专利名称：芯轴超精研磨机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种芯轴研磨机，尤其涉及一种具有沟道的芯轴超精研磨机。
技术背景轴承是广泛应用于机械领域的一种零件，随着机械技术的进步，对轴承的 精密度要求日趋提高。轴承与轴的精密度直接关系到机械系统的性能和寿命。 例如一种双列纺织机专用的轴承与芯轴，其中轴承内设有沟道，芯轴表面也设 有沟道，其中在轴承与芯轴的沟道之间通过钢珠配合，因此沟道表面的粗糙度、 沟道圆度等是加工的关键。目前使用一种手工超精研磨机来加工此类芯轴，其一般是设有至少一个手 动工位，然后由工人持工件在工位上进行研磨加工。但是这种手工设备存在一 些显著的缺点，首先是效率问题，手工设备需要人工上料、下料，耗时多，一 人只能操纵一台设备；其次，手工研磨机超精研磨工件需分粗超、精超两个步 骤，节拍慢，效率低；再者，手动超精研磨的工件沟道较为粗糙(粗糙度较高)， 沟道圆度不高，沟道的沟径差不稳定，导致质量不高；最后，手动控制的超精 研磨机无外防护，不够安全。发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种全自动的具有更高精度的芯轴超 精研磨机。本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种芯轴超精研磨 机，包括具有一操作台的机架、以及设于操作台上的工件座、研磨装置和上料 装置，其中所述工件座包括平行设置的三个滚筒，其中相邻的两个滚筒间分别形成一研磨工位；所述研磨装置包括两个沟道研磨装置，分别对应所述两个 研磨工位设置，用以对研磨工位中的工件进行沟道加工；所述上料装置包括一 送料机构、 一置料台、以及一推料架，所述置料台置于所述工件座前方，所述送料机构位于所述置料台上方，用以将工件送至所述置料台，所述推料架设于 所述置料台前端，用以将工件从所述置料台分别推入所述两个研磨工位。上述的芯轴超精研磨机中，每个所述沟道研磨装置包括一座体， 一水平移 位气缸、 一摆动拖板、 一垂直移位气缸、 一摆头、以及一摆动驱动机构；所述 水平移位气缸设于座体一侧，所述摆动拖板设于座体另一侧，并与水平移位气 缸连接；所述垂直移位气缸设于摆动拖板上，所述摆头也设于所述摆动拖板上， 并与垂直移位气缸连接；摆动拖板具有一摆轴，摆轴一端与所述摆动驱动机构 连接，摆轴另一端与所述摆头连接。上述的芯轴超精研磨机中，所述摆头包括设于摆头端部的油石夹、设于油 石夹的油石、设于油石上方的压板、以及对所述压板加压的油石补偿气缸。上述的芯轴超精研磨机中，所述送料机构包括一横跨于所述工件座上方的 龙门架、 一设于龙门架上的横移机构、以及一与所述横移机构连接的机械手。上述的芯轴超精研磨机中，所述三个滚筒是由同一电机驱动。上述的芯轴超精研磨机中，所述机架上设有封闭罩壳。上述的芯轴超精研磨机中，还包括一油液输送装置，其具有第一输油管和 第二输油管，用以分别向所述两沟道研磨工位提供超精油液。本发明由于采用上述技术方案，使之与现有技术相比，具有如下有益效果1. 相比过去的手动操作，本发明的全自动超精研磨机全过程自动循环， 提高了防护安全；2. 以机械手的上料代替过去的人工上料，动作稳定可靠，并使一人可以 操纵多个设备；3. 以气缸代替弹簧来控制沟道研磨中的摆头压力，稳定保证沟道的沟径值；4. 研磨过程中油石可以自动补偿，摆动中心不变；5. 工件一次性超精研磨，节奏快、效率高。
以下结合附图和具体实施例说明本发明的特征和优点，其中
图1是本发明的芯轴超精研磨机前侧的立体图。图2是本发明的芯轴超精研磨机后侧的立体图。图3是本发明的芯轴超精研磨机的沟道研磨装置的结构示意图。图4是图3所示沟道研磨装置的摆头剖面结构示意图。 图5是本发明的芯轴超精研磨机的送料机构结构示意图。 图6是本发明的芯轴超精研磨机的电控系统结构框图。
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明的芯轴超精研磨机包括机架10、工件座11、研 磨装置12、以及上料装置13。机架床身采用焊接结构，并低温回火处理，床 身上放置有一大厚度的铸铁板101，作为操作台，工件座ll、研磨装置12、以 及上料装置13设置在铸铁板101上，以保持相对位置固定不变。同时，床身 上可安装全封闭的罩壳(图中未示)，用于防止加工中用于冷却工件(即芯轴) 的冷却油雾的飞溅。工件座11设于铸铁板101后侧的中央，它具有平行设置的三个滚筒111， 分别设在三个工件主轴112上，其中相邻的两个滚筒111间可放置待加工的工 件，由此分别形成2个研磨工位。本发明是按照"两个工件一次定位，两沟道 分别加工，同时加工两个工件"的工艺原则设计的，其具体表现在，2个研磨 工位分别独立地加工芯轴的沟道，而两个沟道是先后加工完成。请参阅图2所示，在一个实施例中，上述三个滚筒111是由同一电机113 进行驱动，以保持其同步。电机113通过皮带轮带动邻近的主轴(进而设于其 上的滚筒111)旋转，并通过使两个摩擦筒114上升到相邻两个滚筒111之间， 产生摩擦来依次带动另外两个滚筒同步旋转。研磨装置12包括对应两个研磨工位的两个沟道研磨装置12，分别设于铸 铁板101前侧两边，其结构完全相同。请参照图3，以右边的研磨装置12为例， 其包括一座体121，座体121前侧一水平移位气缸122，座体后侧设有摆动拖 板124，摆动拖板124与水平移位气缸122连接，在水平移位气缸122伸縮时， 摆动拖板124随之前后(即Y方向)移动。摆动拖板124上一侧设有一垂直移 位气缸125，以及一用于沟道加工的摆头126，其中摆头126受垂直移位气缸 125的驱动，可上下移动(即Z方向)。此摆头126处于沟道研磨工位的滚筒 的后方，其例如可首先加工芯轴后侧的沟道，然后加工芯轴前侧的沟道。座体 121上并设有一电机123，该电机例如与一曲轴、 一连杆及一摆臂组成一摆动 驱动机构，其中电机123驱动曲轴和连杆输出一前后运动(Y轴方向)，再驱 动摆臂输出一绕Y轴的转角摆动。由于能输出此摆动的驱动机构已为本领域技术人员所熟知，在此不再展开描述。摆动拖板124具有一摆轴(图中未示)， 摆轴一端与该摆臂连接，摆轴另一端连接摆头126。由于摆轴的传递作用，摆 头126具有绕Y轴的转角摆动方向R。请结合参阅图3、图4所示，摆头126 进一步包括设于摆头端部的油石夹1261、设于油石夹1261上的油石1262、设 于油石1262上方的压板1263、以及对压板加压的油石补偿气缸1264。其中， 油石补偿气缸1264使油石1262上下移动，而油石1262用于工件的研磨，由 于油石会随研磨而损耗，因而油石补偿气缸1264通过压板1263对油石1262 保持向下的压力，使其自动补偿。这种自动补偿技术可以保证所研磨的沟道的 圆度。请回到图l所示，上料装置13包括一置料台131、 一推料架132、以及一 送料机构133。置料台131置于工件座11前方，用于放置工件。送料机构133 设于置料台131上方，以抓取工件送至置料台131，而推料架132设于置料台 131前端，受气缸139驱动，具有Y方向移动能力，用以将工件从置料台131 推至两个研磨工位。请结合图5所示，该送料机构133进一步包括一横跨于工件座11上方的 龙门架134、 一设于龙门架上的横移机构135，以及一与横移机构135连接的 机械手136。横移机构135由气缸137驱动，其具有X方向平移能力，机械手 136具有Z方向移动能力，它是由气缸138来驱动。通过机械手136可将工件 (即芯轴)从一进料槽20中抓取并送至置料台131。此外，加工完毕后，该研磨机是通过下述方式排料三个滚筒lll中的外 侧两个滚筒向外平移而产生一间隙，使每个工位中的工件下落至一下料道21， 通过与下料道21连接的一排料机构22，将工件推出机架。再者，在两个沟道研磨工位的上方，还可分别设有油管(图未示)，它和 设于机身内或机身外的超精油液箱组成油液提供装置。在研磨时，油管从超精 液箱中输出油液对该两个工位进行油液冷却和润滑，以保证研磨的顺利进行。图6是本发明的芯轴超精研磨机的电控系统结构框图。请参阅图6所示， 本发明的电控系统包括一 PLC 30、 一触摸屏31、 一变频器32、两个直流无刷 驱动器33、多个电磁阀34、多个接近开关35、及多个按钮开关36。其中PLC 30 用于研磨机的工作过程控制，其具有一RS232接口 301，与触摸屏31连接，一 输入接口 302，与接近开关和按钮开关连接，以及一输出接口 303，与变频器 32、两个电机驱动器33及多个电磁阀34连接。其中变频器32与电机驱动器33需经过继电器37驱动。触摸屏31可显示系统工作参数，并可接收使用者的 输入设定。变频器32用以分别驱动滚筒111的电机113。两个直流无刷驱动器 用以驱动两个研磨装置的电机123。接近开关35用于检测各个部件的位置，例 如机械手的上、下位置，摆头的位置等，本领域技术人员可根据检测需要设置 在适当位置。多个电磁闽34则用于控制各气缸的动作。上述电控系统对于各 部件的控制，将通过下面对本发明的超精研磨机的工作过程描述而变得清楚， 本领域技术人员可根据该过程实现对PLC的编程。下面描述本发明的芯轴超精研磨机的工作过程。请根据需要参阅图1 图 5所示，开机后，两个工位的滚筒111 一直保持滚动，首先由机械手134从进 料槽20夹取工件(即芯轴)，平移至置料台131后放下，接着由推料架132 将工件从置料台131分别推至两个研磨工位。此后，水平移位气缸122驱动摆 动拖板124向前(-Y方向)移动，摆头126跳至工件上方，接着，垂直移位气 缸125使摆头126下压(-Z方向)至与工件接触，对工件进行一个沟道的加工。 加工完毕后，摆头126上跳(+Z方向)，水平移位气缸122 (经摆动拖板124) 驱动摆头126向前(-Y方向)移至另一个沟道的加工位置上方，接着，垂直移 位气缸125使摆头126下压(-Z方向)至与工件接触，对工件进行另一个沟道 的加工。加工完毕后，摆头36上跳(+Z方向)，并向后从芯轴上方退出(+Y 方向)。两个沟道研磨工位的外侧的两个滚筒lll相对中间的滚筒移动，使工 件下落至下料道21中，完成工件加工。最后，由气缸221驱动排料机构22，将成品芯轴送至机架。综上所述，本发明的芯轴超精研磨机与现有的手工研磨机相比，具有以下 优点.-1. 相比过去的手动操作，本发明的全自动超精研磨机全过程自动循环， 提高了防护安全；2. 以机械手的上料代替过去的人工上料，动作稳定可靠，并使一人可以 操纵多个设备；3. 以气缸代替弹簧来控制沟道研磨中的摆头压力，稳定保证沟道的沟径值；4. 研磨过程中油石可以自动补偿，摆动中心不变；5. 工件一次性超精研磨，不需经过粗超，节奏快、效率高。 以上的实施例说明仅为本发明的较佳实施例说明，本领域技术人员可依据本发明的上述实施例说明而作出其它种种等效的替换及修改。然而这些依据本 发明实施例所作的种种等效替换及修改，属于本发明的发明精神及由权利要求 所界定的专利范围内。
权利要求
1.一种芯轴超精研磨机，其特征在于，包括具有一操作台的机架、以及设于操作台上的工件座、研磨装置和上料装置，其中所述工件座包括平行设置的三个滚筒，其中相邻的两个滚筒间分别形成一研磨工位；所述研磨装置包括两个沟道研磨装置，分别对应所述两个研磨工位设置，用以对研磨工位中的工件进行沟道加工；所述上料装置包括一送料机构、一置料台、以及一推料架，所述置料台置于所述工件座前方，所述送料机构位于所述置料台上方，用以将工件送至所述置料台，所述推料架设于所述置料台前端，用以将工件从所述置料台分别推入所述两个研磨工位。
2. 如权利要求1所述的芯轴超精研磨机，其特征在于，每个所述沟道研 磨装置包括一座体， 一水平移位气缸、 一摆动拖板、 一垂直移位气缸、 一摆头、 以及一摆动驱动机构；所述水平移位气缸设于座体一侧，所述摆动拖板设于座 体另一侧，并与水平移位气缸连接；所述垂直移位气缸设于摆动拖板上，所述 摆头也设于所述摆动拖板上，并与垂直移位气缸连接；摆动拖板具有一摆轴， 摆轴一端与所述摆动驱动机构连接，摆轴另一端与所述摆头连接。
3. 如权利要求2所述的芯轴超精研磨机，其特征在于，所述摆头包括设 于摆头端部的油石夹、设于油石夹的油石、设于油石上方的压板、以及对所述 压板加压的油石补偿气缸。
4. 如权利要求1所述的芯轴超精研磨机，其特征在于，所述送料机构包 括一横跨于所述工件座上方的龙门架、 一设于龙门架上的横移机构、以及一与 所述横移机构连接的机械手。
5. 如权利要求1所述的芯轴超精研磨机，其特征在于，所述三个滚筒是 由同一电机驱动。
6. 如权利要求1所述的芯轴超精研磨机，其特征在于，所述机架上设有 封闭罩壳。
7. 如权利要求1所述的芯轴超精研磨机，其特征在于，还包括一油液输 送装置，其具有第一输油管和第二输油管，用以分别向所述两沟道研磨工位提 供超精油液。
全文摘要
本发明公开一种芯轴超精研磨机，包括具有一操作台的机架、以及设于操作台上的工件座、研磨装置和上料装置，其中所述工件座包括平行设置的三个滚筒，其中相邻的两个滚筒间分别形成一研磨工位；所述研磨装置包括两个沟道研磨装置，分别对应所述两个研磨工位设置，用以对研磨工位中的工件进行沟道加工；所述上料装置包括一送料机构、一置料台、以及一推料架，所述置料台置于所述工件座前方，所述送料机构位于所述置料台上方，用以将工件送至所述置料台，所述推料架设于所述置料台前端，用以将工件从所述置料台分别推入所述两个研磨工位。本发明具有全自动运行、加工精确等诸多优点。
文档编号B24B57/02GK101306514SQ20071004080
公开日2008年11月19日 申请日期2007年5月18日 优先权日2007年5月18日
发明者杨伯南, 程建伟, 宏 范 申请人:上海奔球精密机械有限公司