的截面為橢圓型，與聯(lián)軸節(jié)對(duì)應(yīng)的鋼球有兩個(gè)接觸點(diǎn)，兩接觸點(diǎn)間的夾角有特殊的技術(shù)要求。這類工件有幾種不同的結(jié)構(gòu)形式，其典型結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖4、圖5、圖6、圖7、圖8。中間軸兩端的溝道經(jīng)過(guò)淬火熱處理后最終依靠磨削完成精加工。目前國(guó)內(nèi)加工同類工件所采用的加工工藝和工藝裝備基本是在自動(dòng)化程度低的普通工具磨或花鍵軸磨床上進(jìn)行磨削，成型磨削的刃具是砂輪，采用萬(wàn)能分度頭手動(dòng)分度和簡(jiǎn)易修整器手動(dòng)修整砂輪。萬(wàn)能分度頭手動(dòng)分度精度低，手動(dòng)修整砂輪質(zhì)量差，使磨削成型的溝道不能很好地滿足其技術(shù)要求；同時(shí)修整砂輪和磨削時(shí)調(diào)整要素多，都必須手動(dòng)完成，勞動(dòng)強(qiáng)度較大；再者， 這類簡(jiǎn)易加工設(shè)備無(wú)防塵設(shè)施，特別是修整砂輪時(shí)粉塵多，工人的勞動(dòng)環(huán)境較差。
發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有磨削設(shè)備的不足，本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于提供一種數(shù)控磨床，通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)磨頭、磨頭架、工作臺(tái)、分度機(jī)構(gòu)及金剛筆的直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)提高磨削設(shè)備的自動(dòng)化程度，改善勞動(dòng)環(huán)境，提升溝道磨削質(zhì)量的目的。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是數(shù)控系統(tǒng)分別與伺服電機(jī)一、伺服電機(jī)二、伺服電機(jī)三、伺服電機(jī)四、步進(jìn)電機(jī)連接，伺服電機(jī)一安裝于磨頭架上，通過(guò)滾珠絲桿一驅(qū)動(dòng)磨頭前后運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的前后(Z軸)直線運(yùn)動(dòng)；伺服電機(jī)二安裝于立柱上，通過(guò)滾珠絲桿二驅(qū)動(dòng)磨頭架上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的上下(Y軸)直線運(yùn)動(dòng)；伺服電機(jī)三安裝于床身底座上，通過(guò)滾珠絲桿三驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)縱向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的左右(X軸)直線運(yùn)動(dòng)；伺服電機(jī)四與分度機(jī)構(gòu)連接，通過(guò)安裝于其上的爪式卡盤(pán)和尾架夾持工件，以實(shí)現(xiàn)工件的數(shù)控分度或軸向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；步進(jìn)電機(jī)通過(guò)減速機(jī)構(gòu)與砂輪修整器回轉(zhuǎn)軸連接，實(shí)現(xiàn)砂輪修整器中金剛筆繞回轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，砂輪成形修整時(shí)，磨頭前后(Z軸)偏移至一定距離， 然后轉(zhuǎn)動(dòng)修整器金剛筆進(jìn)行砂輪成形修整，將砂輪工作表面修整達(dá)到要求，以加工出較高精度的溝道，從而滿足工件溝道的特殊形狀要求；砂輪軸由磨頭電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)砂輪旋轉(zhuǎn)，提供磨削時(shí)的切削主運(yùn)動(dòng)。所述數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)各自的驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，伺服電機(jī)一、伺服電機(jī)二、伺服電機(jī)三、伺服電機(jī)四為四軸聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，步進(jìn)電機(jī)為獨(dú)立系統(tǒng)，通過(guò)程控器與其余四軸配合完成程序控制動(dòng)作。所述磨頭架與立柱、磨頭架與磨頭、工作臺(tái)與床身之間均采用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌，可保證部件之間運(yùn)動(dòng)的靈活性和精度要求。[0008]機(jī)床帶有半封閉式護(hù)罩和抽風(fēng)除塵系統(tǒng)，抽風(fēng)除塵系統(tǒng)的抽風(fēng)口配置于砂輪上方的護(hù)罩上，以處理砂輪修整及磨削過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵；床身后部配置有冷卻循環(huán)系統(tǒng)。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，可用于磨削加強(qiáng)型直溝道球籠聯(lián)軸器中間軸的溝道，而且通過(guò)配置不同的工裝夾具，也可廣泛應(yīng)用于金屬零件的多種曲面的磨削加工。各部件的運(yùn)動(dòng)、定位可數(shù)控操作，自動(dòng)化程度高；數(shù)控回轉(zhuǎn)金剛筆式修整器采用步進(jìn)電機(jī)控制轉(zhuǎn)動(dòng)速度和角度，與磨頭定點(diǎn)偏移相配合進(jìn)行修整，砂輪修整精度高，砂輪的工作表面光滑； 配置有數(shù)控分度頭，工件分度精度準(zhǔn)確；抽風(fēng)除塵系統(tǒng)可有效改善勞動(dòng)環(huán)境。

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)簡(jiǎn)圖；圖2是圖1的側(cè)視圖；圖3是圖1的俯視圖；圖4是加強(qiáng)型直溝道球籠聯(lián)軸器的中間軸(雙頭型)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖5是圖4側(cè)視圖；圖6是加強(qiáng)型直溝道球籠聯(lián)軸器的中間軸(單頭I型)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖7是圖6的側(cè)視圖；圖8是加強(qiáng)型直溝道球籠聯(lián)軸器的中間軸(單頭II型)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2、圖3所示，本實(shí)用新型的機(jī)械部分由床身1、立柱25、磨頭架13、尾架 8、磨頭9、工作臺(tái)4、砂輪修整器6、分度機(jī)構(gòu)17及爪式卡盤(pán)15、砂輪軸M、抽風(fēng)除塵系統(tǒng)27、 半封閉式護(hù)罩觀、冷卻循環(huán)系統(tǒng)26等組成。床身1上固定安裝立柱25，立柱25通過(guò)滾動(dòng)直線導(dǎo)軌與滾珠絲桿二 20與磨頭架13連結(jié)；磨頭架13通過(guò)滾動(dòng)直線導(dǎo)軌10和滾珠絲桿一 21與磨頭9連結(jié)；磨頭9內(nèi)安裝有砂輪軸24，并通過(guò)砂輪軸M連結(jié)砂輪23，砂輪軸M 由磨頭電機(jī)18驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)砂輪23做主切削運(yùn)動(dòng)；床身1還通過(guò)滾動(dòng)直線導(dǎo)軌和滾珠絲杠三3與工作臺(tái)4連結(jié)；床身周?chē)惭b半封閉式護(hù)罩觀；床身左后方地面上放置冷卻循環(huán)系統(tǒng)26 ；抽風(fēng)除塵系統(tǒng)27的主機(jī)安裝于立柱25后面，通過(guò)軟管22與位于砂輪23上方的砂輪護(hù)罩11上的抽風(fēng)口相連；工作臺(tái)4的臺(tái)面上，于左側(cè)沿縱向安裝金剛筆5回轉(zhuǎn)式砂輪修整器6 ；工作臺(tái)4臺(tái)面上的右側(cè)安裝帶有爪式卡盤(pán)15的數(shù)控分度機(jī)構(gòu)17，與尾架8配合夾持工件14。砂輪修整器6的回轉(zhuǎn)中心、尾架8頂尖中心和分度機(jī)構(gòu)17的回轉(zhuǎn)中心在同一直線上。本實(shí)用新型的數(shù)控系統(tǒng)分別與伺服電機(jī)一 19、伺服電機(jī)二 12、伺服電機(jī)三2、伺服電機(jī)四16、步進(jìn)電機(jī)7連接。伺服電機(jī)一 19安裝于磨頭架13上，通過(guò)滾珠絲桿21驅(qū)動(dòng)磨頭9前后運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的Z軸直線運(yùn)動(dòng)；伺服電機(jī)二 12安裝于立柱25上，通過(guò)滾珠絲桿20驅(qū)動(dòng)磨頭架13上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的Y軸直線運(yùn)動(dòng)；伺服電機(jī)三2安裝于床身 1上，通過(guò)滾珠絲桿3驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)4做水平方向的左右運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的X軸運(yùn)動(dòng)；伺服電機(jī)四16與分度機(jī)構(gòu)17連接，通過(guò)安裝于其上的爪式卡盤(pán)15和尾架8夾持工件14，以實(shí)現(xiàn)工件14的數(shù)控分度或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；步進(jìn)電機(jī)7通過(guò)減速機(jī)構(gòu)與安裝于工作臺(tái)4左側(cè)的砂輪修整器6的回轉(zhuǎn)軸連接，實(shí)現(xiàn)砂輪修整器6的金剛筆5繞軸心的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)各自的驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，其中伺服電機(jī)一 19、伺服電機(jī)二 12、伺服電機(jī)三2、伺服電機(jī)四16共四套伺服系統(tǒng)為四軸聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，步進(jìn)電機(jī)7為獨(dú)立數(shù)控系統(tǒng)，通過(guò)程控器與其余四軸配合完成程序控制的動(dòng)作。本實(shí)用新型采用四軸聯(lián)動(dòng)FANUC半閉環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)光電脈沖編碼器檢測(cè)與伺服電機(jī)連接的滾珠絲杠轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速，間接檢測(cè)移動(dòng)部件的位移，將信息通過(guò)驅(qū)動(dòng)器反饋到數(shù)控系統(tǒng)的比較器中，采用所編制的程序，利用系統(tǒng)控制指令和數(shù)據(jù)進(jìn)行脈沖數(shù)目分配的運(yùn)算(即插補(bǔ)計(jì)算)，與輸入原指令位移值進(jìn)行比較，用比較后的差值進(jìn)行控制，使移動(dòng)部件補(bǔ)充位移，消除差值，產(chǎn)生磨床各坐標(biāo)的進(jìn)給脈沖，完成精確的運(yùn)算，再將進(jìn)給量通過(guò)驅(qū)動(dòng)器反饋給伺服電機(jī)，為進(jìn)給系統(tǒng)施加所需的旋轉(zhuǎn)力矩、轉(zhuǎn)速等，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的間歇進(jìn)給，達(dá)到設(shè)計(jì)的進(jìn)給要求。本實(shí)用新型加工加強(qiáng)型直溝道球籠聯(lián)軸器中間軸工件的規(guī)格范圍如下工件最小長(zhǎng)度80_ ；工件最大長(zhǎng)度700mm ；溝道直徑范圍Φ 8. 731 Φ 80讓；工件最小外徑Φ 22. 9mm ；工件最大外徑Φ 370mm ；本實(shí)用新型的操作流程如下啟動(dòng)設(shè)備，更換相應(yīng)規(guī)格的砂輪23，人工上料和裝夾，手動(dòng)對(duì)刀，然后復(fù)位，磨頭9 垂直方向停于上極限位，砂輪23寬度中心面停止于工件14軸心線位，工作臺(tái)4停于工件14 轉(zhuǎn)位休止位，數(shù)控砂輪修整器6的金剛筆5停于垂直向上的修整零位。自動(dòng)循環(huán)時(shí)，首先進(jìn)入修整程序。此時(shí)工作臺(tái)4向右移動(dòng)，使砂輪23趨近修整器 6。到達(dá)X軸修整位后磨頭9下降，使砂輪23到達(dá)Y軸修整起始位。然后開(kāi)啟砂輪軸M，啟動(dòng)完成后砂輪軸M橫向(Z軸)向前偏移一設(shè)定值(修正偏移量)，修整器6開(kāi)始一個(gè)方向的轉(zhuǎn)角約90° (角度可設(shè)定)的修整運(yùn)動(dòng)，再返回修整，直到修整零位停下。然后磨頭9后移一距離(兩倍修正偏移量)，修整器6從修整零位向另一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，之后返回修整，直到修整零位停止。砂輪軸M的Z向復(fù)位，磨頭9上行至越程位，修整程序結(jié)束。然后工作臺(tái)4左移到達(dá)X軸磨削起始位，磨頭9下降到Y(jié)軸磨削進(jìn)給起始位，開(kāi)始往復(fù)磨削程序。往復(fù)磨削時(shí)，工作臺(tái)4完成一次往復(fù)，磨頭9進(jìn)給補(bǔ)償一次或兩次，直至磨到某一設(shè)定尺寸。然后磨頭9上升到越程位，工作臺(tái)4右移到工件14轉(zhuǎn)位休止位，人工檢查溝徑和接觸點(diǎn)，確定下一步是進(jìn)入修整程序或進(jìn)入工件分度轉(zhuǎn)位程序。如果進(jìn)入修整程序，則工作臺(tái)4右移到X軸修整位，磨頭9下降進(jìn)入Y軸修整起始位+修整補(bǔ)償量，進(jìn)入后續(xù)砂輪修整程序。修整完成后磨頭9上升到越程位，工作臺(tái)4左移到X軸磨削起始位，磨頭9回到Y(jié)軸磨削起始位+此前的磨量，開(kāi)始磨削程序。如果進(jìn)入轉(zhuǎn)位程序，則啟動(dòng)分度轉(zhuǎn)臺(tái)，工件14轉(zhuǎn)動(dòng)180°。轉(zhuǎn)位完畢，工作臺(tái)4左移到達(dá)X軸磨削起始位，磨頭9下降到Y(jié)軸磨削起始位。然后開(kāi)始往復(fù)磨削程序。磨削到尺寸后，工作臺(tái)4右移到工件轉(zhuǎn)位休止位，磨頭9上升至越程位。循環(huán)暫停， 進(jìn)行人工測(cè)量和磨頭終磨位置設(shè)定。[0036]設(shè)定完畢，工作臺(tái)4左移到達(dá)X軸磨削起始位，磨頭9下降到Y(jié)軸磨削起始位，然后繼續(xù)往復(fù)磨削程序，直至設(shè)定的終磨尺寸。磨削到尺寸后，工作臺(tái)4右移到工件轉(zhuǎn)位休止位，磨頭9上升至越程位。工件轉(zhuǎn)位 60°。磨頭9下降到Y(jié)軸磨削起始位，工作臺(tái)4左移到達(dá)X軸磨削起始位，然后開(kāi)始往復(fù)磨削程序，直至設(shè)定的終磨尺寸。如此循環(huán)六次(或八次、十次)，完成磨削。然后復(fù)位。循環(huán)暫停，人工檢測(cè)尺寸。依據(jù)檢測(cè)的尺寸確定是否再進(jìn)入磨削循環(huán)。如果尺寸合格，則人工上下料，再進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。如果尺寸不合格，人工設(shè)定終磨尺寸，再次進(jìn)入磨削程序。
權(quán)利要求1.一種數(shù)控磨床，其特征在于數(shù)控系統(tǒng)分別與伺服電機(jī)一(19)、伺服電機(jī)二(12)、伺服電機(jī)三(2)、伺服電機(jī)四(16)、步進(jìn)電機(jī)(7)連接，伺服電機(jī)一(19)安裝于磨頭架(13)上， 通過(guò)滾珠絲桿一(21)驅(qū)動(dòng)磨頭(9)前后運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的前后Z軸直線運(yùn)動(dòng)；伺服電機(jī)二(12)安裝于立柱(25)上，通過(guò)滾珠絲桿二(20)驅(qū)動(dòng)磨頭架(13)上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的上下Y軸直線運(yùn)動(dòng)；伺服電機(jī)三(2)安裝于床身(1)底座上，通過(guò)滾珠絲桿三(3)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)(4)縱向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的左右X軸直線運(yùn)動(dòng)；伺服電機(jī)四(16)與分度機(jī)構(gòu) (17)連接，通過(guò)安裝于其上的爪式卡盤(pán)(15)和尾架(8)夾持工件(14)，以實(shí)現(xiàn)工件(14)的數(shù)控分度或軸向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；步進(jìn)電機(jī)(7 )通過(guò)減速機(jī)構(gòu)與砂輪修整器(6 )的回轉(zhuǎn)軸連接，實(shí)現(xiàn)砂輪修整器(6)中金剛筆(5)繞回轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；砂輪軸(24)由磨頭電機(jī)(18)直接驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)砂輪(23 )旋轉(zhuǎn)，提供磨削時(shí)的切削主運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控磨床，其特征在于數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)各自的驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，伺服電機(jī)一(19)、伺服電機(jī)二(12)、伺服電機(jī)三(2)、伺服電機(jī)四(16)為四軸聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，步進(jìn)電機(jī)(7)為獨(dú)立系統(tǒng)，通過(guò)程控器與其余四軸配合完成程序控制動(dòng)作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控磨床，其特征在于磨頭架(13)與立柱(25)、磨頭架 (13)與磨頭(9)、工作臺(tái)(4)與床身(1)之間均采用可保證部件之間運(yùn)動(dòng)靈活和精度的滾動(dòng)直線導(dǎo)軌。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控磨床，其特征在于機(jī)床帶有半封閉式護(hù)罩(28)和抽風(fēng)除塵系統(tǒng)(27)，抽風(fēng)除塵系統(tǒng)(27)的抽風(fēng)口配置于砂輪(23)上方的護(hù)罩(11)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控磨床，其特征在于床身(1)后部配置有冷卻循環(huán)系統(tǒng)(洸)。
專利摘要一種數(shù)控磨床，用于球籠聯(lián)軸器中間軸溝道成型磨削。數(shù)控系統(tǒng)分別與伺服電機(jī)及步進(jìn)電機(jī)連接，伺服電機(jī)一、二、三分別安裝于磨頭架、立柱及床身底座上，分別實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的Z、Y、X向直線運(yùn)動(dòng)，伺服電機(jī)四與分度機(jī)構(gòu)連接實(shí)現(xiàn)工件數(shù)控分度或軸向旋轉(zhuǎn)；步進(jìn)電機(jī)與修整器連接實(shí)現(xiàn)金剛筆回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；砂輪軸由磨頭電機(jī)驅(qū)動(dòng)提供磨削主運(yùn)動(dòng)；機(jī)床帶有半封閉式護(hù)罩、抽風(fēng)除塵及冷卻循環(huán)系統(tǒng)；伺服電機(jī)由四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)與四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)用程控器控制；本實(shí)用新型廣泛用于金屬零件多種曲面磨削加工。各部件運(yùn)動(dòng)、定位可數(shù)控操作，自動(dòng)化程度高，砂輪修整精度高，工作表面光滑，工件分度精度準(zhǔn)確，可有效改善勞動(dòng)環(huán)境，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
文檔編號(hào)B24B53/06GK201960433SQ20102063120
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者李政, 李文喜, 李鑫, 胡杰, 陳華平, 黃甡 申請(qǐng)人:襄樊市博亞機(jī)械有限公司