一种用于成型加工的数控磨床的制作方法

本发明涉及磨削加工技术领域，具体涉及一种用于成型加工的数控磨床。

背景技术：

斜齿轮是常见的机械零件，成型磨床是常用的加工斜齿轮的设备。通过磨床上高速旋转的砂轮配合工件的旋转和直线运动完成齿面的加工，根据不同工件需要调整砂轮转角，加工过程中还需要对砂轮进行修型。

现有成型磨床加工齿轮时通过液压与齿轮传动配合的方式驱动工件的直线和旋转运动，即通过液压方式驱动工作台移动，同时根据工件参数通过齿轮传动的方式带动零件旋转以构成展成运动。这种加工方式针对不同工件要选用相应的传动齿轮，效率低。

砂轮在加工的过程中会磨损，影响加工质量，因此需要及时对砂轮进行修型。现有成型磨床的砂轮修型机构一般通过靠模的方式对砂轮进行修型，将砂轮移动至机床指定位置后人工通过现有模具与砂轮的作用完成修型操作，这种修型方式操作复杂，要改变修型形状需更换特定模具，耗时长，效率低。

现有成型磨床的砂轮转角机构一般是在机床顶部通过一系列机械臂及类似结构吊装砂轮电机及砂轮，通过机械臂及类似结构的运动达到控制砂轮转角的效果，这种砂轮转角机构占用结构复杂、占用空间大。

综上可知，现有成型磨床具有空间占用大、效率低的缺点。

技术实现要素：

针对现有成型磨床空间占用大、效率低的缺点，本发明公开了一种用于成型加工的数控磨床，通过电机控制工件的展成运动及砂轮的修型，还集成了砂轮转角机构。

本发明通过下述技术方案实现：

一种用于成型加工的数控磨床，包括数控系统、基座、砂轮修型机构、设置在基座上的砂轮转角机构；

所述基座上设有左右移动的工作台，工作台上设有分度装置，所述基座上还设有用于控制砂轮转角机构上下移动的第一电机以及用于控制工作台左右移动的第二电机、拖链；

所述砂轮转角机构上设有电主轴，所述砂轮修型机构安装在电主轴上；

所述分度装置上设有用于控制分度装置的第三电机；

所述数控系统与所述电主轴、第一电机、第二电机、第三电机连接，控制一种用于成型加工的数控磨床运行。

本发明的设计原理为：砂轮转角机构由圆弧导轨和直线导轨构成，砂轮修型装置集成在电主轴上，结构紧凑，节省空间；通过数控系统经电机实现加工参数调整、工件自动加工和砂轮自动修型，节约时间，效率高。

进一步地，所述第一电机、第二电机、第三电机为伺服电机。通过伺服电机配合数控系统便于实现精确的位置控制。

进一步地，所述砂轮转角机构设有第一底座，所述第一底座上设有水平面上的圆弧导轨，所述圆弧导轨圆心位于经过工件加工点且与水平面垂直的线上，所述圆弧导轨上设有第一滑块。通过圆弧导轨实现砂轮转角控制，将圆弧导轨圆心限定在经过工件加工点且与水平面垂直的线上便于根据加工要求调整转角。

进一步地，所述第一滑块上设有第二滑块，第一滑块上还设有与水平面平行的、圆弧导轨径向的直线导轨，所述第二滑块在第一滑块的直线导轨上沿圆弧导轨径向滑动。第二滑块上安装电主轴和砂轮，第二滑块在第一滑块上沿弧导轨径向滑动便于微调砂轮径向位置。

进一步地，所述砂轮修型机构设有第二底座，所述第二底座上设有上下滑动的第三滑块，所述第三滑块上设有前后滑动的第四滑块，所述第四滑块上设有金刚轮。通过两个滑块控制金刚轮在上下方向及前后方向的位置以实现对砂轮修型，稳定可靠。

进一步地，所述第二底座上设有用于控制第三滑块上下滑动的第四电机，所述第三滑块上设有用于控制第四滑块前后滑动的第五电机，所述第四电机、第五电机为伺服电机，所述第四电机、第五电机与数控系统连接。通过两个伺服电机控制金刚轮的移动。通过两个伺服电机分别控制第三滑块滑动的上下滑动和第四滑块的前后滑动，可以实现金刚轮位置的精确控制。

进一步地，所述第二底座上设有两根平行的上下方向的第一直线导轨，所述第三滑块上设有两根平行的前后方向的第二直线导轨。第三滑块和第四滑块分别沿底座和第三滑块上的导轨滑动，简单可靠。

进一步地，所述第二底座还设置有第一联轴器、与第一直线导轨相互配合的第一丝杆，所述第四电机的输出轴通过第一联轴器与第一丝杆连接，控制第三滑块沿第二底座上的第一直线导轨滑动；所述第三滑块还设置有第二联轴器、与第二直线导轨相互配合的第二丝杆，所述第五电机的输出轴通过第二联轴器与第二丝杆连接，控制第四滑块沿第三滑块上的第二直线导轨滑动。第四电机和第五电机通过丝杆导轨的方式控制第三滑块和第四滑块的滑动继而实现对金刚轮进行精确可靠的位置控制。

进一步地，所述第四滑块还设置有金刚轮电机，所述金刚轮电机与数控系统连接，所述金刚轮电机输出轴上设有第一同步轮，所述金刚轮的输入轴上设有第二同步轮，所述第一同步轮和第二同步轮通过皮带连接。通过金刚轮电机带动金刚轮高速旋转对砂轮进行修型。

本发明使用时，首先，通过数控系统经第二电机和第三电机控制工件的展成运动，所述展成运动包括工作台整体的左右运动以及由分度装置控制的工件的旋转运动；其次，通过圆弧导轨控制砂轮的转角，第一滑块在圆弧导轨上滑动以调整砂轮转角，第二滑块通过直线导轨在第一滑块上滑动以微调砂轮位置，两个运动结合即可满足加工要求；第三，通过数控系统经伺服电机控制金刚轮的位置对砂轮进行修型，金刚轮上下方向上的移动通过第四电机经第一联轴器、第一丝杆驱动第三滑块在第一直线导轨上移动来实现，金刚轮前后方向上的移动通过第五电机经第二联轴器、第二丝杆驱动第四滑块在第二直线导轨上的移动来实现，通过电机控制金刚轮位置可以方便地实现对砂轮进行自动修型以及调整砂轮修型形状。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、节省空间，本发明砂轮转角机构由圆弧导轨和直线导轨构成，砂轮修型装置集成在电主轴上，与现有技术相比，结构紧凑，节省空间。

2、效率高，本发明可以通过数控系统经电机实现加工参数调整、工件自动加工和砂轮自动修型，与现有技术中通过手动修型和根据工件更换传动齿轮相比，节约时间，效率高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明一种用于成型加工的数控磨床整体结构图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的左视图；

图4为图1中砂轮转角机构整体结构图；

图5为图4的主视图；

图6为图1中砂轮修型机构整体结构图；

图7为图6的主视图；

图8为图6的左视图；

图9为图6的仰视图。

附图中标记及对应的零部件名称：

101-基座，102-砂轮转角机构，103-砂轮修型机构，104-工作台，105-分度装置，106-电主轴，107-第一电机，108-第二电机，109-拖链，110-第三电机；

201-第一底座，202-圆弧导轨，203-第一滑块，204-第二滑块，205-直线导轨，207-砂轮；

301-第二底座，302-第三滑块，303-第四滑块，304-第一直线导轨，305-第四电机，306-第一联轴器，307-第一丝杆，308-第二直线导轨，309-第五电机，310-第二联轴器，311-第二丝杆，312-金刚轮，313-金刚轮电机，314-第一同步轮，315-第二同步轮，316-皮带。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例一

如图1至图3所示，本发明一种用于成型加工的数控磨床，包括数控系统、基座101，所述基座101上设有左右移动的工作台104、上下移动的砂轮转角机构102；所述工作台104上设有分度装置105，实际使用时分度装置105通过零件固定机构与零件连接，砂轮转角机构102上设有电主轴106，砂轮修型机构103安装在电主轴106上。基座101还设有第一电机107、第二电机108、拖链109，分度装置105上设有第三电机110。第一电机107用于控制砂轮转角机102构沿基座101上下移动，第二电机108和拖链109一起控制工作台104沿基座101左右滑动，第三电机110控制分度装置105带动工件旋转。

如图1至图5所示，所述砂轮转角机构102，设有第一底座201，第一底座201上设有水平面上的圆弧导轨202，所述圆弧导轨202上设有第一滑块203。圆弧导轨202圆心位于经过工件加工点且与水平面垂直的线上，以便于对工件进行加工。第一滑块203上还设有与水平面平行的、圆弧导轨202径向的直线导轨205，第二滑块204在第一滑块203的直线导轨205上沿圆弧导轨202径向滑动，通过直线导轨205进行连接简单可靠。

如图1至图3及图6至图9所示，砂轮修型机构103，设有第二底座301、第二底座301上的上下滑动的第三滑块302、第三滑块302上的前后滑动的第四滑块303，第二底座301上设有两根平行的上下方向的第一直线导轨304、第四电机305、第一联轴器306、上下方向的第一丝杆307；第四电机305安装在第二底座301上，第四电机305的输出轴通过第一联轴器306与第一丝杆307连接，控制第三滑块302沿底座301上的第一直线导轨304滑动。

第三滑块302上设有两根平行的前后方向上的第二直线导轨308、第五电机309、第二联轴器310、前后方向的第二丝杆311，第四电机305和第五电机309为伺服电机。第五电机309安装在第三滑块302上，第五电机309的输出轴通过第二联轴器310与第二丝杆311连接，控制第四滑块303沿第三滑块302上的第二直线导轨308滑动。

第四滑块303上安装有金刚轮312和金刚轮电机313，金刚轮电机313输出轴上设有第一同步轮314，金刚轮312的输入轴上设有第二同步轮315，第一同步轮314和第二同步轮315通过皮带316连接，金刚轮电机313带动金刚轮312高速旋转对砂轮207进行修型。

以上第一电机107、第二电机108、第三电机110、第四电机305、第五电机309均为伺服电机，通过伺服电机可以简单地实现精确位置控制，数控系统与所有电机相连，通过控制电机运转对磨床进行控制。

本发明使用时，首先通过数控系统经第二电机108和第三电机110控制分度装置105上安装的工件的展成运动，结合第一电机107控制的砂轮转角机构102上砂轮207的运动实现工件自动加工。

其次，将电主轴106和砂轮207安装在砂轮转角机构102的第二滑块204上；第一滑块203在圆弧导轨202上滑动以调整砂轮207转角，第二滑块204通过直线导轨205在第一滑块203上滑动以微调砂轮207位置，两个运动结合即可满足加工对砂轮207转角要求。

最后，将砂轮修型机构103的第二底座301固定安装在电主轴106上，金刚轮312在前后方向上的移动通过第五电机309经第二联轴器310、第二丝杆311驱动第四滑块303在第二直线导轨308上的移动来实现。通过电机控制金刚轮312的位置，操作简单，可以方便的实现自动修型，节省时间。对砂轮207修型时通过第一电机107带动砂轮转角机构102整体向上运动继而使砂轮207脱离工件，控制金刚轮312位置对砂轮207进行修型，修型结束后继续加工工件，整个过程通过数控系统控制伺服电机来实现。调整电机参数即可根据加工要求修出相应的砂轮207形状。

本发明结构紧凑，可实现工件自动加工和砂轮207自动修型，与现有技术相比具有节省空间、效率高的有益效果。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。