專利名稱：一種數(shù)控螺桿轉(zhuǎn)子磨床用砂輪修型裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于磨削加工與磨床技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種數(shù)控螺桿轉(zhuǎn)子磨床用砂輪修型裝置，專用于數(shù)控螺桿轉(zhuǎn)子磨床用砂輪的精確修型。
背景技術(shù)：
螺桿壓縮機(jī)發(fā)明于20世紀(jì)30年代，經(jīng)過持續(xù)的基礎(chǔ)理論研究和產(chǎn)品開發(fā)試驗(yàn)，其優(yōu)越性得到了不斷的發(fā)揮，被廣泛應(yīng)用于礦山、化工、動(dòng)力、冶金、建筑、機(jī)械、制冷等行業(yè)。螺桿壓縮機(jī)中的核心部件一高精度螺桿轉(zhuǎn)子的加工一直是螺桿壓縮機(jī)生產(chǎn)中的關(guān)鍵，為了提高和保證螺桿轉(zhuǎn)子的精度，磨削是目前采用的螺桿轉(zhuǎn)子曲面的最終成形工藝。螺桿轉(zhuǎn)子磨削加工中的難點(diǎn)集中在砂輪的修型，砂輪的修型質(zhì)量決定了螺桿轉(zhuǎn)子曲面的精度。螺桿轉(zhuǎn)子磨削加工與銑削加工非常相似，即磨削加工和銑削加工都是螺桿轉(zhuǎn)子曲面的成形加工方法，銑削加工中銑刀的刀齒形狀和磨削加工中砂輪的輪廓形狀都是由螺桿轉(zhuǎn)子曲面范成而得到，銑刀刀齒和砂輪輪廓的精度決定了最終所加工的螺桿轉(zhuǎn)子的尺寸精度和形狀誤差。但二者又有不同，銑刀屬于耐磨工具，其輪廓曲線相對(duì)固定，但是磨削用砂輪易磨損、易脫落，需要在磨削過程中經(jīng)常修型。同時(shí)，對(duì)砂輪的修型會(huì)使砂輪直徑變小，變小后的砂輪輪廓與修型前的砂輪輪廓不是等間距偏置，因此需要重新進(jìn)行計(jì)算。螺桿轉(zhuǎn)子曲面是非規(guī)律曲面，其截型復(fù)雜，這也使砂輪的截型復(fù)雜、計(jì)算困難，在現(xiàn)有的數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)中無法實(shí)現(xiàn)在線計(jì)算，大大降低了螺桿轉(zhuǎn)子的磨削效率。因此，在螺桿轉(zhuǎn)子的磨削加工中，砂輪修型裝置及工藝是影響螺桿轉(zhuǎn)子磨削效率和精度提高的重要因素。根據(jù)螺桿轉(zhuǎn)子和磨削用砂輪修型的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種新的螺桿轉(zhuǎn)子磨削用砂輪修型裝置及工藝，在保證螺桿轉(zhuǎn)子加工精度和加工質(zhì)量的前提下，提高機(jī)床整體加工效率非常必要。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種數(shù)控螺桿轉(zhuǎn)子磨床用砂輪修型裝置，采用離線計(jì)算和程序分段方式實(shí)現(xiàn)數(shù)控螺桿轉(zhuǎn)子磨床中砂輪的快速高效修型，在滿足螺桿轉(zhuǎn)子磨削加工精度和加工質(zhì)量的如提下，提聞機(jī)床的加工效率。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是，一種數(shù)控螺桿轉(zhuǎn)子磨床用砂輪修型裝置包括砂輪電機(jī)1，砂輪2，左金剛輪電機(jī)4，左金剛輪5，右金剛輪6，右金剛輪電機(jī)7，W向電機(jī)8，W向絲杠9，W向螺母10，V向電機(jī)11，V向絲杠12和V向螺母13 ;砂輪電機(jī)I和砂輪2布置在數(shù)控螺桿轉(zhuǎn)子磨床的頭架上，砂輪電機(jī)I通過皮帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)砂輪2轉(zhuǎn)動(dòng)'N向絲杠12和V向螺母13組成絲杠螺母副，V向電機(jī)11通過聯(lián)軸器連接并帶動(dòng)V向絲杠12旋轉(zhuǎn)，V向螺母13沿V向直線滑移；W向電機(jī)8通過聯(lián)軸器連接并帶動(dòng)W向絲杠9旋轉(zhuǎn)，使W向螺母10沿W向直線滑移；左金剛輪電機(jī)4帶動(dòng)左金剛輪5轉(zhuǎn)動(dòng)，右金剛輪電機(jī)7帶動(dòng)右金剛輪6轉(zhuǎn)動(dòng)，左金剛輪5和右金剛輪6的回轉(zhuǎn)中心均左、右金剛輪軸線14 ;左、右金剛輪軸線14和砂輪軸線3始終保持平行；砂輪最大輪緣截面15將砂輪2分為左、右兩部分。所述的數(shù)控螺桿轉(zhuǎn)子磨床的砂輪修型裝置采用下、中、上三層結(jié)構(gòu)，V向電機(jī)11、V向絲杠12和V向靜導(dǎo)軌布置在下層的砂輪頭架機(jī)體上；V向螺母13、W向電機(jī)8、W向絲杠9布置在中間層的V向動(dòng)導(dǎo)軌上；V向動(dòng)導(dǎo)軌與W向靜導(dǎo)軌相固連;W向螺母10、左金剛輪電機(jī)4、左金剛輪5、右金剛輪6和右金剛輪電機(jī)7布置在上層的W向動(dòng)導(dǎo)軌上。本實(shí)用新型的有益效果是一種數(shù)控螺桿轉(zhuǎn)子磨床用砂輪修型裝置在數(shù)控螺桿轉(zhuǎn)子磨床上實(shí)現(xiàn)砂輪的高效、精確修型，尤其是在不增加金剛輪直徑的前提下大幅提高砂輪徑向修型深度，保證砂輪的廓形精度和所磨削螺桿轉(zhuǎn)子的精度，提高機(jī)床的加工效率，操作簡(jiǎn)便，同時(shí)不受經(jīng)驗(yàn)的限制。對(duì)于保證機(jī)床加工精度、穩(wěn)定加工質(zhì)量和拓展加工能力等方面具有顯著作用。

圖1本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)圖。圖2本實(shí)用新型的左金剛輪修型砂輪順序圖。圖3本實(shí)用新型的右金剛輪修型砂輪順序圖。圖4本實(shí)用新型的砂輪修型次序圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1，一種數(shù)控螺桿轉(zhuǎn)子磨床用砂輪修型裝置包括砂輪電機(jī)1，砂輪2，左金剛輪電機(jī)4，左金剛輪5，右金剛輪6，右金剛輪電機(jī)7，W向電機(jī)8，W向絲杠9，W向螺母10，V向電機(jī)11，V向絲杠12和V向螺母13 ;砂輪電機(jī)I和砂輪2布置在數(shù)控螺桿轉(zhuǎn)子磨床的頭架上，砂輪電機(jī)I通過皮帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)砂輪2轉(zhuǎn)動(dòng)'N向絲杠12和V向螺母13組成絲杠螺母副，V向電機(jī)11通過聯(lián)軸器連接并帶動(dòng)V向絲杠12旋轉(zhuǎn)，V向螺母13沿V向直線滑移；W向電機(jī)8通過聯(lián)軸器連接并帶動(dòng)W向絲杠9旋轉(zhuǎn)，使W向螺母10沿W向直線滑移；左金剛輪電機(jī)4帶動(dòng)左金剛輪5轉(zhuǎn)動(dòng)，右金剛輪電機(jī)7帶動(dòng)右金剛輪6轉(zhuǎn)動(dòng)，左金剛輪5和右金剛輪6的回轉(zhuǎn)中心均左、右金剛輪軸線14 ;左、右金剛輪軸線14和砂輪軸線3始終保持平行，組成砂輪修整的運(yùn)動(dòng)平面。數(shù)控螺桿轉(zhuǎn)子磨床區(qū)別于通用數(shù)控螺紋磨床的最顯著特點(diǎn)在于砂輪頭架翻轉(zhuǎn)角度大，最大可以達(dá)到+60°到-60°，而普通螺紋磨床的砂輪頭架的旋轉(zhuǎn)角度在+20°到-20°范圍內(nèi)，這也使得數(shù)控螺桿轉(zhuǎn)子磨床的砂輪頭架結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜。在數(shù)控螺桿轉(zhuǎn)子磨床中的砂輪修型裝置中將左金剛輪5和右金剛輪6分別驅(qū)動(dòng)，原因是螺桿轉(zhuǎn)子的螺旋槽很深，磨削所需要的砂輪外凸輪廓高。金剛輪的最大輪緣直徑一定，如果采用同軸安裝同一電機(jī)驅(qū)動(dòng)則金剛輪沿V向的最大進(jìn)給深度受限。數(shù)控螺桿轉(zhuǎn)子磨床的砂輪修型裝置采用下、中、上三層總體結(jié)構(gòu)，V向電機(jī)11、V向絲杠12和V向靜導(dǎo)軌布置在下層的砂輪頭架機(jī)體上；V向螺母13、W向電機(jī)8、W向絲杠9布置在中間層的V向動(dòng)導(dǎo)軌上；V向動(dòng)導(dǎo)軌與W向靜導(dǎo)軌相固連;W向螺母10、左金剛輪電機(jī)4、左金剛輪5、右金剛輪6和右金剛輪電機(jī)7布置在上層的W向動(dòng)導(dǎo)軌上。當(dāng)V向電機(jī)11驅(qū)動(dòng)V向絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，V向螺母13帶動(dòng)中間層的V向動(dòng)導(dǎo)軌及上層的W向動(dòng)導(dǎo)軌一起沿著V向直線進(jìn)給，即左金剛輪5和金剛輪6沿著V向進(jìn)給。當(dāng)W向電機(jī)8驅(qū)動(dòng)W向絲杠9轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上層的W向動(dòng)導(dǎo)軌與安裝在W向動(dòng)導(dǎo)軌上的金剛輪5和金剛輪6沿著W向進(jìn)給。當(dāng)V向電機(jī)11和W向電機(jī)8同時(shí)有運(yùn)動(dòng)輸出時(shí)，左金剛輪5和右金剛輪6的輪緣和砂輪的接觸點(diǎn)就是一條復(fù)雜曲線，該曲線繞砂輪軸線3回轉(zhuǎn)就形成了砂輪的修型回轉(zhuǎn)曲面。因此，砂輪的回轉(zhuǎn)曲面變化可以通過改變V向電機(jī)11和W向電機(jī)8的輸出值來實(shí)現(xiàn)。在數(shù)控系統(tǒng)中，V向電機(jī)11和W向電機(jī)8的輸出轉(zhuǎn)速值的改變可以通過數(shù)控指令中的V、W坐標(biāo)值的變化來實(shí)現(xiàn)。如圖2，砂輪2的左側(cè)輪廓修型采用左金剛輪5，左金剛輪5的進(jìn)給軌跡為A-B-C-D-E-A0為了實(shí)現(xiàn)砂輪打頂，即左金剛輪5實(shí)際進(jìn)給軌跡采用A-B-與C點(diǎn)V向坐標(biāo)相同W向坐標(biāo)小1_的位置-C-D-E-A，砂輪左側(cè)修型的有效范圍是從砂輪最大輪緣直徑Dmax到砂輪最小輪緣直徑Dmin。如圖3，砂輪2的右側(cè)輪廓修型采用右金剛輪6，右金剛輪6的進(jìn)給軌跡為P-Q-R-S-T-P的順序方法；為了實(shí)現(xiàn)砂輪打頂，即右金剛輪6的實(shí)際進(jìn)給軌跡為P-Q-與R點(diǎn)V向坐標(biāo)相同W向坐標(biāo)大1_的位置-R-S-T-P，砂輪右側(cè)修型的有效范圍是從砂輪最大輪緣直徑Dmax到砂輪最小輪緣直徑Dmin。砂輪2的每一次修型可采用先由左金剛輪5完成砂輪左端面至砂輪最大輪緣截面15的修型，然后由右金剛輪6完成砂輪右端面至砂輪最大輪緣截面15的修型，或者由先右金剛輪6完成砂輪右端面至砂輪最大輪緣截面15的修型，然后由左金剛輪5完成砂輪左端面至砂輪最大輪緣截面15的修型。兩種實(shí)現(xiàn)方法對(duì)于最終砂輪輪廓的成型沒有影響。如圖4，砂輪分段修型工藝包括砂輪2的修型次序?yàn)閖_j，k-k, m-m, n_n，......，直
至砂輪有效半徑的最小值；從j_j輪廓到k-k輪廓之前多次修型采用j_j輪廓對(duì)應(yīng)的砂輪修型程序，從k-k輪廓到m-m輪廓之前的多次修型采用k-k輪廓對(duì)應(yīng)的修型程序，依次類推可以用較少的砂輪理論廓形數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)砂輪的多次精確修型。理論上，砂輪在一次修型之后，其最大外緣直徑變小一次，就會(huì)引起通過砂輪最大外緣直徑而計(jì)算得到的砂輪廓形曲線發(fā)生變化，在第二次砂輪修型時(shí)必須采用第一次砂輪修型后的砂輪最大輪緣直徑重新計(jì)算得到的砂輪廓形數(shù)據(jù)，依次類推。實(shí)際中，根據(jù)螺桿轉(zhuǎn)子和砂輪最大輪緣直徑計(jì)算砂輪輪廓數(shù)據(jù)的過程復(fù)雜、計(jì)算量大，利用現(xiàn)有的CNC數(shù)控系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)在線計(jì)算，即使采用功能較優(yōu)的計(jì)算機(jī)，單次計(jì)算耗時(shí)在四、五小時(shí)以上。因此，每次修型砂輪之后重新計(jì)算的方法無法實(shí)現(xiàn)?？紤]到砂輪每次的修型進(jìn)給量在0.05mm以下，所引起的砂輪輪廓的變化很小，因而采用同一組修型數(shù)據(jù)對(duì)砂輪進(jìn)行多次修型。即從j-j開始到k-k之前的這一厚度層砂輪被修掉時(shí)采用j_j曲線對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù),從k-k開始到m-m這一厚度層砂輪被修掉時(shí)采用k-k曲線對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，其中j-j到k-k曲線之間的厚度必須經(jīng)過相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)之后確定。這種采用離線計(jì)算量大為減少，同時(shí)生成的砂輪數(shù)控修型程序精煉。數(shù)控螺桿轉(zhuǎn)子磨床砂輪修型原理是:數(shù)控螺桿轉(zhuǎn)子磨床砂輪修型裝置采用數(shù)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)砂輪復(fù)雜廓形精確修型。將兩個(gè)碟形金剛輪大端面相向同軸安裝，金剛輪軸線與砂輪軸線平行布置，兩軸線所在平面即為砂輪修型時(shí)金剛輪的進(jìn)給平面。分別驅(qū)動(dòng)的兩金剛輪在此平面內(nèi)沿兩個(gè)直角坐標(biāo)矢量方向進(jìn)給，以實(shí)現(xiàn)金剛輪輪緣與砂輪輪緣的點(diǎn)接觸。接觸點(diǎn)的軌跡形成一條平面曲線，此平面曲線繞砂輪軸線旋轉(zhuǎn)一周即為砂輪的輪廓曲面。將該曲線設(shè)計(jì)成金剛輪的進(jìn)給軌跡，砂輪和金剛輪在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下繞各自軸線旋轉(zhuǎn)即可完成修型。
權(quán)利要求1.一種數(shù)控螺桿轉(zhuǎn)子磨床用砂輪修型裝置其特征包括數(shù)控螺桿轉(zhuǎn)子磨床中的砂輪修型裝置包括砂輪電機(jī)(1)，砂輪(2)，左金剛輪電機(jī)(4)，左金剛輪(5)，右金剛輪￠)，右金剛輪電機(jī)(7)，W向電機(jī)(8), W向絲杠(9), W向螺母(10)，V向電機(jī)(11)，V向絲杠(12)和V向螺母(13);砂輪電機(jī)⑴和砂輪⑵布置在數(shù)控螺桿轉(zhuǎn)子磨床的頭架上，砂輪電機(jī)(I)通過皮帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)砂輪(2)轉(zhuǎn)動(dòng)；V向絲杠(12)和V向螺母(13)組成絲杠螺母副，V向電機(jī)(11)通過聯(lián)軸器連接并帶動(dòng)V向絲杠(12)旋轉(zhuǎn)，V向螺母(13)沿V向直線滑移；W向電機(jī)(8)通過聯(lián)軸器連接并帶動(dòng)W向絲杠(9)旋轉(zhuǎn)，使W向螺母(10)沿W向直線滑移；左金剛輪電機(jī)⑷帶動(dòng)左金剛輪(5)轉(zhuǎn)動(dòng)，右金剛輪電機(jī)(7)帶動(dòng)右金剛輪(6)轉(zhuǎn)動(dòng)，左金剛輪(5)和右金剛輪(6)的回轉(zhuǎn)中心均為左、右金剛輪軸線(14);左、右金剛輪軸線(14)和砂輪軸線(3)始終保持平行；砂輪最大輪緣截面(15)將砂輪(2)分為左、右兩部分。
2.如權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控螺桿轉(zhuǎn)子磨床用砂輪修型裝置，其特征在于所述的數(shù)控螺桿轉(zhuǎn)子磨床的砂輪修型裝置采用下、中、上三層結(jié)構(gòu)，V向電機(jī)(11)、V向絲杠(12)和V向靜導(dǎo)軌布置在下層的砂輪頭架機(jī)體上；V向螺母(13)、W向電機(jī)⑶、W向絲杠(9)布置在中間層的V向動(dòng)導(dǎo)軌上'N向動(dòng)導(dǎo)軌與W向靜導(dǎo)軌相固連；W向螺母(10)、左金剛輪電機(jī)(4)、左金剛輪(5)、右金剛輪 (6)和右金剛輪電機(jī)(7)布置在上層的W向動(dòng)導(dǎo)軌上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種數(shù)控螺桿轉(zhuǎn)子磨床用砂輪修型裝置，采用下、中、上三層總體結(jié)構(gòu)，包括兩個(gè)同軸分開驅(qū)動(dòng)的金剛輪和能實(shí)現(xiàn)兩金剛輪沿平面正交矢量V、W向進(jìn)給的驅(qū)動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)砂輪廓形分左、右兩段進(jìn)行修型，大大提高了小直徑金剛輪實(shí)現(xiàn)較大凸緣修型，以滿足磨削螺旋槽較深的螺桿轉(zhuǎn)子需要。本實(shí)用新型在保證砂輪的廓形精度和所磨削螺桿轉(zhuǎn)子的精度前提下，實(shí)現(xiàn)了螺桿轉(zhuǎn)子磨削用砂輪的高效、高精度修型，提高機(jī)床的加工效率，操作簡(jiǎn)便，同時(shí)不受經(jīng)驗(yàn)的限制，對(duì)于保證機(jī)床加工精度、穩(wěn)定加工質(zhì)量和拓展加工能力等方面具有顯著作用。
文檔編號(hào)B24B53/075GK203019226SQ20132001288
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月9日
發(fā)明者趙永強(qiáng), 侯紅玲, 李志峰 申請(qǐng)人:陜西理工學(xué)院