本實用新型涉及數(shù)控機床領(lǐng)域，特別是涉及一種數(shù)控內(nèi)螺紋機床接觸式自動對位裝置。

背景技術(shù)：

目前，數(shù)控內(nèi)螺紋機床對位是行業(yè)公認最難解決的問題。特別是尺寸小的內(nèi)螺紋，滿足不了現(xiàn)有的非接觸傳感器的測量范圍要求。數(shù)控內(nèi)螺紋機床對位存在以下問題：內(nèi)螺紋位于軸內(nèi)，肉眼看不到內(nèi)面螺紋實際情況，導(dǎo)致對位不精確，磨削加工困難，砂輪容易崩碎。

傳統(tǒng)內(nèi)螺紋對位通過靠經(jīng)驗豐富的工人依靠感覺手動方式低速進給，通過磨削產(chǎn)生的火花進行對位，加工出來的螺紋難以滿足加工精度，工件不統(tǒng)一且生產(chǎn)效率低。現(xiàn)有技術(shù)采用非接觸式傳感器放入螺紋孔內(nèi)部，通過信號采集分析，但是這種方式只適用于比傳感器外形尺寸大的內(nèi)螺紋孔，因此磨削范圍受到限定，并且磨削時的油霧環(huán)境會對傳感器精度產(chǎn)生影響。

因此，數(shù)控內(nèi)螺紋機床對位是內(nèi)螺紋機床行業(yè)深入發(fā)展急需解決的瓶頸。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，通過提供數(shù)控內(nèi)螺紋機床接觸式自動對位裝置，對位過程為自動控制，無需人為操作，對位精準、快捷、安全。

為達到上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：

本實用新型提供一種數(shù)控內(nèi)螺紋機床接觸式自動對位裝置，包括X軸移動機構(gòu)、Z軸移動機構(gòu)、C旋轉(zhuǎn)軸機構(gòu)、A旋轉(zhuǎn)軸機構(gòu)、M多工位切換機構(gòu)和數(shù)控系統(tǒng)，所述C旋轉(zhuǎn)軸機構(gòu)包括工件夾持軸機構(gòu)，其特征在于：所述A旋轉(zhuǎn)軸機構(gòu)連接到所述X軸移動機構(gòu)，所述C旋轉(zhuǎn)軸機構(gòu)連接到所述Z軸移動機構(gòu)，所述M多工位切換機構(gòu)連接到A旋轉(zhuǎn)軸機構(gòu)；所述M多工位切換機構(gòu)包括多工位夾頭、夾頭切換機構(gòu)和磨削主軸，所述多工位夾頭通過所述夾頭切換機構(gòu)切換到所述磨削主軸的位置；所述磨削主軸包括電動主軸和用于鎖緊所述多工位夾頭的鎖緊夾頭。

優(yōu)選地，所述多工位夾頭的尺寸和形狀使得切換時所述磨削主軸中心基準不變。

優(yōu)選地，C旋轉(zhuǎn)軸和A旋轉(zhuǎn)軸中心基準位于同一水平面上，磨削砂輪切換到所述磨削主軸上時，所述磨削砂輪的幾何中心處于A旋轉(zhuǎn)軸的中心線上。

進一步地，所述數(shù)控內(nèi)螺紋機床接觸式自動對位裝置還包括砂輪修整機構(gòu)，所述砂輪修整機構(gòu)連接到所述Z軸移動機構(gòu)。

進一步地，所述數(shù)控內(nèi)螺紋機床接觸式自動對位裝置還包括校準傳感器機構(gòu)，所述校準傳感器機構(gòu)連接到所述Z軸移動機構(gòu)。

進一步地，所述X軸移動機構(gòu)和所述Z軸移動機構(gòu)分別設(shè)置有光柵尺。

優(yōu)選地，所述X軸移動機構(gòu)、Z軸移動機構(gòu)、C旋轉(zhuǎn)軸機構(gòu)和A旋轉(zhuǎn)軸機構(gòu)分別由伺服馬達驅(qū)動。

本實用新型的有益效果是：

1、對位過程為自動控制，無需人為操作，對位精準、快捷、安全；

2、C旋轉(zhuǎn)軸和A旋轉(zhuǎn)軸中心基準位于同一水平面上，而且當磨削砂輪切換到磨削主軸上時磨削砂輪的幾何中心處于A旋轉(zhuǎn)軸的中心線上，保證不同內(nèi)螺紋對位安全和精度；

3、多個工位的切換具有基準精度不變、保證對位和磨削切換不產(chǎn)生誤差的特點，解決了對位與磨具磨削獨立分開產(chǎn)生的誤差；

4、磨削主軸固定在A旋轉(zhuǎn)軸機構(gòu)上，使得對位和磨削一體，簡單可靠快捷；

5、X軸移動機構(gòu)和Z軸移動機構(gòu)設(shè)置有光柵尺，保證了移動精度；

6、具有工件夾持軸機構(gòu)的C旋轉(zhuǎn)軸機構(gòu)固定在Z軸移動機構(gòu)上，保證工件加工和對位一致性；

7、多個工位的切換可以實現(xiàn)先粗加工再切換精加工，也可以使用不同的磨具實現(xiàn)磨削內(nèi)外圓和端面。

附圖說明

圖1所示為根據(jù)本實用新型一實施例的數(shù)控內(nèi)螺紋機床接觸式自動對位裝置的示意圖；

圖2所示為根據(jù)本實用新型一實施例的X軸移動機構(gòu)和A旋轉(zhuǎn)軸機構(gòu)的示意圖；

圖3所示為根據(jù)本實用新型一實施例的多工位切換機構(gòu)的示意圖；

圖4所示為根據(jù)本實用新型一實施例的Z軸移動機構(gòu)和夾持軸機構(gòu)的示意圖；

圖5所示為根據(jù)本實用新型一實施例的內(nèi)螺紋兩點接觸對位順序的示意圖；

圖6所示為根據(jù)本實用新型一實施例的多工位切換機構(gòu)和磨削主軸原理的示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案以及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖以及實施例，對本實用新型進行進一步的詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。

圖1所示為根據(jù)本實用新型一實施例的數(shù)控內(nèi)螺紋機床接觸式自動對位裝置的示意圖：

本實用新型的數(shù)控內(nèi)螺紋機床接觸式自動對位裝置，包括X軸移動機構(gòu)、Z軸移動機構(gòu)、C旋轉(zhuǎn)軸機構(gòu)、A旋轉(zhuǎn)軸機構(gòu)、M多工位切換機構(gòu)和數(shù)控系統(tǒng)，所述C旋轉(zhuǎn)軸機構(gòu)包括工件夾持軸機構(gòu)，其特征在于：所述A旋轉(zhuǎn)軸機構(gòu)連接到所述X軸移動機構(gòu)，所述C旋轉(zhuǎn)軸機構(gòu)連接到所述Z軸移動機構(gòu)，所述M多工位切換機構(gòu)連接到A旋轉(zhuǎn)軸機構(gòu)；所述M多工位切換機構(gòu)包括多工位夾頭、夾頭切換機構(gòu)和磨削主軸，所述多工位夾頭通過所述夾頭切換機構(gòu)切換到所述磨削主軸的位置；所述磨削主軸包括電動主軸和用于鎖緊所述多工位夾頭的鎖緊夾頭。所述夾頭切換機構(gòu)包括馬達驅(qū)動切換機構(gòu)。所述X軸移動機構(gòu)帶動所述A旋轉(zhuǎn)軸機構(gòu)前進后退，所述Z軸移動機構(gòu)帶動C旋轉(zhuǎn)軸機構(gòu)左右移動，所述夾持軸機構(gòu)夾住被加工工件。

自動對位開始時，測量頭工位上的測量頭測量工件尺寸，獲得磨削起點位置坐標。接著，所述磨削主軸移動到安全位置并切換到磨具工位，根據(jù)所獲得的磨削起點位置坐標調(diào)整所述磨具工位上的磨具，對準工件磨削起點，完成磨具的自動對位過程。所述安全位置為使得所述磨削主軸的旋轉(zhuǎn)切換是安全的。測量頭測量工件尺寸時相對工件所需的角度調(diào)整和位置移動通過所述A旋轉(zhuǎn)軸機構(gòu)的傾斜旋轉(zhuǎn)、所述X軸移動機構(gòu)的運動或所述Z軸移動機構(gòu)的運動或者至少兩者的組合實現(xiàn)。所述磨削主軸移動到所述安全位置通過所述A旋轉(zhuǎn)軸機構(gòu)的傾斜旋轉(zhuǎn)、所述X軸移動機構(gòu)的運動或所述Z軸移動機構(gòu)的運動或者至少兩者的組合實現(xiàn)。

所述測量頭測量工件尺寸時，根據(jù)機床預(yù)置中心點位置，調(diào)整和移動所述測量頭，所述測量頭測量工件尺寸時相對工件所需的角度調(diào)整和位置移動通過所述A旋轉(zhuǎn)軸機構(gòu)的傾斜旋轉(zhuǎn)、所述X軸移動機構(gòu)的運動或所述Z軸移動機構(gòu)的運動或者至少兩者的組合實現(xiàn)。所述測量頭測量工件尺寸時，觸碰被加工工件基準面自動計算砂輪Z軸原點位置。接著，所述測量頭進入內(nèi)螺紋，采用兩點接觸式對刀技術(shù)，測量兩個相連螺牙槽頂端觸發(fā)，發(fā)出觸發(fā)信號，數(shù)控系統(tǒng)自動記錄坐標，通過測量所得參數(shù)運算得出兩牙距中心，從而自動計算兩個螺牙的中心位置，獲得磨削起點位置坐標，得到內(nèi)螺紋磨削對位位置。該對刀過程為自動控制，無需人為操作，對位精準、快捷、安全。優(yōu)選地，所述測量頭沿工件中心點進入內(nèi)螺紋。

優(yōu)選地，C旋轉(zhuǎn)軸和A旋轉(zhuǎn)軸中心基準位于一為同一水平面上，而且當磨削砂輪切換到磨削主軸上時磨削砂輪的幾何中心處于A旋轉(zhuǎn)軸的中心線上。優(yōu)選地，所述多個工位的切換具有基準精度不變、保證對位和磨削切換不產(chǎn)生誤差的特點，解決了對位與磨具磨削獨立分開產(chǎn)生的誤差。在本實用新型的一實施例中，所述多個工位的切換可以實現(xiàn)先粗加工再切換精加工，也可以使用不同的磨具實現(xiàn)磨削內(nèi)外圓和端面。

優(yōu)選地，所述數(shù)控內(nèi)螺紋機床接觸式自動對位裝置還包括砂輪修整機構(gòu)和校準傳感器機構(gòu)，用于校準和修整磨削砂輪。通過數(shù)控系統(tǒng)對于修整后砂輪的加工量進行補償。

在本實用新型的一實施例中，所述多工位切換機構(gòu)，可以自動切換，而且還可以設(shè)置測量頭和若干個砂輪磨具。

優(yōu)選地，所述多工位切換機構(gòu)和所述磨削主軸固定在所述A旋轉(zhuǎn)軸機構(gòu)上，使得對位和磨削一體，簡單可靠快捷。

進一步地，所述X軸移動機構(gòu)和所述Z軸移動機構(gòu)設(shè)置有光柵尺，保證了移動精度。

優(yōu)選地，所述C旋轉(zhuǎn)軸機構(gòu)和所述工件夾持軸機構(gòu)固定在所述Z軸移動機構(gòu)上，保證工件加工和對位一致性。

如圖2所示，在本實用新型的一實施例中，所述X軸移動機構(gòu)包括底板1、導(dǎo)軌2、滑塊3、光柵尺測頭4、光柵尺5、固定板6、縱板7、絲桿8和伺服電機9。導(dǎo)軌2固定在底板1上，滑塊3連接到導(dǎo)軌2并帶動縱板7，縱板7與絲桿8連接，伺服電機9控制絲桿8的旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)縱板7的前進或后退，即實現(xiàn)X方向的移動。光柵尺5設(shè)置在縱板7上，光柵尺測頭4檢測縱板7的精確移動，將信號反饋給數(shù)控系統(tǒng)，光柵尺測頭4連接固定板6，固定板6固定在底板1上。

如圖2和3所示，在本實用新型的一實施例中，所述A旋轉(zhuǎn)軸機構(gòu)包括角度編碼器電機10、減速機11、轉(zhuǎn)子12、旋轉(zhuǎn)本體13、L固定件14、限位調(diào)整塊15和蓋板27。旋轉(zhuǎn)本體13固定在縱板7上，轉(zhuǎn)子12在旋轉(zhuǎn)本體13上滾動，轉(zhuǎn)子12與減速機11和角度編碼器電機10連接，減速機11和角度編碼器電機10固定在蓋板27上，L固定件14固定在轉(zhuǎn)子12上，磨削主軸18固定在L固定件14上，磨削主軸18上設(shè)置有若干個工位夾頭108，工位夾頭108夾持測量頭16或和砂輪磨具17。

如圖4所示，在本實用新型的一實施例中，所述Z軸移動機構(gòu)包括導(dǎo)軌202、滑塊203、光柵尺測頭204、光柵尺205、固定板206、絲桿208、伺服電機209、固定臺19、橫板20、固定臂24、傳感器25和調(diào)整滑臺26。導(dǎo)軌202固定在固定臺19上，滑塊203連接導(dǎo)軌202并帶動橫板20，橫板20與絲桿208連接，伺服電機209控制絲桿208旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)橫板20的左右移動，即實現(xiàn)Z方向的移動。光柵尺205設(shè)置在固定臺19上，光柵尺測頭204檢測橫板20的精確移動，將信號反饋給數(shù)控系統(tǒng)，光柵尺測頭204連接固定板206，固定板206固定在橫板20上。橫板20設(shè)置有固定臂24，固定臂24設(shè)置有傳感器25和調(diào)整滑臺26。

如圖4所示，在本實用新型的一實施例中，所述夾持軸機構(gòu)包括油箱缸21、油箱蓋22、筒夾23、伺服電機28和夾持軸29。油箱缸21固定在橫板20上，油箱缸21由油箱蓋22封蓋，夾持軸29與油箱缸21滾動連接，筒夾23固定在夾持軸29上，測量工件固定在筒夾23上，砂輪修整器200固定在油箱缸21上。

如圖5所示，在本實用新型的一實施例中，測量頭16通過X軸移動機構(gòu)前后移動，A旋轉(zhuǎn)軸機構(gòu)傾斜旋轉(zhuǎn)調(diào)整角度，Z軸移動機構(gòu)帶動夾持軸機構(gòu)左右移動，測量頭16觸碰工件端部基準面確定原點坐標，然后測量頭16沿工件預(yù)置中心線Co坐標進入內(nèi)螺紋。測量頭16通過傾斜角度和X方向的移動調(diào)整，觸碰相連兩個螺牙頂端P1和P2，自動計算兩個螺牙的中心位置Cp，從而自動獲得磨削起點位置坐標。A旋轉(zhuǎn)軸機構(gòu)調(diào)整角度使得測量頭16與工件中心線Co平行，Z軸移動機構(gòu)后退，測量頭16移動到安全位置，磨削主軸切換到砂輪工位，根據(jù)測量坐標，調(diào)整砂輪磨具17對準工件磨削起點，從而完成砂輪磨具17的自動對位過程。圖中包括但不限于，僅通過示例性地描述了三角螺紋、梯形螺紋、矩形螺紋和滾道螺紋的對位過程。

如圖6所示，在本實用新型的一實施例中，所述多工位切換機構(gòu)和磨削主軸的原理為：主軸換位時，拉緊驅(qū)動35作動于拉緊軸30，松開刀柄44；驅(qū)動缸31向右移動，連接塊32帶動移動板33和鎖緊夾頭34向右移動，移動板33與電動主軸41固定連接，電動主軸上的感應(yīng)器37移動至接近開關(guān)E處，鎖緊夾頭34與工位夾頭40分離，工位夾頭40處于松開狀態(tài)。與此同時，刀柄44與驅(qū)動軸39逐漸脫離，齒輪和電機38帶動工位夾頭40上的刀柄44進行旋轉(zhuǎn)。當工位夾頭40轉(zhuǎn)動到位時，感應(yīng)開關(guān)36感應(yīng)驅(qū)動軸39前端鍵朝上，驅(qū)動缸31向左移動，感應(yīng)器37移動至接近開關(guān)D處，驅(qū)動軸39前端鍵與刀柄44的鍵槽吻合，同時鎖緊夾頭34鎖緊工位夾頭40，拉緊驅(qū)動35作動于拉緊軸30，張緊刀柄44。定子部件43得到信號帶動轉(zhuǎn)子部件42上的驅(qū)動軸39旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動軸39帶動刀柄44的刀具旋轉(zhuǎn)。

根據(jù)本實用新型的數(shù)控內(nèi)螺紋機床接觸式自動對位裝置可以實現(xiàn)包括但不限于直徑4mm以上內(nèi)螺紋對位。對于直徑20mm以上的內(nèi)螺紋，所述接觸式測量頭也可以采用非接觸式測量頭。

以上所述，只是本實用新型的較佳實施例而已，本實用新型并不局限于上述實施方式，只要其以相同的手段達到本實用新型的技術(shù)效果，都應(yīng)屬于本實用新型的保護范圍。在本實用新型的保護范圍內(nèi)其技術(shù)方案和/或?qū)嵤┓绞娇梢杂懈鞣N不同的修改和變化。