大型磨齒機(jī)砂輪架回轉(zhuǎn)裝置及其回轉(zhuǎn)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域，具體涉及一種大型磨齒機(jī)砂輪架回轉(zhuǎn)裝置及其回轉(zhuǎn)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]磨齒機(jī)砂輪架上安裝有磨削主軸，修整裝置及其他附件，負(fù)載不對(duì)稱，處于偏重狀態(tài)。磨削斜齒輪時(shí)，砂輪架需要回轉(zhuǎn)一定角度，使砂輪磨削切入方向與齒槽螺旋角相適應(yīng)，這樣更加劇了負(fù)載的不對(duì)稱，尤其磨削大型齒輪時(shí)，由于齒輪模數(shù)大，齒深大，所用成形砂輪直徑達(dá)500毫米，厚度130毫米，磨削負(fù)載大。要克服偏重引起的負(fù)載扭矩及磨削扭矩，需要砂輪架支撐機(jī)構(gòu)具有非常高的剛性，才能保證磨削精度穩(wěn)定性。另外，在大型齒輪精密磨削過(guò)程中，需要砂輪磨削切入角度作微量精確調(diào)整，這需要砂輪架回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)具有高靈敏度及精確的位置控制精度。
[0003]現(xiàn)有磨齒機(jī)砂輪架回轉(zhuǎn)裝置，要么采用第一種方案:伺服電機(jī)直聯(lián)減速器驅(qū)動(dòng)主軸帶動(dòng)砂輪架回轉(zhuǎn)；要么采用第二種方案:力矩電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。
[0004]第一種方案中，伺服電機(jī)需要承受非常大的負(fù)載慣量，并且由于結(jié)構(gòu)限制，驅(qū)動(dòng)砂輪架回轉(zhuǎn)的主軸直徑較小，砂輪架回轉(zhuǎn)直徑是主軸直徑的數(shù)倍，在拖動(dòng)砂輪架回轉(zhuǎn)過(guò)程中，主軸承受非常大的扭轉(zhuǎn)負(fù)載，在生產(chǎn)實(shí)踐中常出現(xiàn)砂輪架在回轉(zhuǎn)過(guò)程中抖動(dòng)的現(xiàn)象。
[0005]第二種方案中，采用力矩電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)軸承支撐。力矩電機(jī)在靜止?fàn)顟B(tài)，輸出扭矩急速下降，在磨削過(guò)程中，砂輪架靜止，力矩電機(jī)對(duì)砂輪架的支撐性能降低。另外，回轉(zhuǎn)座懸伸較長(zhǎng)，臺(tái)面軸承安裝在回轉(zhuǎn)座前端，砂輪架上的負(fù)載直接通過(guò)臺(tái)面軸承作用在回轉(zhuǎn)座前端，而回轉(zhuǎn)座支撐位于后端，這樣使得回轉(zhuǎn)座承受較大的彎曲扭矩，影響磨削精度。
[0006]對(duì)于大型磨齒機(jī)，砂輪架負(fù)載大，依靠一個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)軸承支撐回轉(zhuǎn)，難以滿足高剛性要求。圓光柵通過(guò)一根中間軸安裝在回轉(zhuǎn)座后端，距離控制目標(biāo)遠(yuǎn)，由于安裝誤差，以及中間軸的偏擺，精度較差，難以實(shí)現(xiàn)高精度、高靈敏度控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種大型磨齒機(jī)砂輪架回轉(zhuǎn)裝置及其回轉(zhuǎn)控制方法。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0009]一種大型磨齒機(jī)砂輪架回轉(zhuǎn)裝置，該砂輪架回轉(zhuǎn)裝置包括轉(zhuǎn)筒、回轉(zhuǎn)座、主軸、砂輪架、用于定位砂輪架回轉(zhuǎn)角度的若干個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)以及用于在砂輪架回轉(zhuǎn)中由回轉(zhuǎn)座的前端面下部向外頂推砂輪架的若干個(gè)卸荷機(jī)構(gòu)，所述主軸固定在回轉(zhuǎn)座上，轉(zhuǎn)筒通過(guò)一組高剛性軸承支撐在主軸上，砂輪架的后端面與轉(zhuǎn)筒相連，回轉(zhuǎn)座的前端面與砂輪架的后端面相對(duì)并構(gòu)成滑動(dòng)導(dǎo)軌副。
[0010]所述砂輪架回轉(zhuǎn)裝置還包括雙導(dǎo)程消隙蝸輪副，伺服電機(jī)通過(guò)雙導(dǎo)程消隙蝸輪副驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)筒回轉(zhuǎn)。
[0011]所述伺服電機(jī)為抱閘電機(jī)，所述雙導(dǎo)程消隙蝸輪副安裝在遠(yuǎn)離砂輪架重心一側(cè)。
[0012]所述砂輪架回轉(zhuǎn)裝置還包括設(shè)置在主軸前端的用于控制砂輪架旋轉(zhuǎn)位置的圓光柵。
[0013]所述一組高剛性軸承包括設(shè)置于主軸上的圓錐滾子軸承以及雙列圓柱滾子軸承，圓錐滾子軸承設(shè)置在主軸的后端，雙列圓柱滾子軸承設(shè)置在圓錐滾子軸承與所述圓光柵之間，轉(zhuǎn)筒通過(guò)雙列圓柱滾子軸承與圓錐滾子軸承組成的軸承組支撐在主軸上。
[0014]所述回轉(zhuǎn)座為雙層筋板筒狀結(jié)構(gòu)，回轉(zhuǎn)座的前端面開(kāi)設(shè)有徑向溝槽，所述溝槽將回轉(zhuǎn)座的前端面均勻分割為多份，夾緊機(jī)構(gòu)布置在分割后的回轉(zhuǎn)座的前端面對(duì)應(yīng)區(qū)域內(nèi)，所述溝槽中設(shè)置有壓縮空氣釋放管路。
[0015]所述夾緊機(jī)構(gòu)包括設(shè)置于回轉(zhuǎn)座的前端內(nèi)的夾緊油缸、設(shè)置于夾緊油缸內(nèi)的相互配合的夾緊機(jī)構(gòu)活塞和碟簧，以及與夾緊機(jī)構(gòu)活塞相連的夾緊拉桿，砂輪架的后端面上開(kāi)設(shè)有環(huán)狀T型槽，所述夾緊拉桿前端為圓弧狀T型結(jié)構(gòu)，夾緊拉桿由回轉(zhuǎn)座的前端面伸出，夾緊拉桿的前端插入環(huán)狀T型槽中并與環(huán)狀T型槽形成間隙配合。
[0016]所述卸荷機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在回轉(zhuǎn)座前端內(nèi)底部的體殼、設(shè)置在體殼內(nèi)的卸荷機(jī)構(gòu)活塞，以及與卸荷機(jī)構(gòu)活塞相連的頂桿，頂桿的前端設(shè)置有可以與砂輪架的后端面相對(duì)滾動(dòng)的卸荷滾動(dòng)軸承，卸荷滾動(dòng)軸承由回轉(zhuǎn)座的前端面伸出或收回，體殼內(nèi)的前端設(shè)置有活塞限位臺(tái)階，體殼內(nèi)的后端設(shè)置有與頂桿后端配合的活塞定位銷，經(jīng)過(guò)預(yù)緊的碟簧設(shè)置于卸荷機(jī)構(gòu)活塞與卸荷滾動(dòng)軸承之間。
[0017]上述大型磨齒機(jī)砂輪架回轉(zhuǎn)裝置的回轉(zhuǎn)控制方法，包括以下步驟:
[0018]I)利用所述夾緊機(jī)構(gòu)將砂輪架沿預(yù)定角度位置定位并夾緊在回轉(zhuǎn)座上；
[0019]2)當(dāng)需要重新轉(zhuǎn)動(dòng)砂輪架時(shí)，所述夾緊機(jī)構(gòu)停止夾緊砂輪架，然后在回轉(zhuǎn)座的前端面釋放壓縮空氣，同時(shí)，所述卸荷機(jī)構(gòu)向外頂推砂輪架，然后驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)筒帶動(dòng)砂輪架轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)砂輪架轉(zhuǎn)動(dòng)至新的預(yù)定角度位置后，使卸荷機(jī)構(gòu)停止頂推砂輪架，同時(shí)，停止在回轉(zhuǎn)座的前端面釋放壓縮空氣，然后按照步驟I)對(duì)砂輪架進(jìn)行定位并夾緊。
[0020]本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
[0021]本發(fā)明中的砂輪架直接由主軸支撐，可以提高砂輪架支撐剛性，提升回轉(zhuǎn)速度及回轉(zhuǎn)精度，本發(fā)明中主軸和回轉(zhuǎn)座剛性連接，砂輪架負(fù)載可以剛性傳遞到回轉(zhuǎn)座后端，靠近回轉(zhuǎn)座支持部位，實(shí)現(xiàn)力的剛性傳遞，避免了回轉(zhuǎn)座的扭曲變形，本發(fā)明中主軸固定，轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動(dòng)，在有限的空間內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)最大的驅(qū)動(dòng)力臂，本發(fā)明中卸荷機(jī)構(gòu)將砂輪架后端面導(dǎo)軌底部微微頂出，使砂輪架后端導(dǎo)軌面壓力分布均勻，同時(shí)結(jié)合壓縮空氣氣動(dòng)卸荷，使砂輪架回轉(zhuǎn)平穩(wěn)、流暢，因而，本發(fā)明可以滿足大型磨齒機(jī)砂輪架高剛性支撐，平穩(wěn)靈活運(yùn)動(dòng)，以及精確定位的要求。
[0022]進(jìn)一步的，本發(fā)明中圓光柵安裝在主軸前端，位于砂輪架導(dǎo)軌面，阿貝誤差小，可以獲得更高的控制精度。
[0023]進(jìn)一步的，本發(fā)明中，回轉(zhuǎn)座端面導(dǎo)軌分割成若干份，所述夾緊機(jī)構(gòu)布置在分割后的回轉(zhuǎn)座的前端面對(duì)應(yīng)區(qū)域內(nèi)，在夾緊時(shí)夾緊拉桿與環(huán)狀T型槽四周結(jié)合面可以獲得更高的接觸強(qiáng)度，提高了夾緊效果，避免了采用整體導(dǎo)軌面夾緊時(shí)，夾緊力不均及零件加工誤差造成的回轉(zhuǎn)精度丟失問(wèn)題。
[0024]進(jìn)一步的，本發(fā)明中夾緊拉桿端部采用圓弧狀T型結(jié)構(gòu)，拉緊狀態(tài)時(shí)，接觸面積比普通T型結(jié)構(gòu)大一倍，可提高夾緊力。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明所述夾緊機(jī)構(gòu)與卸荷機(jī)構(gòu)分布示意圖；
[0027]圖3為本發(fā)明所述卸荷機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4為本發(fā)明所述夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖5為本發(fā)明所述夾緊拉桿的圓弧狀T型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖6為本發(fā)明所述回轉(zhuǎn)座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖7為本發(fā)明所述砂輪架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖中:轉(zhuǎn)筒1、回轉(zhuǎn)座2、主軸3、雙導(dǎo)程消隙蝸輪副4、圓光柵5、砂輪架6、夾緊拉桿7、夾緊機(jī)構(gòu)8、卸荷機(jī)構(gòu)9、活塞定位銷10、體殼11、卸荷機(jī)構(gòu)活塞12、頂桿13、碟簧14、卸荷滾動(dòng)軸承15、碟簧16、夾緊機(jī)構(gòu)活塞17、夾緊油缸18、環(huán)狀T型槽19、溝槽20、卸荷機(jī)構(gòu)伸縮孔21、夾緊機(jī)構(gòu)伸縮孔22、雙列圓柱滾子軸承23、圓錐滾子軸承24、圓弧狀T型結(jié)構(gòu)25。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。
[0034]參見(jiàn)圖1?圖7，本發(fā)明所述大型磨齒機(jī)砂輪架回轉(zhuǎn)裝置包括轉(zhuǎn)筒1、回轉(zhuǎn)座2、主軸3、砂輪架6、圓光柵5、雙導(dǎo)程消隙蝸輪副4、用于定位砂輪架回轉(zhuǎn)角度的若干個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)8以及用于在砂輪架回轉(zhuǎn)中由回轉(zhuǎn)座的前端面下部向外頂推砂輪架的若干個(gè)卸荷機(jī)構(gòu)9，所述主軸3固定在回轉(zhuǎn)座2上，所述圓光柵5設(shè)置在主軸3前端，砂輪架旋轉(zhuǎn)位置由圓光柵控制，圓光柵5靠近砂輪架6，減小了阿貝誤差，真實(shí)可靠的反饋砂輪架實(shí)際位置，提高了控制精度。主軸3上設(shè)置有圓錐滾子軸承24以及雙列圓柱滾子軸承23，圓錐滾子軸承24設(shè)置在主軸3的后端，雙列圓柱滾子軸承23設(shè)置在圓錐滾子軸承24與所述圓光柵5之間，轉(zhuǎn)筒I通過(guò)雙列圓柱滾子軸承23與圓錐滾子軸承24組成的軸承組支撐在主軸3上。砂輪架6的后端面與轉(zhuǎn)筒I相連，回轉(zhuǎn)座2的前端面與砂輪架6的后端面相對(duì)，構(gòu)成滑動(dòng)導(dǎo)軌副。伺服電機(jī)通過(guò)雙導(dǎo)程消隙蝸輪副驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)筒，實(shí)現(xiàn)砂輪架回轉(zhuǎn)。所述伺服電機(jī)為抱閘電機(jī)，可在砂輪架回轉(zhuǎn)到目標(biāo)位置后鎖住蝸桿，進(jìn)一步提高剛度；根據(jù)受力分析，所述雙導(dǎo)程消隙蝸輪副的蝸桿安裝在遠(yuǎn)離砂輪架重心一側(cè)，使負(fù)載扭矩施加在蝸桿上的力為軸向壓力，提高穩(wěn)定性。
[0035]所述回轉(zhuǎn)座2為雙層筋板圓筒狀結(jié)構(gòu)，回轉(zhuǎn)座2的前端面沿徑向方向開(kāi)設(shè)有溝槽20，溝槽20將回轉(zhuǎn)座的前端面均勻分割為多份，分割份數(shù)與所述夾緊機(jī)構(gòu)數(shù)量相等，即所述夾緊機(jī)構(gòu)8布置在分割后的回轉(zhuǎn)座的前端面對(duì)應(yīng)區(qū)域內(nèi)，所述溝槽20中設(shè)置有壓縮空氣釋放管路。所述夾緊機(jī)構(gòu)8為液壓夾緊、碟簧放松，包括設(shè)置于回轉(zhuǎn)座2的前端內(nèi)的夾緊油缸18、設(shè)置于夾緊油缸內(nèi)的相互配合的夾緊機(jī)構(gòu)活塞17和碟簧16，以及與夾緊機(jī)構(gòu)活塞相連的夾緊拉桿7，砂輪架6的后端面上開(kāi)設(shè)有環(huán)狀T型槽19，所述夾緊拉桿7前端為圓弧狀T型結(jié)構(gòu)25，夾緊拉桿7由回轉(zhuǎn)座6的前端面伸出，夾緊拉桿7的前端插入所述環(huán)狀T型槽19中并與環(huán)狀T型槽形成間隙配合，砂輪架可通過(guò)夾緊機(jī)構(gòu)鎖緊在回轉(zhuǎn)座上。所述卸荷機(jī)構(gòu)9包括設(shè)置在回轉(zhuǎn)座前端內(nèi)底部的體殼11、設(shè)置在體殼內(nèi)的卸荷機(jī)構(gòu)活塞12，以及與卸荷機(jī)構(gòu)活塞相連的頂桿13，頂桿13的前端設(shè)置有可以與砂輪架6的后端面相對(duì)滾動(dòng)的卸荷滾動(dòng)軸承15，卸荷滾動(dòng)軸承15由回轉(zhuǎn)座2的前端面伸出或收回，體殼11內(nèi)的前端設(shè)置有活塞限位臺(tái)階，體殼11內(nèi)的后端設(shè)置有與頂桿后端配合的活塞定位銷10，經(jīng)過(guò)預(yù)緊的碟簧14設(shè)置于卸荷機(jī)構(gòu)活塞12與卸荷滾動(dòng)軸承15之間。