高硬大型球面双砂轮精密磨削方法与装备技术

一种机床技术领域的高硬大型球面双砂轮精密磨削方法与装备，该装置包括：立卧双砂轮磨削系统、左床身主轴系统、右床身尾座系统和大平台，卧双砂轮磨削系统、左床身主轴系统、右床身尾座系统固定安装在大平台上，立卧双砂轮磨削系统的左端与左床身主轴系统固定连接，右端与右床身尾座系统连接，左床身主轴系统的主轴中心线与右床身尾座系统主轴中心线保持同心。本发明专利技术立卧双砂轮磨削系统集成在同一大型球面精密磨削装备上，有利于冷却液对砂轮块表面的冲刷，有利于排屑、有利于对球面的冷却，从而对避免磨削烧伤、提高磨削效率、提高磨削质量具有明显效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种机床
的精密磨削方法及装置，具体是一种高硬大型球面双砂轮精密磨削方法与装备。
技术介绍
大型高精度球体是大型油气输送、大型水利、石油化工、煤化工等重大工程中大型流体、气体控制装置(大型球阀)中的关键部件。目前，大型球阀中最大的球体直径约 MOOmm，重量约20000kg。由于密封性和耐磨性要求，大型球体表面粗糙度和几何精度要求都很高，有些大型球体表面还进行了表面硬化处理，所以，球体表面必须经过精密磨削加工和精密研磨后才能使用。对于这种高硬大型球体的精密磨削加工，目前采用的方法是大型球体由主轴系统和尾座系统的顶尖支撑，电机通过减速后驱动球体绕主轴系统中心线做旋转运动，球体转速一般在20-100rpm ；砂轮磨具部件一般布置在被加工球体的后面，杯形砂轮磨具转速范围在数百转至上千转，杯形砂轮磨具的旋转中心线和被加工球体的旋转中心线处在同一水平面内并垂直相交，这样，才能保证球体磨削后的球面几何精度(球度)；砂轮磨具通过伺服电机或步进电机驱动由后向前做进给运动。通过砂轮磨具的高速旋转运动和球体的旋转运动所合成的范成运动实现了球面的精密磨削加工。由于大型球面磨削面积大，有一定的由前道工序预留的磨削余量，再加上表面的硬化处理，磨削效率问题成了大型球面磨削的一项重要难题。经对现有技术的文献检索发现，中国专利申请号为200610050360. 8，名称为自动检测数控球面磨床，主要是在机床上设有自动检测装置，实现工件在线自动检测。这类专用的数控球面磨床的砂轮磨具与被磨工件的直径是一一对应的，即一种直径的砂轮磨具对应一种直径规格的工件，这对于磨削高硬大型球面工件，其磨削效率有限。就目前水平布置结构大型球面精密磨削装备而言，在磨削效率方面存在的问题是在对大型球面磨削时，杯形砂轮磨具的直径大小必须覆盖整个大型球面，也就是说杯形砂轮磨具上的砂轮块与大部分球面保持在整个环状接触状态，只有在球体通孔部位，砂轮块才与球面分开，在砂轮块与球面处于整个环状接触期间，磨削产物被挤压在砂轮容屑凹坑中不能排除，砂轮块变钝，从而影响了磨削效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高硬大型球面双砂轮精密磨削方法与装备，该装备由双砂轮磨削系统、左床身主轴系统、右床身尾座系统、大平台组成。双砂轮磨削系统由卧式磨削部件和立式磨削部件两部分组成，其特点是卧式磨削部件水平卧式安装在大型球面工件的后面，卧式磨削部件的第一磨削主轴的旋转中心线与左床身主轴系统和右床身尾座系统的主轴旋转中心线垂直相交在同一水平面内。立式磨削部件垂直仰式安装在大型球面的下面，立式磨削部件的第二磨削主轴的旋转中心线与左床身主轴系统和右床身尾座系统的主轴旋转中心线垂直相交在同一垂直平面内。卧式磨削部件的第一磨削主轴的旋转中心线与立式磨削部件的第二磨削的旋转中心线垂直相交在同一个垂直平面内。本专利技术是通过以下技术方案实现的本专利技术涉及一种高硬大型球面双砂轮精密磨削方法，包括以下步骤卧式磨削部件上的杯形砂轮磨具直径小于立式磨削部件的杯形砂轮磨具直径，立式磨削部件作为最终对球面进行精密磨削的装置。磨削加工时，卧式磨削部件先开始对球面进行磨削，磨削一段时间后，立式磨削部件才开始磨削。由于卧式磨削部件先开始磨削，且由于杯形砂轮磨具直径小于立式磨削部件的杯形砂轮磨具直径，所以，在大型球面的中间就形成了一个低于未磨削球面的环形球面带。这样当立式磨削部件开始磨削时，其杯形砂轮磨具上的砂轮块与球面之间的接触就变成了间隙式接触，直至后磨削的球面尺寸与已磨削的环形球面带尺寸相等时才变成了全部接触，如此交替进行磨削，直到被磨削球面到达尺寸要求为止。由于立式磨削部件砂轮磨具上的砂轮块与工件之间是间隙式接触，大大有利于磨削过程中的排屑和冷却，提高了磨削效率。本专利技术涉及一种高硬大型球面双砂轮精密磨削装置，包括立卧双砂轮磨削系统、 左床身主轴系统、右床身尾座系统和大平台，其中立卧双砂轮磨削系统、左床身主轴系统、 右床身尾座系统固定安装在大平台上，立卧双砂轮磨削系统的左端与左床身主轴系统固定连接，右端与右床身尾座系统连接，左床身主轴系统的主轴中心线与右床身尾座系统主轴中心线保持同心。所述的立卧双砂轮磨削系统由卧式磨削部件和立式磨削部件两部分组成，其中 立式磨削部件的后端与卧式磨削部件固定连接，卧式磨削部件水平卧式安装于大型球面工件的后侧，立式磨削部件垂直仰式安装在大型球面的下面。所述的卧式磨削部件，包括卧式磨削床身、第一伺服电机、第一同步带轮、第一同步带、滚珠丝杆轴承座、滚珠丝杆轴承、滚珠丝杆螺母副、第二同步带轮、卧式磨削主轴箱、 电主轴、第三同步带轮、第二同步带、第四同步带轮、涨紧套、第一磨削主轴、第一杯形砂轮磨具，其中，第一伺服电机通过第一同步带轮、第一同步带、第二同步带轮，滚珠丝杆螺母副驱动卧式磨削主轴箱做进给运动；电主轴通过第三同步带轮、第二同步带、第四同步带轮、 涨紧套、第一磨削主轴、驱动第一杯形砂轮磨具做旋转运动，实现对大型球面水平方向上的磨削。所述的第一磨削主轴的旋转中心线与左床身主轴系统和右床身尾座系统的主轴旋转中心线垂直相交在同一水平面内。所述的立式磨削部件包括立式磨削机座、花键套轴承座、第二螺旋伞齿轮、第一螺旋伞齿轮、花键套、花键套轴承、联轴器、变频电机、第二磨削主轴套筒、第二伺服电机、齿轮、齿条、第二磨削主轴、第二磨削主轴轴承、第二杯形砂轮磨具、砂轮块，其中，变频电机固定安装在大平台上，通过联轴器把旋转动力传递到第一螺旋伞齿轮，再通过第二螺旋伞齿轮把旋转动力传递到花键套；花键套与第二螺旋伞齿轮通过螺栓联接成一个整体结构，花键套的外圆通过花键套轴承固定在花键套轴承座内；第二磨削主轴通过主轴轴承固定在第二磨削主轴套筒中，在第二磨削主轴套筒的侧壁固定了一段齿条，通过第一伺服电机、齿轮驱动齿条上下移动，从而驱动第二磨削主轴套筒和第二磨削主轴上下移动；第二磨削主轴的下端为花键轴，套装在花键套中，第二杯形砂轮磨具通过螺栓固定在第二磨削主轴顶端， 于是，变频电机通过第一螺旋伞齿轮、第二螺旋伞齿轮、花键套把旋转动力传递到第二磨削主轴和第二杯形砂轮磨具，实现垂直仰式的由下往上对大型球面的磨削。所述的第二磨削主轴的旋转中心线与左床身主轴系统和右床身尾座系统的主轴旋转中心线垂直相交在同一垂直平面内。所述的第一磨削主轴的旋转中心线与立式磨削部件的第二磨削主轴的旋转中心线垂直相交在同一个垂直平面内。本专利技术具有以下特点及效果立卧双砂轮磨削系统集成在同一大型球面精密磨削装备上，用不同直径的两种砂轮磨具对球面进行磨削，由于小直径砂轮磨具在大型球面中部先磨削出一条一定宽度环形球面带，为大直径砂轮磨具的砂轮块与工件之间造就了一种间隙式磨削的条件，这大大有利于冷却液对砂轮块表面的冲刷，有利于排屑、有利于对球面的冷却，从而对避免磨削烧伤、提高磨削效率、提高磨削质量具有明显效果。附图说明图1为专利技术的高硬大型球面双砂轮精密磨削装备总体示意图；图2为本专利技术立卧双砂轮磨削系统的局部剖视具体实施例方式下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。如图1所示，本实施例包括大平台1、左床身主轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种高硬大型球面双砂轮精密磨削装置，其特征在于，包括：立卧双砂轮磨削系统、左床身主轴系统、右床身尾座系统和大平台，其中：立卧双砂轮磨削系统、左床身主轴系统、右床身尾座系统固定安装在大平台上，立卧双砂轮磨削系统的左端与左床身主轴系统固定连接，右端与右床身尾座系统连接，左床身主轴系统的主轴中心线与右床身尾座系统主轴中心线保持同心。

【技术特征摘要】
1.一种高硬大型球面双砂轮精密磨削装置，其特征在于，包括立卧双砂轮磨削系统、 左床身主轴系统、右床身尾座系统和大平台，其中立卧双砂轮磨削系统、左床身主轴系统、 右床身尾座系统固定安装在大平台上，立卧双砂轮磨削系统的左端与左床身主轴系统固定连接，右端与右床身尾座系统连接，左床身主轴系统的主轴中心线与右床身尾座系统主轴中心线保持同心。2.根据权利要求1所述的高硬大型球面双砂轮精密磨削装置，其特征是，所述的立卧双砂轮磨削系统由卧式磨削部件和立式磨削部件两部分组成，其中立式磨削部件的后端与卧式磨削部件固定连接，卧式磨削部件水平卧式安装于大型球面工件的后侧，立式磨削部件垂直仰式安装在大型球面的下面。3.根据权利要求2所述的高硬大型球面双砂轮精密磨削装置，其特征是，所述的卧式磨削部件，包括卧式磨削床身、第一伺服电机、第一同步带轮、第一同步带、滚珠丝杆轴承座、滚珠丝杆轴承、滚珠丝杆螺母副、第二同步带轮、卧式磨削主轴箱、电主轴、第三同步带轮、第二同步带、第四同步带轮、涨紧套、第一磨削主轴、第一杯形砂轮磨具，其中，第一伺服电机通过第一同步带轮、第一同步带、第二同步带轮，滚珠丝杆螺母副驱动卧式磨削主轴箱做进给运动；电主轴通过第三同步带轮、第二同步带、第四同步带轮、涨紧套、第一磨削主轴、驱动第一杯形砂轮磨具做旋转运动，实现对大型球面水平方向上的磨削。4.根据权利要求3所述的高硬大型球面双砂轮精密磨削装置，其特征是，所述的第一磨削主轴的旋转中心线与左床身主轴系统和右床身尾座系统的主轴旋转中心线...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡德金，李峰，裴景玉，许黎明，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31