CN111660186A - 双头主轴带内置机械手七轴磨床 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种双头主轴带内置机械手七轴磨床，包括X轴机械结构件、转台机构(含A轴C轴)、Y轴机械结构件、Z轴机械结构件、双头双密封主轴、内置式机械手驱动结构件；X轴机械结构件做X轴向移动，X轴拖板上装有Z轴机械结构作上下移动，Z轴面板带动双头主轴运动；Z轴拖板上装有机械手拖板，作上下运动，转台机构的C轴固定嵌入在Y轴输出面板内，360度的水平面旋转，C轴输出端装有转台板，转台板上装有夹持工具旋转的A轴，通过机床自身的X、Y、Z、A、C五轴的运动实现定位，配合机械手U、V两轴运动，实现物料的自动夹取以及取料等操作，自动化无人式的全自动磨削加工，内置机械手的优势是空间小，取料距离、时间最短最快。
Description
技术领域
本申请涉及双头主轴的磨床技术领域，尤其涉及一种双头主轴带内置机械手自动修整砂的智能磨床。
背景技术
现有的双头主轴在整机中，由于内部空间没有得到合理利用，自动化生产的机械手都作为选配，都要设置在整机外部等于又加了一台机器，占用大量空间，机械手外置，使得机械手运动距离更长，速度与效率低，加工效率低下。现有的整机技术中没有在线修整砂轮技术，导至整机主轴上的砂轮在使用过程中磨损，每次都需要拆下来到专用的砂轮修整机上去进行修整，这样不但工件效率低下，而又要多一台砂轮修整的成本及安放空间。为了解决以上技术问题，本发明提出一体化7轴带内置机械手的智能磨床。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种双头主轴带内置机械手自动修整砂的智能磨床，其主要技术动行原理为XYZAC五轴进行刀具正常生产加工，额外设置UV两轴机械手，在机械手上下物料时由机床XYZAC五轴配合定位，进行在A轴物料盘上取料装料工作。因传统的五轴机床电子手轮是五轴结构，而本发明为了配合二个轴的机械手使用，加配了7轴电子手轮，可以完整的实现7轴磨削加工及机械手取料整个流程。
本申请所涉及的一种双头主轴带内置机械手七轴磨床，包括磨床底座、Y轴机械结构件、转台机构、立柱、X轴机械结构件、Z轴机械结构件、主轴、U轴伺服机械手驱动结构件、物料盘和防护外钣金；防护外钣金罩于磨床底座上，作为磨床的外壳；防护外钣金采用圆弧形门；
Y轴机械结构件内嵌于磨床底座的顶面中心处；立柱位于磨床底座顶面的后方；转台机构位于Y轴机械结构件的输出面板上，随着Y轴机械结构件做Y轴向移动；转台机构自身做水平面旋转；转台机构包括C轴分度头、A轴分度头和在线砂轮修整机构；C轴分度头控制A轴分度头和在线修整机构在水平面上的方向；A轴分度头和在线砂轮修整机构的输出面朝向一致；物料盘安装在A轴分度头的顶部；X轴机械结构件位于立柱正面的上部；Z轴机械结构件位于X轴机械结构件的输出面板上；主轴安装于Z轴机械结构件的输出面板上，主轴沿着Z轴机械结构件做Z轴方向运动；U轴伺服机械手驱动结构件安装于Z轴机械结构件的拖板上；U轴伺服机械手驱动结构件带动机械手做U轴方向运动，U轴伺服机械手驱动结构件与Z轴方向运动；U轴伺服机械手驱动结构件的下端部装有机械手V轴机构；机械手V轴机构采用谐波减速机作为旋转机构；谐波减速机输出端装有气缸及气动手指，通过谐波减速机旋转不同方向来定位抓取加工件；
磨床底座采用一体铸铁铸造成型或人造花岗岩即矿物铸造浇筑成形；磨床底座的形状包括位于正面的半圆柱体和位于背面的矩形柱体；磨床底座的底部边缘设置有支撑脚；磨床底座的顶面中心处设置有内嵌的矩形安装槽；安装槽内底部左侧设置有丝杠轴承座以及电机底座安装平面，安装面设螺纹孔；安装槽内后侧的底部设置有贯通磨床底座的走油孔，右侧靠近后侧的区域上设置有贯通磨床底座的走线孔；走线孔的水平高度高于走油孔的水平高度；安装槽的四边凸出于磨床底座的顶面，形成一个围栏面，防止台面内的油水流到中间丝杆安装位内，围栏前后设有凹面；凹面与丝杠轴承座的安装面相水平，用于后期精加工时，龙门床的砂轮磨削时在不撞到围栏边的情况下通过；磨床底座矩形安装槽的顶面两侧设置有导轨安装槽；安装槽的底部，位于丝杠电机底座的右侧设置有底板；底板上设置有拖链；磨床底座的顶面后侧设置有立柱底座，用于安装立柱；立柱底座的截面为凹形，将安装槽的部分包裹在凹处；磨床底座的顶面上内嵌有走油孔，一端位于安装槽背面上，另一端穿过立柱底座，伸出磨床底座；磨床底座的承油台面位于丝杆导轨围栏外与床身围边内圈之间，承油台面低于丝杆轴承座安装面，加装防护钣金后，防止油污流入床身中间空腔内；
C轴分度头采用滚子凸轮结构或者DD马达伺服直驱结构；C轴分度头的输出端面固定在转台板的底部内；转台板包括一体加工成型铸造件的矩形体和倒置斜坡体形；矩形体和倒置斜坡体的顶面齐平，矩形体靠近倒置斜坡体的一侧设置有上下贯通的空腔，空腔顶部设置有中心盖板；矩形体背离倒置斜坡体的一侧设置有上下贯通的电机安装腔；空腔顶部设置有中心盖板，空腔内设置有槽孔，与电机安装腔连通；转台板的矩形体右侧设置有在线砂轮修整轴的气动拖板；转台板砂轮修整轴拖板安装底平面低于A轴安装面；转台板的顶部设置有凹槽，凹槽在转台板的远端设有开口；
A轴分度头采用滚子凸轮结构或者DD马达伺服直驱结构；A轴分度头的输出端安装有夹头座；
在线砂轮修整机构包括在线修整砂轮模组、在线修整砂轮气动模组滑块、在线修整砂轮轴底座、在线修整砂轮轴壳体和在线修整砂轮轴主轴；在线修整砂轮模组安装于在转台板上；在线修整砂轮模组滑块在在线修整砂轮模组上做水平向移动，动力来源为气缸气压推动；在线修整砂轮气动模组滑块由高精度直线导轨滑块组成；在线修整砂轮轴壳体固定在在线修整砂轮模组顶面上；在线修整砂轮轴主轴安装在在线修整砂轮轴壳体内；在线修整砂轮轴壳体的两侧分别设置有主轴压盖和电机板；主轴压盖的内圈设置有骨架油封；在线修整砂轮轴壳体内，主轴压盖内侧依次设置有轴承和主轴背帽；电机板的另一侧安装有伺服电机；伺服电机轴的输出端与主轴的输入端用联轴器联接；在线修整砂轮轴主轴的输出端用于安装修整砂轮；
主轴包括机械主轴本体和驱动结构；驱动结构用于驱动机械主轴本体工作，采用伺服电机驱动机构或伺服永磁直驱伺服；主轴通过主轴安装支架固定在Z轴机械结构件的输出面板上；
U轴伺服机械手驱动结构件包括底座连接板、U轴模组、U轴滑块、U轴风琴罩和伺服电机；底座连接板安装在Z轴拖板的右侧面上，U轴模组安装在底座连接板上；在U轴模组内固定安装有U轴丝杆，U轴丝杆两端通过U轴轴承座安装在U轴模组内；在U轴模组的外侧设置有U轴连接钣金；U轴连接钣金的两端外盖接有U轴风琴罩，U轴风琴罩采用方筒形整体式密封无缝设计并与U轴连接钣金相联接，形成一个密闭而能运动的腔体；顶部的U轴连接钣金上设置有电机安装罩，并内置有伺服电机；伺服电机的输出端通过零间隙联轴器联接U轴丝杆的输入端；伺服机械手U轴驱动结构件运动时，U轴滑块固定不动，整个伺服机械手驱动结构件在U轴方向做上下运动；机械手U轴机构的驱动伺服电机安装方式可更换成同步带及同步轮传动，节省U轴上下运动的空间；
机械手V轴机构包括固定板、伺服电机、谐波减速机、谐波减速机输出轴联接板，机械手气缸、气动手指以及磁性开关；固定板通过螺栓安装在U轴模组的底端上，固定板的底端设置有支座，在支座上设有电机轴通孔，伺服电机通过螺栓横向安装在支座上，其输出轴穿过电机轴通孔；谐波减速机通过螺栓安装在支座的另一侧面上，谐波减速机的中心波发生器套设在伺服电机的电机轴上，谐波减速机的输出轴上安装有谐波减速机输出轴联接板，机械手气缸安装在谐波减速机输出轴联接板的末端；气动手指安装在机械手气缸的输出端上，通过机械手气缸控制气动手指作松夹运动，气动手指由两片组成，通过数控***控制气压作往复运动，气缸滑槽内装有磁性开关，可以随时在线检测到气动手指有没有夹紧松开，如出现帮故障数控***会作出报警提示；
机械手驱动结构件的伺服电机安装罩的背面上设置有用于走线的拖链。
进一步地，Y轴机械结构件包括：
Y轴拖板：位于安装槽上；Y轴拖板为嵌入式的导轨槽,两条导轨槽在同一平面内平行，安装在导轨安装槽上；与导轨槽匹配的导轨采用滚柱形矩形导轨；滚柱形矩形导轨匹配有滚柱形滑块,每根导轨采用2个滑块配合使用；导轨和滑块组成平面精度结构；
Y轴向丝杆驱动机构：包括Y轴丝杆、轴承座、轴承和丝杆螺母及螺母套,组成传动精度结构；Y轴向丝杆驱动机构安装于丝杠电机底座上；
Y轴丝杆采用C3以上等级高精度丝杆且为10导程以下的小导程丝杆,轴承座分为前后两个轴承座组合使用,每个轴承座内装有2个配对组合的7系列P5级以上高精度推力轴承,丝杆螺母套采用分体式螺母套,丝杆螺母法兰面与输出面板联接呈90度直角面；丝杆两端头安装在轴承座的轴承内,丝杆的两端通过轴承座固定在丝杠电机底座上的中心位置上,轴承座的安装位置低于导轨滑块面；丝杆的两侧各设置一条直线导轨,滑块安装在直线导轨上,滑块上安装输出面板；输出面板与丝杆螺母套与丝杆螺母联接,在丝杆旋转时带动螺母与输出面板在导轨上进行运动；
沿Y轴方向,输出面板的两侧通过风琴罩连接轴封板和伺服电机的罩体；输出面板的两侧联接有侧封板；侧封板、输出面板风琴罩将Y轴拖板总成形成密封保护罩；伺服电机的输出端通过零间隙联轴器联接丝杆输入端。
进一步地，X轴机械结构件包括：
X轴拖板：位于立柱正面的顶部上；X轴拖板为嵌入式的导轨槽,两条导轨槽在同一平面内平行，安装在立柱上；与导轨槽匹配的导轨采用滚柱形矩形导轨；滚柱形矩形导轨匹配有滚柱形滑块,每根导轨采用2个滑块配合使用；导轨和滑块组成平面精度结构；
X轴向丝杆驱动机构：包括X轴丝杆、轴承座、轴承和丝杆螺母及螺母套,组成传动精度结构；X轴向丝杆驱动机构安装于立柱上；X轴丝杆采用C3以上等级高精度丝杆且为10导程以下的小导程丝杆,轴承座分为前后两个轴承座组合使用,每个轴承座内装有2个配对组合的7系列P5级以上高精度推力轴承,丝杆螺母套采用分体式螺母套,丝杆螺母法兰面与输出面板联接呈90度直角面；丝杆两端头安装在轴承座的轴承内,丝杆的两端通过轴承座固定在丝杠电机底座上的中心位置上,轴承座的安装位置低于导轨滑块面；丝杆的两侧各设置一条直线导轨,滑块安装在直线导轨上,滑块上安装输出面板；输出面板与丝杆螺母套与丝杆螺母联接,在丝杆旋转时带动螺母与输出面板在导轨上进行运动；
沿X轴方向,输出面板的两侧通过风琴罩连接轴封板和伺服电机的罩体；输出面板的两侧联接有侧封板；侧封板、输出面板风琴罩将X轴拖板总成形成密封保护罩；伺服电机的输出端通过零间隙联轴器联接丝杆输入端。
进一步地，Z轴机械结构件包括：
Z轴拖板：位于X轴机械结构件的输出面板上；Z轴拖板为嵌入式的导轨槽,两条导轨槽在同一平面内平行，安装在X轴机械结构件的输出面板上；与导轨槽匹配的导轨采用滚柱形矩形导轨；滚柱形矩形导轨匹配有滚柱形滑块,每根导轨采用2个滑块配合使用；导轨和滑块组成平面精度结构；
Z轴向丝杆驱动机构：包括Z轴丝杆、轴承座、轴承和丝杆螺母及螺母套,组成传动精度结构；Z轴向丝杆驱动机构安装于立柱上；Z轴丝杆采用C3以上等级高精度丝杆且为10导程以下的小导程丝杆,轴承座分为前后两个轴承座组合使用,每个轴承座内装有2个配对组合的7系列P5级以上高精度推力轴承,丝杆螺母套采用分体式螺母套,丝杆螺母法兰面与输出面板联接呈90度直角面；丝杆两端头安装在轴承座的轴承内,丝杆的两端通过轴承座固定在丝杠电机底座上的中心位置上,轴承座的安装位置低于导轨滑块面；丝杆的两侧各设置一条直线导轨,滑块安装在直线导轨上,滑块上安装输出面板；输出面板与丝杆螺母套与丝杆螺母联接,在丝杆旋转时带动螺母与输出面板在导轨上进行运动；
沿Z轴方向,输出面板的两侧通过风琴罩连接轴封板和伺服电机的罩体；输出面板的两侧联接有侧封板；侧封板、输出面板风琴罩将Z轴拖板总成形成密封保护罩；伺服电机的输出端通过零间隙联轴器联接丝杆输入端。
进一步地，C轴分度头采用滚子凸轮结构时，记为C轴滚子凸轮分度头，包括壳体、电机、电机座和滚子凸轮；滚子凸轮位于壳体内，其蜗杆输入端与电机的输出端在电机座内联接；C轴分度头位于床身安装槽内空腔内，底部正对底板；滚子凸轮的输出轴法兰盘穿过输出面板中空，C轴滚子凸轮分度头的安装采用Y轴面板上的通孔、沉孔通过螺栓从上而下锁紧C轴滚子凸轮分度头的壳体；
C轴分度头采用DD马达伺服直驱结构时，记为C轴DD马达伺服直驱分度头；
C轴DD马达伺服直驱分度头包括壳体、输出轴承、电机定子、电机转子、伺服编码器、输出心轴、锁紧法兰、轴心支撑轴承、轴心中空套管、密封骨架油封、轴承盖、电机冷却水套和管路接头；
电机转子、电机定子、电机冷却水套和壳体依次由内至外位于输出心轴外壁上；
输出心轴设有多道台阶，用于固定输出轴承、电机转子、锁紧法兰及伺服编码器磁环，其中，输出心轴的外侧设有一个法兰台阶用于安装电机转子，用于定位；电机转子通过精密配合方式套入到输出心轴，通过螺栓与电机转子的第一螺纹端固定；电机转子的底部第二螺纹通过螺栓安装有转子压紧法兰；转子压紧法兰的内侧压在C轴输出心轴的台阶位上；转子锁紧法兰的另一面外侧设置有伺服编码器磁环，磁环通过螺栓固定在转子压紧法兰的外侧；伺服编码器磁环的同轴度精度与C轴输出心轴的外圆精度精密配合；伺服编码器磁环随着转子锁紧法兰与电机转子一同运动；伺服编码器磁环配套设置有伺服编码器读数头，在主心轴旋转时伺服编码器读数头固定不动，用于检测到输出心轴的转速及电流电压，并反馈给驱动器；伺服编码器读数头安装在电机定子的后法兰盖上；后法兰盖内侧通过螺栓与电机定子的第二螺孔联接，后法兰盖外侧通过螺栓与C轴壳体内台阶位的螺孔联接；伺服编码器读数头通过螺栓固定在后法兰盖底部平面上；
C轴分度头的底部设置有分度头后盖；输出心轴的底部伸出分度头后盖，与分度头后盖之间设置有密封骨架油封；分度头后盖通过螺栓固定在壳体上，分度头后盖设置有定位台阶，台阶段密封圈形成密封；
壳体上设置有冷却水入口和冷却水出口接头，与电机冷却水套上的螺旋槽连通；
输出心轴的内径上设置有轴心中空套管，并通过轴心支撑轴承联接；输出心轴与轴心中空套管通过轴心支撑轴承实现轴承外圈旋转运动而轴承内圈固定不动状态的结果；轴心中空套管的底部伸出输出心轴，并在凸出于输出心轴的边缘处设置有轴承卡簧槽；轴心中空套管内用于走线穿接各种管路，轴心中空套管的上部设有台阶，用于固定轴承内圈，配合导套下轴承的卡簧使导套被固定在C轴心轴内不会上下串动；
输出心轴的顶部作为输出面，与转台板的底部通过螺栓连接固定；输出心轴的上部外壁通过螺栓固定输出轴承；输出轴承的外圈与壳体固定；输出心轴的顶部外周侧与壳体之间设置有密封骨架油封；
输出心轴的顶部外周圆平面设有台阶位，低于转台板底面，在台阶平面内设有螺孔并安装有油封盖罩，台阶平面螺孔外周设O型圈密封槽，用于装入密封圈，用螺栓锁紧油封盖罩，形成双重密封；
外壳上设置有伺服编码器线密封接头，用于穿入伺服编码器线并密封；外壳上设置有伺服定子动力线密封接头，用于穿入伺服电机的动力线并密封。
进一步地，A轴分度头采用滚子凸轮结构时，记为A轴滚子凸轮分度头，包括A轴滚子凸轮分度头壳体、A轴主轴和滚子凸轮；滚子凸轮的蜗轮后侧设置有壳体后盖，安装于A轴分度头壳体上；滚子凸轮的蜗轮前侧设置有转台轴承；转台轴承的另一侧设置有壳体前盖，安装于A轴滚子凸轮分度头壳体上；壳体后盖和壳体前盖的内侧均设置有骨架油封；A轴主轴的输出端安装有夹头连接法兰，用于安装夹头；A轴主轴的另一端设置有后拉式气缸；
滚子凸轮的蜗杆输入端设置有凸出壳体的输入光轴，光轴上装有同步轮从动轮；同步轮从动轮的正下方设置有主动轮，与从动轮通过同步带联接；主动轮安装在电机的输出轴上；电机通过电机安装板固定在电机安装腔内；A轴分度头壳体的侧面设置有盖板，用于罩住A轴壳体外的从动轮；A轴分度头壳体的顶部设置有料盘底座；料盘底座上用于放置料盘，料盘是随着A轴被C轴旋转而同步旋转；
A轴分度头采用DD马达伺服直驱结构时，记为A轴DD马达伺服直驱分度头；
A轴DD马达伺服直驱分度头包括壳体、输出轴承、电机定子、电机转子、伺服编码器、输出心轴、轴心支撑轴承、油封、轴承盖、电机冷却水套、轴心中空拉杆，后拉式气缸、气缸联接法兰、输出端夹头座和管路接头；
电机转子、电机定子、电机冷却水套和壳体依次由内至外位于输出心轴外壁上；
输出心轴设有多道台阶，用于固定输出轴承、电机转子、锁紧法兰及伺服编码器磁环；A轴输出心轴从顶面通过沉孔通孔利用螺栓锁紧电机转子；电机转子通过精密配合方式套入到A轴输出心轴；A轴输出心轴通过螺栓与电机转子第一螺纹端固定，在A轴输出心轴外端沉孔处加入耐油密封盖，防止油污进入；电机转子的左侧第二螺纹通过螺栓安装有转子压紧法兰；转子压紧法兰的内侧压在A轴输出心轴的台阶位上，通过螺栓固定在电机转子的底部第二螺纹孔内；转子锁紧法兰的另一面外侧设置有伺服编码器磁环；伺服编码器磁环通过螺栓固定在转子锁紧法兰的外侧，伺服编码器磁环的同轴度精度与A轴输出心轴的外圆精度精密配合；
伺服编码器磁环随着转子锁紧法兰与电机转子一同运动；伺服编码器磁环配套设置有伺服编码器读数头，在A轴输出心轴旋转时伺服编码器读数头固定不动，检测到A轴输出心轴的转速及电流电压，反馈给驱动器；伺服编码器读数头安装在电机定子的后法兰盖上；后法兰盖内侧通过螺栓与电机定子第二螺孔联接；后法兰盖外侧通过螺栓与A轴壳体内台阶位的螺孔联接；伺服编码器读数头通过螺栓固定在后法兰盖底部平面上。
A轴分度头的底部设置有分度头后盖；输出心轴的底部伸出分度头后盖，与分度头后盖之间设置有密封骨架油封；分度头后盖通过螺栓固定在壳体上，分度头后盖设置有定位台阶，台阶段密封圈形成密封；
壳体上设置有冷却水入口和冷却水出口接头，与电机冷却水套上的螺旋槽连通；
A轴输出心轴的内径上设置有中空气缸拉杆，并通过中空前端与夹头座内的夹头联接；中空气缸拉杆后端与气缸活塞心联接，在气缸冲入高压气体后推动活塞前后往复运动，实现夹头的松开拉紧；
后拉式气缸的气缸输入套圈固定不动，后拉式气缸在A轴输出心轴旋过程中，后拉式气缸与输出心轴同动，气缸输入套保持固定不动状态，保障气缸套上的联接管不会被绕住跟转；在气缸输入套与A轴壳体后端设置固定支架，用于使气缸套与壳体固定在一起保持不动；
输出心轴的顶部作为输出面，与夹头座的底部通过螺栓连接固定；输出心轴的上部外壁通过螺栓固定输出轴承；输出轴承的外圈与壳体固定；输出心轴的顶部外周侧与壳体之间设置有密封骨架油封；输出心轴的顶部设有螺孔并安装有油封盖罩，油封盖罩用螺栓锁紧固定在A轴壳体前端面，形成双重密封；A轴壳体前侧面设置气管接及气道，用通入高压气体，气体通过壳体设定的气道进入油封与油封盖罩中间空腔内，再从油封罩与输出心轴配合的间隙内吹出，防止油污粉尘进，形第三道防护；
A轴输出心轴的输出端面内孔设置成BT或SHK系列锥孔，用于安装BT或SHK刀柄；在A轴输出心轴的输出端面设置内凹止口，用于安装可调式后拉气缸夹头座；A轴输出心轴后端面通过螺栓联接心轴后法兰；
外壳上设置有伺服编码器线密封接头，用于穿入伺服编码器线并密封；外壳上设置有伺服定子动力线密封接头，用于穿入伺服电机的动力线并密封。
进一步地，机械主轴本体采用双头双密封机械主轴，由包括机械主轴结构件、主轴安装支架和伺服电机；主轴安装支架将整个双头双密封机械主轴固定在Z轴机械结构件的输出面板上；主轴安装支架上部设置有伺服电机安装腔室；伺服电机穿过腔室安装在电机板上；电机板侧设置有腰孔，通过螺丝与主轴安装支架固定；伺服电机输出轴上安装有同步带轮；同步带轮包括伺服电机主动轮、同步带和主轴心轴从动轮；伺服电机主动轮内通过胀紧套安装在伺服电机的输出轴上；伺服电机主动轮上设置同步带；同步带的另一端连接主轴心轴从动轮，用于传递动力给机械主轴；同步带与主轴心轴从动轮在主轴轴心侧面，不是在中心位。伺服电机主动轮上设置有动平衡调节螺孔；主轴安装支架的正面底边出安装有探针支架；探针支架的底部安装有探针；
双头主轴包括主轴壳体和主轴心轴及壳体加高座；主轴壳体通过螺栓固定在壳体加高座上；壳体加高座安装在支架的底部；主轴心轴穿过主轴壳体内，两端均安装BT或SHK刀柄，其中主轴心轴的两端均伸出主轴壳体；同步从动轮与主轴心轴伸出主轴壳体的一端联接，作为主轴心轴的输入端，实现同步运动；
在主轴壳体内，主轴心轴的中间外侧上设置有轴承内外隔圈；以轴承内外隔圈为中心，两侧均设置有一组配对推力轴承；靠近主轴心轴输出端，配对推力轴承的另一侧与法兰盖之间设置有柄帽；主轴壳体的两侧外安装有法兰盖；法兰盖在主轴壳体内与配对推力轴承相接；法兰盖内均设置有双唇形骨架油封；双唇形骨架油封中间为内凹，在内凹处设置有耐高温轴承油脂层；法兰盖的外侧均配有主轴气封盖，用于形成气封；
主轴壳体为整体铸造件；靠近主轴心轴从动轮的主轴壳体一端设有多个均匀分布螺栓安装的螺纹孔，螺纹孔用于固定法兰盖；背离主轴心轴从动轮的主轴壳体的另一端设有与壳体同轴的螺纹；法兰盖通过螺纹旋转锁入主轴壳体；法兰盖上设置螺纹孔，用于加装顶头螺栓固定在主轴壳体上；主轴壳体的底部为高精度安装平面，与壳体内腔圆柱内孔平行；
主轴壳体为梯形立方体且梯形顶部为半圆形，梯形底部设有避空位，主轴壳体底部设有多个螺纹安装孔，用于通过螺栓固定在主轴安装支架的底部。
进一步地，主轴心轴的表面设置有纳米陶瓷涂层；
主轴心轴的两端内孔为内锥孔，内锥孔型制为BT系列，内锥孔底部两都设有螺纹孔；内锥孔型制为SHK系列；
主轴心轴的外径与双唇形骨架油封配合的公差范围为-0.3～0.8MM；
主轴心轴从动轮通过均布的螺栓固定在主轴心轴端侧面，同步带轮的精度定位由主轴心轴的圆柱度及台阶垂直度为基准；
伺服电机主动轮和主轴心轴从动轮的材料均采用高强度铝合金；伺服电机主动轮和主轴心轴从动轮均设有高精度轴定位台阶，主动轮和从动轮的一侧设均一圈动平衡调节螺栓孔；
两个法兰盖一端外侧均设有O型密封圈槽，用于与主轴壳体之间密封，内侧设有骨架油封安装腔；法兰盖上设有气封吹气联接孔；
进一步地，电机板采用双面磨制且可独立拆卸；伺服电机板的顶部设置有电机板调节钢条；电机板调节钢条通过横向螺丝与主轴安装支架的端面锁紧；电机板调节钢条通过顶部螺丝与电机板的顶部吊紧；
主轴安装支架为整体铸造件，型制为异型；主轴安装支架设多个避空减重位，加工方式采用六面体加工，所有安装面均采用精磨加工，垂直度平面度在0.01MM以内。
进一步地，Z轴机械结构件的顶部侧封板上设置有拖链，用于通过走油管路；Z轴机械结构件的输出面板上设置有管路安装架；走油管路连接管路安装架，并由管路安装架上的两个走油支管路将油对应引至一个主轴头部上的管路安装架。进一步地，机械手驱动结构件的电机安装罩的背面上设置有拖链，用于走线。
在本申请实施例中，转台机构可以实现大角度的旋转，从而带动加工件在双头双密封机械主轴的两个主轴头上均能够实现加工，并且可以实现不同角度的磨削；通过气动抓手与转台机构的联动，实现物料的自动夹取以及取料等操作，实现自动化无人式的全自动磨削加工。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请的整体结构示意图；图2是本申请的另一角度整体结构示意图；图3是本申请的磨床底座的结构示意图；图4是本申请的磨床底座的另一角度结构示意图；图5是本申请的磨床底座以及立柱的组合结构示意图；图6是本申请的Y轴机械结构件的内部仰视结构示意图；图7是采用滚子凸轮结构的转台机构的示意图；图8是图7除去外壳的内部结构示意图；图9是采用DD马达伺服驱动的转台机构的示意图；图10是采用DD马达伺服驱动的转台机构的另一角度示意图；图11是图9的剖面结构示意图；图12是图9的俯视结构示意图；图13是A轴分度头的剖面结构示意图；图14是C轴分度头的剖面结构示意图；图15是A轴分度头的立体结构示意图；图16是C轴分度头的输出心轴及轴心中空套管轴承结构示意图；图17是C轴分度头的输出心轴结构示意图；图18是C轴分度头的轴心中空套管轴承的结构示意图；图19是转台板的结构示意图；图20是包含在线修整机构的转台板的示意图；图21是本申请的X轴机械结构件的背部结构示意图；图22是本申请的Z轴机械结构件的背部结构示意图；图23是本申请实施例提供的机械主轴整体结构示意图；图24是本申请实施例提供的另一角度机械主轴整体结构示意图；图25是本申请实施例提供的机械主轴的局部结构示意图；图26是图25的***结构示意图；图27是图25的背面角度结构示意图；图28是主轴心轴部分的截面结构示意图；图29是图25的左视图；图30是图25的右视图；图31是U轴伺服机械手驱动结构件及机械手V轴机构的结构示意图；图32是图31的后视图；图33是图31的另一角度示意图；图34是探针工作时的位置状态图；图35-38是双头主轴加工时的不同工位示意图。
图中附图标记的含义：1000-Y轴机械结构件，1001-导轨槽，1002-滚柱形矩形导轨，1003-Y轴丝杆，1004-轴承座，1005-丝杆螺母及螺母套，1010-风琴罩，1011-输出面板，1012-伺服电机，2000-C轴分度头，2001-卡簧槽2001，2002-轴心中空套管轴承，2003-骨架油封，2004-伺服编码器读数头，2005-编码器读数头固定板，2006-转子锁紧法兰，2007-电机转子，2008-电机定子，2009-伺服编码器磁环，2010-伺服动力线密封接头，2011-伺服编码器线密封接头，2012-分度头后盖，2013-密封圈，2014-冷却水出口，2015-冷却水入口，2016-轴心中空套管，2017-输出心轴与转台板联接孔，2018-油封盖罩，2019-输出轴承，2020-固定螺栓，2021-输出心轴，3000-A轴分度头，3001-壳体，3003-骨架油封，3004-伺服编码器读数头，3005-后法兰盖，3006-转子锁紧法兰，3007-电机转子，3008-电机定子，3009-伺服编码器磁环，3010-伺服动力线密封接头，3011-伺服编码器线密封接头，3012-分度头后盖，3013-密封圈，3014-冷却水出口，3015-冷却水入口，3018-油封盖罩，3019-输出轴承，3020-固定螺栓，3021-后拉油压缸联接法兰，3022-气封管道及接头，3023-输出轴固定法兰，3024-可调式后拉气缸夹头座，3025-锥孔，3026-后拉气缸，3027-拉杆，3028-螺纹密封盖，3029-气缸固定支架，3030-后拉气缸套,3031-避空凹槽，3501-从动轮，3502-主动轮，3500-料盘底座，4000-X轴机械结构件,4001-导轨槽，4002-滚柱形矩形导轨，4003-X轴丝杆，4004-轴承座，4005-丝杆螺母及螺母套，4010-风琴罩，4011-输出面板，4012-伺服电机，5101-伺服电机，5102-主轴安装支架，5103-电机板调节钢条，5104-电机板，5105-主动轮，5106-胀紧套，5107-同步带，5108-从动轮，5201-壳体加高座，5202-主轴壳体，5203-BT刀柄，5204-气封盖，5205-法兰盖，5206-柄帽，5207-推力轴承，5208-轴承内外隔圈，5209-主轴心轴，5301-进气孔，5302-横向通孔，5303-骨架油封，5304-腰孔，5305-顶部螺孔，5306-动平衡调节螺栓孔，5307-安装孔，5308-O型密封圈槽，5309-骨架油封安装腔，5310-螺栓，5311-探针支架，5312-探针，5313-连通器，5314-主管路，5315-支管路,6000-U轴伺服机械手驱动结构件,6002-底座连接板，6001-U轴模组，6003-U轴风琴罩，6004-伺服电机，6005-拖链，7000-机械手V轴机构，7001-固定板7001，7002-伺服电机，7003-谐波减速机，7004-波减速机输出轴联接板，7005-机械手气缸，7006-气动手指，8000-Z轴机械结构件，8201-导轨槽，8202-滚柱形矩形导轨，8203-Z轴丝杆，8204-轴承座，8205-丝杆螺母及螺母套，8210-风琴罩，8211-输出面板，8212-伺服电机，8001-转台板，8002-中空腔，8003-转台中心盖板，8004-凸出端平面,8010-矩形体,8020-倒置斜坡体,8030-空腔,8040-凹槽,8041-开口,8050-在线修整机构,8051-在线修整砂轮模组,8052-在线修整砂轮模组滑块,8053-在线修整砂轮轴底座,8054-在线修整砂轮轴壳体,8055-在线修整砂轮轴主轴,8056-主轴压盖,8058-电机板,8057-电机,9000-磨床底座，9001-支撑脚，9002，半圆柱体，9003-矩形柱体，矩形安装槽9010，丝杠轴承座9011以及电机底座安装平面9012，走线孔9014，凹面9015，导轨安装槽9016，立柱底座9020，走油孔9021,9200-立柱。
具体实施方式
为使得本申请的申请目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
本申请实施例提供本申请公开了一种双头主轴带内置机械手七轴磨床，包括磨床底座、X轴机械结构件、转台机构(含有A轴和C轴)、立柱、Y轴机械结构件、Z轴机械结构件、双头双密封主轴、内置式机械手驱动结构件(含有U轴和V轴)和料盘结构。
在整个磨床整机中，Y轴机械结构件内嵌于磨床底座的顶面中心处；立柱位于磨床底座顶面的后方；转台机构位于Y轴机械结构件的输出面板上，随着Y轴机械结构件做Y轴向移动；转台机构自身做水平面旋转；转台机构包括C轴分度头、A轴分度头和在线修整机构；C轴分度头控制A轴分度头和在线修整机构在水平面上的方向；A轴分度头和在线修整机构的输出面朝向一致；X轴机械结构件位于立柱正面的顶部；Z轴机械结构件位于X轴机械结构件的输出面板上；双头双密封机械主轴安装于Z轴机械结构件的输出面板上，机械手驱动结构件均安装于Z轴机械结构件的托板上；双头双密封机械主轴沿着Z轴机械结构件做Z轴方向运动；气动抓手安装于机械手驱动结构件的底部，用于抓取加工件。
X轴机械结构件做X轴向移动，X轴拖板上装有Z轴机械结构作上下移动，Z轴面板带动双头主轴运动；Z轴拖板上装有机械手拖板，作上下运动，机械手拖板下端装有谐波减速机旋转机构，谐波减速机输出端装有气缸及气动手指。
Y轴面板上设置有大通孔，转台机构的C轴固定嵌入在Y轴输出面板内，360度的水平面旋转，C轴输出端装有旋转台板，旋转台板上装有可以夹持工具旋转的A轴，A轴壳体顶部装有工件物料物盘，通过机床自身的XYZAC五轴的运动实现定位，配合机械手UV2轴运动，实现物料的自动夹取以及取料等操作，自动化无人式的全自动磨削加工。内置机械手的优势是空间小，取料距离、时间最短最快。
本发明采用机械主轴是由伺服电机带动工作原理传输运动力，双头主轴的优势在于，可以把空间体积做得更小，因其结构只有轴承等机械部件，外部体积可以做得更小，这样的优势可以整个机床体积做得更小，机械主轴的直径与长度更短，可以把A轴的中心高降到最低。双头主轴并不优选永磁伺服一体化主轴，苏日安其结构简单，安装方便，但其内部装入了驱动旋转用的电机转子与定子，使得其体积增大，无论是直径与长度都有所增加，最终导至A轴中心要增加。
转台机构内含有A轴分度头和C轴分度头，每一个分度头都含有两种方案，滚子凸轮与DD马达分度头可以互换。DD马达直驱分度头，其优点是结构简单，安装方便，精度高，但综合成本高于滚子凸轮分度头，如在同样的输出扭矩的情况下，其体积会远大于滚子凸轮分度头。滚子凸轮分度头作为一种机械减速分度机构，在传动过程中会损耗一定的精度，而DD马达直驱分度头中间没有过渡环节理论上讲是精度高于机械减速分度机构，但滚子凸轮分度头有一个减速比，可以放大伺服电机的输出扭矩。本发明针对不同的用于开发应用不同精度配件，使得机床应用更加广泛。
下面针对每一个部分进行具体说明：
磨床底座采用一体铸铁铸造成型或人造花岗岩即矿物铸造浇筑成形；磨床底座9000的形状包括位于正面的半圆柱体9002和位于背面的矩形柱体9003；磨床底座9000的底部边缘设置有支撑脚9001；磨床底座9000的顶面中心处设置有内嵌的矩形安装槽9010；安装槽内底部左侧设置有丝杠轴承座9011以及电机底座安装平面9012，安装面设螺纹孔；安装槽9010内后侧的底部设置有贯通磨床底座的走油孔9013，右侧靠近后侧的区域上设置有贯通磨床底座的走线孔9014。走线孔9014的水平高度高于走油孔9013的水平高度.
安装槽的四边凸出于磨床底座的顶面，形成一个围栏面，防止台面内的油水流到中间丝杆安装位内，围栏前后设有凹面9015；凹面9015与丝杠轴承座9011的安装面相水平，用于后期精加工时，龙门床的砂轮磨削时在不撞到围栏边的情况下通过。磨床底座矩形安装槽的顶面两侧设置有导轨安装槽9016。安装槽9010的底部，位于丝杠电机底座的右侧设置有底板，底板上设置有拖链，主要用于走线过程中防止对磨床安装槽9010底部产生磨损。
磨床底座的顶面后侧设置有立柱底座9020，用于安装立柱。立柱底座的截面为凹形，将安装槽的部分包裹在凹处。磨床底座的顶面上内嵌有走油孔9021，一端位于安装槽背面上，另一端穿过立柱底座，伸出磨床底座。磨床底座的承油台面位于丝杆导轨围栏外与床身围边内圈之间，承油台面低于丝杆轴承座安装面，加装防护钣金后，防止油污流入床身中间空腔内。
Y轴机械结构件包括：
Y轴拖板：位于安装槽上。Y轴拖板为嵌入式的导轨槽1001,两条导轨槽在同一平面内平行，安装在导轨安装槽上；与导轨槽匹配的导轨采用滚柱形矩形导轨1002。滚柱形矩形导轨匹配有滚柱形滑块,每根导轨采用2个滑块配合使用。导轨和滑块组成平面精度结构；
Y轴向丝杆驱动机构：包括Y轴丝杆1003、轴承座1004、轴承和丝杆螺母及螺母套1005,组成传动精度结构。Y轴向丝杆驱动机构安装于丝杠电机底座上；
Y轴丝杆采用C3以上等级高精度丝杆且为10导程以下的小导程丝杆,轴承座分为前后两个轴承座组合使用,每个轴承座内装有2个配对组合的7系列P5级以上高精度推力轴承,丝杆螺母套采用分体式螺母套,丝杆螺母法兰面与输出面板联接呈90度直角面。丝杆两端头安装在轴承座的轴承内,丝杆的两端通过轴承座固定在丝杠电机底座上的中心位置上,轴承座的安装位置低于导轨滑块面。丝杆的两侧各设置一条直线导轨,滑块安装在直线导轨上,滑块上安装输出面板1011。输出面板与丝杆螺母套与丝杆螺母联接,在丝杆旋转时带动螺母与输出面板在导轨上进行运动；
沿Y轴方向,输出面板的两侧通过风琴罩1010连接轴封板和伺服电机的罩体。输出面板的两侧联接有侧封板。侧封板、输出面板风琴罩将Y轴拖板总成形成密封保护罩。伺服电机1012的输出端通过零间隙联轴器联接丝杆输入端。
转台机构包括转台板、C轴分度头、A轴分度头和在线砂轮修整机构。
转台板包括一体加工成型的矩形体8010和倒置斜坡体8020。矩形体和倒置斜坡体的顶面齐平，矩形体靠近倒置斜坡体的一侧设置有上下贯通的空腔8030，空腔顶部设置有中心盖板。转台板8001后端中间为中空腔8002，用于穿入线管；转台板8001与C轴输出心轴的圆周上设有锁紧的通孔与沉孔，转台板8001与C轴输出心轴的接入处为大通孔，大通孔一侧与转台板8001后端内中空腔8002相通，用于穿线时方便安装；转台板8001大通孔上部设有设台阶孔，用于安装封头板。
转台板8001上A轴分度头3000的安装端的另一端作为配重端，安装A轴分度头3000的安装端侧面设置有凸出端，形成一个凸出平台，用于安在线砂轮修整轴或测量部件。凸出端平面8004低于A轴分度头3000的安装端的平面。
作为一个具体的实施例，转台板的顶部设置有凹槽8040，凹槽在转台板的远端设有开口8041。凹槽用于容纳在加工过程中所掉落的碎屑，以防止进入其他加工部件中，对设备造成磨损。C轴分度头用于控制整个转台机构实现360度的旋转，在双头双密封机械主轴的两个轴头上均实现不同角度的加工。
C轴分度头和A轴分度头均可以采用滚子凸轮结构或者DD马达伺服直驱的方案。
采用滚子凸轮时：
C轴分度头包括壳体、电机2500、电机座和滚子凸轮2501。滚子凸轮位于壳体内，其蜗杆输入端与电机的输出端在电机座内联接。C轴分度头位于床身安装槽内空腔内，底部正对底板。滚子凸轮的输出轴法兰盘穿过输出面板中空，C轴滚子凸轮分度头的安装采用Y轴面板上的通孔、沉孔通过螺栓从上而下锁紧C轴滚子凸轮分度头的壳体。
A轴分度头包括A轴滚子凸轮分度头壳体、A轴主轴和滚子凸轮3501。滚子凸轮的蜗轮后侧设置有壳体后盖，安装于A轴分度头壳体上。滚子凸轮的蜗轮前侧设置有转台轴承。转台轴承的另一侧设置有壳体前盖，安装于A轴滚子凸轮分度头壳体上。壳体后盖和壳体前盖的内侧均设置有骨架油封。A轴主轴的输出端安装有夹头连接法兰，用于安装夹头。A轴主轴的另一端设置有后拉式气缸。滚子凸轮的蜗杆输入端设置有从动轮。从动轮3501的正下方设置有主动轮，与从动轮通过同步带联接。主动轮3502安装在电机的输出轴上。电机通过电机安装板固定在电机安装腔内。A轴分度头壳体的侧面设置有盖板，用于罩住从动轮。A轴分度头壳体的顶部设置有料盘底座3500。料盘底座上用于放置料盘，分为左右两个区域放置。
采用DD马达伺服直驱时：
C轴分度头包括壳体、输出轴承2019、电机定子、电机转子2007、伺服编码器、输出心轴2021、锁紧法兰、轴心支撑轴承、轴心中空套管2016、密封骨架油封2003、轴承盖、电机冷却水套和管路接头。电机转子2007、电机定子、电机冷却水套和壳体依次由内至外位于输出心轴2021外壁上。C轴分度头2000的壳体外形为台阶式圆柱形，上部安装有止口法兰。
输出心轴2021设有多道台阶，用于固定输出轴承2019、电机转子2007、锁紧法兰及伺服编码器磁环2009。
如图3所示，从上至下，依次设定设置有五处台阶：
第一处A1，输出心轴2021的顶部外周圆平面设有台阶位，低于转台板底面，在台阶平面内设有螺孔并安装有油封盖罩2018，台阶平面螺孔外周设O型圈密封槽，用于装入密封圈2013，用螺栓锁紧油封盖罩2018，形成双重密封。
第二处A2用于与输出轴承2019联接，输出心轴2021的外壁通过螺栓固定输出轴承2019；输出轴承2019的外圈与壳体固定。
第三处A3为法兰台阶，作为输出心轴2021的外侧与电机转子2007的安装台阶，用于定位。
第四处A4，转子压紧法兰的内侧压在C轴输出心轴2021的台阶位上。第三处和第四处台阶之间，输出心轴2021外侧安装电机转子2007。
第五处A5用于安装伺服编码器磁环2009。
输出心轴2021的内径上设置有轴心中空套管2016，并通过轴心支撑轴承联接，本申请中轴心支撑轴承安装在输出心轴2021的顶面内圈以及底面内圈上。
输出心轴2021与轴心中空套管2016通过轴心支撑轴承实现轴承外圈旋转运动而轴承内圈固定不动状态的结果；轴心中空套管2016的底部伸出输出心轴2021，并在凸出于输出心轴2021的边缘处设置有轴承卡簧槽；轴心中空套管2016内用于走线穿接各种管路，轴心中空套管2016的上部设有台阶，用于固定轴承内圈，配合导套下轴承的卡簧使导套被固定在C轴心轴内不会上下串动。通过转子带动整个输出心轴2021运动，并由转盘轴承或交叉滚子轴承实现精度控制，本申请中采用的转盘轴承或交叉滚子轴承最高转速可达300转每分钟，完全适用于高速分度加工。
轴心中空套管2016作为过线孔套管，主要作用是主轴心轴旋转时，套管由轴承外圈跟着旋转，使得内圈中心孔套管保持不动。
作为一个具体的实施例，电机转子2007通过精密配合方式套入到输出心轴2021，通过螺栓与电机转子2007的第一螺纹端固定，这里的第一螺纹端即为电机转子2007的上螺纹端；电机转子2007的底部第二螺纹通过螺栓安装有转子压紧法兰，这里的第二螺纹端即为电机转子2007的下螺纹端。
转子锁紧法兰2006的另一面外侧设置有伺服编码器磁环2009，磁环通过螺栓固定在转子压紧法兰的外侧；伺服编码器磁环2009的同轴度精度与C轴输出心轴2021的外圆精度精密配合；伺服编码器磁环2009随着转子锁紧法兰2006与电机转子2007一同运动；伺服编码器磁环2009配套设置有伺服编码器读数头2004，在主心轴旋转时伺服编码器读数头2004固定不动，用于检测到输出心轴2021的转速及电流电压，并反馈给驱动器；伺服编码器读数头2004安装在电机定子的后法兰盖上；后法兰盖内侧通过螺栓与电机定子的第二螺孔联接，这里的第二螺纹端即为电机定子的下螺纹端，后法兰盖外侧通过螺栓与C轴壳体内台阶位的螺孔联接；伺服编码器读数头2004通过螺栓固定在后法兰盖底部平面上。
壳体上设置有冷却水入口2015和冷却水出口2014，与电机冷却水套连通，冷对却水接头出水与入水口可以互换方向，以实现冷却水循环，对定子进行降温。
C轴分度头2000的底部设置有分度头后盖2012；输出心轴2021的底部伸出分度头后盖2012，与分度头后盖2012之间设置有密封骨架油封2003；分度头后盖2012通过螺栓固定在壳体上，分度头后盖2012设置有定位台阶，台阶段密封圈2013形成密封。
输出心轴2021的顶部作为输出面，与转台板的底部通过螺栓连接固定；输出心轴2021的顶部外周侧与壳体之间设置有密封骨架油封2003。
外壳上设置有伺服编码器线密封接头2011，用于穿入伺服编码器线并密封；外壳上设置有伺服定子动力线密封接头，用于穿入伺服电机的动力线并密封。
在本申请中，A轴分度头的大部分结构与C轴分度头2000相类似，在安装方向上不同的是C轴分度头2000是上下放置，方向上的第一表示上，第二表示下，而A轴分度头是左右横置，方向上的第一表示右，第二表示左。
作为一个具体实施例，A轴分度头3000包括壳体3001、输出轴承3019、电机定子3008、电机转子3007、伺服编码器、输出心轴、轴心支撑轴承、油封、轴承盖、电机冷却水套、轴心中空拉杆3027，后拉式气缸、气缸联接法兰、输出端夹头座和管路接头。
电机转子3007、电机定子3008、电机冷却水套和壳体3001依次由内至外位于输出心轴外壁上。
输出心轴设有多道台阶，用于固定输出轴承3019、电机转子3007、锁紧法兰及伺服编码器磁环3009；A轴输出心轴从顶面通过沉孔通孔利用螺栓锁紧电机转子3007；电机转子3007通过精密配合方式套入到A轴输出心轴；A轴输出心轴通过螺栓与电机转子3007第一螺纹端固定，在A轴输出心轴外端沉孔处加入耐油密封盖，防止油污进入。
电机转子3007的左侧第二螺纹通过螺栓安装有转子压紧法兰；转子压紧法兰的内侧压在A轴输出心轴的台阶位上，通过螺栓固定在电机转子3007的底部第二螺纹孔内。
转子锁紧法兰3006的另一面外侧设置有伺服编码器磁环3009；伺服编码器磁环3009通过螺栓固定在转子锁紧法兰3006的外侧，伺服编码器磁环3009的同轴度精度与A轴输出心轴的外圆精度精密配合；伺服编码器磁环3009随着转子锁紧法兰3006与电机转子3007一同运动；伺服编码器磁环3009配套设置有伺服编码器读数头3004，在A轴输出心轴旋转时伺服编码器读数头3004固定不动，检测到A轴输出心轴的转速及电流电压，反馈给驱动器；伺服编码器读数头3004安装在电机定子3008的后法兰盖3005上。
后法兰盖3005内侧通过螺栓与电机定子3008第二螺孔联接；后法兰盖3005外侧通过螺栓与A轴壳体3001内台阶位的螺孔联接；伺服编码器读数头3004通过螺栓固定在后法兰盖3005底部平面上。
A轴分度头3000的底部设置有分度头后盖3012；输出心轴的底部伸出分度头后盖3012，与分度头后盖3012之间设置有密封骨架油封3003；分度头后盖3012通过螺栓固定在壳体3001上，分度头后盖3012设置有定位台阶，台阶段密封圈3013形成密封；
壳体3001上设置有冷却水入口和冷却水出口接头，与电机冷却水套上的螺旋槽连通；
A轴输出心轴的内径上设置有中空气缸拉杆3027，并通过中空前端与夹头座内的夹头联接；中空气缸拉杆3027后端与气缸活塞心联接，在气缸冲入高压气体后推动活塞前后往复运动，实现夹头的松开拉紧；
后拉式气缸的气缸输入套圈固定不动，后拉式气缸在A轴输出心轴旋过程中，后拉式气缸与输出心轴同动，气缸输入套保持固定不动状态，保障气缸套上的联接管不会被绕住跟转；在气缸输入套与A轴壳体3001后端设置固定支架，用于使气缸套与壳体3001固定在一起保持不动；
输出心轴的顶部作为输出面，与夹头座的底部通过螺栓连接固定；输出心轴的上部外壁通过螺栓固定输出轴承3019；输出轴承3019的外圈与壳体3001固定；输出心轴的顶部外周侧与壳体3001之间设置有密封骨架油封3003；输出心轴的顶部设有螺孔并安装有油封盖罩3018，油封盖罩3018用螺栓锁紧固定在A轴壳体3001前端面，形成双重密封；A轴壳体3001前侧面设置气管接及气道，用通入高压气体，气体通过壳体3001设定的气道进入油封与油封盖罩3018中间空腔内，再从油封罩与输出心轴配合的间隙内吹出，防止油污粉尘进，形第三道防护。
作为一个具体的实施例，A轴输出心轴的输出端面内孔设置成BT或SHK系列锥孔，用于安装BT或SHK刀柄；在A轴输出心轴的输出端面设置内凹止口，用于安装可调式后拉气缸3026夹头座3024，夹头座可更换不同大小的型号类型。A轴输出心轴后端面通过螺栓联接心轴后法兰。
作为一个具体的实施例，外壳上设置有伺服编码器线密封接头，用于穿入伺服编码器线并密封；外壳上设置有伺服定子动力线密封接头，用于穿入伺服电机的动力线并密封。
作为一个具体的实施例，A轴分度头3000的后端连接线匹配有管接头，用于将连接线集束与管接头中，并进入转台板8001线孔中。
作为一个具体的实施例，A轴分度头3000的壳体3001底部有避空凹槽3031。A轴分度头3000的壳体3001外形为底部带安装法兰，壳体3001的顶部为平面，顶部用于安装自动上下料的料盘或其他部件，壳体3001的外周为圆形。
作为一个具体的实施例，输出心轴后端通过心轴后法兰安装后置式油压旋转缸，可以采用后置式油压旋转缸代替上述方案中的后拉气缸3026方案，结构基本类似，可以直接替换。
作为一个具体的实施例，转台板8001后端中间为中空腔8002，用于穿入线管；转台板8001与C轴输出心轴的圆周上设有锁紧的通孔与沉孔，转台板8001与C轴输出心轴的接入处为大通孔，大通孔一侧与转台板8001后端内中空腔8002相通，用于穿线时方便安装；转台板8001大通孔上部设有设台阶孔，用于安装封头板。
转台板8001上A轴分度头3000的安装端的另一端作为配重端，安装A轴分度头3000的安装端侧面设置有凸出端，形成一个凸出平台，用于安在线砂轮修整轴或测量部件。凸出端平面8004低于A轴分度头3000的安装端的平面。
在线修整机构8050，包括在线修整砂轮模组8051、在线修整砂轮模组滑块8052、在线修整砂轮轴底座8053、在线修整砂轮轴壳体8054和在线修整砂轮轴主轴8055。在线修整砂轮模组安装于在线修整载板上。在线修整砂轮模组滑块在在线修整砂轮模组上做水平向移动。在线修整砂轮轴壳体固定在在线修整砂轮模组顶面上。在线修整砂轮轴主轴安装在在线修整砂轮轴壳体内。在线修整砂轮轴壳体的两侧分别设置有主轴压盖8056和电机板8058。主轴压盖的内圈设置有骨架油封。在线修整砂轮轴壳体内，主轴压盖内侧依次设置有轴承和主轴背帽。电机板的另一侧安装有电机8057。电机轴的输出端与主轴的输入端联接。
在线砂轮修整轴主要用于修整主轴双头上安装的金刚石砂轮，在线砂轮修整轴安装在C轴转台板上，通过数控***编程，在砂轮磨损的过程中，由机床XYZC四个轴配合定位去修整主轴所需的砂轮高精度尺寸。在线修整砂轮的创新优势在于被修整的砂轮同轴度高，节省了拆装砂轮组的时间。本发明的创新点在于修砂轮修整轴，在刀具磨削过程中为了避免与其他轴向之间的干涉，设置了气动滑动模组，可以设置前后运动，在修整砂轮时，模组滑块向前运动，超过A轴输出轴端面，修完砂轮后由数控***控制，砂轮修整轴向后回缩定位，使整个A轴有更大的空间而不被干涉。
在砂轮修整过程中可以在A轴端面或侧面加装自动测量砂轮的三维探针，可随时测量砂轮的磨损程度，及时反馈给数控***，由数控***去执行被修整的量。
磨床底座的顶面后侧设置有立柱底座，用于安装立柱。立柱底座的截面为凹形，将安装槽的部分包裹在凹处。磨床底座的顶面上内嵌有走油孔，一端位于安装槽背面上，另一端穿过立柱底座，伸出磨床底座。
作为一个具体的实施例，X轴机械结构件包括：
X轴拖板：位于立柱正面的顶部上。X轴拖板为嵌入式的导轨槽,两条导轨槽在同一平面内平行，安装在立柱上；与导轨槽匹配的导轨采用滚柱形矩形导轨。滚柱形矩形导轨匹配有滚柱形滑块,每根导轨采用2个滑块配合使用。导轨和滑块组成平面精度结构；
X轴向丝杆驱动机构：包括X轴丝杆、轴承座、轴承和丝杆螺母及螺母套,组成传动精度结构。X轴向丝杆驱动机构安装于立柱上。X轴丝杆采用C3以上等级高精度丝杆且为10导程以下的小导程丝杆,轴承座分为前后两个轴承座组合使用,每个轴承座内装有2个配对组合的7系列P5级以上高精度推力轴承,丝杆螺母套采用分体式螺母套,丝杆螺母法兰面与输出面板联接呈90度直角面。丝杆两端头安装在轴承座的轴承内,丝杆的两端通过轴承座固定在丝杠电机底座上的中心位置上,轴承座的安装位置低于导轨滑块面。丝杆的两侧各设置一条直线导轨,滑块安装在直线导轨上,滑块上安装输出面板。输出面板与丝杆螺母套与丝杆螺母联接,在丝杆旋转时带动螺母与输出面板在导轨上进行运动；
沿X轴方向,输出面板的两侧通过风琴罩连接轴封板和伺服电机的罩体。输出面板的两侧联接有侧封板。侧封板、输出面板风琴罩将X轴拖板总成形成密封保护罩。伺服电机的输出端通过零间隙联轴器联接丝杆输入端。
作为一个具体的实施例，Z轴机械结构件包括：
Z轴拖板：位于Y轴机械结构件的输出面板上。Z轴拖板为嵌入式的导轨槽8201,两条导轨槽8201在同一平面内平行，安装在Y轴机械结构件的输出面板上；与导轨槽匹配的导轨采用滚柱形矩形导轨8202。滚柱形矩形导轨匹配有滚柱形滑块,每根导轨采用2个滑块配合使用。导轨和滑块组成平面精度结构；
Z轴向丝杆驱动机构：包括Z轴丝杆8203、轴承座8204、轴承和丝杆螺母及螺母套8205,组成传动精度结构。Z轴向丝杆驱动机构安装于立柱上。Z轴丝杆采用C3以上等级高精度丝杆且为10导程以下的小导程丝杆,轴承座分为前后两个轴承座组合使用,每个轴承座内装有2个配对组合的7系列P5级以上高精度推力轴承,丝杆螺母套采用分体式螺母套,丝杆螺母法兰面与输出面板联接呈90度直角面。丝杆两端头安装在轴承座的轴承内,丝杆的两端通过轴承座固定在丝杠电机底座上的中心位置上,轴承座的安装位置低于导轨滑块面。丝杆的两侧各设置一条直线导轨,滑块安装在直线导轨上,滑块上安装输出面板。输出面板与丝杆螺母套与丝杆螺母联接,在丝杆旋转时带动螺母与输出面板8211在导轨上进行运动；
沿Z轴方向,输出面板的两侧通过风琴罩8210连接轴封板和伺服电机的罩体。输出面板的两侧联接有侧封板。侧封板、输出面板风琴罩将Z轴拖板总成形成密封保护罩。伺服电机的输出端通过零间隙联轴器联接丝杆输入端。
进一步地，Z轴机械结构件的顶部侧封板上设置有拖链，用于通过走油管路。Z轴机械结构件的输出面板上设置有管路安装架。走油管路连接管路安装架，并由管路安装架上的两个走油支管路将油对应引至一个主轴头部上的管路安装架。
双头双密封机械主轴，可包括电机驱动机构和双头主轴两大部分。电机驱动机构包括主轴安装支架5102和伺服电机5101。
主轴安装支架5102采用整机铸造。主轴安装支架5102将整个双头双密封机械主轴固定在Z轴机械结构件的输出面板上，这个支架的创新目的，是为了获得更高的加工精度，为了方便六面体加工，六个面都能进行铣、磨加工，使支架整机精度更高，安装更方便。
主轴安装支架5102上部设置有伺服电机安装腔室，伺服电机5101穿过腔室安装在电机板5104上。
电机板5104的顶部设置有电机板调节钢条5103，通过侧面螺丝锁定在主轴安装支架5102上，再通过顶部螺丝吊紧电机板5104，使固定在电机板5104上电机在工作中不下坠，同时可以方便调节同步带5107轮的松紧度。
电机板5104上设有腰孔，再通过顶部螺丝吊紧电机板5104，可以调节移动电机板5104距离，同时可以方便调节同步带5107轮的松紧度。
同步带5107轮通过胀紧套5106安装在电机轴上，因去消了电机上的平键，使电机轴没有凹槽，同轴度与真圆度会更好，高速旋转时动平衡会更佳，同步轮上设有动平衡调节螺孔，可以把常用转速通过动平衡仪在线实时调校到最佳状态。整个同步带5107相关结构的外部设置有壳体罩住。
双头主轴包括主轴壳体5202和主轴心轴5209，如图所示的***结构示意图，主轴心轴5209穿过主轴壳体5202内，其中主轴心轴5209的两端均伸出主轴壳体5202，两端均安装BT刀柄5203，实现双头主轴的输出。同步从动轮55108与主轴心轴5209伸出主轴壳体5202的一端联接，作为主轴心轴5209的输入端，实现同步运动。
主轴壳体5202采用整体铸造件，主要是为了降低主轴壳体5202的变形量，另外为了达到更好的磨床加工效果，采用了壳体与加高座分离的方案，因公知常识的轴类都是圆桶形外壳，因圆桶形外壳在内圆磨床上更容易加工，在工件旋转加工的同时可以在磨床上加装中心架来保证工件不下坠，但圆桶形主轴壳体在安装过程中又要加入主轴抱箍才能固定在机器上，在加入抱箍的过程不但损失安装精度，还有增加了自身重量及体积。
为了突破这种技术瓶颈，使主轴更小，刚性更好，精度更高，本主轴壳体5202采用梯形异形型制，内圆磨床加工方式采用专用工装设计才能加工。为了使壳体在磨床磨制加工中旋转离心力更小，把主轴壳体5202分为二层，加高座独立加工，壳体的外侧尽量接近于旋转圆心，从而达到更好的加工效果。
主轴壳体加高座5201独立加工的目的，可以通过平面磨床双面麻磨制，使两个面有安装精度更高。而机械行业的常识是，类似这种非标非圆的主轴壳体5202一般采用镗孔加工，以底座为基准进行孔的镗加工，但镗铣加工精度很难达到0.003MM以内。为了达到更高的精度，采用了壳体分体磨制的工艺。
在主轴壳体5202内，主轴心轴5209的中间外侧上设置有轴承内外隔圈5208。以轴承内外隔圈5208为中心，两侧均设置有一组配对推力轴承5207。靠近主轴心轴5209输出端，配对推力轴承5207的另一侧与法兰盖5205之间设置有柄帽5206。主轴壳体5202的两侧设置有法兰盖5205。
主轴壳体5202的两端法兰盖5205，是为了压紧主轴的轴承，使其在运动过程中不要串动，但实际生产过程中，每个工件的精磨加工中都有公差，在装配组合时产生累积误差是很难消除的。为了达到轴承有更好的预压强度，其中一端的法兰盖5205采用固定式，装入的深度是无法调节的，也是作为基准侧使用，而另一端采用法兰盖5205螺纹式旋入安装，在法兰盖5205与壳体螺纹配合过程中如有微量间际，可以通过旋转法兰盖5205来达到预压的强度。在调校好法兰盖5205后，再通过法兰盖5205上设置的螺纹孔加装顶头螺栓用于固定，防止松动。
法兰盖5205内均设置有双唇形骨架油封303。双唇形骨架油封303中间为内凹，在内凹处设置有耐高温轴承油脂层。法兰盖5205的外侧均配有主轴气封盖5204，用于形成气封。
主轴壳体5202的侧面顶面上在两端上各设置有一进气孔5301，在主轴壳体5202的两端上均设置有横向通孔5302，与吹气孔连通，另一侧与法兰盖5205相连通。在气流经过吹气孔后依次穿过横向通孔5302，气流经过法兰盖5205后遇到主轴气封盖5204被挡住，沿着主轴气封盖5204的内表面，与骨架油封5303外侧形成气压，因气封盖5204与主轴心轴5209之间设置有0.2-0.5MM的旋转间隙，空压气体从这个配合缝中喷出，打到了防尘，制冷降温的作用。
本申请中主轴采用两端加入骨架油封5303，再采用常规的吹气式密封，用制冷散热，打破了机械行业主轴类超过3000转无法用油封的技术瓶颈。同时，在本申请中通过以下技术创新，使主轴达到20000转以内的高速应用：
轴心采用双唇形骨架油封5303，采用双唇形骨架油封5303中间为内凹，在内凹处可放一定容量的耐高温轴承油脂，使其密封过程中长期达到润滑作，减少磨擦系数，有效控制温度随转速的升高而增加，从而不损坏主轴。双唇形骨架油封5303的采用主要是为了密封，有了两端密封的主轴，可以达到完全潜在水中也不会渗水进去，但是主轴心与油封之间的密封产生磨擦的温度是非常难以控制的，轴心的光洁度，机械上定义为粗糙度这是产生温度升高技术关键点，如何使其达到高真圆度，超高的镜面光洁度是关键。现有技术中主轴轴心经过热处理后再经过精加工磨成镜面，这是一般机械厂家常用的技术手段，而在本申请中主轴心轴5209的表面加入纳米陶瓷涂层，并进行研抛成镜面。不但增加了耐磨性，也进一步降低了磨擦系数，对控制温度升高起到了一定的作用。
主轴壳体为梯形立方体且梯形顶部为半圆形，梯形底部设有避空位，主轴壳体底部设有多个螺纹安装孔，用于通过螺栓固定在主轴安装支架的底部。主轴安装支架的正面底边出安装有探针支架5311，探针支架的底部安装有探针5312。探针用于对气缸夹头座上是否夹持有待加工件进行检测。如图所示，整个主轴外壳的顶部设置有走油管路，包括主管路5314以及支管路5315。其中主管路5314通过连通器5313与两个支管路5315联通，连通器安装固定在Z轴输出面板上。两个支管路的出口连通至一个主轴的上方底座底部，并分出若干冷却管路，分别用于主轴的冷却。
作为一个具体的实施例，U轴伺服机械手驱动结构件6000包括底座连接板6002、U轴模组6001、U轴滑块、U轴风琴罩6003和伺服电机6004。底座连接板6002安装在Z轴拖板的右侧面上，U轴模组6001安装在底座连接板上；在U轴模组6001内固定安装有U轴丝杆，U轴丝杆两端通过U轴轴承座安装在U轴模组内；在U轴模组的外侧设置有U轴连接钣金；U轴连接钣金的两端外盖接有U轴风琴罩，U轴风琴罩采用方筒形整体式密封无缝设计并与U轴连接钣金相联接，形成一个密闭而能运动的腔体。这里的驱动结构与XYZ轴机械结构件均相类似。顶部的U轴连接钣金上设置有电机安装罩，并内置有伺服电机。伺服电机的输出端通过零间隙联轴器联接U轴丝杆的输入端。伺服机械手U轴驱动结构件运动时，U轴滑块固定不动，整个伺服机械手驱动结构件在U轴方向做上下运动。机械手U轴机构的驱动伺服电机安装方式可更换成同步带及同步轮传动，节省U轴上下运动的空间。
整个U轴伺服机械手驱动结构件6000的顶部设置有拖链，用于将U轴伺服机械手驱动结构件6000内的连接线在拖链6005中集束走线。
机械手V轴机构7000包括固定板7001、伺服电机7002、谐波减速机7003、谐波减速机输出轴联接板7004，机械手气缸7005、气动手指7006以及磁性开关。固定板7001通过螺栓安装在U轴模组6001的底端上，固定板7001的底端设置有支座，在支座上设有电机轴通孔，伺服电机通过螺栓横向安装在支座上，其输出轴穿过电机轴通孔。谐波减速机7003通过螺栓安装在支座的另一侧面上，谐波减速机7003的中心波发生器套设在伺服电机的电机轴上，谐波减速机7003的输出轴上安装有谐波减速机输出轴联接板7004，机械手气缸7005安装在谐波减速机输出轴联接板7004的末端。气动手指7006安装在机械手气缸7005的输出端上，通过机械手气缸7005控制气动手指7006作松夹运动，气动手指7006由两片组成，通过数控***控制气压作往复运动，气缸滑槽内装有磁性开关，可以随时在线检测到气动手指有没有夹紧松开，如出现帮故障数控***会作出报警提示。
在本申请实施例中，转台机构可以实现大角度的旋转，从而带动加工件在双头双密封机械主轴的两个主轴头上均能够实现加工，并且可以实现不同角度的磨削；通过气动抓手与转台机构的联动，实现物料的自动夹取以及取料等操作，实现自动化无人式的全自动磨削加工。
在具体的加工过程中，首先将料盘分成两部分，记为左边和右边。探针每次都会主动去检测夹头座内是否存在加工件，以决定气缸抓手的动作。由于机械抓手只能在垂直面上移动，因此转台机构每次动作都会先移动至与机械抓手同一垂直面上，气动抓手设置有两个，其中一个负责抓取下在夹头座上已加工的加工件，另一个将未加工加工件***至夹头座上。之后，气动抓手将已经加工的加工件放置物料盘上的左边，并夹取右边的未加工件，为下一次的夹取物料做准备。
如图35-38是本方案中利用双头主轴的四种加工位置，可以实现双头的加工，耐久度极强，此外还能够实现各种螺纹方向的加工。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换(如数量、形状、位置等)，这些等同变换均属于本发明的保护。
Claims (10)
1.一种双头主轴带内置机械手七轴磨床，其特征在于，包括磨床底座、Y轴机械结构件、转台机构、立柱、X轴机械结构件、Z轴机械结构件、主轴、UV两轴伺服机械手驱动结构件、物料盘和防护外钣金；所述防护外钣金罩于磨床底座上，作为磨床的外壳；所述防护外钣金采用圆弧形门；
所述Y轴机械结构件内嵌于磨床底座的顶面中心处；所述立柱位于磨床底座顶面的后方；所述转台机构位于Y轴机械结构件的输出面板上，随着Y轴机械结构件做Y轴向移动；所述转台机构自身做水平面旋转；所述转台机构包括C轴分度头、A轴分度头和在线砂轮修整机构；所述C轴分度头控制A轴分度头和在线修整机构在水平面上的方向；所述A轴分度头和在线砂轮修整机构的输出面朝向一致；所述物料盘安装在A轴分度头的顶部；所述X轴机械结构件位于立柱正面的上部；所述Z轴机械结构件位于X轴机械结构件的输出面板上；所述主轴安装于Z轴机械结构件的输出面板上，所述主轴沿着Z轴机械结构件做Z轴方向运动；所述U轴伺服机械手驱动结构件安装于Z轴机械结构件的拖板上；所述U轴伺服机械手驱动结构件带动机械手做U轴方向运动，U轴伺服机械手驱动结构件与Z轴方向运动；所述U轴伺服机械手驱动结构件的下端部装有机械手V轴机构；所述机械手V轴机构采用谐波减速机作为旋转机构；所述谐波减速机输出端装有气缸及气动手指，通过谐波减速机旋转不同方向来定位抓取加工件；
所述磨床底座采用一体铸铁铸造成型或人造花岗岩即矿物铸造浇筑成形；所述磨床底座的形状包括位于正面的半圆柱体和位于背面的矩形柱体；所述磨床底座的底部边缘设置有支撑脚；所述磨床底座的顶面中心处设置有内嵌的矩形安装槽；所述安装槽内底部左侧设置有丝杠轴承座以及电机底座安装平面，安装面设螺纹孔；所述安装槽内后侧的底部设置有贯通磨床底座的走油孔，右侧靠近后侧的区域上设置有贯通磨床底座的走线孔；所述走线孔的水平高度高于走油孔的水平高度；所述安装槽的四边凸出于磨床底座的顶面，形成一个围栏面，防止台面内的油水流到中间丝杆安装位内，围栏前后设有凹面；所述凹面与丝杠轴承座的安装面相水平，用于后期精加工时，龙门床的砂轮磨削时在不撞到围栏边的情况下通过；所述磨床底座矩形安装槽的顶面两侧设置有导轨安装槽；所述安装槽的底部，位于丝杠电机底座的右侧设置有底板；所述底板上设置有拖链；所述磨床底座的顶面后侧设置有立柱底座，用于安装立柱；所述立柱底座的截面为凹形，将安装槽的部分包裹在凹处；所述磨床底座的顶面上内嵌有走油孔，一端位于安装槽背面上，另一端穿过立柱底座，伸出磨床底座；所述磨床底座的承油台面位于丝杆导轨围栏外与床身围边内圈之间，承油台面低于丝杆轴承座安装面，加装防护钣金后，防止油污流入床身中间空腔内；
所述C轴分度头采用滚子凸轮结构或者DD马达伺服直驱结构；所述C轴分度头的输出端面固定在转台板的底部内；所述转台板包括一体加工成型铸造件的矩形体和倒置斜坡体形；所述矩形体和倒置斜坡体的顶面齐平，矩形体靠近倒置斜坡体的一侧设置有上下贯通的空腔，空腔顶部设置有中心盖板；所述矩形体背离倒置斜坡体的一侧设置有上下贯通的电机安装腔；所述空腔顶部设置有中心盖板，空腔内设置有槽孔，与电机安装腔连通；所述转台板的矩形体右侧设置有在线砂轮修整轴的气动拖板；所述转台板砂轮修整轴拖板安装底平面低于A轴安装面；所述转台板的顶部设置有凹槽，凹槽在转台板的远端设有开口；
所述A轴分度头采用滚子凸轮结构或者DD马达伺服直驱结构；所述A轴分度头的输出端安装有夹头座；
所述在线砂轮修整机构包括在线修整砂轮模组、在线修整砂轮气动模组滑块、在线修整砂轮轴底座、在线修整砂轮轴壳体和在线修整砂轮轴主轴；所述在线修整砂轮模组安装于在转台板上；所述在线修整砂轮模组滑块在所述在线修整砂轮模组上做水平向移动，动力来源为气缸气压推动；所述在线修整砂轮气动模组滑块由高精度直线导轨滑块组成；所述在线修整砂轮轴壳体固定在所述在线修整砂轮模组顶面上；所述在线修整砂轮轴主轴安装在所述在线修整砂轮轴壳体内；所述在线修整砂轮轴壳体的两侧分别设置有主轴压盖和电机板；所述主轴压盖的内圈设置有骨架油封；所述在线修整砂轮轴壳体内，主轴压盖内侧依次设置有轴承和主轴背帽；所述电机板的另一侧安装有伺服电机；所述伺服电机轴的输出端与主轴的输入端用联轴器联接；所述在线修整砂轮轴主轴的输出端用于安装修整砂轮；
所述双头主轴包括机械主轴本体和驱动结构；所述驱动结构用于驱动机械主轴本体工作，采用伺服电机驱动机构或伺服永磁直驱伺服；所述主轴通过主轴安装支架固定在Z轴机械结构件的输出面板上；
所述U轴伺服机械手驱动结构件包括底座连接板、U轴模组、U轴滑块、U轴风琴罩和伺服电机；所述底座连接板安装在Z轴拖板的右侧面上，U轴模组安装在底座连接板上；在U轴模组内固定安装有U轴丝杆，U轴丝杆两端通过U轴轴承座安装在U轴模组内；在U轴模组的外侧设置有U轴连接钣金；U轴连接钣金的两端外盖接有U轴风琴罩，U轴风琴罩采用方筒形整体式密封无缝设计并与U轴连接钣金相联接，形成一个密闭而能运动的腔体；顶部的所述U轴连接钣金上设置有电机安装罩，并内置有所述伺服电机；所述伺服电机的输出端通过零间隙联轴器联接所述U轴丝杆的输入端；所述伺服机械手U轴驱动结构件运动时，U轴滑块固定不动，整个伺服机械手驱动结构件在U轴方向做上下运动；所述机械手U轴机构的驱动伺服电机安装方式可更换成同步带及同步轮传动，节省U轴上下运动的空间；
所述机械手V轴机构包括固定板、伺服电机、谐波减速机、谐波减速机输出轴联接板，机械手气缸、气动手指以及磁性开关；所述固定板通过螺栓安装在U轴模组的底端上，固定板的底端设置有支座，在支座上设有电机轴通孔，伺服电机通过螺栓横向安装在支座上，其输出轴穿过电机轴通孔；所述谐波减速机通过螺栓安装在支座的另一侧面上，谐波减速机的中心波发生器套设在伺服电机的电机轴上，谐波减速机的输出轴上安装有谐波减速机输出轴联接板，机械手气缸安装在谐波减速机输出轴联接板的末端；所述气动手指安装在机械手气缸的输出端上，通过机械手气缸控制气动手指作松夹运动，气动手指由两片组成，通过数控***控制气压作往复运动，气缸滑槽内装有磁性开关，可以随时在线检测到气动手指有没有夹紧松开，如出现帮故障数控***会作出报警提示；
所述机械手驱动结构件的伺服电机安装罩的背面上设置有用于走线的拖链。
2.根据权利要求1所述的双头主轴带内置机械手七轴磨床，其特征在于，所述Y轴机械结构件包括：
Y轴拖板：位于安装槽上；所述Y轴拖板为嵌入式的导轨槽,两条导轨槽在同一平面内平行，安装在导轨安装槽上；与所述导轨槽匹配的导轨采用滚柱形矩形导轨；所述滚柱形矩形导轨匹配有滚柱形滑块,每根导轨采用2个滑块配合使用；所述导轨和滑块组成平面精度结构；
Y轴向丝杆驱动机构：包括Y轴丝杆、轴承座、轴承和丝杆螺母及螺母套,组成传动精度结构；所述Y轴向丝杆驱动机构安装于丝杠电机底座上；
所述Y轴丝杆采用C3以上等级高精度丝杆且为10导程以下的小导程丝杆,轴承座分为前后两个轴承座组合使用,每个轴承座内装有2个配对组合的7系列P5级以上高精度推力轴承,丝杆螺母套采用分体式螺母套,丝杆螺母法兰面与输出面板联接呈90度直角面；所述丝杆两端头安装在轴承座的轴承内,丝杆的两端通过轴承座固定在丝杠电机底座上的中心位置上,轴承座的安装位置低于导轨滑块面；所述丝杆的两侧各设置一条直线导轨,滑块安装在直线导轨上,所述滑块上安装所述输出面板；所述输出面板与丝杆螺母套与丝杆螺母联接,在丝杆旋转时带动螺母与输出面板在导轨上进行运动；
沿Y轴方向,所述输出面板的两侧通过风琴罩连接轴封板和伺服电机的罩体；所述输出面板的两侧联接有侧封板；所述侧封板、输出面板风琴罩将Y轴拖板总成形成密封保护罩；所述伺服电机的输出端通过零间隙联轴器联接所述丝杆输入端。
3.根据权利要求2所述的双头主轴带内置机械手七轴磨床，其特征在于，所述X轴机械结构件包括：
X轴拖板：位于立柱正面的顶部上；所述X轴拖板为嵌入式的导轨槽,两条导轨槽在同一平面内平行，安装在立柱上；与所述导轨槽匹配的导轨采用滚柱形矩形导轨；所述滚柱形矩形导轨匹配有滚柱形滑块,每根导轨采用2个滑块配合使用；所述导轨和滑块组成平面精度结构；
X轴向丝杆驱动机构：包括X轴丝杆、轴承座、轴承和丝杆螺母及螺母套,组成传动精度结构；所述X轴向丝杆驱动机构安装于立柱上；所述X轴丝杆采用C3以上等级高精度丝杆且为10导程以下的小导程丝杆,轴承座分为前后两个轴承座组合使用,每个轴承座内装有2个配对组合的7系列P5级以上高精度推力轴承,丝杆螺母套采用分体式螺母套,丝杆螺母法兰面与输出面板联接呈90度直角面；所述丝杆两端头安装在轴承座的轴承内,丝杆的两端通过轴承座固定在丝杠电机底座上的中心位置上,轴承座的安装位置低于导轨滑块面；所述丝杆的两侧各设置一条直线导轨,滑块安装在直线导轨上,所述滑块上安装所述输出面板；所述输出面板与丝杆螺母套与丝杆螺母联接,在丝杆旋转时带动螺母与输出面板在导轨上进行运动；
沿X轴方向,所述输出面板的两侧通过风琴罩连接轴封板和伺服电机的罩体；所述输出面板的两侧联接有侧封板；所述侧封板、输出面板风琴罩将X轴拖板总成形成密封保护罩；所述伺服电机的输出端通过零间隙联轴器联接所述丝杆输入端。
4.根据权利要求3所述的双头主轴带内置机械手七轴磨床，其特征在于，所述Z轴机械结构件包括：
Z轴拖板：位于X轴机械结构件的输出面板上；所述Z轴拖板为嵌入式的导轨槽,两条导轨槽在同一平面内平行，安装在X轴机械结构件的输出面板上；与所述导轨槽匹配的导轨采用滚柱形矩形导轨；所述滚柱形矩形导轨匹配有滚柱形滑块,每根导轨采用2个滑块配合使用；所述导轨和滑块组成平面精度结构；
Z轴向丝杆驱动机构：包括Z轴丝杆、轴承座、轴承和丝杆螺母及螺母套,组成传动精度结构；所述Z轴向丝杆驱动机构安装于立柱上；所述Z轴丝杆采用C3以上等级高精度丝杆且为10导程以下的小导程丝杆,轴承座分为前后两个轴承座组合使用,每个轴承座内装有2个配对组合的7系列P5级以上高精度推力轴承,丝杆螺母套采用分体式螺母套,丝杆螺母法兰面与输出面板联接呈90度直角面；所述丝杆两端头安装在轴承座的轴承内,丝杆的两端通过轴承座固定在丝杠电机底座上的中心位置上,轴承座的安装位置低于导轨滑块面；所述丝杆的两侧各设置一条直线导轨,滑块安装在直线导轨上,所述滑块上安装所述输出面板；所述输出面板与丝杆螺母套与丝杆螺母联接,在丝杆旋转时带动螺母与输出面板在导轨上进行运动；
沿Z轴方向,所述输出面板的两侧通过风琴罩连接轴封板和伺服电机的罩体；所述输出面板的两侧联接有侧封板；所述侧封板、输出面板风琴罩将Z轴拖板总成形成密封保护罩；所述伺服电机的输出端通过零间隙联轴器联接所述丝杆输入端。
5.根据权利要求1所述的双头主轴带内置机械手七轴磨床，其特征在于，所述C轴分度头采用滚子凸轮结构时，记为C轴滚子凸轮分度头，包括壳体、电机、电机座和滚子凸轮；所述滚子凸轮位于壳体内，其蜗杆输入端与电机的输出端在电机座内联接；所述C轴分度头位于床身安装槽内空腔内，底部正对底板；所述滚子凸轮的输出轴法兰盘穿过输出面板中空，C轴滚子凸轮分度头的安装采用Y轴面板上的通孔、沉孔通过螺栓从上而下锁紧C轴滚子凸轮分度头的壳体；
所述C轴分度头采用DD马达伺服直驱结构时，记为C轴DD马达伺服直驱分度头；
所述C轴DD马达伺服直驱分度头包括壳体、输出轴承、电机定子、电机转子、伺服编码器、输出心轴、锁紧法兰、轴心支撑轴承、轴心中空套管、密封骨架油封、轴承盖、电机冷却水套和管路接头；
所述电机转子、电机定子、电机冷却水套和壳体依次由内至外位于输出心轴外壁上；
所述输出心轴设有多道台阶，用于固定输出轴承、电机转子、锁紧法兰及伺服编码器磁环，其中，所述输出心轴的外侧设有一个法兰台阶用于安装电机转子，用于定位；所述电机转子通过精密配合方式套入到输出心轴，通过螺栓与电机转子的第一螺纹端固定；所述电机转子的底部第二螺纹通过螺栓安装有转子压紧法兰；所述转子压紧法兰的内侧压在C轴输出心轴的台阶位上；所述转子锁紧法兰的另一面外侧设置有伺服编码器磁环，磁环通过螺栓固定在转子压紧法兰的外侧；所述伺服编码器磁环的同轴度精度与C轴输出心轴的外圆精度精密配合；所述伺服编码器磁环随着转子锁紧法兰与电机转子一同运动；所述伺服编码器磁环配套设置有伺服编码器读数头，在主心轴旋转时伺服编码器读数头固定不动，用于检测到输出心轴的转速及电流电压，并反馈给驱动器；所述伺服编码器读数头安装在电机定子的后法兰盖上；所述后法兰盖内侧通过螺栓与电机定子的第二螺孔联接，所述后法兰盖外侧通过螺栓与C轴壳体内台阶位的螺孔联接；所述伺服编码器读数头通过螺栓固定在后法兰盖底部平面上；
所述C轴分度头的底部设置有分度头后盖；所述输出心轴的底部伸出分度头后盖，与分度头后盖之间设置有密封骨架油封；所述分度头后盖通过螺栓固定在壳体上，所述分度头后盖设置有定位台阶，台阶段密封圈形成密封；
所述壳体上设置有冷却水入口和冷却水出口接头，与电机冷却水套上的螺旋槽连通；
所述输出心轴的内径上设置有轴心中空套管，并通过轴心支撑轴承联接；所述输出心轴与轴心中空套管通过轴心支撑轴承实现轴承外圈旋转运动而轴承内圈固定不动状态的结果；所述轴心中空套管的底部伸出输出心轴，并在凸出于输出心轴的边缘处设置有轴承卡簧槽；所述轴心中空套管内用于走线穿接各种管路，所述轴心中空套管的上部设有台阶，用于固定轴承内圈，配合导套下轴承的卡簧使导套被固定在C轴心轴内不会上下串动；
所述输出心轴的顶部作为输出面，与转台板的底部通过螺栓连接固定；所述输出心轴的上部外壁通过螺栓固定输出轴承；所述输出轴承的外圈与壳体固定；所述输出心轴的顶部外周侧与壳体之间设置有密封骨架油封；所述输出心轴的顶部外周圆平面设有台阶位，低于转台板底面，在台阶平面内设有螺孔并安装有油封盖罩，台阶平面螺孔外周设O型圈密封槽，用于装入密封圈，用螺栓锁紧油封盖罩，形成双重密封；所述外壳上设置有伺服编码器线密封接头，用于穿入伺服编码器线并密封；所述外壳上设置有伺服定子动力线密封接头，用于穿入伺服电机的动力线并密封。
6.根据权利要求1所述的双头主轴带内置机械手七轴磨床，其特征在于，所述A轴分度头采用滚子凸轮结构时，记为A轴滚子凸轮分度头，包括A轴滚子凸轮分度头壳体、A轴主轴和滚子凸轮；所述滚子凸轮的蜗轮后侧设置有壳体后盖，安装于A轴分度头壳体上；所述滚子凸轮的蜗轮前侧设置有转台轴承；所述转台轴承的另一侧设置有壳体前盖，安装于A轴滚子凸轮分度头壳体上；所述壳体后盖和壳体前盖的内侧均设置有骨架油封；所述A轴主轴的输出端安装有夹头连接法兰，用于安装夹头；所述A轴主轴的另一端设置有后拉式气缸；
所述滚子凸轮的蜗杆输入端设置有凸出壳体的输入光轴，光轴上装有同步轮从动轮；所述同步轮从动轮的正下方设置有主动轮，与从动轮通过同步带联接；所述主动轮安装在电机的输出轴上；所述电机通过电机安装板固定在所述电机安装腔内；所述A轴分度头壳体的侧面设置有盖板，用于罩住A轴壳体外的从动轮；所述A轴分度头壳体的顶部设置有料盘底座；所述料盘底座上用于放置料盘，所述料盘是随着A轴被C轴旋转而同步旋转；
所述A轴分度头采用DD马达伺服直驱结构时，记为A轴DD马达伺服直驱分度头；
所述A轴DD马达伺服直驱分度头包括壳体、输出轴承、电机定子、电机转子、伺服编码器、输出心轴、轴心支撑轴承、油封、轴承盖、电机冷却水套、轴心中空拉杆，后拉式气缸、气缸联接法兰、输出端夹头座和管路接头；
所述电机转子、电机定子、电机冷却水套和壳体依次由内至外位于输出心轴外壁上；
所述输出心轴设有多道台阶，用于固定输出轴承、电机转子、锁紧法兰及伺服编码器磁环；所述A轴输出心轴从顶面通过沉孔通孔利用螺栓锁紧电机转子；所述电机转子通过精密配合方式套入到A轴输出心轴；所述A轴输出心轴通过螺栓与电机转子第一螺纹端固定，在A轴输出心轴外端沉孔处加入耐油密封盖，防止油污进入；所述电机转子的左侧第二螺纹通过螺栓安装有转子压紧法兰；所述转子压紧法兰的内侧压在A轴输出心轴的台阶位上，通过螺栓固定在电机转子的底部第二螺纹孔内；所述转子锁紧法兰的另一面外侧设置有伺服编码器磁环；所述伺服编码器磁环通过螺栓固定在转子锁紧法兰的外侧，伺服编码器磁环的同轴度精度与A轴输出心轴的外圆精度精密配合；
所述伺服编码器磁环随着转子锁紧法兰与电机转子一同运动；所述伺服编码器磁环配套设置有伺服编码器读数头，在A轴输出心轴旋转时伺服编码器读数头固定不动，检测到A轴输出心轴的转速及电流电压，反馈给驱动器；所述伺服编码器读数头安装在电机定子的后法兰盖上；所述后法兰盖内侧通过螺栓与电机定子第二螺孔联接；所述后法兰盖外侧通过螺栓与A轴壳体内台阶位的螺孔联接；所述伺服编码器读数头通过螺栓固定在后法兰盖底部平面上。
所述A轴分度头的底部设置有分度头后盖；所述输出心轴的底部伸出分度头后盖，与分度头后盖之间设置有密封骨架油封；所述分度头后盖通过螺栓固定在壳体上，所述分度头后盖设置有定位台阶，台阶段密封圈形成密封；
所述壳体上设置有冷却水入口和冷却水出口接头，与电机冷却水套上的螺旋槽连通；
所述A轴输出心轴的内径上设置有中空气缸拉杆，并通过中空前端与夹头座内的夹头联接；所述中空气缸拉杆后端与气缸活塞心联接，在气缸冲入高压气体后推动活塞前后往复运动，实现夹头的松开拉紧；
所述后拉式气缸的气缸输入套圈固定不动，后拉式气缸在A轴输出心轴旋过程中，后拉式气缸与输出心轴同动，气缸输入套保持固定不动状态，保障气缸套上的联接管不会被绕住跟转；在所述气缸输入套与A轴壳体后端设置固定支架，用于使气缸套与壳体固定在一起保持不动；
所述输出心轴的顶部作为输出面，与夹头座的底部通过螺栓连接固定；所述输出心轴的上部外壁通过螺栓固定输出轴承；所述输出轴承的外圈与壳体固定；所述输出心轴的顶部外周侧与壳体之间设置有密封骨架油封；所述输出心轴的顶部设有螺孔并安装有油封盖罩，油封盖罩用螺栓锁紧固定在A轴壳体前端面，形成双重密封；所述A轴壳体前侧面设置气管接及气道，用通入高压气体，气体通过壳体设定的气道进入油封与油封盖罩中间空腔内，再从油封罩与输出心轴配合的间隙内吹出，防止油污粉尘进，形第三道防护；
所述A轴输出心轴的输出端面内孔设置成BT或SHK系列锥孔，用于安装BT或SHK刀柄；在所述A轴输出心轴的输出端面设置内凹止口，用于安装可调式后拉气缸夹头座；所述A轴输出心轴后端面通过螺栓联接心轴后法兰；
所述外壳上设置有伺服编码器线密封接头，用于穿入伺服编码器线并密封；所述外壳上设置有伺服定子动力线密封接头，用于穿入伺服电机的动力线并密封。
7.根据权利要求1所述的双头主轴带内置机械手七轴磨床，其特征在于，
所述机械主轴本体采用双头双密封机械主轴，包括机械主轴结构件、主轴安装支架和伺服电机；所述主轴安装支架将整个双头双密封机械主轴固定在Z轴机械结构件的输出面板上；所述主轴安装支架上部设置有伺服电机安装腔室；所述伺服电机穿过所述腔室安装在电机板上；所述电机板侧设置有腰孔，通过螺丝与主轴安装支架固定；所述伺服电机输出轴上安装有同步带轮；所述同步带轮包括伺服电机主动轮、同步带和主轴心轴从动轮；所述伺服电机主动轮内通过胀紧套安装在伺服电机的输出轴上；所述伺服电机主动轮上设置同步带；所述同步带的另一端连接主轴心轴从动轮，用于传递动力给机械主轴；所述同步带与主轴心轴从动轮在主轴轴心侧面，不是在中心位。所述伺服电机主动轮上设置有动平衡调节螺孔；所述主轴安装支架的正面底边出安装有探针支架；所述探针支架的底部安装有探针；
所述双头主轴包括主轴壳体和主轴心轴及壳体加高座；所述主轴壳体通过螺栓固定在壳体加高座上；所述壳体加高座安装在支架的底部；所述主轴心轴穿过主轴壳体内，两端均安装BT或SHK刀柄，其中主轴心轴的两端均伸出主轴壳体；所述同步从动轮与主轴心轴伸出主轴壳体的一端联接，作为主轴心轴的输入端，实现同步运动；
在所述主轴壳体内，主轴心轴的中间外侧上设置有轴承内外隔圈；以所述轴承内外隔圈为中心，两侧均设置有一组配对推力轴承；靠近所述主轴心轴输出端，配对推力轴承的另一侧与法兰盖之间设置有柄帽；所述主轴壳体的两侧外安装有法兰盖；所述法兰盖在主轴壳体内与配对推力轴承相接；所述法兰盖内均设置有双唇形骨架油封；所述双唇形骨架油封中间为内凹，在内凹处设置有耐高温轴承油脂层；所述法兰盖的外侧均配有主轴气封盖，用于形成气封；
所述主轴壳体为整体铸造件；靠近所述主轴心轴从动轮的主轴壳体一端设有多个均匀分布螺栓安装的螺纹孔，所述螺纹孔用于固定法兰盖；背离所述主轴心轴从动轮的主轴壳体的另一端设有与壳体同轴的螺纹；所述法兰盖通过螺纹旋转锁入主轴壳体；所述法兰盖上设置螺纹孔，用于加装顶头螺栓固定在主轴壳体上；所述主轴壳体的底部为高精度安装平面，与壳体内腔圆柱内孔平行；
所述主轴壳体为梯形立方体且梯形顶部为半圆形，梯形底部设有避空位，主轴壳体底部设有多个螺纹安装孔，用于通过螺栓固定在主轴安装支架的底部。
8.根据权利要求7所述的双头主轴带内置机械手七轴磨床，其特征在于，
所述主轴心轴的表面设置有纳米陶瓷涂层；所述主轴心轴的两端内孔为内锥孔，内锥孔型制为BT系列，内锥孔底部两都设有螺纹孔；内锥孔型制为SHK系列；所述主轴心轴的外径与双唇形骨架油封配合的公差范围为-0.3～0.8MM；
所述主轴心轴从动轮通过均布的螺栓固定在主轴心轴端侧面，同步带轮的精度定位由主轴心轴的圆柱度及台阶垂直度为基准；
所述伺服电机主动轮和主轴心轴从动轮的材料均采用高强度铝合金；所述伺服电机主动轮和主轴心轴从动轮均设有高精度轴定位台阶，主动轮和从动轮的一侧设均一圈动平衡调节螺栓孔；
两个所述法兰盖一端外侧均设有O型密封圈槽，用于与主轴壳体之间密封，内侧设有骨架油封安装腔；所述法兰盖上设有气封吹气联接孔。
9.根据权利要求7所述的双头主轴带内置机械手七轴磨床，其特征在于，所述电机板采用双面磨制且可独立拆卸；所述伺服电机板的顶部设置有电机板调节钢条；所述电机板调节钢条通过横向螺丝与主轴安装支架的端面锁紧；所述电机板调节钢条通过顶部螺丝与电机板的顶部吊紧；所述主轴安装支架为整体铸造件，型制为异型；所述主轴安装支架设多个避空减重位，加工方式采用六面体加工，所有安装面均采用精磨加工，垂直度平面度在0.01MM以内。
10.根据权利要求1所述的双头主轴带内置机械手七轴磨床，其特征在于，所述Z轴机械结构件的顶部侧封板上设置有拖链，用于通过走油管路；所述Z轴机械结构件的输出面板上设置有管路安装架；所述走油管路连接管路安装架，并由管路安装架上的两个走油支管路将油对应引至一个主轴头部上的管路安装架。
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|---|---|---|---|
| CN202010545497.0A CN111660186A (zh) | 2020-06-15 | 2020-06-15 | 双头主轴带内置机械手七轴磨床 |
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| CN202010545497.0A CN111660186A (zh) | 2020-06-15 | 2020-06-15 | 双头主轴带内置机械手七轴磨床 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| CN111660186A true CN111660186A (zh) | 2020-09-15 |
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ID=72388113
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113386015A (zh) * | 2021-06-22 | 2021-09-14 | 吉林大学 | 一种多轴运动与串联机械手复合驱动四反镜抛光机床 |
| CN113427325A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-09-24 | 吉林大学 | 一种电磁流耦合光学曲面精密抛光加工机床及加工方法 |
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2020
- 2020-06-15 CN CN202010545497.0A patent/CN111660186A/zh active Pending
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