一种多功能数控外圆磨床

技术领域

本发明涉及数控机床自动化领域，具体为一种多功能数控外圆磨床。

背景技术

常规磨床一般包括工作台和砂轮，工作台作纵向往复运动，在工作台的上方有砂轮，砂轮连接有砂轮架上，砂轮架带动砂轮作横向往复运动。

常规磨床在工作时，待加工工件随工作台作纵向往复移动，砂轮架在纵向的方向上是固定不动，砂轮架只能作横向进给的往复运动。由于常规磨床工作台长、占地空间大、纵向往复移动不稳定，导轨容易磨损，磨削长轴容易产生锥度，精度难以控制。常规磨床只能磨外圆、台阶轴，锥体等磨削范围小，对于圆弧类，曲面、螺旋面磨削加工则无法实现加工。

外圆磨削是传统加工工艺中的一项重要的工艺，不单单可以提高圆柱类零件的尺寸精度，提高零件表面的光洁度，作为磨削工艺，还可以担任加工一些特殊材料圆柱类零件的加工，如高硬度材料的外圆加工，这些零件往往硬度高、脆性大，不适合用车削等工艺进行加工，而外圆磨削可以通过改变砂轮的材质，线速度等参数，来对其进行加工。虽然外圆磨用途广泛，但他对操作人员的要求较高，操作人员的技术水平直接影响工件的精度和生产效率，一个合格的外圆磨操作员往往需要几年的时间培养，这对制造类企业来说，是个比较头痛的问题。

发明内容

本发明的目的是要提供一种多功能数控外圆磨床，解决外圆磨操作工难培养，常规磨床不能对圆弧类、曲面、螺旋面磨削加工的问题。

本发明的目的是这样实现的：包括：床身、砂轮传动机构、工作台和磨床控制器；床身上固定有砂轮传动机构和工作台，砂轮传动机构位于工作台横向一旁；磨床控制器控制磨床正常运行；

所述砂轮传动机构包括：纵向导轨装置、横向导轨装置和砂轮传动装置；纵向导轨装置位于横向导轨装置的上方，纵向导轨装置的纵向导轨与横向导轨装置的横向导轨十字交叉；砂轮传动装置安装在横向导轨的上端。

所述纵向导轨装置包括：纵向导轨、丝杠、丝杠螺母、滑块、平台和伺服电机；伺服电机与丝杠的一端连接，丝杠的另一端通过轴承座是连接在床身上；丝杠上有丝杠螺母，丝杠螺母连接在平台的底面上，丝杠旋转推动丝杠螺母往复运动，丝杠螺母带动平台在丝杠上作往复运动；纵向导轨有两根，安装在床身上；平台的底面上连接有滑块，滑块接在纵向导轨上，滑块能沿纵向导轨往复滑动。

所述横向导轨装置，位于纵向导轨装置的平台上；包括：横向导轨、横向滑块、横向丝杠、横向丝杠螺母和横向平台；

横向导轨有两根，连接在平台上；横向导轨上对应搭接有横向滑块，横向滑块连接在横向平台的底面上；在横向平台底面上连接有横向丝杠螺母，横向丝杠螺母和横向丝杠螺纹配合，横向丝杠的一端与伺服电机连接，另一端通过轴承座连接在平台上；横向丝杠旋转推动横向丝杠螺母往复运动，横向丝杠螺母带动横向平台在横向丝杠上作往复运动。

所述纵向导轨和横向导轨结构相同，为平面导轨、圆柱型导轨、燕尾导轨或V型导轨。

所述横向平台上固定连接有下连接件；在下连接件上端有上连接件，下连接件与上连接件定位配合在一起，上连接件以下连接件为基准旋转；上连接件的上端面连接有砂轮传动装置；磨锥度前，旋转上连接件，上连接件与工件联动，转动要求角度后，拧紧锁定螺栓，将上连接件和下连接件固定在确定位置。

所述砂轮传动装置包括：砂轮底板、伺服马达、砂轮架、砂轮轴和砂轮；砂轮底板连接在上连接件上，在上连接件上连接有伺服马达和砂轮架，砂轮轴套接在砂轮架上，砂轮轴的两端凸出在砂轮架外，砂轮轴的一端连接有砂轮，另一端连接有砂轮轴带轮；伺服马达连接有马达带轮，马达带轮与砂轮轴带轮通过带连接传动；伺服马达驱动砂轮在水平面内可以旋转，满足圆锥类零件磨削需要。

所述工作台与床身紧固连接，工作台上设有导向槽，工作台上一端有头架，另一端有尾架，头架和尾架通过U形压块定位在工作台上，头架能沿工作台面移动；在头架上连接有工作驱动电机。

工作时，工作台上的头架和尾架将工件夹持定位，在工作驱动电机驱动下旋转；数控系统发出指令，控制纵向伺服电机运转带动丝杠运转，丝杆通过螺母带动平台往复移动，实现了砂轮纵向往复移动；当需要砂轮横向进给时、数控系统发出指令，横向伺服电机运转，横向伺服电机带动横向丝杠旋转通过横向丝杠螺母带动横向平台往复移动，从而实现工件横向进给。当磨削大圆弧，曲面、螺旋类等工件时，数控根据工件参数要求编程序，数控发出指令控制砂轮横向，纵向同时运动，即可完成磨削；当工件需要反向磨削时，将砂轮旋转180度，工件倒转就可以实现反向磨削工件。

有益效果及优点：由于采用了上述方案，本发明工作台与床身紧固连接，工作台夹持工件并驱动工件旋转，工作台固定不动，不作纵向往复移动，杜绝了现有技术工作台纵向长期往复运动带来的导轨磨损，影响工件加工误差；由于本发明砂轮实现了纵向、横向进给移动，所以工件在工作台上一次夹持后，无需重复定位，可作外圆端面磨削，提高了磨削精度和位置度，节约了重复夹持时间，提高了生产效率。数控系统控制砂轮纵向、横向、进给移动可以磨削大圆弧，曲面、螺旋类等加大了磨削范围。由于工作台不作纵向往复移动，节省占地空间。

解决了常规磨床不能对圆弧类、曲面、螺旋面磨削加工的问题，达到了本发明的目的。

附图说明

图1是本发明的处在切削位置的三维示意图。

图2是本发明的纵向导轨装置的三维结构示意图。

图3是本发明的横向导轨装置的三维结构示意图。

图4是本发明的砂轮传动装置的三维示结构意图。

图5是本发明的纵向导轨装置与横向导轨装置相结合的三维结构示意图。

图6是本发明的处在停止工作状态的三维结构示意图。

图7是本发明的磨床控制器控制结构示意图。

图中，1、床身；2、砂轮传动机构；3、工作台；4、纵向导轨装置；5、横向导轨装置；6、砂轮传动装置；7、平台；8、滑块；9、纵向导轨；10、横向导轨；11、丝杠；12、丝杠螺母；13、伺服电机；14、横向滑块；15、横向丝杠螺母；16、横向平台；17、横向丝杠；18、横向伺服电机；19、下连接件；20、上连接件；21、砂轮底板；22、伺服马达；23、砂轮架；24、砂轮轴；25、砂轮；26、砂轮轴带轮；27、马达带轮；28、带；29、头架；30、尾架；31、工件驱动电机。

具体实施方式

实施例1：本发明的外圆磨床包括：床身1、砂轮传动机构2、工作台3和磨床控制器；床身1上固定有砂轮传动机构2和工作台3，砂轮传动机构2位于工作台3横向一旁；磨床控制器控制磨床正常运行；

所述砂轮传动机构2包括：纵向导轨装置4、横向导轨装置5和砂轮传动装置6；纵向导轨装置4位于横向导轨装置5的上方，纵向导轨装置4的纵向导轨9与横向导轨装置5的横向导轨10十字交叉；砂轮传动装置6安装在横向导轨10的上端。

所述纵向导轨装置4包括：纵向导轨9、丝杠11、丝杠螺母12、滑块8、平台7和伺服电机13；伺服电机13与丝杠11的一端连接，丝杠的另一端通过轴承座是连接在床身1上。丝杠11上有丝杠螺母12，丝杠螺母12连接在平台7的底面上，丝杠11旋转推动丝杠螺母12往复运动，丝杠螺母12带动平台7在丝杠上作往复运动；纵向导轨9有两根，安装在床身1上；平台7的底面上连接有滑块8，滑块8接在纵向导轨9上，滑块8能沿纵向导轨9往复滑动。

所述横向导轨装置5，位于纵向导轨装置4的平台7上；包括：横向导轨10、横向滑块14、横向丝杠17、横向丝杠螺母15和横向平台16；

横向导轨10有两根，连接在平台7上；横向导轨10上对应搭接有横向滑块14，横向滑块14连接在横向平台16的底面上；在横向平台16底面上连接有横向丝杠螺母15，横向丝杠螺母15和横向丝杠17螺纹配合，横向丝杠17的一端与伺服电机18连接，另一端通过轴承座连接在平台7上；横向丝杠17旋转推动横向丝杠螺母15往复运动，横向丝杠螺母15带动横向平台16在横向丝杠17上作往复运动。

所述纵向导轨和横向导轨结构相同，为平面导轨、圆柱型导轨、燕尾导轨或V型导轨。

所述横向平台16上固定连接有下连接件19；在下连接件19上端有上连接件20，下连接件19与上连接件20定位配合在一起，上连接件20以下连接件19为基准旋转；上连接件20的上端面连接有砂轮传动装置6；磨锥度前，旋转上连接件20，上连接件20与工件联动，转动要求角度后，拧紧锁定螺栓，将上连接件20和下连接件19固定在确定位置。

所述砂轮传动装置6包括：砂轮底板21、伺服马达22、砂轮架23、砂轮轴24和砂轮25；砂轮底板21连接在上连接件20上，在上连接件20上连接有伺服马达22和砂轮架23，砂轮轴24套接在砂轮架23上，砂轮轴24的两端凸出在砂轮架23外，砂轮轴24的一端连接有砂轮25，另一端连接有砂轮轴带轮26；伺服马达22连接有马达带轮27，马达带轮27与砂轮轴带轮26通过带28连接传动；伺服马达22驱动砂轮25在水平面内可以旋转，满足圆锥类零件磨削需要。

所述工作台3与床身1紧固连接，工作台3上设有导向槽，工作台3上一端有头架29，另一端有尾架30，头架29和尾架30通过U形压块定位在工作台上，头架29能沿工作台3面移动；在头架29上连接有工作驱动电机31。

所述的磨床控制器包括：KND数控系统（型号：凯恩帝K1000GF）、X轴伺服驱动器（型号：HSV-160U）、MCP面板、PLC控制器（型号：H10-1200-M2）、Z轴伺服驱动器（型号：HSV-160U（P））、主控继电器模块（型号KND SD300-30）、辅助继电器模块（型号：JZX-22F(D)/2Z)、变频器（型号：MD310T1.5B）；还包括：X轴伺服电机SM1 、Z轴伺服电机SM2 、砂轮驱动电机M1、液压站驱动电机M2、冷却泵驱动电机M3、头架电机M4、润滑泵电机M5。

MCP面板同时与KND数控系统和PLC控制器连接，通过MCP面板向KND数控系统和PLC控制器输入控制信息；KND数控系统输出端控制X轴伺服驱动器和机械手控制器，X轴伺服驱动器控制X轴伺服电机SM1。

PLC控制器同时控制Z轴伺服驱动器、主控继电器模块和辅助继电器模块；Z轴伺服驱动器控制Z轴伺服电机SM2。

主控继电器模块控制砂轮驱动电机M1、液压站驱动电机M2和冷却泵驱动电机M3；

辅助继电器模块控制变频器、外圆测量控制器和端面测量控制器以及润滑泵电机M5，变频器控制头架电机M4。

工作时，工作台上的头架和尾架将工件夹持定位，在工作驱动电机31驱动下旋转；数控系统发出指令，控制纵向伺服电机运转带动丝杠运转，丝杆通过螺母带动平台往复移动，实现了砂轮纵向往复移动；当需要砂轮横向进给时、数控系统发出指令，横向伺服电机运转，横向伺服电机带动横向丝杠旋转通过横向丝杠螺母带动横向平台往复移动，从而实现工件横向进给。当磨削大圆弧，曲面、螺旋类等工件时，数控根据工件参数要求编程序，数控发出指令控制砂轮横向，纵向同时运动，即可完成磨削；当工件需要反向磨削时，将砂轮旋转180度，工件倒转就可以实现反向磨削工件。