專利名稱：芯軸超精研磨機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種芯軸研磨機，尤其涉及一種具有溝道的芯軸超精研磨機。
技術背景軸承是廣泛應用于機械領域的一種零件，隨著機械技術的進步，對軸承的 精密度要求日趨提高。軸承與軸的精密度直接關系到機械系統的性能和壽命。 例如一種雙列紡織機專用的軸承與芯軸，其中軸承內設有溝道，芯軸表面也設 有溝道，其中在軸承與芯軸的溝道之間通過鋼珠配合，因此溝道表面的粗糙度、 溝道圓度等是加工的關鍵。目前使用一種手工超精研磨機來加工此類芯軸，其一般是設有至少一個手 動工位，然后由工人持工件在工位上進行研磨加工。但是這種手工設備存在一 些顯著的缺點，首先是效率問題，手工設備需要人工上料、下料，耗時多，一 人只能操縱一臺設備；其次，手工研磨機超精研磨工件需分粗超、精超兩個步 驟，節拍慢，效率低；再者，手動超精研磨的工件溝道較為粗糙(粗糙度較高)， 溝道圓度不高，溝道的溝徑差不穩定，導致質量不高；最后，手動控制的超精 研磨機無外防護，不夠安全。發明內容本發明所要解決的技術問題是提供一種全自動的具有更高精度的芯軸超 精研磨機。本發明為解決上述技術問題而采用的技術方案是提供一種芯軸超精研磨 機，包括具有一操作臺的機架、以及設于操作臺上的工件座、研磨裝置和上料 裝置，其中所述工件座包括平行設置的三個滾筒，其中相鄰的兩個滾筒間分別形成一研磨工位；所述研磨裝置包括兩個溝道研磨裝置，分別對應所述兩個 研磨工位設置，用以對研磨工位中的工件進行溝道加工；所述上料裝置包括一 送料機構、 一置料臺、以及一推料架，所述置料臺置于所述工件座前方，所述送料機構位于所述置料臺上方，用以將工件送至所述置料臺，所述推料架設于 所述置料臺前端，用以將工件從所述置料臺分別推入所述兩個研磨工位。上述的芯軸超精研磨機中，每個所述溝道研磨裝置包括一座體， 一水平移 位氣缸、 一擺動拖板、 一垂直移位氣缸、 一擺頭、以及一擺動驅動機構；所述 水平移位氣缸設于座體一側，所述擺動拖板設于座體另一側，并與水平移位氣 缸連接；所述垂直移位氣缸設于擺動拖板上，所述擺頭也設于所述擺動拖板上， 并與垂直移位氣缸連接；擺動拖板具有一擺軸，擺軸一端與所述擺動驅動機構 連接，擺軸另一端與所述擺頭連接。上述的芯軸超精研磨機中，所述擺頭包括設于擺頭端部的油石夾、設于油 石夾的油石、設于油石上方的壓板、以及對所述壓板加壓的油石補償氣缸。上述的芯軸超精研磨機中，所述送料機構包括一橫跨于所述工件座上方的 龍門架、 一設于龍門架上的橫移機構、以及一與所述橫移機構連接的機械手。上述的芯軸超精研磨機中，所述三個滾筒是由同一電機驅動。上述的芯軸超精研磨機中，所述機架上設有封閉罩殼。上述的芯軸超精研磨機中，還包括一油液輸送裝置，其具有第一輸油管和 第二輸油管，用以分別向所述兩溝道研磨工位提供超精油液。本發明由于采用上述技術方案，使之與現有技術相比，具有如下有益效果1. 相比過去的手動操作，本發明的全自動超精研磨機全過程自動循環， 提高了防護安全；2. 以機械手的上料代替過去的人工上料，動作穩定可靠，并使一人可以 操縱多個設備；3. 以氣缸代替彈簧來控制溝道研磨中的擺頭壓力，穩定保證溝道的溝徑值；4. 研磨過程中油石可以自動補償，擺動中心不變；5. 工件一次性超精研磨，節奏快、效率高。
以下結合附圖和具體實施例說明本發明的特征和優點，其中
圖1是本發明的芯軸超精研磨機前側的立體圖。圖2是本發明的芯軸超精研磨機后側的立體圖。圖3是本發明的芯軸超精研磨機的溝道研磨裝置的結構示意圖。圖4是圖3所示溝道研磨裝置的擺頭剖面結構示意圖。 圖5是本發明的芯軸超精研磨機的送料機構結構示意圖。 圖6是本發明的芯軸超精研磨機的電控系統結構框圖。
具體實施方式
請參閱圖1所示，本發明的芯軸超精研磨機包括機架10、工件座11、研 磨裝置12、以及上料裝置13。機架床身采用焊接結構，并低溫回火處理，床 身上放置有一大厚度的鑄鐵板101，作為操作臺，工件座ll、研磨裝置12、以 及上料裝置13設置在鑄鐵板101上，以保持相對位置固定不變。同時，床身 上可安裝全封閉的罩殼(圖中未示)，用于防止加工中用于冷卻工件(即芯軸) 的冷卻油霧的飛濺。工件座11設于鑄鐵板101后側的中央，它具有平行設置的三個滾筒111， 分別設在三個工件主軸112上，其中相鄰的兩個滾筒111間可放置待加工的工 件，由此分別形成2個研磨工位。本發明是按照"兩個工件一次定位，兩溝道 分別加工，同時加工兩個工件"的工藝原則設計的，其具體表現在，2個研磨 工位分別獨立地加工芯軸的溝道，而兩個溝道是先后加工完成。請參閱圖2所示，在一個實施例中，上述三個滾筒111是由同一電機113 進行驅動，以保持其同步。電機113通過皮帶輪帶動鄰近的主軸(進而設于其 上的滾筒111)旋轉，并通過使兩個摩擦筒114上升到相鄰兩個滾筒111之間， 產生摩擦來依次帶動另外兩個滾筒同步旋轉。研磨裝置12包括對應兩個研磨工位的兩個溝道研磨裝置12，分別設于鑄 鐵板101前側兩邊，其結構完全相同。請參照圖3，以右邊的研磨裝置12為例， 其包括一座體121，座體121前側一水平移位氣缸122，座體后側設有擺動拖 板124，擺動拖板124與水平移位氣缸122連接，在水平移位氣缸122伸縮時， 擺動拖板124隨之前后(即Y方向)移動。擺動拖板124上一側設有一垂直移 位氣缸125，以及一用于溝道加工的擺頭126，其中擺頭126受垂直移位氣缸 125的驅動，可上下移動(即Z方向)。此擺頭126處于溝道研磨工位的滾筒 的后方，其例如可首先加工芯軸后側的溝道，然后加工芯軸前側的溝道。座體 121上并設有一電機123，該電機例如與一曲軸、 一連桿及一擺臂組成一擺動 驅動機構，其中電機123驅動曲軸和連桿輸出一前后運動(Y軸方向)，再驅 動擺臂輸出一繞Y軸的轉角擺動。由于能輸出此擺動的驅動機構已為本領域技術人員所熟知，在此不再展開描述。擺動拖板124具有一擺軸(圖中未示)， 擺軸一端與該擺臂連接，擺軸另一端連接擺頭126。由于擺軸的傳遞作用，擺 頭126具有繞Y軸的轉角擺動方向R。請結合參閱圖3、圖4所示，擺頭126 進一步包括設于擺頭端部的油石夾1261、設于油石夾1261上的油石1262、設 于油石1262上方的壓板1263、以及對壓板加壓的油石補償氣缸1264。其中， 油石補償氣缸1264使油石1262上下移動，而油石1262用于工件的研磨，由 于油石會隨研磨而損耗，因而油石補償氣缸1264通過壓板1263對油石1262 保持向下的壓力，使其自動補償。這種自動補償技術可以保證所研磨的溝道的 圓度。請回到圖l所示，上料裝置13包括一置料臺131、 一推料架132、以及一 送料機構133。置料臺131置于工件座11前方，用于放置工件。送料機構133 設于置料臺131上方，以抓取工件送至置料臺131，而推料架132設于置料臺 131前端，受氣缸139驅動，具有Y方向移動能力，用以將工件從置料臺131 推至兩個研磨工位。請結合圖5所示，該送料機構133進一步包括一橫跨于工件座11上方的 龍門架134、 一設于龍門架上的橫移機構135，以及一與橫移機構135連接的 機械手136。橫移機構135由氣缸137驅動，其具有X方向平移能力，機械手 136具有Z方向移動能力，它是由氣缸138來驅動。通過機械手136可將工件 (即芯軸)從一進料槽20中抓取并送至置料臺131。此外，加工完畢后，該研磨機是通過下述方式排料三個滾筒lll中的外 側兩個滾筒向外平移而產生一間隙，使每個工位中的工件下落至一下料道21， 通過與下料道21連接的一排料機構22，將工件推出機架。再者，在兩個溝道研磨工位的上方，還可分別設有油管(圖未示)，它和 設于機身內或機身外的超精油液箱組成油液提供裝置。在研磨時，油管從超精 液箱中輸出油液對該兩個工位進行油液冷卻和潤滑，以保證研磨的順利進行。圖6是本發明的芯軸超精研磨機的電控系統結構框圖。請參閱圖6所示， 本發明的電控系統包括一 PLC 30、 一觸摸屏31、 一變頻器32、兩個直流無刷 驅動器33、多個電磁閥34、多個接近開關35、及多個按鈕開關36。其中PLC 30 用于研磨機的工作過程控制，其具有一RS232接口 301，與觸摸屏31連接，一 輸入接口 302，與接近開關和按鈕開關連接，以及一輸出接口 303，與變頻器 32、兩個電機驅動器33及多個電磁閥34連接。其中變頻器32與電機驅動器33需經過繼電器37驅動。觸摸屏31可顯示系統工作參數，并可接收使用者的 輸入設定。變頻器32用以分別驅動滾筒111的電機113。兩個直流無刷驅動器 用以驅動兩個研磨裝置的電機123。接近開關35用于檢測各個部件的位置，例 如機械手的上、下位置，擺頭的位置等，本領域技術人員可根據檢測需要設置 在適當位置。多個電磁閩34則用于控制各氣缸的動作。上述電控系統對于各 部件的控制，將通過下面對本發明的超精研磨機的工作過程描述而變得清楚， 本領域技術人員可根據該過程實現對PLC的編程。下面描述本發明的芯軸超精研磨機的工作過程。請根據需要參閱圖1 圖 5所示，開機后，兩個工位的滾筒111 一直保持滾動，首先由機械手134從進 料槽20夾取工件(即芯軸)，平移至置料臺131后放下，接著由推料架132 將工件從置料臺131分別推至兩個研磨工位。此后，水平移位氣缸122驅動擺 動拖板124向前(-Y方向)移動，擺頭126跳至工件上方，接著，垂直移位氣 缸125使擺頭126下壓(-Z方向)至與工件接觸，對工件進行一個溝道的加工。 加工完畢后，擺頭126上跳(+Z方向)，水平移位氣缸122 (經擺動拖板124) 驅動擺頭126向前(-Y方向)移至另一個溝道的加工位置上方，接著，垂直移 位氣缸125使擺頭126下壓(-Z方向)至與工件接觸，對工件進行另一個溝道 的加工。加工完畢后，擺頭36上跳(+Z方向)，并向后從芯軸上方退出(+Y 方向)。兩個溝道研磨工位的外側的兩個滾筒lll相對中間的滾筒移動，使工 件下落至下料道21中，完成工件加工。最后，由氣缸221驅動排料機構22，將成品芯軸送至機架。綜上所述，本發明的芯軸超精研磨機與現有的手工研磨機相比，具有以下 優點.-1. 相比過去的手動操作，本發明的全自動超精研磨機全過程自動循環， 提高了防護安全；2. 以機械手的上料代替過去的人工上料，動作穩定可靠，并使一人可以 操縱多個設備；3. 以氣缸代替彈簧來控制溝道研磨中的擺頭壓力，穩定保證溝道的溝徑值；4. 研磨過程中油石可以自動補償，擺動中心不變；5. 工件一次性超精研磨，不需經過粗超，節奏快、效率高。 以上的實施例說明僅為本發明的較佳實施例說明，本領域技術人員可依據本發明的上述實施例說明而作出其它種種等效的替換及修改。然而這些依據本 發明實施例所作的種種等效替換及修改，屬于本發明的發明精神及由權利要求 所界定的專利范圍內。
權利要求
1.一種芯軸超精研磨機，其特征在于，包括具有一操作臺的機架、以及設于操作臺上的工件座、研磨裝置和上料裝置，其中所述工件座包括平行設置的三個滾筒，其中相鄰的兩個滾筒間分別形成一研磨工位；所述研磨裝置包括兩個溝道研磨裝置，分別對應所述兩個研磨工位設置，用以對研磨工位中的工件進行溝道加工；所述上料裝置包括一送料機構、一置料臺、以及一推料架，所述置料臺置于所述工件座前方，所述送料機構位于所述置料臺上方，用以將工件送至所述置料臺，所述推料架設于所述置料臺前端，用以將工件從所述置料臺分別推入所述兩個研磨工位。
2. 如權利要求1所述的芯軸超精研磨機，其特征在于，每個所述溝道研 磨裝置包括一座體， 一水平移位氣缸、 一擺動拖板、 一垂直移位氣缸、 一擺頭、 以及一擺動驅動機構；所述水平移位氣缸設于座體一側，所述擺動拖板設于座 體另一側，并與水平移位氣缸連接；所述垂直移位氣缸設于擺動拖板上，所述 擺頭也設于所述擺動拖板上，并與垂直移位氣缸連接；擺動拖板具有一擺軸， 擺軸一端與所述擺動驅動機構連接，擺軸另一端與所述擺頭連接。
3. 如權利要求2所述的芯軸超精研磨機，其特征在于，所述擺頭包括設 于擺頭端部的油石夾、設于油石夾的油石、設于油石上方的壓板、以及對所述 壓板加壓的油石補償氣缸。
4. 如權利要求1所述的芯軸超精研磨機，其特征在于，所述送料機構包 括一橫跨于所述工件座上方的龍門架、 一設于龍門架上的橫移機構、以及一與 所述橫移機構連接的機械手。
5. 如權利要求1所述的芯軸超精研磨機，其特征在于，所述三個滾筒是 由同一電機驅動。
6. 如權利要求1所述的芯軸超精研磨機，其特征在于，所述機架上設有 封閉罩殼。
7. 如權利要求1所述的芯軸超精研磨機，其特征在于，還包括一油液輸 送裝置，其具有第一輸油管和第二輸油管，用以分別向所述兩溝道研磨工位提 供超精油液。
全文摘要
本發明公開一種芯軸超精研磨機，包括具有一操作臺的機架、以及設于操作臺上的工件座、研磨裝置和上料裝置，其中所述工件座包括平行設置的三個滾筒，其中相鄰的兩個滾筒間分別形成一研磨工位；所述研磨裝置包括兩個溝道研磨裝置，分別對應所述兩個研磨工位設置，用以對研磨工位中的工件進行溝道加工；所述上料裝置包括一送料機構、一置料臺、以及一推料架，所述置料臺置于所述工件座前方，所述送料機構位于所述置料臺上方，用以將工件送至所述置料臺，所述推料架設于所述置料臺前端，用以將工件從所述置料臺分別推入所述兩個研磨工位。本發明具有全自動運行、加工精確等諸多優點。
文檔編號B24B57/02GK101306514SQ20071004080
公開日2008年11月19日 申請日期2007年5月18日 優先權日2007年5月18日
發明者楊伯南, 程建偉, 宏 范 申請人:上海奔球精密機械有限公司