[发明专利]一种两端同步驱动磨削方法及磨床专用头架、尾架

说明书

技术领域

本发明为一种可应用于超过10米长轴和丝杠类零件磨削加工的两端同步驱动磨削方法及磨床专用头架、尾架，属机床领域。

背景技术

传统的长轴、长丝杠类零件的磨削加工一般采用一端卡盘夹紧工件，另一端顶尖顶紧的方法加工，这种方法对于磨削长轴和长丝杠类零件有以下缺点：一是安装时由于顶紧力不合适，工件会产生一定的弯曲变形；二是加工时由于一端驱动工件，会存在很大的扭转变形；三是工件在加工过程中的热变形带来的不利影响也无法消除，传统的机床也不能予以补偿。这也是丝杠磨削加工精度比较低，达不到要求的原因。而对于长丝杠的磨削加工来说，国内机床的数控化率较低，加工效率不高。随着现代工业对大型、精密、高效数控设备提出越来越高的要求，迫切需要开发一种可应用于超过10米长轴和丝杠类零件加工的两端同步驱动磨削方法及磨床专用头架、尾架。

发明内容

本发明的目的就是克服以上不足，提供一种适合大型、精密、高效数控丝杠磨床的可应用于超过10米长轴和丝杠类零件磨削加工的两端同步驱动磨削方法及磨床专用头架、尾架。

本发明的技术方案是：磨床的头架和尾架均装有一套相同的主轴驱动机构，并采用可靠的数控控制系统控制两套驱动机构旋转，主轴驱动机构装有伺服电机，伺服电机下的电机座一端装有同步带轮，主轴箱体一端也装有同步带轮，主轴箱体另一端装有主轴单元和卡盘，在主轴单元上安装有编码器，其启动和旋转速度差通过编码器信号反馈给数控系统，系统不断修正其差值，从而达到工件两端的同步驱动。卡盘采用补偿爪后拉式卡盘，其卡爪可进行离心力补偿，具有恒定夹持力。尾架的油缸座上固定着顶紧油缸，连接板与尾架底座之间安装有导轨副，由顶紧油缸拖动导轨副微量位移可使工件热变形时能够自然伸缩，消除热变形的不利影响。

本发明的有益效果是：一是通过数控系统控制和补偿，做到工件两端同步驱动，消除一端驱动产生的扭转变形；二是两端采用补偿爪后拉式卡盘，其卡爪可进行离心力补偿，具有恒定夹持力，只提供驱动扭矩和后拉至固定参考定位的力，这样尾座只提供支撑工件所必须的力。两端靠两顶尖定位，消除了弯曲变形。三是尾架上安装有由顶紧油缸驱动的移动导轨副，可使工件热变形时能够自然伸缩。当工件因热变形伸长产生膨涨压力时，为保持压力平衡，顶紧油缸受压与导轨副联动移动，工件收缩时因油缸的压力推动导轨副移动顶紧工件，从而消除工件热变形带来的致工件弯曲等不利影响。设计新颖、结构合理、定位精度高、加工可靠性好。该方法和专用头架、尾架还可用于其它长规格圆形工件的车、铣、磨削加工。

附图说明

图1是本发明的头架、尾架都使用的主轴传动结构正视示意图。

图2是头架结构正视示意图。

图3是尾架结构正视示意图。

具体实施方式

结合图1、图2、图3详细说明本发明的细节与工作情况。磨床的头架和尾架均装有一套相同的主轴驱动机构，并采用可靠的数控控制系统，主轴驱动机构装有伺服电机1，伺服电机1下的电机座2一端装有同步带轮3，主轴箱体9一端也装有同步带轮5，同步带4装在同步带轮2和同步带轮5之间，主轴箱体9中间装有主轴单元10，卡盘11安装在主轴单元10上，在主轴单元10上安装有编码器8，同步带轮5一端通过法兰盘7固定着油缸6。伺服电机1带动同步带轮3旋转，通过同步带4传动至同步带轮5，同步带轮5带动主轴单元10和卡盘11旋转，数控系统控制两套驱动机构旋转，其启动和旋转速度差通过编码器8信号反馈给数控系统，系统不断修正其差值，从而达到工件两端的同步驱动。头架固定在头架底座12上，尾架通过连接板13固定在尾架底座14上。头架和尾架上的卡盘11采用补偿爪后拉式卡盘，尾架的油缸座19上固定着顶紧油缸20，连接板13与 尾架底座14之间安装有导轨副15。卡盘11的卡爪可进行离心力补偿，具有恒定夹持力，只提供驱动扭矩和后拉至固定参考定位的力。工件装夹时，两顶尖定位，两卡盘11前后拉紧工件，尾座顶尖提供支撑工件所必须的力，力的大小通过调整安装在尾架后的顶紧油缸20的压力而实现工件所需的支撑力，从而避免了工件的弯曲变形。工件加工时因热变形而产生涨力，为保持压力平衡，由顶紧油缸20拖动导轨副15微量位移使工件自然伸缩，消除工件热变形不利影响。尾架底座14上还安装有减速机16、锁紧装置17和连接座18。本发明的有益效果是：一是通过数控系统控制和补偿，做到工件两端同步驱动，消除一端驱动产生的扭转变形；二是两端采用补偿爪后拉式卡盘，其卡爪可进行离心力补偿，具有恒定夹持力，只提供驱动扭矩和后拉至固定参考定位的力，这样尾座只提供支撑工件所必须的力。两端靠两顶尖定位，消除了弯曲变形。三是尾架上安装有由顶紧油缸驱动的移动导轨副，可使工件热变形时能够自然伸缩。当工件因热变形伸长产生膨涨压力时，为保持压力平衡，顶紧油缸受压与导轨副联动移动，工件收缩时因油缸的压力推动导轨副移动顶紧工件，从而消除工件热变形带来的致工件弯曲等不利影响。设计新颖、结构合理、定位精度高、加工可靠性好。该方法和专用头架、尾架还可用于其它长规格圆形工件的车、铣、磨削加工。