[实用新型]数控立式曲线磨床

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种属于数控磨床技术领域的数控立式曲线磨床。

背景技术

数控曲线磨床作为磨床系列中的一种，在市场上有一定量的需求。这类磨床主体为立式结构布局，共有三个数控轴，其中两个为直线进给轴，即水平进给X轴和垂直进给Z轴，两轴为十字滑架结构，带动磨头做两个方向的进给运动，另外一个轴为旋转轴即C轴，带动工作台做定位转动，工件装卡在工作台上。这类机床主要功能是对盘类零件内外圆曲线轮廓、偏心内孔、外圆进行磨削加工。原理是利用X轴与C轴插补的功能形成磨削轮廓轨迹。在X——C轴插补磨削过程中Z轴可做定程抖动，以提高磨削表面粗糙度，在数字控制器的控制下可顺序进行工件的粗、精、光磨加工、自动进行砂轮的修整与补偿。然而目前我国生产的数控立式曲线磨床普遍存在加工精度低的问题，长期不能解决，已不适应现代工业发展对零部件高精度和加工高效率的要求。经过申请人周密科学分析终于找出存在问题的关健，首先不是直线数控轴的问题，因为X轴与Z轴的定位精度为0.006um，重复定位精度0.004um，精度已很高了。主要问题是传统的C轴传动机构本身存在缺陷，使工作台转动分度精度低，从而导致加工精度低。传统的C轴动力来源于两种机构：一种是蜗轮蜗杆副传动，另外一种是齿轮副传动。这两种机构导致转台精度低的原因如下：①传动链长，由伺服机经过联轴器、蜗轮蜗杆副(齿轮副)、主轴到工作台，会导致传动刚性下降；②蜗轮蜗杆副(齿轮副)存在侧隙，即便使用双导程蜗杆，使用一段时间后由于磨损的原因也会产生侧隙。

发明内容

本实用新型的目的就是为解决背景技术的不足而提供一种取消C轴机械传动副的高精度的数控立式曲线磨床。

本实用新型的目的是这样实现的：它主要由床身、立柱、设在立柱上的X轴伺服进给机构、Z轴伺服进给机构、气动系统平衡机构、磨削主轴箱和润滑系统、设在床身上的C轴工作台、砂轮修整器和冷却箱系统组成，所述的C轴工作台设有工作台面，在工作台面的下面并与工作台面固定连接一个转轴，在转轴外环面固定有转台轴承内圈和力矩电机的转子，在转轴下端部固定有与转轴同心的定心轴，定心轴下端外环与设有的旋转编码器动栅连接，与上述旋转部件对应的位置在床身设有的轴座上设有力矩电机的定子、旋转编码器定栅和转台轴承外圈。

本实用新型相比背景观技术具有如下优点：①由于取消机械传动副，大大缩短了传动链，由力矩电机直接驱动主轴来带动工作台旋转，使结构简单化、集成化，提高了传动综合刚度；②由于不需要那些复杂的机械传动副，故不用去考虑它加工制造问题，更不存在磨损和侧隙问题，消除了反转时的反向间隙，同时也就避免了由于传动件加工精度的问题而影响转台精度，所以提高了C轴分度精度，且具有长久的精度保持性；③制造和装配工艺简单，无需考虑润滑装置，使用性能长期稳定，维护简单方便。

附图说明

图1为数控立式曲线磨床结构原理图。

图2为本实用新型C轴工作台结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图通过实施例对本实用新型做进一步详述：如图1所示，本实用新型主要由床身1、立柱2、C轴工作台3、X轴伺服进给机构4、Z轴伺服进给机构5、气动系统平衡机构6、磨削主轴箱7、润滑系统8、砂轮修整器9、冷却箱系统10等部分组成。本实用新型C轴工作台结构如图2所示，在工作台面11的下面固定有转轴15(为了更好地定位转轴15，在工作台面11的中心设有定位轴22，并在定位轴外端设有密封盖23)，设有的力矩电机转子13与转轴15外环面固定，在转轴15上端设有转台轴承21。在转轴15下端固定连接定心轴20、转子定位盘16。在定心轴20下端通过锁紧螺母19连接旋转编码器18的动栅。力矩电机的定子12和定子定位盘17与轴座14固定连接。因此这种结构特点是力矩电机直接驱动C轴转动，旋转编码器18作为位置反馈控制元件，直接检测工作台的准确位置。旋转编码器18是控制C轴旋转精度最重要的元件，可作为精确旋转运动和角度测量的传感器。力矩电机是动作执行元件，它是一种内装式小惯量、高扭矩输出电机，从机械结构角度看，对C轴起到了一个相当于全闭环控制的效果。旋转编码器18的自身精度直接决定工作台面11的旋转精度。本实用新型选用的编码器脉冲数36000/转，精确度是±2角秒，工作台的分度精度是8.5角秒，重复分度精度5.2角秒。此结构为进一步提高精度开拓了很大的空间，它把传统C轴转动精度过分依赖于机械传动机构，变为由电信号元件和数控系统去控制精度。传统结构工作台的分度精度和重复分度精度都超过15角秒，并且使用一段时间后，由于存在传动机械的磨损，精度还会明显下降。