專利名稱：一種四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控工具磨床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及數(shù)控工具磨床，具體涉及主要用于加工旋轉(zhuǎn)銼的一種四軸聯(lián)動(dòng)數(shù) 控工具磨床。
背景技術(shù)：
硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼為機(jī)械基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，在汽車、船舶、飛機(jī)、模具、機(jī)械 設(shè)備的制造與維修以及醫(yī)療設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用。國(guó)外企業(yè)憑借其技術(shù)與裝配上的優(yōu) 勢(shì)，使用大型數(shù)控加工設(shè)備加工該類產(chǎn)品，發(fā)達(dá)國(guó)家市場(chǎng)已被其壟斷，在發(fā)展中國(guó)家的高端 市場(chǎng)也占有相當(dāng)優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)企業(yè)由于規(guī)模小及磨齒工藝裝備落后，只能在發(fā)展中國(guó)家的低 端市場(chǎng)上低價(jià)銷售，廉價(jià)出賣國(guó)家資源和勞動(dòng)力資源。國(guó)內(nèi)硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼加工企業(yè)多為民營(yíng)小企業(yè)，其規(guī)?；l(fā)展較慢，專用磨削設(shè) 備大多為自制設(shè)備或行業(yè)改造的設(shè)備，其自動(dòng)化程度低，甚至使用手工機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)磨頭 (砂輪)升降運(yùn)動(dòng)、工件的直線運(yùn)動(dòng)(或轉(zhuǎn)動(dòng))、工件的分度運(yùn)動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)，常出現(xiàn)干涉現(xiàn)象 等，極大的限制了產(chǎn)品的尺寸精度、形狀、精糙度，刃口不鋒利(鋸齒狀)，給工藝參數(shù)的合 理確定帶來(lái)不利影響。進(jìn)口專用磨削設(shè)備多為加工中心形式，但其價(jià)格太高。我國(guó)是硬質(zhì)合金原料坯料的資源大國(guó)，發(fā)達(dá)國(guó)家大多將我國(guó)所出口的硬質(zhì)合金源 料加工后在全球銷售。由此可見(jiàn)，在此類產(chǎn)品的粗加工階段，我國(guó)企業(yè)具有較大的優(yōu)勢(shì)，但 決定產(chǎn)品價(jià)格高低的因素主要取決于終端齒形磨削加工設(shè)備與工藝。因此，需要改革生產(chǎn) 工藝，研制四軸或更多軸聯(lián)動(dòng)的生產(chǎn)設(shè)備與加工工藝，使生產(chǎn)數(shù)控化和自動(dòng)化，提高產(chǎn)品質(zhì) 量，使其具有更強(qiáng)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種主要用于硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼加工的四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控 工具磨床，用其對(duì)國(guó)標(biāo)中所規(guī)定的各種相應(yīng)旋轉(zhuǎn)銼產(chǎn)品進(jìn)行加工，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)控化和自動(dòng) 化，提高加工質(zhì)量和工作效率。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是該數(shù)控工具磨床包括機(jī)械系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、電氣控 制系統(tǒng)和潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)，其特征在于機(jī)械系統(tǒng)主要由安裝在機(jī)床底座的X軸工作臺(tái)、Y軸 工作臺(tái)、Z軸工作臺(tái)、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)和手動(dòng)調(diào)節(jié)工作臺(tái)組成；X軸工作臺(tái)安裝在機(jī)床底座的導(dǎo) 軌上，X軸伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)X軸工作臺(tái)作水平左右移動(dòng)；Y軸工作臺(tái)安裝在X軸工作臺(tái)的導(dǎo)軌 上，Y軸伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)Y軸工作臺(tái)作水平前后移動(dòng)；手動(dòng)調(diào)節(jié)工作臺(tái)的支撐部分安裝在Y軸 工作臺(tái)上，手動(dòng)調(diào)節(jié)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)軸中心線與Y軸工作臺(tái)的移動(dòng)方向平行；手動(dòng)調(diào)節(jié)工作臺(tái) 的轉(zhuǎn)動(dòng)部分上固聯(lián)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)軸中心線與手動(dòng)調(diào)節(jié)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)軸線方向 空間垂直，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上安裝伺服電機(jī)和工件夾具等，由旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)被夾持的工件 實(shí)現(xiàn)分度和同一刃線形成所需的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；在機(jī)床底座上垂直固聯(lián)立柱，Z軸工作臺(tái)安裝 在立柱的滑臺(tái)上，帶動(dòng)砂輪旋轉(zhuǎn)的砂輪電機(jī)安裝在Z軸工作臺(tái)上，砂輪作水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)且 速度可調(diào)，由Z軸伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)Z軸工作臺(tái)帶動(dòng)砂輪一起作上下移動(dòng)。[0007]本實(shí)用新型的一種四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控工具磨床中，手動(dòng)調(diào)節(jié)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分帶動(dòng)旋 轉(zhuǎn)工作臺(tái)使其與砂輪刃圓平面形成定角度，角度根據(jù)被加工工件的螺旋升角確定，調(diào)節(jié)范 圍為士35°。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、以機(jī)械系統(tǒng)為核心，呈四坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，分別為X、Y、Z 三個(gè)直線軸和一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸。2、采用立式結(jié)構(gòu)，Z軸工作臺(tái)垂直安裝帶動(dòng)砂輪作上下運(yùn)動(dòng)，砂輪做水平旋轉(zhuǎn)；Z 軸工作臺(tái)上下運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)工件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及X、Y軸工作臺(tái)的直線運(yùn)動(dòng)共同合成旋轉(zhuǎn)銼 刃底曲線。3、采用金剛石砂輪作為加工的刀具，砂輪電機(jī)帶動(dòng)砂輪作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其旋轉(zhuǎn) 速度8000 ISOOOrpm根據(jù)被加工工件材料和金剛石砂輪直徑的需要實(shí)現(xiàn)無(wú)極變速調(diào)節(jié)。4、磨床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)主要有使砂輪作上下運(yùn)動(dòng)的Z軸工作臺(tái)，水平兩個(gè)方向移動(dòng) 的X軸工作臺(tái)和Y軸工作臺(tái)，轉(zhuǎn)動(dòng)與分度運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，以及手動(dòng)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的手 動(dòng)調(diào)節(jié)臺(tái)，且X軸工作臺(tái)、Y軸工作臺(tái)、Z軸工作臺(tái)、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)四軸聯(lián)動(dòng)。5、采用單角砂輪進(jìn)行加工，單角砂輪刃切線平行于被加工工件刃口母線進(jìn)行進(jìn) 給，使高速旋轉(zhuǎn)的金剛石砂輪刃口能夠沿其母線作仿形的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成刀刃。6、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)帶動(dòng)工件進(jìn)行間隙分度和圓周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，形成被加工工件圓周方向 若干等分導(dǎo)程大小相等的刃槽曲線。7、通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)工作臺(tái)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)與砂輪刃圓平面的傾斜角度，以滿足在加 工柱面刃槽曲線時(shí)金剛石砂輪刃口進(jìn)刀方向和螺旋槽的切線方向一致。8、在加工球頭柱面時(shí)，球頭以固定的角度沿砂輪刃口作園周運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn) 動(dòng)，實(shí)現(xiàn)球頭到柱的變導(dǎo)程過(guò)渡。9、主要用于硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼加工的四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控工具磨床，也可更換類似刀具用 于其他產(chǎn)品的加工。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1加工球面與柱面結(jié)合的工件刃線的方法圖。圖3為圖2的俯視圖。圖中1.機(jī)床底座，2. X軸工作臺(tái)，3. Y軸工作臺(tái)，4.手工調(diào)節(jié)工作臺(tái)，5.旋轉(zhuǎn)工 作臺(tái)，6.立柱，7. Z軸工作臺(tái)，8. Z軸伺服電機(jī)，9.砂輪，10被加工工件，11.旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)， 12. Y軸伺服電機(jī)，13. X軸伺服電機(jī)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案。如圖1所示，該數(shù)控工具磨床包括機(jī)械系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和潤(rùn)滑冷卻 系統(tǒng)，其特征在于機(jī)械系統(tǒng)主要由安裝在機(jī)床底座1上的X軸工作臺(tái)2、Y軸工作臺(tái)3、Ζ軸 工作臺(tái)7、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)5和手動(dòng)調(diào)節(jié)工作臺(tái)4組成；X軸工作臺(tái)2安裝在機(jī)床底座1的導(dǎo)軌 上，X軸伺服電機(jī)13驅(qū)動(dòng)X軸工作臺(tái)2作水平左右移動(dòng)；Y軸工作臺(tái)3安裝在X軸工作臺(tái)2 的導(dǎo)軌上，Y軸伺服電機(jī)12驅(qū)動(dòng)Y軸工作臺(tái)3作水平前后移動(dòng)；手動(dòng)調(diào)節(jié)工作臺(tái)4的支撐部分安裝在Y軸工作臺(tái)3上，手動(dòng)調(diào)節(jié)工作臺(tái)4的轉(zhuǎn)軸中心線與Y軸工作臺(tái)的移動(dòng)方向平 行；手動(dòng)調(diào)節(jié)工作臺(tái)4的轉(zhuǎn)動(dòng)部分上固聯(lián)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)5，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)5的轉(zhuǎn)軸中心線與手動(dòng) 調(diào)節(jié)工作臺(tái)4的轉(zhuǎn)軸中心線空間垂直，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)5上安裝伺服電機(jī)11和工件夾具等，由 伺服電機(jī)11驅(qū)動(dòng)被夾持的工件實(shí)現(xiàn)分度和同一刃線形成所需的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；在機(jī)床底座1上 垂直固聯(lián)立柱6，Z軸工作臺(tái)7安裝在立柱6的滑臺(tái)上，帶動(dòng)砂輪9旋轉(zhuǎn)的砂輪電機(jī)安裝在 Z軸工作臺(tái)7上，砂輪作水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)且速度可調(diào)，由Z軸伺服電機(jī)8驅(qū)動(dòng)Z軸工作臺(tái)7帶 動(dòng)砂輪9 一起作上下移動(dòng)，整機(jī)呈四坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)方式。本實(shí)用新型的一種四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控工具磨床中，手動(dòng)調(diào)節(jié)工作臺(tái)4的轉(zhuǎn)動(dòng)部分帶動(dòng) 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)5使其與砂輪刃圓平面形成一定角度，該角度根據(jù)被加工工件的螺旋升角確 定，調(diào)節(jié)范圍為士35°。如圖2、3所示，為采用等刃角方法加工球頭柱面旋轉(zhuǎn)銼的示意，工件與砂輪刃圓 平面成螺旋升角固定，工件球面中心與砂輪在A位置先接觸，通過(guò)四軸聯(lián)動(dòng)，使工件產(chǎn)生沿 砂輪刃圓周向移動(dòng)、自轉(zhuǎn)、上升等運(yùn)動(dòng)，直到柱面刃底線與砂輪刃圓相切的B位置，在此期 間為產(chǎn)生球面刃線的變節(jié)距切削成形運(yùn)動(dòng)；通過(guò)相關(guān)合成運(yùn)動(dòng)可加工柱面螺旋刃；旋轉(zhuǎn)銼 的刃線分為等分刃和分區(qū)刃，等分刃可安上述方法分度逐刃加工，分區(qū)刃一個(gè)區(qū)內(nèi)每條刃 線分別編程，加工方法可分為同刃加工法和同組加工法兩種，其他形狀的成形方法與此相 似。
權(quán)利要求一種四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控工具磨床，該數(shù)控工具磨床包括機(jī)械系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)，其特征在于機(jī)械系統(tǒng)主要由安裝在機(jī)床底座(1)上的X軸工作臺(tái)(2)、Y軸工作臺(tái)(3)、Z軸工作臺(tái)(7)、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)(5)和手動(dòng)調(diào)節(jié)工作臺(tái)(4)組成；X軸工作臺(tái)(2)安裝在機(jī)床底座(1)的導(dǎo)軌上，X軸伺服電機(jī)(13)驅(qū)動(dòng)X軸工作臺(tái)(2)作水平左右移動(dòng)；Y軸工作臺(tái)(3)安裝在X軸工作臺(tái)(2)的導(dǎo)軌上，Y軸伺服電機(jī)(12)驅(qū)動(dòng)Y軸工作臺(tái)(3)作水平前后移動(dòng)；手動(dòng)調(diào)節(jié)工作臺(tái)(4)的支撐部分安裝在Y軸工作臺(tái)(3)上，手動(dòng)調(diào)節(jié)工作臺(tái)(4)的轉(zhuǎn)軸中心線與Y軸工作臺(tái)(3)的移動(dòng)方向平行；手動(dòng)調(diào)節(jié)工作臺(tái)(4)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分上固聯(lián)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)(5)，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)(5)的轉(zhuǎn)軸中心線與手動(dòng)調(diào)節(jié)工作臺(tái)(4)的轉(zhuǎn)軸中心線空間垂直，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)(5)上安裝伺服電機(jī)(11)和工件夾具等，由伺服電機(jī)(11)驅(qū)動(dòng)被夾持的工件實(shí)現(xiàn)分度和同一刃線形成所需的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；在機(jī)床底座(1)上垂直固聯(lián)立柱(6)，Z軸工作臺(tái)(7)安裝在立柱(6)的滑臺(tái)上，帶動(dòng)砂輪(9)旋轉(zhuǎn)的砂輪電機(jī)安裝在Z軸工作臺(tái)(7)上，砂輪作水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由Z軸伺服電機(jī)(8)驅(qū)動(dòng)Z軸工作臺(tái)(7)帶動(dòng)砂輪(9)一起作上下垂直移動(dòng)，整機(jī)呈四坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控工具磨床，其特征在于手動(dòng)調(diào)節(jié)工作臺(tái) (4)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)(5)使其與砂輪刃圓平面形成一定角度，該角度根據(jù)被加 工工件的螺旋升角確定，調(diào)節(jié)范圍為士35°。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控工具磨床，X軸伺服電機(jī)(13)驅(qū)動(dòng)X軸工作臺(tái)(2)在機(jī)床底座(1)上左右移動(dòng)，Y軸伺服電機(jī)(12)驅(qū)動(dòng)Y軸工作臺(tái)(3)在X軸工作臺(tái)(2)上前后移動(dòng)，手動(dòng)調(diào)節(jié)工作臺(tái)(4)安裝在Y軸工作臺(tái)(3)上，手動(dòng)調(diào)節(jié)工作臺(tái)(4)上固聯(lián)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)(5)，伺服電機(jī)(11)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)(5)上工件做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在機(jī)床底座(1)上固聯(lián)立柱(6)，Z軸工作臺(tái)(7)安裝在立柱(6)上，帶動(dòng)砂輪(9)旋轉(zhuǎn)的砂輪電機(jī)安裝在Z軸工作臺(tái)(7)上，Z軸伺服電機(jī)(8)驅(qū)動(dòng)Z軸工作臺(tái)(7)帶動(dòng)砂輪(9)上下移動(dòng)。本實(shí)用新型對(duì)各種旋轉(zhuǎn)銼產(chǎn)品進(jìn)行加工，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)控化和自動(dòng)化，提高加工質(zhì)量和工作效率。
文檔編號(hào)B24B19/00GK201711839SQ20102904410
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者周忠旺, 唐義鋒, 趙俊生 申請(qǐng)人:江蘇財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院