CN101927380B - 平面二次包络环面蜗杆专用磨头 - Google Patents

Abstract

一种平面二次包络环面蜗杆专用磨头，其十字滑台上装有磨头立柱，轴套水平安装在磨头立柱上，前法兰和后法兰安装在轴套的两端；安装在轴套上的调整蜗轮与安装在磨头立柱上的调整蜗杆相啮合；磨具内端面上装有的补偿导轨条与前法兰的外端面上装有的补偿导轨条配合；砂轮安装在磨具的主轴上，且砂轮的工作面与轴套的中心轴线重合；磨头立柱内安装有夹紧机构，后法兰的外端面装有电机，电机主轴上固定的皮带轮通过皮带与磨具主轴上固定的皮带轮连接。本发明不论砂轮工作角度如何调整，砂轮工作面始终与砂轮倾斜角调整轴重合，调整砂轮角度不影响砂轮高度变化，且砂轮补偿修整自动化程度高，整机结构设计巧妙，调整方便，性能稳定可靠。

Description

平面二次包络环面蜗杆专用磨头

技术领域

本发明涉及一种平面二次包络环面蜗杆专用磨头，属于平面二次包络环面蜗杆加工设备制造技术领域。 

背景技术

平面二次包络环面蜗杆(简称“环面蜗杆”)专用磨头是环面蜗杆机床的关键部件。目前国内所有的环面蜗杆机床无论是普通型还是数控型，都是将环面蜗杆的车削和磨削放在同一台机床上进行。车削时安装车刀座，磨削时将车刀座取下，换上专用磨头。由于平面二次包络环面蜗杆的加工过程复杂，磨削前需对磨头的砂轮工作角度、工作高度、磨头在刀台上的回转半径以及基圆半径等4个参数手动调整，在磨削过程中还需要多次补偿、修整砂轮等。同时，为了避免磨削小规格工件时磨头与工件的干涉，磨头体积要尽可能小。在体积小，调整环节多的情况下，要保证磨头具有足够的刚性和很高的精度，一直是业内难以解决的问题。另外，国内现有磨头大多结构复杂、磨头参数调整麻烦，精度不能保证，砂轮修整、补偿需要停机后手动进行，存在安全隐患，精度低、效率低。因此，国内急需高效、高精度、结构简单、调整方便、性能稳定可靠的环面蜗杆磨头。 

发明内容

本发明解决的技术问题：设计一种平面二次包络环面蜗杆专用磨头，整机结构设计巧妙，不论砂轮工作角度如何调整，砂轮工作面始终与砂轮倾斜角调整轴重合，调整砂轮角度不影响砂轮高度变化，减少了砂轮高度调整环节，且砂轮补偿修整自动化程度高，克服了现有磨头精度低、刚性差、调整麻烦、砂轮补偿修整自动化程度低的缺点。 

本发明的技术解决方案：一种平面二次包络环面蜗杆专用磨头，包括十 字滑台(2)。十字滑台(2)上装有磨头立柱(3)，轴套(13)水平安装在磨头立柱(3)上，前法兰(11)和后法兰(12)安装在轴套(13)的两端，且前法兰(11)和后法兰(12)的内端面分别与磨头立柱(3)的两外端面贴合；调整蜗轮(15)安装在轴套(13)上，调整蜗杆(17)安装在磨头立柱(3)上，且调整蜗杆(17)与调整蜗轮(15)相啮合；前法兰(11)的外端面上装有补偿导轨条I(14)，磨具(9)的内端面上装有补偿导轨条II(10)，且补偿导轨条II(10)和补偿导轨条I(14)配合将磨具(9)支撑在补偿导轨条I(14)上；砂轮(8)安装在磨具(9)的主轴上，且砂轮(8)的工作面与轴套(13)的中心轴线重合；磨头立柱(3)内安装有夹紧机构(18)，且夹紧机构(18)的夹紧螺栓头部与前法兰(11)内端面的T型槽配合；后法兰(12)的外端面装有电机(19)，电机(19)主轴上固定的皮带轮通过皮带(20)与磨具(9)主轴上固定的皮带轮连接。 

所述轴套(13)上装有角度编码器(16)。 

所述前法兰(11)的外端面上装有砂轮修整器(21)，磨具(9)上固定有修整基准块(22)，且修整基准块(22)的基准面与砂轮(8)工作面的距离为一固定数值L；砂轮修整器(21)由修整器底座(31)、修整油缸(32)、固定活塞(33)、修整笔座(34)、活塞杆(35)、油缸导轨条(36)、底座导轨条(37)、端面法兰(38)及修正笔(39)构成；修整器底座(31)固定在前法兰(11)的外端面上，修整器底座(31)的底部制有凹槽(40)，两端固定有端面法兰(38)，凹槽(40)的两侧壁上固定有底座导轨条(37)，修整油缸(32)的两侧壁上固定有油缸导轨条(36)，且油缸导轨条(36)与底座导轨条(37)相配合，固定活塞(33)位于修整油缸(32)中，且固定活塞(33)的两端连接有活塞杆(35)，活塞杆(35)的两端固定在两端面法兰(38)上，修整笔座(34)固定在修整油缸(32)的上端面，修整笔座(34)的顶端固定有修正笔(39)。 

所述磨具(9)上装有砂轮补偿机构，砂轮补偿机构由补偿丝杆(23)、补偿蜗轮(25)、补偿蜗杆(26)、补偿电机(27)及补偿螺母(30)构成；补偿螺母(30)固定在磨具(9)的后端，补偿丝杆(23)螺纹端与补偿螺母(30)配合，另一端固定有补偿蜗轮(25)且通过轴承块(24)固定在前法兰(11)上，补偿蜗杆(26)、补偿电机(27)均安装在前法兰(11)上，且补偿蜗杆(26)与补偿蜗轮(25)相啮合，补偿电机(27)主轴上固定的皮带轮通过皮带(28)与补偿蜗杆(26)上固定的皮带轮连接。 

所述十字滑台(2)的上下两端面上制有相互垂直的“V”型导轨，下“V”型导轨与机床圆刀台(1)上端面的“V”型槽配合，上“V”型导轨与磨头立柱(3)下端面的“V”型槽配合；径向调整丝杆(4)的一端通过第一轴承块(5)安装在圆台面(1)上，另一端与十字滑台(2)螺纹连接，横向调整丝杆(6)的一端通过第二轴承块(7)安装在十字滑台(2)上，另一端与磨头立柱(3)螺纹连接。 

所述活塞杆(35)内制有通油孔(40)。 

所述修整油缸(32)的侧面安装有行程撞块(41)，修整器底座(31)的两端安装有接近开关II(42)，且行程撞块(41)与接近开关II(42)位于同侧。 

所述补偿电机(27)主轴旁装有接近开关I(29)。 

本发明与现有技术相比具有的优点和效果： 

1、本发明砂轮工作角度调整机构设计巧妙，不论砂轮工作角度如何调整，砂轮工作面始终与砂轮倾斜角调整轴重合，取消了砂轮高度调整机构，减少了调整环节，使得磨头刚性更好，精度更高。 

2、本发明在砂轮工作角度调整机构上安装有精密数显尺，并设有液压自动夹紧机构，将调整精度提高到0.001度，保证了砂轮工作角度调整的精确度以及磨头刚性，提高了磨头自动化水平。 

3、本发明通过调整丝杆和精密V形导轨调整基圆半径和磨削半径，使基圆半径和磨削半径调整更方便、准确、可靠。 

4、本发明砂轮修整、补偿采用液压驱动全自动进行，实现了在磨削过程中不停机自动修整、自动补偿，代替了普通磨头需人工手动操作，且补偿导轨采用高精度、高刚性滚动直线导轨，保证了砂轮修整精度、补偿的灵敏性、可靠性及磨头的高刚性，提高了磨削工作效率，保护了操作者的安全。 

5、本发明采用全封闭防护设计，体积小、刚性高、精度高，可以满足最小中心距60MM的工件加工要求，达到了预期的效果。 

附图说明

图1为本发明的结构主视图， 

图2为本发明的结构俯视图， 

图3为图1的A-A剖视图， 

图4为图2的B-B剖视图， 

图5为本发明砂轮修整器的结构剖视图， 

图6为图5的C-C剖视图， 

图7为本发明砂轮补偿机构的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图1、2、3、4、5、6、7详细描述本发明的一种实施例。 

一种平面二次包络环面蜗杆专用磨头，其十字滑台2的上下两端面上制有相互垂直的“V”型导轨，下“V”型导轨与机床圆刀台1上端面的“V”型槽配合，上“V”型导轨与磨头立柱3下端面的“V”型槽配合；径向调整丝杆4的一端通过第一轴承块5安装在圆台面1上，另一端与十字滑台2螺纹连接，横向调整丝杆6的一端通过第二轴承块7安装在十字滑台2上，另一端与磨头立柱3螺纹连接。 

 磨头立柱3通过其下端面的“V”型导轨安装在十字滑台2上，轴套13水平安装在磨头立柱3上，前法兰11和后法兰12安装在轴套13的两端，且前法兰11和后法兰12的内端面分别与磨头立柱3的两外端面贴合；调整蜗轮15安装在轴套13上，调整蜗杆17安装在磨头立柱3上，且调整蜗杆17与调整蜗轮15相啮合；前法兰11的外端面上装有补偿导轨条I 14，磨具9的内端面上装有补偿导轨条II 10，且补偿导轨条II 10和补偿导轨条I 14配合将磨具9支撑在补偿导轨条I14上，保证了砂轮补偿的灵敏性、精度及高的刚性；砂轮8安装在磨具9的主轴上，且砂轮8的工作面与轴套13的中心轴线重合；磨头立柱3内安装有按圆周均布的四个液压夹紧机构18，且夹紧机构18的夹紧螺栓头部与前法兰11内端面的T型槽配合，磨头工作时，液压夹紧机构将前法兰夹紧在磨头立柱上，保证了砂轮工作角度的准确、可靠；后法兰12的外端面装有电机19，电机19主轴上固定的皮带轮通过皮带20与磨具9主轴上固定的皮带轮连接带动砂轮旋转，砂轮驱动采用普通异步电机，通过同步齿形带传动，既满足了传动功率要求，又可以适应磨具轴向补偿时的窜位需要。调整砂轮角度时，电机连同后法兰与轴套及前法兰一起转动，砂轮工作平面始终与角度调整轴套13的中心轴线重合，调整砂轮角度不影响砂轮高度变化，减少了砂轮高度调整环节。轴套13上装有角度编码器16，用于测量砂轮工作角度并通过数显表或机床数控显示器显示砂轮角度数值，提高了砂轮工作角度调整的精度。 

前法兰11的外端面上装有砂轮修整器21，磨具9上固定有修整基准块22，且修整基准块22的基准面与砂轮8工作面的距离为一固定数值L，用于确定砂轮的正确平面位置；砂轮修整器21由修整器底座31、修整油缸32、固定活塞33、修整笔座34、活塞杆35、油缸导轨条36、底座导轨条37、端面法兰38及修正笔39构成；修整器底座31固定在前法兰11的外端面上，修整器底座31的底部制有凹槽40，两端固定有端面法兰38，凹槽40的两侧壁上固定有底座导轨条37，修整油缸32的两侧壁上固定有油缸导轨条36，且油缸导轨条36与底座导轨条37相配合，保证了油缸移动的直线性，同时防止油缸移动时摆动。固定活塞33位于修整油缸32中，且固定活塞33的两端连接有活塞杆35，活塞杆35的两端固定在两端面法兰38上，修整笔座34固定在修整油缸32的上端面，修整笔座34的顶端固定有修正笔39。活塞杆35内制有通油孔40。修整油缸32的侧面安装有行程撞块41，修整器底座31 的两端安装有接近开关II 42，且行程撞块41与接近开关II 42位于同侧。底座31上面安装有密封件43，防止切屑进入修整器。 

磨具9上装有砂轮补偿机构，砂轮补偿机构由补偿丝杆23、补偿蜗轮25、补偿蜗杆26、补偿电机27及补偿螺母30构成；补偿螺母30固定在磨具9的后端，补偿丝杆23螺纹端与补偿螺母30配合，另一端固定有补偿蜗轮25且通过轴承块24固定在前法兰11上，补偿蜗杆26、补偿电机27均安装在前法兰11上，且补偿蜗杆26与补偿蜗轮25相啮合，补偿电机27主轴上固定的皮带轮通过皮带28与补偿蜗杆26上固定的皮带轮连接。补偿电机27主轴旁装有接近开关I 29。 

磨头安装：将磨头整体吊到机床圆刀台上面，使磨头十字滑台2底面的V型导轨对准机床圆刀台台面的V型槽后轻轻放下，带好夹紧螺母并稍微夹紧； 

工作原理： 

1、调整基园半径：松开十字滑台2与磨头立柱3的夹紧螺母，转动丝杆6使磨头立柱3在十字滑台2上端面的“V”型导轨上移动，达到调整磨头基园半径的目的，磨头基园半径调整到位后拧紧夹紧螺母即可。 

2、调整磨削半径：松开十字滑台2与机床圆台面1的夹紧螺母，转动丝杆4使十字滑台2在机床圆台面1上端面的“V”型槽上移动调整磨头磨削半径，使砂轮外圆进入工件螺旋槽底面后拧紧夹紧螺母即可。 

3、砂轮工作角度调整。松开液压夹紧机构18，旋装调整蜗杆17带动调整蜗轮15旋转，进而带动轴套13旋转，轴套13带动前法兰11和后法兰12同步旋转，安装在法兰11上的磨具9随之旋转，使砂轮8工作角度调整到通过角度编码器16显示的数值等于工件母平面倾斜角后，通过液压夹紧机构18将前法兰11和后法兰12与磨头立柱3夹紧即可。砂轮工作角度调整过程中砂轮工作面始终与轴套13轴线重合，减少了砂轮高度调整机构。 

4、修整笔安装：磨具9上固定有修整基准块22，且修整基准块22的基准面与砂轮8工作面的距离为一固定数值L；按L数值搭测量块规与基准面接触，安装修正笔34时将笔尖与块规另一平面接触，使笔尖紧贴在块规面上， 拧紧紧固螺钉，即可确定砂轮工作平面的准确位置。 

5、砂轮自动补偿：磨削过程中需要修整砂轮时，先按一下操作面板上的补偿按钮，启动砂轮补偿机构，通过补偿电机27-皮带28-蜗杆26-蜗轮25-丝杆23-螺母30带动磨具9移动，砂轮8轴向微量进给。补偿电机27轴侧装有接近开关29，电机转动，轴上撞块触发接近开关后电机停止，通过调整电机轴上撞块角度，可以调整砂轮补偿量。新砂轮换上后，反向连续转动补偿电机，将磨具后退，使新砂轮的工作面调整到正确的位置。 

6、砂轮自动修整：砂轮自动补偿完成后，按动操作面板上的修整按钮，启动砂轮修整器，当活塞杆35左端进油时，推动修整油缸32向左端移动，当油缸移动到左端极限位置时，行程撞块41触发接近开关II 42，使活塞杆35右端进油，左端回油，使油缸向右端移动，当油缸移动到右端极限位置时，行程撞块41触发另一个接近开关II 42使油缸停止。油缸移动时带动修整笔34移动，完成一个修整循环动作。修整、补偿可重复进行。 

本发明配数控数控机床时，可将修整、补偿操作指令编入加工程序，由数控***控制，自动进行。 

Claims (8)

1.一种平面二次包络环面蜗杆专用磨头，包括十字滑台(2)，其特征是：十字滑台(2)上装有磨头立柱(3)，轴套(13)水平安装在磨头立柱(3)上，前法兰(11)和后法兰(12)安装在轴套(13)的两端，且前法兰(11)和后法兰(12)的内端面分别与磨头立柱(3)的两外端面贴合；调整蜗轮(15)安装在轴套(13)上，调整蜗杆(17)安装在磨头立柱(3)上，且调整蜗杆(17)与调整蜗轮(15)相啮合；前法兰(11)的外端面上装有补偿导轨条I(14)，磨具(9)的内端面上装有补偿导轨条II(10)，且补偿导轨条II(10)和补偿导轨条I(14)配合将磨具(9)支撑在补偿导轨条I(14)上；砂轮(8)安装在磨具(9)的主轴上，且砂轮(8)的工作面与轴套(13)的中心轴线重合；磨头立柱(3)内安装有夹紧机构(18)，且夹紧机构(18)的夹紧螺栓头部与前法兰(11)内端面的T型槽配合；后法兰(12)的外端面装有电机(19)，电机(19)主轴上固定的皮带轮通过皮带(20)与磨具(9)主轴上固定的皮带轮连接。

2.根据权利要求1所述的平面二次包络环面蜗杆专用磨头，其特征是：所述轴套(13)上装有角度编码器(16)。

3.根据权利要求1或2所述的平面二次包络环面蜗杆专用磨头，其特征是：所述前法兰(11)的外端面上装有砂轮修整器(21)，磨具(9)上固定有修整基准块(22)，且修整基准块(22)的基准面与砂轮(8)工作面的距离为一固定数值L；砂轮修整器(21)由修整器底座(31)、修整油缸(32)、固定活塞(33)、修整笔座(34)、活塞杆(35)、油缸导轨条(36)、底座导轨条(37)、端面法兰(38)及修正笔(39)构成；修整器底座(31)固定在前法兰(11)的外端面上，修整器底座(31)的底部制有凹槽(40)，两端固定有端面法兰(38)，凹槽(40)的两侧壁上固定有底座导轨条(37)，修整油缸(32)的两侧壁上固定有油缸导轨条(36)，且油缸导轨条(36)与底座导轨条(37)相配合，固定活塞(33)位于修整油缸(32)中，且固定活塞(33)的两端连接有活塞杆(35)，活塞杆(35)的两端固定在两端面法兰(38)上，修整笔座(34)固定在修整油缸(32)的上端面，修整笔座(34)的顶端固定有修正笔(39)。

4.根据权利要求1或2所述的平面二次包络环面蜗杆专用磨头，其特征是：所述磨具(9)上装有砂轮补偿机构，砂轮补偿机构由补偿丝杆(23)、补偿蜗轮(25)、补偿蜗杆(26)、补偿电机(27)及补偿螺母(30)构成；补偿螺母(30)固定在磨具(9)的后端，补偿丝杆(23)螺纹端与补偿螺母(30)配合，另一端固定有补偿蜗轮(25)且通过轴承块(24)固定在前法兰(11)上，补偿蜗杆(26)、补偿电机(27)均安装在前法兰(11)上，且补偿蜗杆(26)与补偿蜗轮(25)相啮合，补偿电机(27)主轴上固定的皮带轮通过皮带(28)与补偿蜗杆(26)上固定的皮带轮连接。

5.根据权利要求1或2所述的平面二次包络环面蜗杆专用磨头，其特征是：所述十字滑台(2)的上下两端面上制有相互垂直的“V”型导轨，下“V”型导轨与机床圆刀台(1)上端面的“V”型槽配合，上“V”型导轨与磨头立柱(3)下端面的“V”型槽配合；径向调整丝杆(4)的一端通过第一轴承块(5)安装在圆台面(1)上，另一端与十字滑台(2)螺纹连接，横向调整丝杆(6)的一端通过第二轴承块(7)安装在十字滑台(2)上，另一端与磨头立柱(3)螺纹连接。

6.根据权利要求3所述的平面二次包络环面蜗杆专用磨头，其特征是：所述活塞杆(35)内制有通油孔(40)。

7.根据权利要求3所述的平面二次包络环面蜗杆专用磨头，其特征是：所述修整油缸(32)的侧面安装有行程撞块(41)，修整器底座(31)的两端安装有接近开关II(42)，且行程撞块(41)与接近开关II(42)位于同侧。

8.根据权利要求4所述的平面二次包络环面蜗杆专用磨头，其特征是：所述补偿电机(27)主轴旁装有接近开关I(29)。 

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