【技术实现步骤摘要】
六轴数控内外圆复合磨床
本申请涉及数控磨床
,尤其涉及一种六轴数控内外圆复合磨床。
技术介绍
外圆磨削主要在外圆磨床上进行,用以磨削轴类工件的外圆柱、外圆锥和轴肩端面；磨内圆床主要用于零件内孔、端面磨削,保证内孔与端面的精度,而磨内圆孔的设备又分为大内孔,小内孔及微小内孔,因主轴转速要求不同,公知的设备是不能一台设备实现多功能加工,只能大孔用大设备,小孔用小设备。另外现已开的数控磨床设备中没有能一次性同时完成磨削外圆面、外圆端面、外圆台阶面、外圆锥度面、内孔平面、内孔端面,内圆台阶面、内圆锥度面各诸多复杂工艺,而外径的各种曲面,内径的各种曲面更加无法一次完成,更没有一套完整的内外圆复合磨削的数控软件,使很多现有的高精度产品要通过多台设备,多道工艺,重复装夹才能完成,而在重复装拆过程中精度很难得到保障,现专利技术一种一次装夹完成所有工艺的六轴数控内外圆复合磨床。
技术实现思路
为了解决上述技术问题,本申请创新实施例提供一种六轴数控内外圆复合磨床,包括磨床底座、六轴机械结构件、砂轮修整机构、钣金外壳和数控控制系统,机床底座为铸铁件或天然花岗岩石或矿物铸造件；六轴机械结构件包括X轴机械结构件、第一Z轴机械结构件、第三Z轴机械结构件、第二Z轴电主轴平移机械结构件、分度旋转台和在线三维测量机构；磨床底座的正面为操作工位,操作工位朝向机床底座的方向作为正面,平行于正向的方向记为Z轴,在水平面上垂直于Z轴的方向为X轴,且X轴正向指向操作工位,Z轴正向指向操作工位的右侧；磨床底座设置为立方体一体铸造成型或整...
【技术保护点】
1.一种六轴数控内外圆复合磨床,其特征在于,包括磨床底座、六轴机械结构件、砂轮修整机构、钣金外壳和数控控制系统,所述机床底座为铸铁件或天然花岗岩石或矿物铸造件；所述六轴机械结构件包括X轴机械结构件、第一Z轴机械结构件、第三Z轴机械结构件、第二Z轴电主轴平移机械结构件、分度旋转台和在线三维测量机构；所述磨床底座的正面为操作工位,操作工位朝向机床底座的方向作为正面,平行于所述正向的方向记为Z轴,在水平面上垂直于Z轴的方向为X轴,且X轴正向指向操作工位,Z轴正向指向操作工位的右侧；/n所述磨床底座设置为立方体一体铸造成型或整块天然花岗岩石切割成形；所述磨床底座的正面作为操作工位,背面设置有走油管路；所述磨床底座上设置有底座板；所述底座板上设置有三个安装区域,分别为：左侧区域,用于放置X轴机械结构件；右侧靠正面区域,用于设置第一Z轴机械结构件,右侧靠背面区域,用于设置第三Z轴机械结构件；/n所述X轴机械结构件上部设置有动静压主轴工件轴结构件；所述动静压主轴工件轴结构件的输出端方向位于右侧,且动静压主轴工件轴结构件沿Z轴设置；所述X轴机械结构件带动动静压主轴工件轴结构件沿X轴方向运动；所述动静压...
【技术特征摘要】
1.一种六轴数控内外圆复合磨床,其特征在于,包括磨床底座、六轴机械结构件、砂轮修整机构、钣金外壳和数控控制系统,所述机床底座为铸铁件或天然花岗岩石或矿物铸造件；所述六轴机械结构件包括X轴机械结构件、第一Z轴机械结构件、第三Z轴机械结构件、第二Z轴电主轴平移机械结构件、分度旋转台和在线三维测量机构；所述磨床底座的正面为操作工位,操作工位朝向机床底座的方向作为正面,平行于所述正向的方向记为Z轴,在水平面上垂直于Z轴的方向为X轴,且X轴正向指向操作工位,Z轴正向指向操作工位的右侧；
所述磨床底座设置为立方体一体铸造成型或整块天然花岗岩石切割成形；所述磨床底座的正面作为操作工位,背面设置有走油管路；所述磨床底座上设置有底座板；所述底座板上设置有三个安装区域,分别为：左侧区域,用于放置X轴机械结构件；右侧靠正面区域,用于设置第一Z轴机械结构件,右侧靠背面区域,用于设置第三Z轴机械结构件；
所述X轴机械结构件上部设置有动静压主轴工件轴结构件；所述动静压主轴工件轴结构件的输出端方向位于右侧,且动静压主轴工件轴结构件沿Z轴设置；所述X轴机械结构件带动动静压主轴工件轴结构件沿X轴方向运动；所述动静压主轴工件轴结构件的方向平行于Z轴,且输出端位于右侧；所述动静压主轴工件轴结构件的输出端用于安装被加工件；
所述第一Z轴机械结构件的输出面板上部设置有所述分度旋转台；所述第一Z轴机械结构件带动所述分度旋转台沿Z轴方向移动；
所述分度旋转台的输出端设置有第二Z轴电主轴平移机械结构件；所述分度旋转台控制所述第二Z轴电主轴平移机械结构件沿X轴和Z轴组成的平面上转动；
所述第二Z轴电主轴平移机械结构件的输出面板上设置有永磁同步高速电主轴,转速5000-30000转每分钟；所述永磁同步高速电主轴的输出端朝向动静压主轴工件轴结构件；所述永磁同步高速电主轴的输出端上设置有磨内孔砂轮；所述第二Z轴电主轴平移机械结构件用于控制电主轴在其输出面板的移动方向上移动；所述永磁同步高速电主轴侧面与其并列在同一中心高度处装有一个超高速小电主轴,转速在5万-15万转每分钟,主要用磨削小微内孔；
所述第三Z轴机械结构件的输出面板上部设置有动静压砂轮主轴结构件和在线三维测量机构；所述第三Z轴机械结构件带动所述动静压砂轮主轴结构件和在线三维测量机构沿Z轴方向移动；所述在线三维测量机构位于动静压砂轮主轴结构件的前侧；
所述在线三维测量机构包括触发式三维测量头和测量头驱动机构；所述测量头驱动机构的底部固定在第一Z轴机械结构件的输出面板上,测量头驱动机构的输出端与触发式三维测量头的底部连接,控制触发式三维测量头在第一Z轴机械结构件的输出面板上做Z轴向的移动或者沿垂直面的转动,使得触发式三维测量头对动静压主轴工件轴结构件上的工件进行在线测量；
所述动静压砂轮主轴结构件的输出端位于左侧；所述动静压砂轮主轴的轴端安装磨外圆的砂轮法兰,砂轮法兰上设有在线动平衡调装置,所述动静压砂轮主轴的轴端设置可转接砂轮杆,装配磨大内孔的砂轮；所述装配磨大内孔的砂轮用于对被加工件的较大、较深腔类的内圆、内锥圆、内孔端面、外圆锥面、小外圆进行粗磨精磨；所述外圆磨砂轮用于对被加工件的外圆、外圆台阶面、外圆端面进行粗磨精磨；
所述砂轮修整机构分布在X轴机械结构件的输出面板上,在X轴机械结构件的输出面板两侧分别以动静压主轴为中心设置有砂轮修正金刚笔支架座；所述砂轮修正金刚笔支架座位于动静压主轴工件轴结构件的箱体两侧；每个所述砂轮修正笔支座的前端设置有两个不同方向的砂轮笔；其中一个所述砂轮修正笔支座上,后侧砂轮笔用于修整动静压主轴外圆砂轮的砂轮端面与侧面,前侧所述砂轮笔用于修整高速电主轴与超高速电主轴的砂轮外圆及端面,另一个所述砂轮修正金刚笔支架座上,一支砂轮笔用于修整砂轮的端面,另一个方向的砂轮笔用于修整砂轮的外圆；
所述动静压主轴工件轴结构件的输出端设有金刚石滚轮法兰盘；所述法兰盘的外径面上可设置有金刚石滚轮,用于修整砂轮的外圆面；
所述电主轴的侧面与其并列在同一中心高度处装有一个超高速小电主轴,转速在5万-15万转每分钟,用于磨削小微内孔；所述分度旋转台采用C轴分度旋转台或直驱DDR分度旋转台,均包含内置刹车；
所述钣金外壳包括：
整机外壳,设置在磨床底座上,将所有的结构件设置在外壳的腔体中；
左右横拉式双开门结构,位于整机外壳的正面上；
油管路,从外部由整机外壳的外部穿过并延伸至整机外壳内；
数控系统操作箱,用于控制整个设备的运行并安装有软件,位于整机外壳的正面上,且在左右横拉式门结构的右侧或左侧；所述数控控制系统内嵌于操控机箱中。
2.根据权利要求1所述的六轴数控内外圆复合磨床,其特征在于,所述X轴机械结构件包括：
X轴拖板：位于磨床的床身左侧区域上；所述X轴拖板为嵌入式的导轨槽,两条导轨槽在同一平面内平行；与所述导轨槽匹配的导轨采用滚柱形矩形导轨；所述滚柱形矩形导轨匹配有滚柱形滑块,每根导轨采用2个滑块配合使用；所述导轨和滑块组成平面精度结构；
X轴向丝杆驱动机构：包括X轴丝杆、轴承座、轴承和丝杆螺母及螺母套,组成传动精度结构；
所述X轴丝杆采用C3以上等级高精度丝杆且为10导程以下的小导程丝杆,轴承座分为前后两个轴承座组合使用,每个轴承座内装有2个配对组合的7系列P5级以上高精度推力轴承,丝杆螺母套采用分体式螺母套,丝杆螺母法兰面与输出面板联接呈90度直角面；所述丝杆两端头安装在轴承座的轴承内,丝杆的两端通过轴承座固定在拖板底座上中心位置上,轴承座的安装位置低于导轨滑块面；所述丝杆的两侧各设置一条直线导轨,滑块安装在直线导轨上,所述滑块上安装所述输出面板；所述输出面板与丝杆螺母套与丝杆螺母联接,在丝杆旋转时带动螺母与输出面板在导轨上进行运动；
沿X轴方向,所述输出面板的两侧通过风琴罩连接轴封板和伺服电机的罩体；所述输出面板的两侧联接有侧封板；所述侧封板、输出面板风琴罩将X轴拖板总成形成密封保护罩；所述伺服电机的输出端通过零间隙联轴器联接所述丝杆输入端；
所述X轴拖板的侧面设置有拖链板；所述拖链板的上部固定连接有连接板；所述连接板与输出面板的侧面固定；所述拖链板的底部设置有下固定板；所述下固定板固定在X轴拖板的侧面。
3.根据权利要求2所述的六轴数控内外圆复合磨床,其特征在于,所述动静压主轴工件轴结构件采用伺服电机皮带传动或永磁伺服电机直联一体式传动结构：
所述动静压主轴工件轴结构件采用伺服电机皮带传动时,动静压主轴工件轴结构件包括外壳体、固定板、电机和旋转主轴；
所述外壳体的底部固定在X轴机械结构件的输出面板上,随输出面板在X轴上移动；所述固定板垂直于输出面板,位于动静压主轴工件轴结构件的左侧；所述电机和旋转主轴在固定板上上下分布,均位于固定板的右侧；所述电机设置有电机罩；所述电机的输出端连接有小皮带轮；所述旋转主轴的输入端设置有大皮带轮；所述小皮带轮和大皮带轮位于固定板的左侧,通过同步带连接；所述旋转主轴的输出端设置有连接法兰；
所述动静压主轴工件轴结构件的大皮带轮输入端加装旋转油压缸或旋转气缸；所述旋转主轴的中心孔处加装拉杆,拉紧或松开旋转主轴的输出端所安装的液压三抓或弹性夹头进而夹持被加工工件；
所述旋转主轴的输出端加装转接法兰或联接永磁圆形吸盘或加装手动三抓卡盘来卡持工件；所述永磁圆形吸盘用于吸持更高精度的被加工工件；
所述动静压主轴工件轴结构件采用永磁伺服电机直联一体式时,包括主轴心轴、主轴永磁伺服电机、主轴壳体、主轴安装箱体和主轴油压站机构；所述主轴油压站机构向安装在主轴安装箱体内的主轴腔体供油；所述主轴壳体上设置有进油口和出油口；
所述主轴心轴分为输出部和输入部；所述主轴心轴的输入部位于伺服电机的转子内孔心轴内,所述伺服电机与主轴心轴之间形成同轴一体化心轴结构；
所述主轴心轴的输出部外侧上,沿输出端向输入端方向依次设置有止推锡青铜套、箱体轴前盖、径向止推锡青铜套和径向内支撑锡青铜套；所述径向止推锡青铜套和径向内支撑锡青铜套的外部设置有所述主轴壳体的套轴；所述主轴心轴的输出部的前端连接有主轴前端输出转接法兰；所述止推锡青铜套的轴承后端设置有主轴心轴止推法兰,径向止推锡青铜套的轴承位于主轴心轴止推法兰的后端；所述止推锡青铜套的径向外侧设置有法兰面；所述径向内支撑锡青铜套的轴承位于主轴心轴的输出部一侧的外表面上；所述径向止推锡青铜套轴承和径向锡青铜套轴承均位于主轴壳体的壳体内侧；
所述主轴壳体穿过主轴安装箱体并与主轴安装箱体的前端固定；所述伺服电机的壳体通过螺栓与主轴安装箱体的后端固定；
所述伺服电机包括：主轴永磁伺服电机转子、主轴永磁伺服电机定子、永磁伺服电机冷却水套、中空伺服永磁电机绝对值编码器、后拉油压缸联接法兰和后置式油压旋转缸或气压缸；
其中,所述主轴永磁伺服电机转子、主轴永磁伺服电机定子、永磁伺服电机冷却水套和伺服电机的壳体依次由内至外位于主轴心轴的输入部外壁上；所述主轴永磁伺服电机转子通过内衬套与主轴心轴联接,通过胀套、压盖紧固螺栓方式安装固定；
所述永磁伺服电机的壳体为圆筒状,安装端为法兰形,另一端为电源线出线端,设有密封端盖,密封端盖外侧安装固定中空伺服永磁电机绝对值编码器；所述密封端盖上安装有中控编码器密封端盖；所述中空伺服永磁电机绝对值编码器位于中控编码器密封端盖内,并通过永磁伺服电机出线密封接头与外部连接；所述主轴心轴的输入部伸出永磁伺服电机的壳体的后端密封端盖,端部通过螺栓连接液压油缸安装法兰；所述液压油缸安装法兰通过螺栓连接后拉油压缸联接法兰；
所述主轴心轴、主轴安装箱体和伺服电机及编码器形成全密封三防结构；所述后置式油压旋转缸或气压缸作为主轴工件快速夹持固定机构；所述主轴心轴为中空结构,用于穿过拉杆或接通加工生产切削液；所述箱体轴前盖设有密封环,用于密封止推锡青铜套轴承；所述主轴安装箱体为多面体空腔结构,其中箱内内部为空腔；所述主轴安装箱体的两端用于支撑主轴的固定；所述主轴安装箱体的安装底面采用小方格腔体避空设置加强筋,底座中间设有导向滑动槽；所述主轴安装箱体的前后两端,在底部与主轴壳体孔下方设有多个避重孔,孔与孔壁间设有加强筋,箱体底部两侧设有回油口螺纹孔,箱体上部设有进油口螺纹孔,箱体顶部设有封盖板,用螺栓锁入安装；所述永磁伺服电机的壳体与主轴安装箱体联接,永磁伺服电机的壳体套设在永磁伺服电机冷却水套的外圆上；所述永磁伺服电机的壳体一端设有冷却液入口接头,另一端设有回液出口,通过循环液流通带走主轴旋转时产生的热量；所述中空伺服永磁电机绝对值编码器由外磁环与内磁环及编码器读数头组成,其中内磁环固定在主轴心轴上,外磁环与编码器读数头固定在密封端盖外侧；所述主轴心轴内孔设置有BT或莫氏结构的内锥孔。
4.根据权利要求3所述的六轴数控内外圆复合磨床,其特征在于,所述第一Z轴机械结构件包括：
第一Z轴拖板：所述第一Z轴拖板的导轨槽为嵌入式,两条导轨槽在同一平面内平行；与所述导轨槽匹配的导轨采用滚柱形矩形导轨；所述滚柱形矩形导轨匹配有滚柱形滑块,每根导轨采用2个滑块配合使用；所述导轨和滑块组成平面精度结构；
第一Z轴向丝杆驱动机构：包括Z轴丝杆、轴承座、轴承和丝杆螺母套,组成传动精度结构；所述Z轴丝杆采用C3以上等级高精度丝杆且为10导程以下的小导程丝杆,轴承座分为前后两个轴承座组合使用,每个轴承座内装有2个配对组合的7系列P5级以上高精度推力轴承,丝杆螺母套采用分体式螺母套,螺母法兰面与输出面板联接呈90度直角面；所述丝杆两端头安装在轴承座的轴承内,丝杆的两端通过轴承座固定在拖板底座上中心位置上,轴承座的安装位置低于导轨面；所述丝杆的两侧各设置一条直线导轨,滑块安装在直线导轨上,所...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡功明，
申请(专利权)人：芜湖美杰特数控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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