本發(fā)明涉及高精度軸承套圈磨削加工領(lǐng)域，尤其涉及一種直線伺服驅(qū)動(dòng)砂輪修整機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著數(shù)控機(jī)床的誕生，其進(jìn)給驅(qū)動(dòng)技術(shù)經(jīng)歷了由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開(kāi)環(huán)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、閉環(huán)直流伺服系統(tǒng)、及目前廣泛應(yīng)用的交流伺服系統(tǒng)三個(gè)階段。雖然進(jìn)給驅(qū)動(dòng)技術(shù)在不斷發(fā)展變化，但其基本的傳動(dòng)形式始終是“旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)+滾珠絲杠”模式，對(duì)于工作臺(tái)是直線形式的運(yùn)動(dòng)路徑，只能借助機(jī)械變換中間環(huán)節(jié)“間接”地獲得最終的直線運(yùn)動(dòng)。

而隨著大功率電力半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，控制器件和控制原則的不斷更新和完善，特別是PWM調(diào)制技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得采用三環(huán)結(jié)構(gòu)(位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán))的位置伺服系統(tǒng)的控制理論和技術(shù)日臻成熟，在實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確定位等方面已達(dá)到相當(dāng)高的水準(zhǔn)。但隨著高速和超高速精密加工技術(shù)的迅速發(fā)展，要求數(shù)控機(jī)床有一個(gè)反應(yīng)快速靈敏、高速輕便的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。而傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式所能達(dá)到的最高進(jìn)給速度與超高速切削要求相差甚遠(yuǎn)，急需改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種直線伺服驅(qū)動(dòng)砂輪修整機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)采用直線伺服電機(jī)帶動(dòng)修整補(bǔ)償拖板上的修整器來(lái)達(dá)到精確修整砂輪的目的，具有修整形狀設(shè)置方便、修整形狀類型多等優(yōu)點(diǎn)而且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝調(diào)整方便等特點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案：

一種直線伺服驅(qū)動(dòng)砂輪修整機(jī)構(gòu)，其特征在于：包括作用于砂輪的修整器，以及驅(qū)動(dòng)修整器沿砂輪軸向移動(dòng)的修整橫向拖板副，以及驅(qū)動(dòng)修整器沿砂輪徑向移動(dòng)的修整補(bǔ)償拖板副；所述修整補(bǔ)償拖板副包括直線伺服電機(jī)和帶光柵尺反饋系統(tǒng)的修整補(bǔ)償拖板。

作為優(yōu)先，所述直線伺服電機(jī)包括固定設(shè)置的次級(jí)，以及移動(dòng)設(shè)置在所述次級(jí)上的初級(jí)；所述初級(jí)內(nèi)部設(shè)有三相繞組，次級(jí)是永磁鐵板組，初級(jí)與次級(jí)之間保持約1mm的間隙；當(dāng)所述初級(jí)接入交流電時(shí)，次級(jí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流與氣隙中的磁場(chǎng)相作用產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)所述初級(jí)移動(dòng)的電磁推力。采用上述結(jié)構(gòu)的直線伺服電機(jī)能夠在很高的進(jìn)給速度下實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)達(dá)到設(shè)定的高速狀態(tài)和在高速下瞬時(shí)準(zhǔn)確停止運(yùn)動(dòng)；高精度的納米級(jí)重復(fù)定位精度和進(jìn)給精度，可改善加工表面質(zhì)量，提高修整器使用壽命和生產(chǎn)效率；減少了中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，使傳動(dòng)剛度提高，有效地提高了修整精度和可靠性。

作為優(yōu)先，還包括光柵尺，所述光柵尺向控制系統(tǒng)反饋修整位置和修整量，控制系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)所述修整補(bǔ)償拖板副。采用上述光柵尺，通過(guò)光柵尺反饋修整的位置和修整量可以實(shí)現(xiàn)高剛性高精度的閉環(huán)控制，重復(fù)定位誤差可小于0.1μm，從而大大保證了所述砂輪修整的精確度。

作為優(yōu)先，所述修整器包括用于修整砂輪的金剛滾輪，所述金剛滾輪沿其軸線周向旋轉(zhuǎn)，所述軸線平行于砂輪切向。

作為優(yōu)先，所述金剛滾輪通過(guò)轉(zhuǎn)軸定位在機(jī)座上，機(jī)座上設(shè)有驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)軸的驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，該機(jī)構(gòu)通過(guò)修整橫向拖板副驅(qū)動(dòng)修整器沿砂輪軸向移動(dòng)，通過(guò)修整補(bǔ)償拖板副驅(qū)動(dòng)修整器沿砂輪徑向移動(dòng)，修整補(bǔ)償拖板副控制砂輪修整量；而所述修整補(bǔ)償拖板副采用直線伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)修整補(bǔ)償拖板，直線伺服電機(jī)的變速靈敏度高，響應(yīng)速度快；能夠驅(qū)動(dòng)修整器快速進(jìn)行工位調(diào)整，以對(duì)砂輪進(jìn)行高精度快速修整，達(dá)到精確修整砂輪的目的，具有重復(fù)定位精度高和進(jìn)給精度高等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為直線伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖1、圖2所示的一種直線伺服驅(qū)動(dòng)修整砂輪機(jī)構(gòu)，包括作用于砂輪1的修整器，以及用于檢測(cè)并反饋修整位置和修整量的光柵尺，以及驅(qū)動(dòng)修整器沿砂輪1軸向移動(dòng)的修整橫向拖板副2，以及驅(qū)動(dòng)修整器沿砂輪1徑向移動(dòng)的修整補(bǔ)償拖板副3；所述修整補(bǔ)償拖板副包括直線伺服電機(jī)，以及設(shè)置在直線伺服電機(jī)輸出端上的修整補(bǔ)償拖板。上述機(jī)構(gòu)通過(guò)修整橫向拖板副2驅(qū)動(dòng)修整器沿砂輪1軸向移動(dòng)，通過(guò)修整補(bǔ)償拖板副3驅(qū)動(dòng)修整器沿砂輪1徑向移動(dòng)，修整補(bǔ)償拖板副3控制砂輪1修整量；而所述修整補(bǔ)償拖板副采用直線伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)修整補(bǔ)償拖板，直線伺服電機(jī)的變速靈敏度高，響應(yīng)速度快；能夠驅(qū)動(dòng)修整器快速進(jìn)行工位調(diào)整，以對(duì)砂輪1進(jìn)行高精度快速修整，達(dá)到精確修整砂輪1的目的，并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)而且具有震動(dòng)小、無(wú)噪音等特點(diǎn)。

所述修整器包括用于修整砂輪1的金剛滾輪41，所述金剛滾輪41沿其軸線周向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述軸線平行于砂輪1切向。所述金剛滾輪41通過(guò)轉(zhuǎn)軸42定位在機(jī)座43上，機(jī)座43上設(shè)有驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)軸42的驅(qū)動(dòng)電機(jī)44，驅(qū)動(dòng)電機(jī)44通過(guò)減速箱45連接轉(zhuǎn)軸42。上述修整器通過(guò)修整補(bǔ)償拖板副3和修整橫向拖板副2驅(qū)動(dòng)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)加工出來(lái)的產(chǎn)品尺寸、粗糙度不合格時(shí)，可以根據(jù)產(chǎn)品外形尺寸對(duì)砂輪1進(jìn)行修整，插補(bǔ)修整直線、圓弧曲線、多圓弧曲線、雙曲線和對(duì)數(shù)曲線，曲率大小都可以在觸摸屏上根據(jù)產(chǎn)品外形尺寸設(shè)定。

所述光柵尺向控制系統(tǒng)反饋修整位置和修整量，控制系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)所述修整補(bǔ)償拖板副3。采用上述光柵尺，光柵測(cè)量系統(tǒng)的分辨率高達(dá)納米級(jí)，測(cè)量速度高達(dá)480m/min，測(cè)量長(zhǎng)度高達(dá)百米以上；這種高精度也保證了數(shù)控機(jī)床的高精度跟高速度。通過(guò)光柵尺反饋修整的位置和修正量可以實(shí)現(xiàn)高剛性高精度的閉環(huán)控制，重復(fù)定位誤差可小于0.1μm，從而大大保證了所述砂輪1修整的精確度。

所述直線伺服電機(jī)包括固定設(shè)置的次級(jí)31，以及移動(dòng)設(shè)置在所述次級(jí)31上的初級(jí)32；所述初級(jí)32內(nèi)部設(shè)有三相繞組，次級(jí)31是導(dǎo)永磁體板組，初級(jí)32與次級(jí)31之間保持約1mm的氣隙；當(dāng)所述初級(jí)32接入交流電時(shí)，次級(jí)31產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流與氣隙中的磁場(chǎng)相作用產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)所述初級(jí)32移動(dòng)的電磁推力。采用上述結(jié)構(gòu)的直線伺服電機(jī)能夠在很高的進(jìn)給速度下實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)達(dá)到設(shè)定的高速狀態(tài)和在高速下瞬時(shí)準(zhǔn)確停止運(yùn)動(dòng)；高精度的納米級(jí)重復(fù)定位精度和進(jìn)給精度，可改善加工表面質(zhì)量，提高修整器使用壽命和生產(chǎn)效率；減少了中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，使傳動(dòng)剛度提高，有效地提高了傳動(dòng)精度和可靠性

具體地，與傳統(tǒng)的滾珠絲杠副相比，使用直線電機(jī)有以下優(yōu)點(diǎn)。

1.高的強(qiáng)度，直線電機(jī)直接與移動(dòng)負(fù)載連接，沒(méi)有間隙，電機(jī)能及時(shí)移動(dòng)負(fù)載，比滾珠絲杠有更高的動(dòng)態(tài)剛度。

2.很寬的速度范圍：因?yàn)殡姍C(jī)是無(wú)接觸式?jīng)]有機(jī)械傳遞的限制，很容易實(shí)現(xiàn)高速和極低速一般應(yīng)用速度可大于5m/s，或低于1μm/s。滾珠絲杠因共振和磨損達(dá)不到這樣高的速度（一般為0.5~0.7m/s),此外直線電機(jī)還具有優(yōu)良的速度特性，一般速度變化率優(yōu)于±0.01%。

3.很高的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能：典型的較大的電機(jī)加速度3×10²m/s²~5×10² m/s²，較小的電機(jī)加速度超過(guò)10¹ m/s²。

4.運(yùn)行平穩(wěn)，位置精度很高：獨(dú)特的設(shè)計(jì)電機(jī)推力和速度波動(dòng)很小，適于超平滑運(yùn)動(dòng)，位置精度僅受反饋元件的限制，通常可達(dá)納米級(jí)，重復(fù)定位誤差小于0.1μm。

5.無(wú)限制行程：模塊式結(jié)構(gòu)可以迭加滿足不同行程要求。

6.可按照設(shè)定的運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)行，滿足同時(shí)修整單段大圓弧、多段圓弧、雙曲線、對(duì)數(shù)曲線等多種曲線輪廓的需求。

7.集成零部件簡(jiǎn)單：無(wú)外殼直線電機(jī)較之旋轉(zhuǎn)電機(jī)機(jī)械傳遞只需很少的部件。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的上述具體實(shí)施方式僅僅用于示例性說(shuō)明或解釋本發(fā)明的原理，而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。因此，在不偏離本發(fā)明的精神及范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍及邊界、或者這種范圍及邊界的等同形式內(nèi)的全部變化及修改例。