磨削加工中心制造技术

一种磨削加工中心，为解决现有磨床功能单一等问题，它包括床身、大拖板、工作台、立柱、卧磨头组件和立磨头组件、润滑系统、控制系统，控制系统包括计算机数控系统和伺服系统，主要采用内存外挂式立、卧双磨头结构，能实现六轴联动，结构紧凑、传动效率高，可以满足多种的磨削加工需要。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种磨削加工中心。
技术介绍
目前，传统平面磨床拖板和磨头整体外挂所存在的机床稳定性差，功能单一，传统的龙门式导轨平面磨床，其体积过于庞大，占用生产场地面积大，其它磨削机床加工功能都相对单一。磨削数据库的建库目标是为实际生产服务的，但已建立起来的磨削数据库付诸实用的不多。一是磨削数据可靠性不高。因为磨削加工的随机影响因素众多，不同的生产厂商所提供的砂轮性能也不一样；二是磨削数据量不多。由于磨削加工是一种精加工方法，但又存在着磨削烧伤、砂轮钝化及砂轮与工件表面间隙等影响加工表面粗糙度的诸多因素，这些因素很难进行检测及监控，因此很难准确预测磨削效果。磨削数据通常来源于磨削手册、生产实践资料及磨削试验，如表一，这些“静态”资料数据繁多，很难保证准确。同时磨削是一个相当复杂的过程，兼有高速微切削和高速滑擦摩擦的特征，磨削效率除取决于合理选择磨削深度和进给量之外，还与零件形状、机床状态、磨削液状态、砂轮修整等多个可变因素有关。在磨削加工中如何合理选择磨削工艺参数及系统可靠优化的磨削数据一直是一个重要问题。表一磨削数据三种来源的优缺点比较磨削数据来源数据量数据条理性针对性准确性磨削手册广泛较强较差较差生产实践资料分散差较强好磨削试验有限一般有针对性差多轴联动的数控磨削设备还远远不能满足实际生产需要。能根据加工要求提供系统可靠优化的磨削数据并辅助选择磨削工艺参数的磨削数据库是磨削加工中心不可或缺的重要组成部分。为满足降低加工成本并获得高精度、高可靠性和高质量的需求，增加磨削系统和操作方面的智能化程度是不可逆转的趋势。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种双磨头多轴的磨削加工中心。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是包括床身(1、9)、大拖板(10)、工作台O)、立柱(3)、卧磨头组件和立磨头组件、润滑系统、控制系统，控制系统包括计算机数控系统和伺服系统，床身分为前床身(1)和后床身(9)，门形立柱(3)设在后床身(9)上， 卧磨头组件置于门形立柱(3)之内，立磨头组件位于门形立柱(3)的一侧，大拖板(10)设在前床身(1)上，大拖板(10)上设置工作台O)，这种结构称为内存外挂式立、卧双磨头结构。卧磨头组件包括卧磨头拖板⑷和卧磨头(5)，卧磨头(5)在卧磨头拖板⑷下方，卧磨头拖板⑷和门形立柱⑶相连；立磨头组件包括立磨头拖板(6)、可转位转盘(7) 和立磨头(8)，立磨头(8)与可转位转盘(7)相连，可转位转盘(7)与立磨头拖板(6)相连， 立磨头拖板(6)和立柱(3)相连。立磨头⑶和卧磨头(5)分别由两台伺服电机，通过滚珠丝杆传动，作垂直(Z1、Z2 轴)和横向进给运动(Y1、Y2轴)；安装在可转位转盘(7) —侧的伺服电机通过转盘内的蜗轮蜗杆，驱动可转位转盘(7)转动，实现立磨头(8)可转位磨削(K轴)；安装在前床身(1) 内的伺服电机通过滚珠丝杆驱动工作台(2)作纵向移动(X轴)；伺服电机都与嵌入式计算机数控系统相联，嵌入式计算机数控系统用磨削数据库的数据控制伺服系统，最大联动轴数为六轴。卧磨头拖板(4)的左侧设砂轮修整器，砂轮修整器可以在线修整；在立磨头(8)卧磨头(5)上设置砂轮护罩，在砂轮护罩内设永磁吸附装置，以减少砂轮修整屑对工作面的影响。立磨头托板(6)可以采用悬臂式托板。嵌入式计算机数控系统，基于ARM+FPGA专用运动数控芯片的双CPU构建计算机数控系统硬件平台，其中ARM控制器的主要作用是负责运行系统中纺与管理相关的任务，是系统的主控制CPU ；FPGA专用运动控制芯片负责运行插补计算机等运算量大、对任务的实时性要求较高的任务，专用于繁重的插补运算，减轻ARM处理器的负担。工作台伺服驱动系统安装在立磨头拖板(6)上，伺服电机采用无间隙弹性联轴器与滚珠丝杆直联，丝杆前端采用高精度四联丝杆轴承固定支撑，后端为双联球轴支持，立柱采用双层导轨。润滑系统可用回圈自流式自动润滑系统。机床导轨均为铸铁导轨，经淬火磨削、贴塑处理，刚性强，移动灵活无爬行。大拖板和工作台采用双V型导轨精密配合保证直线度，双层导轨的立柱固定在后床子上面，双夹双抱式拖板安置在立柱龙门之内，磨头在拖板中的内存式往返运动，砂轮修整器固定在拖板的左侧保证在线修整，并在砂轮护罩中增加了永磁和吸附装置来减少砂轮修整屑对工作面的影响。本专利技术的有益效果是，内存外挂式立、卧双磨头结构，确保机床结构紧凑、传动效率高，达到进给运动六轴控制能力，从而满足不同的加工情况。同时，节能显著，比同产能龙门磨床节能2/3，制造原材料节约3/4，减少重复装夹提高加工精度和表面质量，从而使磨削加工成本降低50%。回圈自流式自动润滑系统，可向滑道和螺杆提供润滑，降低滑道磨损，提高工作精度及寿命，也可省去日常忘记加油的烦恼。自流式对导轨进行恒压供油，解决电磁泵间隙供油给工作导轨精密造成误差，解决开机后重新开机润滑不足的缺点，从而减少维修，确保机床的正常运转。用悬臂拖板移动，双层立柱导轨结构，大大增强了机床的稳定性，解决机床的温差变形，应力变形和机床过载稳定性。计算机数字控制系统的硬件采用ARM+FPGA专用运动控制芯片的双CPU结构，软件采用基于uC/OS-2嵌入式实时操作系统的多任务调度方案和组件化、模块化开发方法，并且在控制算法上采用多程序段运动控制自适应算法和NURBS插补法，使得软硬件系统具有开放性、可重构性、通用性、易用性、适应性、结构紧凑、高速、高精度、高性能等特点，能进行复杂自由曲面的磨削加工。用嵌入式系统构建，结构紧凑体积小，并且软硬件均可裁减，具有开放性、可重构性、通用性、易用性、适应性等特点。计算机数字控制系统可重构可扩展；体系机构开放化；实时性好。该机床结构可满足砂轮刀库和多种成形技术，红外线检测和不间断修整，在砂轮护罩中永磁吸附装置可以提高加工表面质量，增加了复杂零件磨削加工的和表面质量，减少重复装夹，提高生产效率和加工稳定性，简化生产工艺流程，降低生产成本。机床坐标随带直接的直测量系统，微量进给，可获得精细的断续和连续进给，由于系统的补偿性好，可达到很高的定位精度、工件加工的准确度，加上公司自行研发的磨削工艺软件所拥有的反间隙补偿，存储器螺距误差补偿功能，拓展了机床的加工功能，解决三维曲面的复杂成形磨削加工，砂轮自动在线修整误差补偿和恒线速等技术问题。在数控方面解决如下几个问题1、复杂零件磨削加工自动编程根据砂轮的刀位数据、工艺参数，结合当前数控系统类型进行后置处理，生成与数控系统相对应的数控加工代码。经运动仿真模块测试成功后，借助数据通讯传输到数控机床进行实际磨削加工，从而建立基于复杂零件磨削加工的自动编程平台。2、磨削加工过程运动仿真建立虚拟磨削环境，实现加工过程的运动学仿真。通过磨削过程运动仿真，可以检验数控程序代码的走刀轨迹正确性和工艺可行性，避免产生程序错误、碰撞及干涉等工艺事故。3、坐标数控磨削加工工艺参数优化采用基于人工神经网络和遗传算法的混合方法优化组合多功能数控磨削加工工艺参数，实现工艺方案的最优化。4、数控磨削智能工艺数据库从复杂的多功能数控磨削加工工艺中提取挖掘所有必要工艺要素的专家知识数据，采用智能化工艺方案优化及工艺数据管理系统。附图说明图1 结构示意图。图2:正面示意图。图3:侧面示意图。图4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种磨削加工中心，包括床身（１、９）、大拖板（１０）、工作台（２）、立柱（３）、卧磨头组件和立磨头组件、润滑系统、控制系统，控制系统包括计算机数控系统和伺服系统，床身分为前床身（１）和后床身（９），其特征是：门形立柱（３）设在后床身（９）上，卧磨头组件置于门形立柱（３）之内，立磨头组件位于门形立柱（３）的一侧，大拖板（１０）设在前床身（１）上，所述大拖板（１０）上设置工作台（２），上述结构称为内存外挂式立、卧双磨头结构。

【技术特征摘要】
1.一种磨削加工中心，包括床身(1、9)、大拖板(10)、工作台(2)、立柱(3)、卧磨头组件和立磨头组件、润滑系统、控制系统，控制系统包括计算机数控系统和伺服系统，床身分为前床身(1)和后床身(9)，其特征是门形立柱(3)设在后床身(9)上，卧磨头组件置于门形立柱⑶之内，立磨头组件位于门形立柱⑶的一侧，大拖板(10)设在前床身⑴上，所述大拖板(10)上设置工作台O)，上述结构称为内存外挂式立、卧双磨头结构。2.如权利要求1所述的磨削加工中心，其特征在于所述卧磨头组件包括卧磨头拖板 ⑷和卧磨头(5)，卧磨头(5)在卧磨头拖板⑷下方，卧磨头拖板⑷和门形立柱(3)相连；所述立磨头组件包括立磨头拖板(6)、可转位转盘(7)和立磨头(8)，立磨头(8)与可转位转盘(7)相连，可转位转盘(7)与立磨头拖板(6)相连，立磨头拖板(6)和立柱(3)相连。3.如权利要求1或2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭怀仲，
申请(专利权)人：湘潭三峰数控机床有限公司，
类型：发明
国别省市：43