專利名稱：立式數控磨床加工偏心孔的偏心距調整方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及在立式數控磨床加工偏心孔工件時，非傳統手工調整的偏心距數字化伺服控 制調整方法及裝置。
背景技術：
對于偏心孔的加工，傳統的方法是首先確定工件偏心坐標(具體是在萬能分度頭或V 形架上的三爪自定心卡盤內夾持外圓，轉動分度手柄使工件選旋轉，用百分表在車制的內孔 下素線上找出孔的最低點，再在工件端面畫出過該點的中心線以及與之垂直的十字線。)；然 后在四爪單動卡盤中安裝工件，并進行一系列位置校正(包括對與偏心方向垂直的中心線
上兩點進行對稱校正，使偏心方向連線對中心，然后進行偏心方向的校正與調整，根據表值 反復調整該方向上兩卡爪，使之符合偏心距要求，最后還需重新進行對稱校正。)；再按內孔 找正后才能進行偏心孔磨削。應用此方法可以加工精度要求不高的偏心孔，但對于偏心距精 度高的工件卻無能為力。特別是在大批量生產中，每一個偏心工件都需要磨工手工調整偏心 距，這個過程消耗了大量時間，而且其精度和效率完全取決于磨工的技術水平，這種傳統的 加工工藝嚴重地影響著產品的合格率及生產效率。
通過專用夾具調偏心距是另一種目前常用的實現偏心孔磨削的途徑。這種夾具是根據某 種工件的特點專門設計的，通常由夾具主體、固定塊、調偏心滑塊、定位套、定位銷和定向 鍵等構成。其中部分夾具的偏心量可在一定范圍內調整，而更多的則不具備可調功能。夾具 的制造精度決定了偏心距調整的精度，因此保證工件偏心距精度對夾具的加工精度提出了很 高的要求，也增加了其制造成本；此外專用夾具也是依靠機械(如調偏心滑塊、定位銷)調 整偏心量，因此可調范圍相當有限。在實際生產中，專用夾具只適用于單一品種、大批量的 生產。
發明內容
本發明的目的在于針對現有技術的缺陷，提供一種立式磨床加工偏心孔的偏心距調整方 法及裝置，在立式數控磨床上增加伺服輔助軸，通過磨床數控系統驅動此軸拖動工作臺，使 偏心孔中心與旋轉底座的回轉中心重合，從而實現偏心距數字化伺服調整。對于某種內孔與 外圓存在偏心的工件，使用該方法加工只需要一個輔助工裝幫助確定偏心方向，即可通過數 字化伺服控制實現偏心距的精確調整。本發明克服了專用夾具結構復雜，精度要求高以及加 工成本貴的缺點，使偏心距的調整精度不再依賴于夾具精度，調整范圍也不再受限于夾具結 構。另一方面，較傳統調偏心方法而言，本發明調整偏心距靈活便捷，降低了夾裝工件時的人為干預程度、工作強度，大大提高了工件加工效率并對加工精度的穩定性提供了保證。
為達到上述目的，本發明的構思是首先通過輔助工裝3將工件4裝夾于工作臺2上， 使工件4的偏心方向與拉塊9的長方形階梯孔的中心線方向一致。在加工工件外圓時，旋轉 底座1和工作臺2固定在一起并且回轉中心相重合，處于如圖l所示位置。而加工工件的偏 心內孔時，通過磨床工作臺2驅動軸C的回轉運動精確定位工作臺2使其側下方的長方形階 梯孔9的中心線平行與輔助軸U，然后放松旋轉底座1與工作臺2的連接，并將工作臺2頂 起，再由輔助軸U的拉鉤8拖動工作臺2沿輔助軸U方向(即偏心方向)移動偏心距e，由 于輔助軸U與立式磨床砂輪架橫向進給驅動軸X平行，這樣工作臺2的中心便偏離了旋轉底 座l的回轉中心，卻使工件4的偏心孔中心與之重合，如圖2所示狀態。這時再將工作臺2 放下，并緊固在旋轉底座l上，就可以像磨削普通內圓一樣對工件的偏心孔進行數控加工了。 偏心孔加工完畢，輔助軸U 5再將工作臺2推回原位，使其中心與旋轉底座1中心重合， 取消工作臺2的偏心。
考慮到通過拖動工作臺調整偏心距對伺服輔助軸執行機構的輸出力矩和定位精度有較高 要求，而且必須便于集成在數控機床上，因此選擇用伺服電機經傳動機構驅動輔助軸。這樣 不僅可以提供足夠的力矩，還可以數字化精確控制運行位置和速度。
根據上述發明構思，本發明采下述技術方案
一種在立式數控磨床中調整偏心孔偏心距的方法，其特征在于操作步驟為
1) 通過輔助工裝將工件裝夾于工作臺上，使工件的偏心方向與安裝在工作臺側面下方的一 個帶有長方形階梯孔的拉塊的長方形階梯孔中心線方向一致；
2) 數控系統控制驅動軸C轉動工作臺，使其側面下方拉塊的長方形階梯孔的中心線平行 于所述伺服輔助軸U;
3) 夾緊油缸使旋轉底座與工作臺之間的連接放松；
4) 升降油缸將工作臺頂起，并保持工作臺與旋轉底座脫離；
5) 旋轉油缸驅動拉鉤旋轉90°至水平位置，以便伸入拉塊的長方形階梯孔；
6) 數控系統控制輔助軸U的伺服電機通過傳動機構使拉鉤沿U軸方向移動到拉塊的長方 形階梯孔內；
7) 旋轉油缸驅動拉鉤反向旋轉90°至垂直位置，使拉鉤緊貼拉塊內壁；
8) 數控系統控制輔助軸U的伺服電機通過傳動機構使拉鉤沿U軸方向移動偏心距e;
9) 升降油缸將工作臺放下；
10) 夾緊油缸將工作臺重新緊固在旋轉底座上；11) 旋轉油缸驅動拉鉤旋轉9(T至水平位置，以便退出拉塊的長方形階梯孔；
12) 數控系統控制輔助軸U的伺服電機通過傳動機構使拉鉤沿U軸方向退出移動；
13) 旋轉油缸驅動拉鉤反向旋轉90°至垂直位置。
本發明所用裝置，包括立式數控磨床的旋轉底座、工作臺、數控系統、工作臺驅動軸C
和砂輪架橫向進給驅動軸X，其特征在于
1) 有一個伺服電機經一套傳動機構驅動一根伺服輔助軸u，所述伺服電機由所述磨床數控
系統控制；
2) 所述輔助軸U位于由砂輪架橫向進給驅動軸X和工作臺驅動軸C回轉軸線確定的平面 內，且與砂輪架橫向進給驅動軸X平行；
3) 旋轉底座與工作臺之間裝有三個在圓周上均勻分布的升降油缸和三個在圓周上均勻分 布的夾緊油缸，在輔助軸U上裝有一個旋轉油缸連接一個拉鉤，所述三種油缸由所述 數控磨床的可編程邏輯控制器PLC控制，從而實現拉鉤的正反旋轉、工作臺的頂起放 下以及旋轉底座與工作臺之間的夾緊放松；
4) 所述工作臺側面下方裝有一個帶有長方形階梯孔的拉塊與所述拉鉤相匹配。所述拉鉤的 鉤頭為長方形，與拉塊的長方形階梯孔相插配，旋轉90°后能鉤扣在長方形階梯孔的 內側壁上。
本發明與現有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優點本發明對 于內孔與外圓存在偏心的工件，不用制造復雜的專用偏心夾具，只需一個輔助工裝幫助確定 偏心方向，即可通過數字化伺服控制實現偏心距的精確調整；且偏心距的調整精度不依賴于 夾具精度，調整范圍也不再受限于夾具結構，尤其適用于大偏心工件的磨削；本發明簡化了 夾裝工件的過程，縮短了加工時間，降低了勞動強度，無需二次裝夾，在一次裝夾中即可完 成外圓和偏心孔的加工，保證了磨削精度和效率。
圖1是磨削工件外圓時(即調整偏心前)機床狀態示意圖。 圖2是磨削工件偏心孔時(即調整偏心后)機床狀態示意圖。 圖3是典型工件---大偏心軸承機械圖。 圖4是偏心距調整流程圖。
具體實施例方式
以圖3所示的典型工件…大偏心量軸承為例，現將本發明的實施例敘述于后 參見圖3和圖4，本立式磨床加工偏心孔的偏心距調整方法如下首先，將偏心軸承安裝在輔助工裝上，再將其整體緊固在工作臺2上，通過輔助工裝的定位使偏心方向連線0,C^與
拉塊9的長方形階梯孔的中心線平行。然后通過數控系統控制工作臺2的驅動軸C、輔助軸 U的相關運動，并配合一系列數控系統的輔助指令或面板按鈕，由可編程邏輯控制器PLC控 制各油缸動作，依次完成以下調整步驟
1) 通過輔助工裝3將工件4裝夾于工作臺2上，使工件4的偏心方向與安裝在工作臺2側 面下方的一個帶有長方形階梯孔的拉塊9的長方形階梯孔中心線方向一致；
2) 數控系統控制驅動軸C轉動工作臺2，使其側面下方拉塊9的長方形階梯孔的中心線平 行于所述伺服輔助軸U;
3) 夾緊油缸7使旋轉底座1與工作臺2之間的連接放松；
4) 升降油缸6將工作臺2頂起，并保持工作臺2與旋轉底座1脫離；
5) 旋轉油缸5驅動拉鉤8旋轉90°至水平位置，以便伸入拉塊9的長方形階梯孔；
6) 數控系統控制輔助軸U的伺服電機10通過傳動機構11使拉鉤8沿U軸方向移動到拉 塊9的長方形階梯孔內；
7) 旋轉油缸5驅動拉鉤8反向旋轉90°至垂直位置，使拉鉤8緊貼拉塊9內壁；
8) 數控系統控制輔助軸U的伺服電機10通過傳動機構11使拉鉤8沿U軸方向移動偏心 距e;
9) 升降油缸6將工作臺2放下；
10) 夾緊油缸7將工作臺2重新緊固在旋轉底座1上；
11) 旋轉油缸5驅動拉鉤8旋轉90°至水平位置，以便退出拉塊9的長方形階梯孔；
12) 數控系統控制輔助軸U的伺服電機IO通過傳動機構11使拉鉤8沿U軸方向退出移動；
13) 旋轉油缸5驅動拉鉤8反向旋轉90°至垂直位置。
由此，利用數字化伺服控制精確調整偏心量的全過程就完成了。接下來，偏心孔的加工 過程與磨削普通內孔完全相同；加工完成后再由輔助軸U將工作臺(2)推回原位，使其中 心與旋轉底座1中心重合，取消工作臺2的偏心。
在上述調整過程中，步驟2)中使得工作臺2側面下方拉塊9的長方形階梯孔的中心線 平行與輔助軸U軸時的C軸坐標值，以及步驟6)、 12)中拉鉤8位于位置I、 II時輔助軸U 軸的坐標值都由機床設計及裝配情況決定，是兩個機械安裝常數，不隨工件變化而變動，可 以在機床安裝調試完成后利用標準量塊、量規測定出來。而步驟8)中拉鉤位于位置m時輔 助軸U的坐標值由工件的偏心距決定，需根據不同工件的偏心量進行設定。
參見圖1和圖2，上述方法所用的裝置，包括立式數控磨床的旋轉底座l、工作臺2、數
7控系統、工作臺2驅動軸C和砂輪架橫向進給驅動軸X，其特征在于
1) 有一個伺服電機10經一套傳動機構11驅動一根伺服輔助軸U，所述伺服電機10由所 述磨床數控系統控制；
2) 所述輔助軸U位于由砂輪架橫向進給驅動軸X和工作臺2驅動軸C回轉軸線確定的平 面內，且與砂輪架橫向進給驅動軸X平行；
3) 旋轉底座1與工作臺2之間裝有三個在圓周上均勻分布的升降油缸6和三個在圓周上均 勻分布的夾緊油缸7，在輔助軸U上裝有一個旋轉油缸5連接一個拉鉤8，所述三種油 缸6、 7、 5由所述數控磨床的可編程邏輯控制器PLC控制，從而實現拉鉤8的正反旋 轉、工作臺2的頂起放下以及旋轉底座1與工作臺2之間的夾緊放松；
4) 所述工作臺2側面下方裝有一個帶有長方形階梯孔的拉塊9與所述拉鉤8相匹配。所述 拉鉤8的鉤頭為長方形，與拉塊9的長方形階梯孔相插配，旋轉90°后能鉤扣在長方 形階梯孔的內側壁上。
權利要求
1.一種立式數控磨床加工偏心孔的偏心距調整方法，其特征在于在立式數控磨床上增加伺服輔助軸U，通過磨床數控系統驅動此軸拖動工作臺(2)，使偏心孔中心與旋轉底座的回轉中心重合，從而實現偏心距數字化伺服調整的方法。其特征在于操作步驟為a.通過輔助工裝(3)將工件(4)裝夾于工作臺(2)上，使工件(4)的偏心方向與安裝在工作臺(2)側面下方的一個帶有長方形階梯孔的拉塊(9)的長方形階梯孔中心線方向一致；b.數控系統控制驅動軸C轉動工作臺(2)，使其側面下方拉塊(9)的長方形階梯孔的中心線平行于所述伺服輔助軸U；c.夾緊油缸(7)使旋轉底座(1)與工作臺(2)之間的連接放松；d.升降油缸(6)將工作臺(2)頂起，并保持工作臺(2)與旋轉底座(1)脫離；e.旋轉油缸(5)驅動拉鉤(8)旋轉90°至水平位置，以便伸入拉塊(9)的長方形階梯孔；f.數控系統控制輔助軸U的伺服電機(10)通過傳動機構(11)使拉鉤(8)沿U軸方向移動到拉塊(9)的長方形階梯孔內；g.旋轉油缸(5)驅動拉鉤(8)反向旋轉90°至垂直位置，使拉鉤(8)緊貼拉塊(9)內壁；h.數控系統控制輔助軸U的伺服電機(10)通過傳動機構(11)使拉鉤(8)沿U軸方向移動偏心距e；i.升降油缸(6)將工作臺(2)放下；j.夾緊油缸(7)將工作臺(2)重新緊固在旋轉底座(1)上；k.旋轉油缸(5)驅動拉鉤(8)旋轉90°至水平位置，以便退出拉塊(9)的長方形階梯孔；l.數控系統控制輔助軸U的伺服電機(10)通過傳動機構(11)使拉鉤(8)沿U軸方向退出移動；m.旋轉油缸(5)驅動拉鉤(8)反向旋轉90°至垂直位置
2. —種根據權利要求1所述立式數控磨床加工偏心孔時偏心距調整方法用的裝置，包括立 式數控磨床的旋轉底座(1)、工作臺(2)、數控系統、工作臺(2)驅動軸C和砂輪架橫 向進給驅動軸X，其特征在于a.有一個伺服電機(10)經一套傳動機構(11)驅動一根伺服輔助軸U，所述伺服電機 (10)由所述磨床數控系統控制；b. 所述輔助軸U位于由砂輪架橫向進給驅動軸X和工作臺(2)驅動軸C回轉軸線確定 的平面內，且與砂輪架橫向進給驅動軸X平行；c. 旋轉底座(1)與工作臺(2)之間裝有三個在圓周上均勻分布的升降油缸(6)和三 個在圓周上均勻分布的夾緊油缸(7)，在輔助軸U上裝有一個旋轉油缸(5)連接一 個拉鉤(8)，所述三種油缸(6、 7、 5)由所述數控磨床的可編程邏輯控制器PLC控 第ij，從而實現拉鉤(8)的正反旋轉、工作臺(2)的頂起放下以及旋轉底座(1)與 工作臺(2)之間的夾緊放松；d. 所述工作臺(2)側面下方裝有一個帶有長方形階梯孔的拉塊(9)與所述拉鉤(8) 相匹配。所述拉鉤(8)的鉤頭為長方形，與拉塊(9)的長方形階梯孔相插配，旋轉 90°后能鉤扣在長方形階梯孔的內側壁。
全文摘要
本發明涉及一種立式數控磨床加工偏心孔的偏心距調整方法及裝置。本發明在立式數控磨床加工偏心孔工件時，通過數字化伺服控制實現各種規格偏心孔的偏心距精確調整的方法。此方法在立式數控磨床上增加伺服輔助軸，通過數字伺服驅動此軸拖動工作臺，使偏心孔中心與旋轉底座的回轉中心重合，從而實現偏心距調整的數字化伺服控制。該方法使偏心距的調整精度不再依賴于夾具精度，調整范圍也不再受限于夾具結構，尤其適用于大偏心工件。本發明簡化了夾裝工件的過程，降低了夾裝時的人為干預程度、工作強度，在一次裝夾中即可完成外圓和偏心孔的磨削，提高了加工效率并保證了加工精度的穩定性。
文檔編號B24B5/36GK101585156SQ20091005387
公開日2009年11月25日 申請日期2009年6月26日 優先權日2009年6月26日
發明者何永義, 博 劉, 靜 李, 沈南燕 申請人:上海大學