一種新型數(shù)控平面磨床的制作方法
【專利摘要】一種新型數(shù)控平面磨床，具有以伺服電機與同步齒帶的配合形式來實現(xiàn)的X軸、Z軸自動進給功能；其對于帶動主軸電機上下移動的導塊的驅(qū)動形式采用的是上拉式；其將現(xiàn)有的通用楔形式立柱進行相應變形，使之成為方形立柱的形式；其還設置了相互連接的機床電機控制箱與控制面板，能夠?qū)崿F(xiàn)CNC控制功能。其優(yōu)點在于：不僅具有自動化進給功能，提高了生產(chǎn)效率，減輕勞動強度，而且其提高了進給精度，保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定性及一致性；其還提高了升降絲杠的進給準確度和進給速度，延長升降絲杠的壽命，并且提高了立柱結(jié)構(gòu)的剛性，進一步保證了進給精度。
【專利說明】一種新型數(shù)控平面磨床
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及平面磨床的制造領域，具體地說是一種新型數(shù)控平面磨床。
【背景技術】
[0002]對于表面質(zhì)量要求較高的各種平面，都需要經(jīng)過表面深加工或著精加工，通常采用的加工方法是平面磨削，平面磨削常用的機床為平面磨床。平面磨床是磨床的一種，主要用砂輪旋轉(zhuǎn)研磨工件以使其達到要求的平整度。用平面磨床進行工件表面平整度加工時，利用砂輪的工作表面打磨待加工工件的待處理平面。研磨砂輪的工作表面可以是其圓柱表面或者其軸向端面。
[0003]當采用研磨砂輪的圓柱表面磨削工件的待處理表面時，磨床的主軸，即用來驅(qū)動砂輪旋轉(zhuǎn)的軸，一般采用平行于水平面的臥式布置方式。當采用研磨砂輪的軸向端面磨削工件的待處理表面時，工件通常被固定于往復直線運動的矩形工作臺上，也可安裝在左圓周運動的圓形工作臺上。采用水平軸及矩形工作臺的磨床簡稱為臥軸矩臺平面磨床。
[0004]現(xiàn)有的手動系列的平面磨床，如KGS1020型平面磨床，其在X軸，Y軸以及Z軸三個方位的位置調(diào)整均依賴人工通過手輪進行調(diào)整，即在三個軸向的進給方式均為以手動進給方式的進給，所以使得磨削加工的效率低，工人的勞動強度大，且加工出的同批次的產(chǎn)品的表面質(zhì)量水平的一致性相差較大。
[0005]為實現(xiàn)自動化生產(chǎn)的目的，已經(jīng)有很多針對平面磨床的自動化改造。主要集中體現(xiàn)在對X軸或者Y軸增加電動裝置或者液壓驅(qū)動裝置，從而使工作臺能夠自動地左右移動或者前后進給；同樣，也可以在Z軸上加裝電機或者液壓驅(qū)動裝置來提供驅(qū)動力，使得磨頭能夠快速升降或者進給。
[0006]對于現(xiàn)有的自動化改裝的平面磨床，其存在的不足是:
[0007](I)對于采用液壓驅(qū)動裝置作為自動化動力輸出的改造磨床，存在著液壓油的油耗量大，耗電量高，漏油嚴重等生產(chǎn)成本及維護成本高的問題；且其在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的噪音大，對工人的健康造成危害。
[0008](2)對于采用電機作為自動化動力輸出的改造磨床，電機主軸慣常都是通過聯(lián)軸器與要驅(qū)動的部件(如絲杠)直接或者間接連接的；在此種情況下要保證對接的兩軸的軸端對齊，如果軸端沒有很好地對齊，會產(chǎn)生振動甚至對軸承造成損壞，因此給安裝帶來困難；且在使用過程中要定期不斷檢查軸端是否對齊，并進行校正，否則勢必影響進給精度及磨削平面的質(zhì)量。
[0009]如圖1所示,現(xiàn)有的平面磨床(包括手動系列及改進的自動化系列的平面磨床)的立柱7的外部結(jié)構(gòu)形式都是呈楔形的，在該楔形立柱的楔形面的底部設置主軸電機81，在楔形立柱的前側(cè)左右兩內(nèi)表面對應設有導軌71，導塊72安裝在立柱7內(nèi)側(cè)的左右兩側(cè)的導軌71之間，并能夠沿導軌71上下移動。導塊72的前端面設有凸臺，凸臺中心與導塊72的中心重合，導塊72的中心位置設置有與主軸82配合的孔，主軸82的一端穿過導塊72并由凸臺的前端面伸出，在主軸82的該端安裝磨頭83，在磨頭83外部設置防護罩84。[0010]由于該種楔形結(jié)構(gòu)的立柱7上窄下寬，形狀剛性極差，存在一面倒的變形風險，受到溫度變化影響大，自上而下的變形量是不一致的，使加工精度不穩(wěn)定，尺寸不一致。
[0011]在現(xiàn)有的平面磨床中，導塊72沿導軌71的升降驅(qū)動力來源于升降絲杠6，升降絲杠6安裝在立柱7前端內(nèi)側(cè)，升降絲杠6的頂端固定連接在導塊72的下端面。對于手輪調(diào)節(jié)升降絲杠6旋轉(zhuǎn)的情況，一般是通過手輪直接作用于升降操縱桿，然后由升降操縱桿帶動升降絲杠6旋轉(zhuǎn)；對于液壓驅(qū)動或者電機驅(qū)動升降絲杠6旋轉(zhuǎn)的情況，如圖1所示，液壓驅(qū)動裝置86或者電機都是安裝在升降絲杠6的下部來驅(qū)動升降絲杠6旋轉(zhuǎn)。也就是說，現(xiàn)有技術中升降絲杠6對導塊7 (導塊7上固裝有主軸電機81、磨頭83等)驅(qū)動的慣用手段都是自下向上的，即為上頂式的。
[0012]在實際使用過程中 申請人:發(fā)現(xiàn)，該種對導塊72采取的上頂式的驅(qū)動方式，在升降絲杠6向上旋轉(zhuǎn)帶動導塊72沿軌道向上移動時，升降絲杠6存在一定變形，此時用磨頭83磨削工件，來自磨頭83的徑向力通過主軸82傳至導塊72進而作用于升降絲杠6，因為升降絲杠6存在變形且變形作用力與來自磨頭83的徑向力相反，所以會加大升降絲杠6的變形量，影響進給的準確性，且使得升降絲杠6的壽命降低。
實用新型內(nèi)容
[0013]針對上述存在的技術問題，本實用新型的目的在于提供一種進給精度進一步提高、進給過程平穩(wěn)，立柱剛性好，并能夠延長升降絲杠的使用壽命的新型數(shù)控平面磨床。
[0014]本實用新型解決其技術問題所采取的技術方案是:一種新型數(shù)控平面磨床，包括床身、工作臺Y軸前后進給裝置、工作臺、立柱、升降絲杠、導塊及與導塊配合的導軌、主軸電機、主軸及安裝在主軸端部的磨頭、Z軸升降驅(qū)動裝置，還包括工作臺X軸左右進給電機裝置、機床電機控制箱以及與其連接的控制面板；所述工作臺X軸左右進給電機裝置包括安裝在床身上的第一伺服電機，安裝在床身與工作臺之間的驅(qū)動工作臺左右運動的左右驅(qū)動滾珠絲杠；所述第一伺服電機的輸出軸端部安裝第一齒帶輪；所述左右驅(qū)動滾珠絲杠的一端安裝第二齒帶輪；所述第一齒帶輪與所述第二齒帶輪通過第一同步齒帶連接。
[0015]作為本實用新型的一種改進，所述Z軸升降驅(qū)動裝置包括第二伺服電機、第三齒帶輪和第二同步齒帶；所述第二伺服電機連接所述機床電機控制箱；所述升降絲杠的下端穿過所述立柱的頂面并與所述導塊連接，其上端伸出所述立柱的頂面；與所述升降絲杠配合的絲杠螺母固定在所述立柱的頂面上；所述絲杠螺母的外周面與所述第三齒帶輪配合；所述第二伺服電機通過所述第二同步齒帶與所述第三齒帶輪連接。
[0016]作為本實用新型的一種改進，所述升降絲杠為滾珠絲杠。
[0017]作為本實用新型的一種改進，所述第一同步齒帶和/或所述第二同步齒帶的中間設有金屬骨架。
[0018]作為本實用新型的一種改進，所述機床電機控制箱內(nèi)部設置可編程邏輯控制器，所述可編程邏輯控制器連接所述控制面板。通過控制面板將控制指令輸送到所述可編程邏輯控制器，由可編程邏輯控制器輸出具體的電信號。
[0019]作為本實用新型的一種改進，所述立柱為方形立柱。
[0020]作為本實用新型的一種改進，所述主軸電機為變頻電機，且所述主軸電機連接所述機床電機控制箱。[0021]本實用新型的有益效果是:其不僅具有自動化進給功能，提高生產(chǎn)效率，而且其提高了進給精度，保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定性及一致性；其提高升降絲杠的進給準確度和進給速度，延長升降絲杠的壽命；其提高了立柱結(jié)構(gòu)的剛性，進一步保證了進給精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為現(xiàn)有的平面磨床的立柱及升降操縱部分的原理結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本實用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為圖2中A處的局部放大圖；
[0025]圖4為本實用新型的立柱及升降操縱部分右視方向的原理結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖中:I床身，2工作臺Y軸前后進給手輪，3工作臺X軸左右進給電機裝置，31第一伺服電機，32第一齒帶輪，33左右驅(qū)動滾珠絲杠，34第二齒帶輪，35第一同步齒帶，4工作臺，5Z軸升降驅(qū)動裝置，51第二伺服電機，52第三齒帶輪，53第二同步齒帶，6升降絲杠，61絲杠螺母，7立柱，71導軌，72導塊，73加強筋，81主軸電機，82主軸，83磨頭，84防護罩，85照明燈，86液壓驅(qū)動裝置，9機床電機控制箱，10控制面板。
【具體實施方式】
[0027]為便于理解本實用新型的技術內(nèi)容，下面結(jié)合附圖對其作進一步說明。
[0028]本實用新型所涉及的X軸、Y軸及Z軸分別對應圖2所示的左右、前后及上下方向，其不能夠作為對本實用新型的技術方案的限制。
[0029]如圖2至4所示,一種新型數(shù)控平面磨床,包括床身1、工作臺Y軸前后進給裝置、工作臺X軸左右進給電機裝置3、工作臺4、立柱7、升降絲杠6、導塊72及與導塊72配合的導軌71、主軸電機81、主軸82及安裝在主軸82端部的磨頭83、Z軸升降驅(qū)動裝置5、機床電機控制箱9以及與該機床電機控制箱9通過電纜或者電線連接的控制面板10。
[0030]機床電機控制箱9及控制面板10都固定安裝在床身I上，其中控制面板10位于所述機床電機控制箱9的上部。機床電機控制箱9內(nèi)部設置可編程邏輯控制器，控制面板10與該可編程邏輯控制器電路連接。
[0031]在圖2中只顯示出了工作臺Y軸前后進給手輪2，因為在本實用新型中所采用的工作臺Y軸前后進給裝置的形式與現(xiàn)有的手輪式平面磨床的結(jié)構(gòu)形式一樣，此處不再贅述。需要說明的是，雖然在圖2中畫出了工作臺Y軸前后進給手輪2，但是其只是作為一種實施方式的表達。本實用新型的技術方案并沒有排除現(xiàn)有技術中采用的自動化方式驅(qū)動的工作臺Y軸前后進給裝置的形式。換言之，就是說本實用新型的工作臺Y軸前后進給裝置可以是現(xiàn)有技術中的手動進給方式中的或者自動進給方式中的任何一種。
[0032]對于床身1、工作臺4及立柱7三者之間的連接位置關系與現(xiàn)有技術一樣，不再贅述。在立柱7上導軌71的設置方式，導塊72與導軌71的位置配合關系，主軸電機81、主軸82及磨頭83相對立柱7及導塊72的位置連接及配合方式與現(xiàn)有技術一樣，此處亦不在贅述。
[0033]如圖2和圖3所示，所述工作臺X軸左右進給電機裝置3包括安裝在床身I上的第一伺服電機31、安裝在床身I與工作臺4之間用來驅(qū)動工作臺4左右運動的左右驅(qū)動滾珠絲杠33 ;所述第一伺服電機31的輸出軸的端部安裝有第一齒帶輪32 ;所述左右驅(qū)動滾珠絲杠33的右端安裝第二齒帶輪34 ;所述第一齒帶輪32與所述第二齒帶輪34通過第一同步齒帶35連接。
[0034]所述第一伺服電機31與所述機床電機控制箱9內(nèi)部設置的可編程邏輯控制器之間也存在電路連接關系，通過操作控制面板10上的操作按鈕，會輸送給所述機床電機控制箱9內(nèi)部設置的可編程邏輯控制器一指令，而該可編程邏輯控制器將所得指令以電信號的形式傳遞給所述第一伺服電機31，進而所述第一伺服電機31動作或者停止。第一伺服電機31的動作會通過所述第一同步齒帶35傳至所述左右驅(qū)動滾珠絲杠33，使所述左右驅(qū)動滾珠絲杠33旋轉(zhuǎn)或者停止，從而帶動工作臺4在左右方向上運動或者停止。
[0035]本實用新型采用第一伺服電機31通過第一同步齒帶35帶動左右驅(qū)動滾珠絲杠33旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)對工作臺4的左右驅(qū)動。其不僅容納了滾珠絲杠驅(qū)動力矩小、進給控制精度高，能夠?qū)崿F(xiàn)微進給的特性；而且同時采用同步齒帶實現(xiàn)伺服電機與滾珠絲杠之間旋轉(zhuǎn)動力的傳遞，容納了同步齒帶傳動時所具有的優(yōu)點，即兼?zhèn)淞她X輪傳動、鏈傳動和帶傳動的優(yōu)點，且無相對滑動，傳動平穩(wěn)、均勻。
[0036]作為優(yōu)選，在同步齒帶中間設金屬骨架，從而使同步齒帶的變形量變的很小，因此具有更好的傳動剛性，是一種好的無隙傳動。
[0037]如圖2和圖4所示，所述Z軸升降驅(qū)動裝置5包括第二伺服電機51、第三齒帶輪52和第二同步齒帶53，所述第二伺服電機51電連接所述機床電機控制箱9 (即第二伺服電機51與所述機床電機控制箱9內(nèi)部設置的可編程邏輯控制器之間用電纜或者電線連接)。所述升降絲杠6的下端穿過所述立柱7的頂面并與所述導塊72連接，其上端伸出所述立柱7的頂面；與所述升降絲杠6配合的絲杠螺母61固定在所述立柱7的頂面上。所述絲杠螺母61的外周面與所述第三齒帶輪52的內(nèi)周面配合，它們兩者之間可以為鍵配合或者過盈配合等類似方式；所述第二伺服電機51通過所述第二同步齒帶53與所述第三齒帶輪52嚙合連接。作為優(yōu)選，所述升降絲杠6可以采用滾珠絲杠。
[0038]所述第二伺服電機51也是通過同步齒帶將旋轉(zhuǎn)動力傳至與升降絲杠6配合的絲杠螺母61，在所述絲杠螺母61的轉(zhuǎn)動下而帶動所述升降絲杠6旋轉(zhuǎn)，進而升降絲杠6上升或者下降，即帶動了導塊72沿導軌71上下滑動。
[0039]同樣，通過操作控制面板10上的操作按鈕，會輸送給所述機床電機控制箱9內(nèi)部設置的可編程邏輯控制器一指令，而該可編程邏輯控制器將所得指令以電信號的形式傳遞給所述第二伺服電機51，進而所述第二伺服電機51動作或者停止。
[0040]采用同步齒帶傳動旋轉(zhuǎn)動力，不存在對齊度不好時所帶來的振動問題，進一步保證了進給的精度。與X軸方向的傳動一樣，在Z軸方向的升降傳動上，采用伺服電機配合同步齒帶來驅(qū)動為滾珠絲杠結(jié)構(gòu)的升降絲杠6，不僅具有上述所說的各優(yōu)點，而且還利用了滾珠絲杠能夠?qū)崿F(xiàn)快速進給的特點。
[0041]此外，可以看出本實用新型通過升降絲杠6對導塊72的驅(qū)動方式為上拉式的，即通過第二伺服電機51帶動所述絲杠螺母61轉(zhuǎn)動，進而拉動升降絲桿6旋轉(zhuǎn)上升，拉動力向上與來自磨頭83的作用力方向一致，所以兩力不會對升降絲杠6作用使其產(chǎn)生變形，從而確保了進給的精度，延長升降絲桿6的使用壽命，降低使用成本。
[0042]如圖2和圖4所示，所述立柱7為方形立柱。在實際使用過程中發(fā)現(xiàn)，將現(xiàn)有的呈楔形的立柱7修改為該方形立柱后，立柱7的形狀剛性明顯提高，即便是在受到溫度影響產(chǎn)生變形時，因為該方形立柱上下結(jié)構(gòu)尺寸一致，所以溫度導致的變形比較均勻，從而避免因立柱7上下變形不均勻產(chǎn)生異形結(jié)構(gòu)，影響磨床精度的穩(wěn)定性。
[0043]對于立柱7，在本實用新型中只是對其外形做出了改進，對于立柱7的內(nèi)部結(jié)構(gòu)只是作適應性修改。與現(xiàn)有的楔形的立柱的內(nèi)部構(gòu)造一樣，本實用新型涉及的方形立柱7的內(nèi)部也設置有加強筋板73，其前端同樣設置導軌71等結(jié)構(gòu)。
[0044]所述主軸電機81可以采用變頻電機，且使所述主軸電機81電連接所述機床電機控制箱9，這樣可以通過操作面板10經(jīng)機床電機控制箱9來調(diào)節(jié)輸送給主軸電機81的頻率，實現(xiàn)主軸電機81轉(zhuǎn)速的多樣化，滿足實際生產(chǎn)過程中對不同磨削轉(zhuǎn)速的需求。
[0045]與現(xiàn)有技術一樣，本實用新型也包含有磨頭83處的防護罩84，立柱7處設置的防塵風箱以及照明燈85等輔助部件。
[0046]本實用新型的設計在于至少實現(xiàn)平面磨床的部分自動化，使其能夠與CNC控制相結(jié)合，實現(xiàn)高精度、高效率及復雜化生產(chǎn)，同時能夠減少操作人員的勞動強度，避免操作人員因長時間勞作產(chǎn)生疲勞后給加工件之間帶來的顯著差異化，其進給精度由0.1mm提高到
0.05_。為實現(xiàn)與CNC的銜接，本實用新型特別設置了與電源連接的機床電機控制箱9以及與其連接的控制面板10，所述機床電機控制箱9內(nèi)部設置的可編程邏輯控制器，各伺服電機及主軸電機81均連接該可編程邏輯控制器。編輯的CNC編程指令通過控制面板10輸送到該可編程邏輯控制器，該可編程邏輯控制器根據(jù)指令向相應的伺服電機或者主軸電機81發(fā)送電信號，實現(xiàn)CNC控制。
[0047]上面結(jié)合附圖對本實用新型進行了示例性的描述，顯然本實用新型的實現(xiàn)方式并不受上述方式的限制，只要采取了本實用新型技術方案的各種改進，或者未經(jīng)改進將本實用新型的構(gòu)思和技術方案直接應用于本領域的其它場合的均在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種新型數(shù)控平面磨床，包括床身(I)、工作臺Y軸前后進給裝置、工作臺(4)、立柱(7)、升降絲杠(6)、導塊(72)及與導塊(72)配合的導軌(71)、主軸電機(81)、主軸(82)及安裝在主軸(82)端部的磨頭(83)、Z軸升降驅(qū)動裝置(5)，其特征在于:還包括工作臺X軸左右進給電機裝置(3)、機床電機控制箱(9)以及與機床電機控制箱(9)連接的控制面板(10)；所述工作臺X軸左右進給電機裝置(3)包括安裝在床身(I)上的第一伺服電機(31)，安裝在床身(I)與工作臺(4)之間的驅(qū)動工作臺(4)左右運動的左右驅(qū)動滾珠絲杠(33)；所述第一伺服電機(31)的輸出軸端部安裝第一齒帶輪(32);所述左右驅(qū)動滾珠絲杠(33)的一端安裝第二齒帶輪(34)； 所述第一齒帶輪(32)與所述第二齒帶輪(34)通過第一同步齒帶(35)連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種新型數(shù)控平面磨床，其特征在于: 所述Z軸升降驅(qū)動裝置(5)包括第二伺服電機(51)、第三齒帶輪(52)和第二同步齒帶(53)； 所述第二伺服電機(51)連接所述機床電機控制箱(9 ); 所述升降絲杠(6)的下端穿過所述立柱(7)的頂面并與所述導塊(72)連接，其上端伸出所述立柱(7)的頂面； 與所述升降絲杠(6)配合的絲杠螺母(61)固定在所述立柱(7)的頂面上； 所述絲杠螺母(61)的外周面與所述第三齒帶輪(52)配合； 所述第二伺服電機(51)通過所述第二同步齒帶(53)與所述第三齒帶輪(52)連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種新型數(shù)控平面磨床，其特征在于:所述升降絲杠(6)為滾珠絲杠。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的一種新型數(shù)控平面磨床，其特征在于:所述第一同步齒帶(35)和/或所述第二同步齒帶(53)的中間設有金屬骨架。
5.根據(jù)權利要求1或2或3所述的一種新型數(shù)控平面磨床，其特征在于:所述機床電機控制箱(9 )內(nèi)部設置可編程邏輯控制器，所述可編程邏輯控制器連接所述控制面板(10 )。
6.根據(jù)權利要求1或2或3所述的一種新型數(shù)控平面磨床，其特征在于:所述立柱(7)為方形立柱。
7.根據(jù)權利要求1或2或3所述的一種新型數(shù)控平面磨床，其特征在于:所述主軸電機(81)為變頻電機，且所述主軸電機(81)連接所述機床電機控制箱(9 )。
8.根據(jù)權利要求6所述的一種新型數(shù)控平面磨床，其特征在于:所述機床電機控制箱(9 )內(nèi)部設置可編程邏輯控制器，所述可編程邏輯控制器連接所述控制面板(10 )。
9.根據(jù)權利要求7所述的一種新型數(shù)控平面磨床，其特征在于:所述機床電機控制箱(9 )內(nèi)部設置可編程邏輯控制器，所述可編程邏輯控制器連接所述控制面板(10 )。
【文檔編號】B24B7/02GK203426807SQ201320567270
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年9月12日 優(yōu)先權日:2013年9月12日
【發(fā)明者】梁紅軍 申請人:臨清市齊亞機械有限公司