CN106552967B - 大型高精度数控齿盘磨床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型高精度数控齿盘磨床，包括机床床身，机床床身上设置有可水平移动的回转工作台，机床床身一侧安装有与机床床身相垂直的立柱，所述立柱上设置有可移动的加工机构；其中，所述机床床身表面设置有第一直线导轨，回转工作台的底座卡合于第一直线导轨中；所述加工机构包括滑座，滑座上设置有可水平移动的磨具底座，磨具底座上安装有磨具机构；所述立柱表面设置有与机床床身相垂直的第二直线导轨，滑座与第二直线导轨卡合，滑座上设置有第三直线导轨，磨具通过磨具底座卡合于第三直线导轨。采用力矩电机直驱分度和定位工作台，提高台面分度精度；齿盘磨床采用传统滚齿机结构布局，立柱固定不动，提高了磨具***的刚性。

Description

大型高精度数控齿盘磨床

技术领域

本发明涉及装备制造精密加工设备及传动技术领域，尤其涉及一种大型高精度数控齿盘磨床。

背景技术

随着中国装备制造业的发展，对材料的加工过程也有了进一步的要求，需要高精度的精密的加工装置进行加工，因此，为了功能部件向大型、高刚度、高精度扩展和延伸，因此，各种高精度间歇式圆周分度装置、多工位定位机构等装备制造业需高精度的齿盘。

目前，加工直齿齿盘常采用卧轴矩平磨结构，并增加分度转台的机床结构。在加工大直径零件时，会存在主轴悬伸长，刚性弱的问题，影响零件的接触精度和分度精度，另外，数控齿盘磨床的由于工艺和设备原因限制，能加工的齿盘直径十分有限，并且结构复杂成本高。

发明内容

针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种大型高精度数控齿盘磨床，使得加工精确地提高。

本发明的技术方案为：

一种大型高精度数控齿盘磨床，包括机床床身，机床床身上设置有可水平移动的回转工作台，机床床身一侧安装有与机床床身相垂直的立柱，所述立柱上设置有可移动的加工机构；

其中，所述机床床身表面设置有第一直线导轨，回转工作台的底座卡合于第一直线导轨中；

所述加工机构包括滑座，滑座上设置有可水平移动的磨具底座，磨具底座上安装有磨具机构；所述立柱表面设置有与机床床身相垂直的第二直线导轨，磨具底座通过滑座与直线导轨卡合，滑座上设置有第三直线导轨，磨具底座卡合于第三直线导轨。

所述机床床身上安装有第一滚珠丝杆，第一滚珠丝杆上的丝杆螺母与回转工作台相连，第一滚珠丝杆的一端连接有第一电机，第一电机带动第一滚珠丝杆旋转时，丝杆螺母拖动回转工作台沿左右方向运动；机床床身上还安装有第一直线光栅尺，第一直线光栅尺的读数头与回转工作台相连接，当回转工作台调整到不同加工位置时，第一直线光栅尺检测出回转工作台的实际精确位置。

所述回转工作台采用力矩电机直驱分度定位和轴向推力球轴承2-4支撑。

所述力矩电机的电机定子固定在回转工作台的底座上，底座上安装有主轴，电机转子与套设在主轴上的转盘相连接，转盘上固定设置有圆台面，圆台面与底座之间安装有用于承受圆台面所承受负载的推力球轴承；力矩电机的大端设置有密封导套。

所述主轴与底座之间安装有对圆台面起径向定心支撑的轴承，所述轴承以四个为一组，轴承外圈通过轴承座与底座固定连接，并且轴承外圈由压盖压紧，轴承外圈设置有保护轴承的密封圈；所述主轴上安装有光栅座，光栅座上安装有光栅尺，光栅尺的读数头安装在底座上。

所述立柱上安装有第二滚珠丝杆，第二滚珠丝杆上的丝杆螺母与滑座相连接，第二滚珠丝杆的一端连接有行星减速器，行星减速器上连接有第二电机，第二电机通过行星减速器带动第二滚珠丝杆旋转，丝杆螺母拖动滑座沿竖直方向上下运动，以使得磨削齿盘时的轴向进刀和砂轮修整时的径向进刀运动。

所述立柱上还安装有第二直线光栅尺，第二直线光栅尺的读数头与滑座相连接，第二直线光栅尺的检测数据用于第二电机的闭环控制，来控制磨削齿盘时的轴向进刀和砂轮修整时的径向进刀量。

所述滑座上安装有第三滚珠丝杆，第三滚珠丝杆的丝杆螺母与磨具底座相连接，第三滚珠丝杆的一端连接有第三电机，第三电机带动丝杆螺母旋转时，丝杆螺母拖动磨具底座，带动磨具机构沿水平方向运动；滑座上安装有第三直线光栅尺，第三直线光栅尺的读数头与磨具底座相连接。

所述磨具机构包括磨具，磨具的前端安装有砂轮，磨具的后端安装有皮带轮，砂轮与皮带轮相连接，皮带轮通过皮带与异步电机相连接。

所述立柱顶部固定安装有用于修整磨具机构的修整器，修整器的右端安装有修整滚轮，修整滚轮进行修整时由分体式的内装主轴电机直接驱动旋转。

与现有技术比较，本发明的有益效果为：

本发明提供了一种大型高精度数控齿盘磨床，通过设置水平移动的回转工作台以及在立柱上设置可上下，也可水平移动的加工机构，实现了对待加工工件的多方定位，提高了加工效率，并且与以往的小规格端齿磨结构相比，提高了磨具***的刚性。另外，由于采用了高精度的直线导轨，是的定位更加准确，加工尺寸更加多样，进而提高了工件加工的精确度。

进一步地，本发明中的机床回转工作台采用力矩电机直驱分度和定位技术，轴承轴向承载，径向定心，确保了高的动态响应性能和位置控制精度。

进一步地，本发明中的磨具机构由异步电机通过一级皮带减速驱动，减少电机驱动惯量和扭矩，确保了主轴回转的平稳性，提高了主轴精度。

附图说明

图1是本发明数控齿盘磨床的结构示意图；

图2是本发明数控齿盘磨床的力矩电机驱动回转工作台的结构示意图。

图中，1为机床床身，2为回转工作台，3为立柱，4为第一直线导轨，5为磨具机构，6为磨具底座，7为滑座，8为第二直线导轨，9为第三直线导轨，10为第一滚珠丝杆，11为第一电机，12为第一直线光栅尺，13为力矩电机，14为第二滚珠丝杆，15为行星减速器，16为第二电机，17为第二直线光栅尺，18为第三滚珠丝杆，19为第三电机，20为第三直线光栅尺，21为砂轮，22为皮带，23为异步电机，24为修整器，25为修整滚轮，2-1为底座，2-2为转盘，2-3为圆台面，2-4为推力球轴承，2-5为压盖，2-6为光栅座，2-7为光栅尺，13-1为电机定子，13-2为电机转子，13-3为密封导套，13-4为主轴，13-5为轴承，13-6为轴承座。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供了一种大型高精度数控齿盘磨床，包括机床床身1，机床床身1上设置有可水平移动的回转工作台2，机床床身1一侧安装有与机床床身1相垂直的立柱3，所述立柱3上设置有可移动的加工机构：

其中，所述机床床身1表面设置有两根精密的第一直线导轨4，回转工作台2的底座2-1卡合于第一直线导轨4中；

所述加工机构包括滑座7，滑座7上设置有可水平移动的磨具底座6，磨具底座6上安装有磨具机构5；所述立柱3表面设置有与机床床身1相垂直的第二直线导轨8，磨具底座6通过滑座7与第二直线导轨8卡合，滑座7上设置有第三直线导轨9，磨具底座6卡合于第三直线导轨9。

优选的，为了使得回转工作台2定位更加精确，机床床身1上安装有一根第一滚珠丝杆10，第一滚珠丝杆10上的丝杆螺母与回转工作台2相连，第一滚珠丝杆10的一端连接有第一电机11，示例性的，所述第一电机11为伺服电机，第一电机11带动第一滚珠丝杆10旋转时，丝杆螺母拖动回转工作台2沿左右方向运动；机床床身1上还安装有第一直线光栅尺12，第一直线光栅尺12的读数头与回转工作台2相连接，当回转工作台2调整到不同加工位置时，第一直线光栅尺12检测出回转工作台2的实际精确位置，以使得磨具机构5精确定位。所述回转工作台2采用力矩电机13直驱分度定位和轴向推力球轴承2-4支撑。

如图2所示，具体的所述力矩电机13的电机定子13-1固定在回转工作台2的底座2-1上，底座2-1上安装有主轴13-4，电机转子13-2与套设在主轴13-4上的转盘2-2相连接，转盘2-2上固定设置有圆台面2-3，圆台面2-3与底座2-1之间安装有用于承受圆台面2-3所承受负载的推力球轴承2-4；力矩电机13的大端设置有密封导套13-3。所述主轴13-4与底座2-1之间安装有对圆台面2-3起径向定心支撑的角接触球轴承13-5，所述角接触球轴承13-5以四个为一组，角接触球轴承13-5外圈通过轴承座13-6与底座2-1固定连接，并且角接触球轴承13-5外圈由压盖2-5压紧，角接触球轴承13-5外圈设置有保护角接触球轴承13-5的密封圈；所述主轴13-4上安装有光栅座2-6，光栅座2-6上安装有光栅尺2-7，光栅尺2-7的读数头安装在底座2-1上。回转工作台2采用轴向推力球轴承2-4轴向支撑，采用角接触球轴承径向定位，回转工作台2的驱动可以采用力矩电机直接驱动分度和精确定位技术，回转工作台2上安装着精密角度编码器，检测出回转工作台2的回转角度数据，该数据用于精确控制回转台面分度。

如图1所示，所述立柱3上安装有第二滚珠丝杆14，第二滚珠丝杆14上的丝杆螺母与滑座7相连接，第二滚珠丝杆14的一端连接有行星减速器15，所述行星减速器15的速比为1：3，行星减速器15上连接有第二电机16，示例性的，所述第二电机16为伺服电机，第二电机16通过行星减速器15带动第二滚珠丝杆14旋转，丝杆螺母拖动滑座7沿竖直方向上下运动，以使得磨削齿盘时的轴向进刀和砂轮修整时的径向进刀运动。所述立柱3上还安装有第二直线光栅尺17，第二直线光栅尺17的读数头与滑座7相连接，第二直线光栅尺17的检测数据用于第二电机16的闭环控制，来控制磨削齿盘时的轴向进刀和砂轮修整时的径向进刀量。

进一步的，所述滑座7上安装有第三滚珠丝杆18，第三滚珠丝杆18的丝杆螺母与磨具底座6相连接，第三滚珠丝杆18的一端连接有第三电机19，示例性的，所述第三电机19为伺服电机，第三电机19带动丝杆螺母旋转时，丝杆螺母拖动磨具底座6，带动磨具机构5沿水平方向运动；滑座7上安装有第三直线光栅尺20，第三直线光栅尺20的读数头与磨具底座6相连接。

所述磨具机构5包括磨具，磨具的前端安装有砂轮21，磨具的后端安装有皮带轮，砂轮21与皮带轮通过主轴杆相连接，皮带轮通过皮带22与异步电机23相连接，皮带轮的传动比为1.5：1。主轴杆由三相异步电机通过一级皮带减速驱动，减少了电机的驱动惯量和扭矩，衰减了电机振动，从而提高了主轴精度。

优选的，本发明中所述立柱3顶部固定安装有用于修整磨具机构5的修整器24，修整器24通过壳体支撑，修整器24的右端安装有修整滚轮25，修整滚轮25进行修整时由分体式的内装主轴电机直接驱动旋转。修整滚轮25的旋转运动可以由主轴电机直接驱动，完成砂轮的精密修整。

本发明的工作过程为：

在回转工作台2上固定待加工工件，调整回转工作台的水平位置，然后对磨具底座6进行上下以及水平方向的调整，然后进行加工。

本发明采用力矩电机直驱分度和定位工作台，提高台面分度精度；齿盘磨床采用传统滚齿机结构布局，主运动主要集中在左半部分即立柱上，立柱固定不动，提高了磨具***的刚性。在没有减弱主轴刚性的前提下，采用传统滚齿机的结构布局，让回转台面移动，来适应直径大小不同工件的磨削加工。

对于本领域技术人员而言，显然能了解到上述具体事实例只是本发明的优选方案，因此本领域的技术人员对本发明中的某些部分所可能作出的改进、变动，体现的仍是本发明的原理，实现的仍是本发明的目的，均属于本发明所保护的范围。

Claims (6)

1.一种大型高精度数控齿盘磨床，其特征在于，包括机床床身（1），机床床身（1）上设置有可水平移动的回转工作台（2），机床床身（1）一侧安装有与机床床身（1）相垂直的立柱（3），所述立柱（3）上设置有可移动的加工机构；

其中，所述机床床身（1）表面设置有第一直线导轨（4），回转工作台（2）的底座（2-1）卡合于第一直线导轨（4）中；

所述加工机构包括滑座（7），滑座（7）上设置有可水平移动的磨具底座（6），磨具底座（6）上安装有磨具机构（5）；所述立柱（3）表面设置有与机床床身（1）相垂直的第二直线导轨（8），滑座（7）与第二直线导轨（8）卡合，滑座（7）上设置有第三直线导轨（9），磨具底座（6）卡合于第三直线导轨（9）；

所述机床床身（1）上安装有第一滚珠丝杆（10），第一滚珠丝杆（10）上的丝杆螺母与回转工作台（2）相连，第一滚珠丝杆（10）的一端连接有第一电机（11），第一电机（11）带动第一滚珠丝杆（10）旋转时，丝杆螺母拖动回转工作台（2）沿左右方向运动；机床床身（1）上还安装有第一直线光栅尺（12），第一直线光栅尺（12）的读数头与回转工作台（2）相连接，当回转工作台（2）调整到不同加工位置时，第一直线光栅尺（12）检测出回转工作台（2）的实际精确位置；

所述回转工作台（2）采用力矩电机（13）直驱分度定位和轴向推力球轴承（2-4）支撑；

所述力矩电机（13）的电机定子（13-1）固定在回转工作台（2）的底座（2-1）上，底座（2-1）上安装有主轴（13-4），电机转子（13-2）与套设在主轴（13-4）上的转盘（2-2）相连接，转盘（2-2）上固定设置有圆台面（2-3），圆台面（2-3）与底座（2-1）之间安装有用于承受圆台面（2-3）所承受负载的推力球轴承（2-4）；力矩电机（13）的大端设置有密封导套（13-3）；

所述主轴（13-4）与底座（2-1）之间安装有对圆台面（2-3）起径向定心支撑的角接触球轴承（13-5），所述角接触球轴承（13-5）以四个为一组，角接触球轴承（13-5）外圈通过轴承座（13-6）与底座（2-1）固定连接，并且角接触球轴承（13-5）外圈由压盖（2-5）压紧，角接触球轴承（13-5）外圈设置有保护角接触球轴承（13-5）的密封圈；所述主轴（13-4）上安装有光栅座（2-6），光栅座（2-6）上安装有光栅尺（2-7），光栅尺（2-7）的读数头安装在底座（2-1）上。

2.根据权利要求1所述的大型高精度数控齿盘磨床，其特征在于，所述立柱（3）上安装有第二滚珠丝杆（14），第二滚珠丝杆（14）上的丝杆螺母与滑座（7）相连接，第二滚珠丝杆（14）的一端连接有行星减速器（15），行星减速器（15）上连接有第二电机（16），第二电机（16）通过行星减速器（15）带动第二滚珠丝杆（14）旋转，丝杆螺母拖动滑座（7）沿竖直方向上下运动，以使得磨削齿盘时的轴向进刀和砂轮修整时的径向进刀运动。

3.根据权利要求1或2所述的大型高精度数控齿盘磨床，其特征在于，所述立柱（3）上还安装有第二直线光栅尺（17），第二直线光栅尺（17）的读数头与滑座（7）相连接，第二直线光栅尺（17）的检测数据用于第二电机（16）的闭环控制，来控制磨削齿盘时的轴向进刀和砂轮修整时的径向进刀量。

4.根据权利要求1或2所述的大型高精度数控齿盘磨床，其特征在于，所述滑座（7）上安装有第三滚珠丝杆（18），第三滚珠丝杆（18）的丝杆螺母与磨具底座（6）相连接，第三滚珠丝杆（18）的一端连接有第三电机（19），第三电机（19）带动丝杆螺母旋转时，丝杆螺母拖动磨具底座（6），带动磨具机构（5）沿水平方向运动；滑座（7）上安装有第三直线光栅尺（20），第三直线光栅尺（20）的读数头与磨具底座（6）相连接。

5.根据权利要求1或2所述的大型高精度数控齿盘磨床，其特征在于，所述磨具机构（5）包括磨具，磨具的前端安装有砂轮（21），磨具的后端安装有皮带轮，砂轮（21）与皮带轮相连接，皮带轮通过皮带（22）与异步电机（23）相连接。

6.根据权利要求1所述的大型高精度数控齿盘磨床，其特征在于，所述立柱（3）顶部固定安装有用于修整磨具机构（5）的修整器（24），修整器（24）的右端安装有修整滚轮（25），修整滚轮（25）进行修整时由分体式的内装主轴电机直接驱动旋转。