[发明专利]变直径变螺距变牙型角螺旋的四轴联动导轮数控磨床

说明书

技术领域

一种变直径变螺距变牙型角螺旋的四轴联动导轮数控磨床属于磨床制造技术领域。

背景技术

目前，轴承工业使用的螺旋导轮，按其工作母线的特征可以分成两类：定直径定螺距定牙型角螺旋导轮和变直径变螺距变牙型角螺旋导轮。前者的轴剖面工作母线为直线而后者的轴剖面工作母线为曲线，如圆弧、双曲线等。轴剖面工作母线为直线的螺旋导轮只能制造出直母线的轴承滚子，只有轴剖面的工作母线为曲线的螺旋导轮才能制造出带凸度的滚子轴承，它在运动性能、工作寿命等多方面均优于直母线滚子轴承。因而用带凸度的滚子轴承代替直母线滚子轴承是滚子轴承产品的发展趋势。现在，轴承厂家只能用机械靠模法来近似地进行变直径螺旋导轮的加工。其原理是：把一根一定直径的圆柱体斜置，作为磨头进给运动的靠模。用不断调整靠模倾角的方法来改变螺旋导轮轴剖面工作母线的凸度。然后再把加工好的螺旋导轮装于无心磨床上，检查用它加工出来的圆锥或圆柱滚子的凸度是否合适；若不合适，则需再把螺旋导轮从无心磨床上卸下，调整靠模的倾角，进行重磨，然后再重复以上进程。这种加工方法的缺点是：工序长，对操作工的要求高；效率低；只能获得工作母线的近似值，精度低；由于靠模倾角的重复调整精度差，从而导致滚子工作母线精度的一致性差，影响了滚子的互换性。如果使用固定式靠模板来加工螺旋导轮，由于滚子种类繁多，长度和直径系列变化很大，加工不同的滚子需要使用不同的仿形靠模，既不经济而且加工要求也高，何况每次需更换靠模，也不方便。以上两种靠模仿形加工方法，其共同缺点是无法摆动砂轮架，从而砂轮磨削刃与导轮轴剖面工作母线各点的切线也就无法处处重合，不能获得理想的轴剖面工作母线，其单个产品的加工精度和批量产品的互换性问题电就无法解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种效率高、精度高、互换性好且可适用于不同直径、螺距、牙型角螺旋导轮加工的变直径变螺距变牙型角螺旋的四轴联动导轮数控磨床。其磨削工作原理示意图如图1所示：C轴是工件轴，Z轴是工作台直线运动轴，X轴是砂轮插补直线进给轴，B轴是砂轮架旋转轴。C轴和Z轴联动可以完成螺旋导轮加工所必需的螺旋运动；Z轴与X轴联动可以完成螺旋导轮轴剖面工作母线所必需的砂轮进给插补运动；B轴和Z轴联动可以使砂轮架转动以完成变牙型角所需的运动，从而使砂轮磨削刃在磨削时与螺旋导轮轴剖面工作母线各点的切线处处重合。其中，A₀为砂轮磨削刃中点，磨削时，砂轮磨削刃从A₀点运动到A₁点，这两点的法线分别为NN和N′N′，切线分别为MM和M′M′，两法线的夹角α即为B轴的转角，也就是砂轮架的转动角，在±15度范围以内变动。R为螺旋导轮轴剖面内工作母线的曲率半径，A₂是A₀点到A₁点的任一过渡点。图2是上述四轴联动的变直径变螺距变牙型角螺旋导轮数控磨床的结构原理示意图。23_Z是Z轴伺服电机，32_Z是Z轴滚珠丝杠，40_Z是Z轴减速器，48_Z是Z轴直线运动导轨，在它们上面有：C轴伺服电机23_C，C轴减速器40_C，工件主轴41，左、右夹具42和43，螺旋导轮工件44。46是床身，23_X是X轴伺服电机，32_X是X轴滚珠丝杠，48_X是X轴导轨，1是X轴溜板。23_b是B轴伺服电机，40_b是B轴减速器，32_b是B轴滚珠丝杠，29是B轴转台驱动架，以它们为主组成了转角在±15度内的无间隙的圆周运动微位移驱动机构。6是B轴转台，23_M是砂轮主轴电机，19是砂轮架，22是砂轮主轴，7是砂轮，以它们为主组成了砂轮架转动机构，在B轴转台驱动架29驱动下，砂轮架19可在±15度范围内转动，以实现牙型角变化所需的运动。在磨削加工前，装在砂轮架19内的手动丝杠螺母幅可以使驱动杆11通过同步驱动主轴箱体8、砂轮主轴电机支架20在两块导向板14的截面为梯形的圆弧形槽内运动使砂轮主轴22相对于在磨削时静止的砂轮中心作0～10度的转动来调节螺旋角的值以适应加工不同螺距、不同直径的螺旋导轮时的需要。