超高精度數控非圓曲面復合磨床的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及一種機械加工設備中的磨床，尤其涉及一種超高精度數控非圓曲面復合磨床，屬于機械加工機床領域。
【背景技術】
[0002]機械加工設備中磨床是一種常規精密加工機床，有內圓磨床、外圓磨床、平面磨床、工具磨床等等，按磨頭主軸布局形式分為立軸和臥軸兩種類型，常規磨床一般只有一個磨頭，且功能單一，磨削外圓的磨床無法磨平面，磨削平面的磨床無法磨外圓。近來，也出現了一些多磨頭復合磨床，如CN103817582A介紹了一種數控內外圓及端面復合磨床，它設置了三個臥式磨頭，主要針對汽車行業中各種齒輪的內孔、端面、外圓等回轉表面的精加工，CN103302558A介紹了一種數控復合磨床及其磨削方法也是針對大型軸承或齒輪內圓、外圓和端面的精加工磨削，這些均是針對特定零件的專用磨床，而對于一些軸類零件，如汽車動力轉向器輸入軸油口邊、多面體軸、外圓、軸向槽、端面等，一次裝卡如何實現高精度磨削，以及如凸輪軸這類非圓曲面的高精度磨削，目前現有的磨床和技術還無法實現。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種超高精度數控非圓曲面復合磨床，主要針對軸類零件，一次裝卡可實現外圓、軸向槽、多面體面、平面、端面、端面槽、錐面的磨削加工，尤其還可用于非圓曲面(如凸輪軸)的精密磨削加工。
[0004]本發明的上述目的是這樣實現的:提供一種超高精度數控非圓曲面復合磨床，它包括床身1、立柱2、砂輪，其特征在于:所述的床身I上安裝有Z軸移動導軌10，Z軸移動驅動系統11驅動工作臺3沿Z軸方向移動，工作臺3上安裝有頭架2、尾座9和測量裝置A5，頭架上安裝有旋轉主軸、C軸旋轉驅動系統21和工件卡盤4，尾座安裝有頂尖8，所述的床身上還安裝有X軸移動導軌12，X軸移動驅動系統13驅動立柱15沿X軸方向移動，立柱上安裝有臥軸砂輪盤20和Y軸移動導軌16，Y軸移動驅動系統17驅動Y軸滑板14沿Y軸方向移動，從而帶動安裝在Y軸滑板14上的立軸砂輪盤7和測量裝置B18沿Y軸方向移動；
[0005]所述頭架2上安裝的旋轉主軸軸線與尾座9上安裝的頂尖8軸線共線，且平行于Z軸，驅動旋轉主軸旋轉的C軸旋轉驅動系統21為直接連接的伺服電機；
[0006]所述安裝在工作臺3上的測量裝置A5安裝在油缸或氣缸的活塞桿前端，油缸或氣缸固裝在工作臺上，其測量中心高度與工件旋轉軸線等高，測量裝置A5可由油缸或氣缸驅動沿X軸方向移動，該測量裝置A5為主動測量儀；
[0007]所述用于驅動立柱及安裝其上的臥軸砂輪盤20、立軸砂輪盤7和測量裝置B18—起沿X軸移動的X軸移動驅動系統13為直線電機；
[0008]所述Y軸移動驅動系統17和Z軸移動驅動系統11均為由伺服電機驅動的滾珠絲杠副;
[0009]所述安裝在立柱15上臥軸砂輪盤20其旋轉軸線平行于工件旋轉軸線，垂直于立柱側立面，臥軸砂輪盤20位于立柱側端，砂輪軸從立柱側面穿過立柱柱體，臥軸砂輪盤及砂輪軸由電機驅動，并裝有動平衡自動調整裝置；
[0010]所述安裝在Y軸滑板14上的立軸砂輪盤7其旋轉軸線垂直于水平面，平行于Y軸方向，且處于臥式砂輪盤旋轉軸線前面，立軸砂輪盤主軸19或由電機驅動，或為電主軸；
[0011]所述安裝在Y軸滑板14上的測量裝置B18安裝在油缸或氣缸的活塞桿前端，油缸或氣缸固裝在Y軸滑板14上，測量裝置B18可由油缸或氣缸驅動沿Y軸方向上下移動，該測量裝置B18為在線測量探頭；
[0012]所述超高精度非圓曲面復合磨削是通過由直接連接的伺服電機控制工件旋轉的C軸與由直線電機控制立柱及安裝其上的臥軸砂輪盤20和立軸砂輪盤7移動的X軸聯動差補實現的。
[0013]本發明的超高精度數控非圓曲面復合磨床，具有如下有益的效果:
[0014]該超高精度數控非圓曲面復合磨床，由于安裝有臥軸砂輪盤和立軸砂輪盤，這樣一臺磨床同時具備了臥軸砂輪盤和立軸砂輪盤特點，工作臺上安裝有頭架和尾座，使工件加工過程變形降到最小，通過X軸、Y軸、Z軸和C軸四個伺服軸精準控制，實現了復合磨削的功能，工件一次裝卡不僅可磨削外圓、平面、溝槽、棱柱多面體、端面，還可通過C軸和X軸聯動差補磨削非圓曲面，C軸直驅保證了 C軸高精度，X軸采用直線電機驅動消除了用絲杠驅動所帶來的往復間隙，安裝在線測量檢測裝置，加工過程閉環控制，賦予了該磨床超高精度的品質。該超高精度數控非圓曲面復合磨床具有加工精度高、適用面廣、生產效率高等特點。
[0015]下面結合附圖和實施例對本發明的超高精度數控非圓曲面復合磨床作進一步說明。
【附圖說明】
[0016]圖1為超高精度數控非圓曲面復合磨床等軸側示意圖；
[0017]其中:
[0018]1-床身;2-頭架;3-工作臺;4-工件卡盤;5-測量裝置A;
[0019]6-加工工件;7-立軸砂輪盤;8-頂尖;9-尾座;1-Z軸移動導軌；
[0020]I1-Z軸移動驅動系統;12-X軸移動導軌;13-X軸移動驅動系統;14_Y軸滑板；
[0021 ] 15-立柱;16-Υ軸移動導軌;17-Υ軸移動驅動系統;18-測量裝置B;
[0022]19-立軸砂輪盤主軸;20-臥軸砂輪盤;21-C軸旋轉驅動系統；
【具體實施方式】
[0023]參照圖1所示，工作臺3上安裝有頭架2、尾座9和測量裝置A5，工件卡盤4裝卡工件后，尾座頂尖8將工件頂緊，Z軸移動驅動系統11驅動工作臺3使工件沿Z軸方向移動到合適位置，由氣缸或油缸將測量裝置B移下，對工件進行起始測量和定位，然后再左右移動以用來選擇用臥軸砂輪盤20或用立軸砂輪盤7加工，工作臺上的測量裝置A 5由氣缸或油缸驅動靠近工件，通過X軸、Y軸、Z軸及C軸合適的驅動和聯動進行磨削控制。其中，Y軸負責立軸砂輪盤7是否投入使用以及立軸砂輪盤7在Y軸方向上下移動和進給;X軸負責臥軸砂輪盤20或立軸砂輪盤7的精準徑向進給，C軸負責工件位置分度和加工方位，同時，C軸也可以使工件以合適、確定的速度旋轉;Z軸負責工件軸向加工部位選擇、軸向進給、端面磨削進給、加工砂輪盤選擇、測量裝置B的投用，如需要Z軸也可以使安裝在工作臺3上的加工工件6沿Z軸產生合適的往復振蕩。其中，C軸直驅保證了 C軸高精度，X軸采用直線電機驅動消除了用絲杠驅動所帶來的往復間隙，C軸與X軸精準聯動和差補，一次裝卡不但可以實現外圓、軸向槽、多面體面、平面、端面、端面槽、錐面的磨削加工，尤其還可用于非圓曲面(如凸輪軸)的精密磨削加工，安裝在線測量檢測裝置，整個加工過程閉環控制，確保實現超高精度磨削加工。
[0024]以上所述的僅是本發明的優選實施例。應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理和核心思想的前提下，還可以作出若干變形和改進，也視為屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種超高精度數控非圓曲面復合磨床，它包括床身(I)、立柱(15)、砂輪，其特征在于:所述的床身(I)上安裝有Z軸移動導軌(10)，Z軸移動驅動系統(11)驅動工作臺(3)沿Z軸方向移動，工作臺(3)上安裝有頭架(2)、尾座(9)和測量裝置A(5)，頭架上安裝有旋轉主軸、C軸旋轉驅動系統(21)和工件卡盤(4)，尾座安裝有頂尖(8)，所述的床身(I)上還安裝有X軸移動導軌(12)，X軸移動驅動系統(13)驅動立柱(15)沿X軸方向移動，立柱上安裝有臥軸砂輪盤(20)和Y軸移動導軌(I 6 )，Y軸移動驅動系統(I 7)驅動Y軸滑板(I 4)沿Y軸方向移動，從而帶動安裝在Y軸滑板(14)上的立軸砂輪盤(7)和測量裝置B(18)沿Y軸方向移動。2.根據權利要求1所述的一種超高精度數控非圓曲面復合磨床，其特征在于:所述頭架(2)上安裝的旋轉主軸軸線與尾座(9)上安裝的頂尖(8)軸線共線，且平行于Z軸，驅動旋轉主軸旋轉的C軸旋轉驅動系統(21)為直接連接的伺服電機。3.根據權利要求1所述的一種超高精度數控非圓曲面復合磨床，其特征在于:所述安裝在工作臺(3)上的測量裝置A(5)安裝在油缸或氣缸的活塞桿前端，油缸或氣缸固裝在工作臺上，其測量中心高度與工件旋轉軸線等高，測量裝置A(5)可由油缸或氣缸驅動沿X軸方向移動，該測量裝置A(5)為主動測量儀。4.根據權利要求1所述的一種超高精度數控非圓曲面復合磨床，其特征在于:所述用于驅動立柱及安裝其上的臥軸砂輪盤(20)、立軸砂輪盤(7)和測量裝置B(18)—起沿X軸移動的X軸移動驅動系統(13)為直線電機。5.根據權利要求1所述的一種超高精度數控非圓曲面復合磨床，其特征在于:所述Y軸移動驅動系統(17)和Z軸移動驅動系統(11)均為由伺服電機驅動的滾珠絲杠副。6.根據權利要求1所述的一種超高精度數控非圓曲面復合磨床，其特征在于:所述安裝在立柱(15)上臥軸砂輪盤(20)其旋轉軸線平行于工件旋轉軸線，垂直于立柱側立面，臥軸砂輪盤(20)位于立柱側端，砂輪軸從立柱側面穿過立柱柱體，臥軸砂輪盤及砂輪軸由電機驅動，并裝有動平衡自動調整裝置。7.根據權利要求1所述的一種超高精度數控非圓曲面復合磨床，其特征在于:所述安裝在Y軸滑板(14)上的立軸砂輪盤(7)其旋轉軸線垂直于水平面，平行于Y軸方向，且處于臥式砂輪盤旋轉軸線前面，立軸砂輪盤主軸(19)或由電機驅動，或為電主軸。8.根據權利要求1所述的一種超高精度數控非圓曲面復合磨床，其特征在于:所述安裝在Y軸滑板(14)上的測量裝置B(18)安裝在油缸或氣缸的活塞桿前端，油缸或氣缸固裝在Y軸滑板(14)上，測量裝置B(IS)可由油缸或氣缸驅動沿Y軸方向上下移動，該測量裝置B(18)為在線測量探頭。9.根據權利要求1所述的一種超高精度數控非圓曲面復合磨床，其特征在于:所述超高精度非圓曲面復合磨削是通過由直接連接的伺服電機控制工件旋轉的C軸與由直線電機控制立柱及安裝其上的臥軸砂輪盤(20)和立軸砂輪盤(7)移動的X軸聯動差補實現的。
【專利摘要】一種超高精度數控非圓曲面復合磨床，它包括床身和前后可移動立柱，工作臺處于床身前端，其上安裝有頭架和尾座和測量裝置，可移動立柱上安裝有一個臥軸和一個立軸砂輪盤，通過X軸、Y軸、Z軸和C軸四個伺服軸精準控制，實現了復合磨削的功能，工件一次裝卡不僅可磨削外圓、平面、溝槽、棱柱多面體、端面，還可通過C軸和X軸聯動差補磨削非圓曲面。該超高精度數控非圓曲面復合磨床具有加工精度高、適用面廣、生產效率高等特點。
【IPC分類】B24B41/02, B24B47/12, B24B27/00, B24B41/06, B24B25/00, B24B47/08, B24B49/08
【公開號】CN205237770
【申請號】CN201521035910
【發明人】吳行飛, 宋援朝, 呂桂芳, 曹光有
【申請人】北京博魯斯潘精密機床有限公司
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2015年12月15日