一种大线径弹簧智能高精快磨机构

技术领域

本发明涉及弹簧切削机床技术领域，具体涉及一种大线径弹簧智能高精快磨机构。

背景技术

传统磨削大线径弹簧设备通常由导轨式磨簧机和钟摆式磨簧机两种,它们都采用了一个砂轮，砂轮主轴都是卧式安装,它们的基本原理示意图请见图1、图2。

参照图1，导轨式磨簧机工作原理如下：先把弹簧放在V形块的V形槽上，用机械装置夹紧弹簧，使弹簧固定在V形槽内。需要磨削时，V形块在机械机构带动下左右直线移动，即弹簧在A、B两点之间往复直线移动，同时，旋转砂轮平面在机械机构带动下，也慢慢地向弹簧磨削端面进给，磨削处需要加入冷却液冷却。在此过程中，弹簧端面被磨削，当磨削弹簧尺寸达到设定要求后，砂轮自动退回起点位置，同时，弹簧左右直线移动也停止，人工操作开关使机械装置放松弹簧并人工取出，就完成磨削弹簧一端面工作过程。如果需要磨削弹簧另一端面，只需重复上述过程即可。

参照图2，钟摆式磨簧机是在导轨式磨簧机的上改进的，主要是将原来直线导轨副机构改成曲柄摇杆机构，即弹簧在A、B两点之间往复直线移动改成往复圆弧运动。其主要解决了由于磨簧工作环境较恶劣,工作导轨容易磨损,且无法补偿,从而导致所磨削弹簧的平面度及端面对轴线的垂直度难以得到保证问题，对于磨削工作原理没有实质性改变。

值得一提的是，上述的两种大线径磨簧机磨削时弹簧都没有自转。因此存在如下缺点：

第一、磨削精度低：(1)磨削弹簧端面平面度精度低：因为这种磨簧机设计思路太过理想化----磨削平面度精度完全依靠砂轮磨削平面度精度来实现。没有考虑砂轮磨削平面在磨削过程中，每颗磨粒磨削线速度、参加磨削时间不但不一样，而且相差很大，如：靠近砂轮内外圆处磨粒磨削线速度相差很大，靠近砂轮内圆处磨粒，只有弹簧运动到A、B两点中间处参加磨削；靠近砂轮外圆处磨粒，只有弹簧运动到A、B两点处参加磨削；靠近砂轮平面中径处磨粒，弹簧在A、B两点运动全程内都参加磨削。因此，砂轮磨削平面磨损很不均匀，即砂轮磨削平面度精度稳定时间很短，只能适应磨削精度低弹簧。(2)磨削弹簧垂直度精度低：因为这种磨簧机设计思路是弹簧装在V形块上后，认为只要弹簧中心线垂直于砂轮磨削面，磨削垂直度精度就能保证。也就是说没有考虑砂轮磨削面平面度精度不稳定，影响磨削弹簧垂直度精度。(3)磨削弹簧两端面平行度精度低：因为这种磨簧机设计思路：弹簧两端面不是一次性磨削，而大线径弹簧基本上都是热卷而成，工艺需要卷弹簧芯棒外径要有点锥度，也就是卷好弹簧外径有点锥度。而且磨簧前经过油淬火，部分弹簧有点弯曲。总之，弹簧外径形状一致性差。依靠不同弹簧外径部位为基准，分别磨削弹簧两端面，显然磨削弹簧两端面平行度精度低。(4)弹簧变形状态下磨削精度低：因为弹簧是柔性件，即弹簧在机械装置夹紧下，是要变形的，也就是弹簧在变形状态下磨削，磨削后，放松机械装置，弹簧变形就恢复。所以磨削弹簧精度就低。

第二、生产效率低，劳动强度大：这种磨簧机不但每次都要人工装夹弹簧，而且磨一次，只能磨一、二个弹簧一个端面，显然磨削生产效率低，劳动强度大。

第三、磨面易烧焦和能源消耗大：因为大线径磨簧机，主要特点是磨削面积大，产生热量大，散热差，磨面容易烧焦。这种磨簧机为了磨面不烧焦，在磨削处加了大量冷却液冷却，因此浪费了大量能源。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种大线径弹簧智能高精快磨机构，以解决上述背景技术中提及的技术问题，实现大线径弹簧的智能高精快磨。

为达成上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种大线径弹簧智能高精快磨机构，包括料盘以及砂轮组件，其中：

所述料盘上设有呈圆形排列的多个圆孔，所述圆孔用于容纳弹簧；所述圆孔围成的圈的内外两侧分别同心设有一组滚轮，使得每个弹簧的内外两侧分别能够接触两个滚轮；

所述砂轮组件包括分别设置于料盘上下两侧的两个内砂轮和两个外砂轮，所述内砂轮同心设置于所述外砂轮的内圈；所述弹簧靠近内侧的端面与内砂轮接触，靠近外侧的端面与外砂轮接触；所述内砂轮和外砂轮的转动方向相反。

作为优选，所述内砂轮和外砂轮的轴心在水平方向上偏离所述圆孔围成的圈的轴心一定距离。

作为优选，定义所述弹簧的外圈半径为R，内圈半径为r；

所述内砂轮的外径与圆孔圆心到圆孔围成的圈的圆心的距离相当；所述内砂轮和外砂轮的宽度均为R+r，所述内砂轮和外砂轮的轴心在水平方向上偏离所述圆形料盘轴心的距离为r。

作为优选，还包括温度控制系统，所述温度控制系统包括计算机、上红外线测温仪、下红外线测温仪、驱动每个内砂轮和外砂轮工作的砂轮电机以及与每个砂轮电机连接的变频器；所述计算机分别与上红外线测温仪、下红外线测温仪、变频器电连接；所述上红外线测温仪和下红外线测温仪分别对准弹簧上下端面的外径处。

作为优选，所述上红外线测温仪和下红外线测温仪分别与对应方向的内砂轮或外砂轮在竖直方向上的移动同步。

本发明与现有技术相对比，其有益效果在于：

1、本发明提供的一种大线径弹簧智能高精快磨机构同时对弹簧的两端面进行磨削，并且在磨削过程中内、外砂轮旋转方向相反，实现弹簧的自转，不但磨削垂直度精度提高，而且弹簧端面上磨削热源位置不断变换，实现磨削面温度降低，这样可以提高磨削进给量，提高了生产率。

2、本发明通过弹簧自转结合内砂轮和外砂轮的轴心偏离，使得砂轮上每个点都能磨削弹簧端面的每个点，使得砂轮磨损均匀，保持砂轮平面的平面度精度，提高了磨削精度，同时实现了砂轮平面自动修平技术，能够长期保持砂轮平面平面度精度，即长期保持磨削高精度及稳定性。

3、本发明通过温度控制系统实现磨削温度的自动调节，提升了磨削质量，解决了砂轮硬度不稳定，弹簧磨削面经常烧焦的问题，降低了生产成本。

附图说明

图1是本发明背景技术中导轨式磨簧机原理示意图。

图2是本发明背景技术中钟摆式磨簧机原理示意图。

图3是本发明的整体结构示意图。

图4是本发明中料盘的俯视示意图。

图5是本发明中滚轮与弹簧的结构示意图。

图6是本发明中砂轮与料盘偏移距离的示意图。

图7是本发明中弹簧的俯视示意图。

图8是本发明中温度控制系统的结构框图。

图中：1、机箱；2、内砂轮；3、外砂轮；4、弹簧；5、料盘；6、圆孔；7、滚轮；8、滚轮销；9、上红外测温仪；10、下红外测温仪。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步具体的说明。

实施例：一种大线径弹簧智能高精快磨机构，如图3-8所示，包括机箱1以及设置于机箱1内的料盘5、砂轮组件和温度控制系统，其中料盘5呈圆形，通过支撑机构设置于机箱1内，料盘5上同心设有呈圆形排列的一圈多个圆孔6，圆孔6的尺寸略大于弹簧4外径，每个圆孔6中容纳有一个弹簧4；圆孔6围成的圈的内外两侧分别同心设有一组滚轮7，每组滚轮7的数量与圆孔6的数量相同，每两个相邻的圆孔6之间内外两侧均设置一个滚轮7，使得每个弹簧4的内外两侧分别能够接触两个滚轮7，即外侧的相邻两个滚轮7与内侧相应的相邻两个滚轮7之间组成一个空腔，每个空腔刚好能够容纳弹簧4，也就是每个弹簧4能够接触四个滚轮7，每个弹簧4在与其接触的四个滚轮7控制下，起到水平方向限位的同时能够自由旋转。具体而言，滚轮7通过滚轮销8可转动地设置于料盘5上。

砂轮组件包括设置于料盘上下两侧的两组砂轮，上下两组砂轮结构相同，分别分为同心设置的内砂轮2和外砂轮3，其中内砂轮2同心设置于外砂轮3的内圈，内外砂轮间隙设置，且弹簧4靠近料盘5圆心的一侧上下两端分别与上方的内砂轮和下方的内砂轮接触，远离料盘5圆心的一侧上下两端分别与上方的外砂轮和下方的外砂轮接触。

本实施例中，内砂轮2和外砂轮3的轴心在水平方向上偏离料盘5的轴心一定距离。具体而言，定义弹簧4的外圈半径为R，内圈半径为r，弹簧4的线径即为R-r；内砂轮2的外径与弹簧4圆心到料盘5圆心的距离相当；本实施例中内砂轮2和外砂轮3的宽度均为R+r，内砂轮2和外砂轮3的轴心在水平方向上偏离料盘5轴心的距离为r，如此设置可使料盘5一侧弹簧的端面两侧分别位于对应内外砂轮工作面的外圈时，另一侧弹簧的端面两侧分别位于对应内外砂轮工作面的内圈。

本实施例在具体实施时，上、下两个内砂轮2旋转方向相同，上、下两个外砂轮3旋转方向相同，内砂轮2和外砂轮3旋转方向相反。在磨削时，弹簧4上下端面分别受到上、下内外砂轮磨削力作用，由于内外砂轮旋转方向相反，所以它们作用在弹簧4端面上磨削力方向也相反，上、下外砂轮磨削合力与上、下内砂轮磨削合力不但方向相反，而且不作用在同一直线上，并都不通过弹簧旋转中心，因此产生了弹簧自转力矩，由于弹簧4外径与滚轮7接触，滚动摩擦力矩很小，因此，该自转力矩克服滚动摩擦力矩，使得弹簧4快速自转。弹簧4快速自转时不但磨削垂直度精度提高，而且弹簧端面上磨削热源位置不断快速变换，实现磨削面温度降低，这样可以提高磨削进给量，提高了生产率。

与此同时，由于内砂轮2和外砂轮3的轴心在水平方向上偏离圆形料盘的轴心一定距离，使得砂轮上每个点都能磨削弹簧4端面每个点，实现了砂轮平面自动修平技术，从而能够长期保持砂轮工作面平面度精度，即长期保持磨削高精度及稳定性。

温度控制系统包括计算机、上红外线测温仪9、下红外线测温仪10、驱动每个内砂轮2和外砂轮3工作的砂轮电机以及与每个砂轮电机连接的变频器；计算机分别与上红外线测温仪9、下红外线测温仪10以及各个变频器电连接；上红外线测温仪9和下红外线测温仪10分别对准弹簧4上下端面的外径处，且随砂轮进给或退回同步移动。

上述结构中，上红外线测温仪9和下红外线测温仪10分别对弹簧4端面的磨削温度进行实时监控，以上红外线测温仪9为例，计算机将上红外线测温仪9采集到的温度数据与设定温度进行比较，设定温度即为磨削最佳温度，磨削最佳温度就是磨面不允许有组织变化，即不允许发蓝，又保证生产率高磨削速度时磨削面温度。产生温度差值时，若温度偏高，计算机分别控制位于料盘上方的内砂轮和外砂轮的砂轮电机的变频器的频率下调，使对应的砂轮电机转速降低，实现弹簧上端面磨削温度的下降；若温度偏低了，计算机分别控制位于料盘上方的内砂轮和外砂轮的砂轮电机的变频器的频率上调，使对应的砂轮电机转速上升，实现弹簧上端面磨削温度的上升；从而实现弹簧上端面磨削温度的自动调节。弹簧下端面磨削温度的控制同理。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。