CN202684742U - 磨床的进给机构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种磨床的进给机构，包括伺服粗进给机构和精进给机构。包括磨床机身、伺服进给机构、进给拖板以及光栅尺，其中伺服粗进给机构用于驱动进给拖板相对于磨床机身移动，光栅尺用于测量进给拖板相对于磨床机身的移动量。精进给机构包括微动执行机构、工件夹持机构、工件和在线式主动量仪，其中微动执行机构产生弹性形变从而驱动工件夹持机构和工件，在线式主动量仪用于加工过程中测量工件尺寸，其中，光栅尺和在线式主动量仪的测量结果均输入磨床的控制单元，控制单元根据光栅尺和在线式主动量仪的测量结果控制伺服进给机构和微动执行机构。本实用新型精度高，且磨削过程全部实现自动检测与反馈，避免人为误差。
Description
技术领域
本实用新型涉及数控机床，且特别涉及轴承磨床的微进给伺服控制***。
背景技术
轴承行业磨加工是整个加工链中最为重要的环节，其加工的尺寸精度都以微米计量，随着我国轴承产业不断提升，轴承在生产制造过程中的零件加工精度要求也在不断提升，特别是在微型及特微型轴承磨加工方面。行业需求的提升已开始拉动对磨床制造技术要求的提升。
目前国产轴承行业磨床加工精度多为5微米左右，最高不超过3微米，而一些轴承内孔的磨削，本身其公差带也就5微米左右。磨削精度误差来自于机床的各个方面，如机床磨削进给***精度、高速电主轴***，机床本体振动控制等等，而其中最主要的方面则是来自于机床进给***。分析当前机床测量技术与运动控制技术的实现，可以看到，测量技术通过在线式主动量仪，其在磨削过程中测量精度已能实现1微米，目前主要的精度损失环节在于磨床进给***。
磨床进给***传动主是通过凸轮机构或滚珠丝杠传动，凸轮机构传动通过凸轮转动带摆臂进行进给运动，机构较复杂，整体精度难以保证，加之加工制造的复杂性，使大多机床制造商转向通过滚珠丝杠螺母传动，通过步进电机或伺服电机进行联轴直接驱动。步进电机由于步距角与步距细分的精度不够高，目前精度较高的都通过伺服电机拖动。伺服电机控制***已能实现单圈10000个脉冲的细分精度，其电机输出轴的转角精度已足够，但滚珠丝杠本身在传动有一定的精度损失，对应于最高精度C0级也只能到3-4微米，所以目前磨床进给***的步进精度不够高是影响加工精度的主要因素。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种精度高、自动化程度高的磨床的进给机构。
为达成上述目的，本实用新型提出一种磨床的进给机构，包括伺服粗进给机构和精进给机构。伺服粗进给机构包括磨床机身、伺服进给机构、进给拖板以及光栅尺，其中伺服进给机构用于驱动进给拖板相对于磨床机身移动，光栅尺设置在磨床机身和进给拖板之间并用于测量进给拖板相对于磨床机身的移动量。精进给机构包括微动执行机构、工件夹持机构、工件和在线式主动量仪，其中微动执行机构、工件夹持机构、工件和在线式主动量仪设置于进给拖板上，微动执行机构产生弹性形变从而驱动工件夹持机构和工件，在线式主动量仪用于加工过程中测量工件尺寸，其中，光栅尺和在线式主动量仪的测量结果均输入磨床的控制单元，控制单元根据光栅尺和在线式主动量仪的测量结果控制伺服进给机构和微动执行机构。
进一步，本实用新型中，上述微动执行机构由磁致伸缩材料通电形成可变磁场形成。
综上，从整个方案看，通过伺服进给可实现进给的快速性，通过微动机构可实现在精磨与光磨过程的微小位移量的变动，由于二级进给传给都配置有位置检测与传感部件，形成反馈环节，因此重复定位精度主要都是由测量元件保证。测量方面能达至的精度基本就是机床可加工达到的精度。这种设计在保证原先快速进给效率较高的基础上，进而增加精进给，弥补了原先进给***在精磨时精度不高的缺点，同时由于全闭环控制，所有磨削过程全部实现自动检测与反馈，避免人为误差。从设计角度，可将磨床精度提高一倍左右，从而实现轴承行业微型磨床加工精度的提高，带动产业加工链的进步，提高整体产品加工质量与批次一致性。
附图说明
图1为本实用新型一实施例的进给机构的原理框图。
图2为本实用新型另一实施例的进给机构的结构示意图。
具体实施方式
为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
如图1所示，磨床的进给机构包括伺服粗进给机构和精进给机构。
伺服粗进给机构包括磨床机身、伺服进给机构、进给拖板以及光栅尺，其中伺服进给机构用于驱动进给拖板相对于磨床机身移动，光栅尺设置在磨床机身和进给拖板之间并用于测量进给拖板相对于磨床机身的移动量。
精进给机构包括微动执行机构、工件夹持机构、工件和在线式主动量仪。其中微动执行机构、工件夹持机构、工件和在线式主动量仪设置于进给拖板上，微动执行机构产生弹性形变从而驱动工件夹持机构和工件，在线式主动量仪用于加工过程中测量工件尺寸，其中，光栅尺和在线式主动量仪的测量结果均输入磨床的控制单元，控制单元根据光栅尺和在线式主动量仪的测量结果控制伺服进给机构和微动执行机构。
从图1可知，进给机构主要由两级机构完成，第一级为伺服粗进给机构，通过光栅尺进行反馈形成外环闭环控制，第二级为微动执行机构构成的精进给机构，通过在线主动量仪进行反馈形成内闭环控制。伺服进给机构包括伺服电机以及由伺服电机带动的滚珠丝杠，伺服进给机构带动进给拖板进行快速定位及粗磨过程进给，定位精度实现至丝级精度，粗定位完成后锁定进给拖板，通过微动执行机构进行微米级精进给，微动执行机构通过弹性变形传导至工件夹持机构，带动磨削工件进行微进给。
图2为本实用新型另一实施例的进给机构的结构示意图。从图2可以看出，伺服电机11直驱进给滚珠丝杠12，丝杠螺母13固定在进给拖板14上，进给拖板14与机床床身（图中未示）通过导轨连接。当伺服电机11转动时，带动进给拖板14进行一级主进给运动，运动步进当量由丝杠螺距、伺服电机每转细分数决定，运动精度由拖板导轨精度、滚珠丝杠精度决定，此级运动由安装于机床床身与进给拖板间的光栅尺15检测反馈。在进给拖板14之上，安装微动执行机构16，微动执行机构16可用磁致伸缩材料通电形成可变磁场形成，通过控制单元控制磁场强弱，使微动执行机构16进行对应位移量的变形，从而进而带动工件夹持机构17上的工件18进行微进给，并由在线式主动量仪19进行检测。光栅尺15和在线式主动量仪19的检测结果输入磨床的控制单元，磨床的控制单元（图中未示）根据光栅尺15和在线式主动量仪19的测量结果控制伺服进给机构和微动执行机构。对于本领域中具有通常知识的人来说，磨床的控制单元根据光栅尺和在线式主动量仪的测量结果如何控制伺服进给机构和微动执行机构为公知技术，在此不再详细描述。进一步，图2中，标号20为磨削刀具，21为磨削刀具的驱动电机。
综上所述，通过伺服粗进给可实现进给的快速性，通过微动机构可实现在精磨与光磨过程的微小位移量的变动，由于二级进给传给都配置有位置检测与传感部件，形成反馈环节，因此重复定位精度主要都是由测量元件保证。测量方面能达至的精度基本就是机床可加工达到的精度。这种设计在保证原先快速进给效率较高的基础上，进而增加精进给，弥补了原先进给***在精磨时精度不高的缺点，同时由于全闭环控制，所有磨削过程全部实现自动检测与反馈，避免人为误差。从设计角度，可将磨床精度提高一位左右，从而实现轴承行业微型磨床加工精度的提高，带动产业加工链的进步，提高整体产品加工质量与批次一致性。
虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (2)
1.一种磨床的进给机构，其特征在于，包括：伺服粗进给机构，包括磨床机身、伺服进给机构、进给拖板以及光栅尺，其中伺服进给机构用于驱动进给拖板相对于磨床机身移动，光栅尺设置在磨床机身和进给拖板之间并用于测量进给拖板相对于磨床机身的移动量，以及精进给机构，包括微动执行机构、工件夹持机构、工件和在线式主动量仪，其中微动执行机构、工件夹持机构、工件和在线式主动量仪设置于进给拖板上，微动执行机构产生弹性形变从而驱动工件夹持机构和工件，在线式主动量仪用于加工过程中测量工件尺寸；其中，光栅尺和在线式主动量仪的测量结果均输入磨床的控制单元，控制单元根据光栅尺和在线式主动量仪的测量结果控制伺服进给机构和微动执行机构。
2.根据权利要求1所述的磨床的进给机构，其特征在于，其中上述微动执行机构由磁致伸缩材料通电形成可变磁场形成。
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