专利名称：一种数控球磨床的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种球体型面加工设备，具体涉及一种数控球磨床，属机械加工
设备领域。
背景技术：
球阀作为阀类的一种，在石油化工、长输管线、发电、造纸、核电、航空等领域有着 广泛的应用。球阀的关闭件是一个带通孔的球体(或部分球)，球体随阀杆转动，实现阀门 的开启或关闭。在各种阀门中，球阀以开启迅速、流阻小、结构简单、操作方便和维修方便等 优点而深受用户欢迎。 如同其它阀门一样，密封性能是决定球阀性能和可靠性的首要指标，其中，关闭件 球体型面的加工精度和表面质量对球阀的密封性能来说至关重要。球阀中的球体在随阀杆 的转动过程中会与阀座产生摩擦，使球体型面产生磨损，造成泄漏，从而严重影响了阀门的 正常工作。因此，通常在球体的表面喷涂碳化钨等高硬度涂层，以提高球体的耐磨性和使用 寿命。然而，在球体表面硬度提高的同时，其加工难度也进一步增大。目前，我国阀门制造 业虽然已经具备球阀的生产加工能力，但是对于关键的高硬度球体型面的加工主要还停留 在车削及手工金刚砂抛光等水平。 针对上述问题，国内厂家开发了球面磨床，但此类磨床都是球体卧式(即两顶尖 孔连线平行与水平面)磨削结构(附图6)，其在加工小球体(球体直径《①200mm)时， 精度尚可满足要求，但在加工较大的球体时(球体直径^①200mm)，由于球体在重力作用 下会向下偏移，导致球体的中心线偏离机床主轴的中心线，从而降低了加工精度，导致制 得的球体无法满足高性能球阀的高精度要求。因此，如何提高较大球体，特别是球体直径 >①200mm的球体型面的加工精度和表面质量，已经成为阀门制造行业急待解决的关键技 术问题。
发明内容本实用新型目的是提供一种数控球磨床，以提高较大球体型面的加工精度和表面质量。 为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种数控球磨床，包括输入装 置、数控装置、驱动检测装置、辅助控制装置、机床本体；所述机床本体包括床身、立柱、传动 主轴箱、回转主轴、滑鞍和数控回转工作台，所述床身沿前后Z方向上设有纵向导轨，纵向 导轨上滑动连接有所述立柱，立柱沿上下Y方向设有竖向导轨，竖向导轨上滑动连接有所 述传动主轴箱，传动主轴箱的输出端通过回转主轴与磨具连接；所述床身沿左右X方向上 设有横向导轨，横向导轨上滑动连接有所述滑鞍，滑鞍上固定设有数控回转工作台，所述数 控回转工作台上设有竖直方向的夹具，所述夹具包括上顶尖、支架和下夹具，所述支架固定 于床身上，其顶部设有所述上顶尖；所述下夹具包括夹具体、角向定位块、碟型弹簧和下顶 尖，所述角向定位块固定于夹具体内，所述下顶尖设于角向定位块内并与所述上顶尖竖直相对；所述下顶尖底部与夹具体之间设有所述碟型弹簧。 上述技术方案中，球体由夹具体的上端面支撑，上、下顶尖配合定位。球体底端开
有狭槽，角向定位块卡在球体底端狭槽内，以传递球体自转所需的扭矩。下顶尖依托碟形弹
簧力的作用，可在角向定位块内上下滑动，下顶尖伸出角向定位块顶面的锥形尖端顶在球
体底面中心孔内，与下顶尖竖直相对的上顶尖顶在球体上表面的中心孔内。 加工时，数控回转工作台带动夹具旋转，夹具通过角向定位块带动球体绕上、下顶
尖确定的中心线旋转，回转主轴带动磨具旋转，磨具的旋转运动与数控回转工作台的旋转
运动配合实现球体型面的加工。所述立柱由伺服电机滚珠丝杆驱动，沿床身纵向导轨做前
后Z方向的运动，以实现磨具的进给运动。所述传动主轴箱沿立柱的竖向导轨做上下Y方
向的运动，以调整实现回转主轴带动的磨具的旋转中心与被加工球体型面的球心在同一高
度。所述滑鞍沿床身横向导轨做左右X方向的运动，以调整实现回转主轴带动的磨具的旋
转中心线与数控回转工作台的旋转中心线垂直相交于同一平面内。 由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有的优点是 1、由于本实用新型数控球磨床在加工球体型面时，球体的自转采用竖直装夹旋
转的模式，球体中心线和旋转中心线重合，从而避免了球体中心线偏离机床主轴的中心线
(即旋转中心线)，从而保证了加工精度和表面质量，特别是对于加工直径^①200mm的球体。 2、本实用新型中的球体采用上、下两个顶尖与夹具体的上端面组合定位的方式， 装夹可靠、稳定，定位精度高，有利于加工精度的提高。 3、本实用新型加工精度高，工件装夹操作方便，且易于实现，适合推广使用。
附图1为本实用新型实施例一的主视图 附图2为本实用新型实施例一的左视图 附图3为本实用新型实施例一的立体图. 附图4为本实用新型实施例一中夹具的结构示意图； 附图5为附图4中A的局部放大图； 附图6为背景技术中球体卧式加工的结构原理图。
其中1、床身；2、回转主轴；3、磨具；4、数控回转工作台；5、滑鞍；6、立柱；7、传动 主轴箱；8、球体；9、支架；10、上顶尖；11、下顶尖；12、夹具体；13、内翻边套筒；14、外翻边 套筒；15、角向定位块；16、轴销；17、导向滑槽；18、碟型弹簧；19、挡销；20、狭槽；21、夹具。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述 实施例一 参见附图1 5所示，一种数控球磨床，包括输入装置、数控装置、驱动检测装置、 辅助控制装置、机床本体；所述机床本体包括床身1、立柱6、传动主轴箱7、回转主轴2、滑鞍 5和数控回转工作台4，所述床身1沿前后Z方向上设有纵向导轨，纵向导轨上滑动连接有 所述立柱6，立柱6沿上下Y方向设有竖向导轨，竖向导轨上滑动连接有所述传动主轴箱7，传动主轴箱7的输出端通过回转主轴2与磨具3连接；所述床身1沿左右X方向上设有横 向导轨，横向导轨上滑动连接有所述滑鞍5，滑鞍5上固定设有数控回转工作台4，所述数控 回转工作台4上设有竖直方向的夹具21。 所述夹具21包括上顶尖10、支架9和下夹具，所述支架9固定于床身l，其顶部设 有所述上顶尖10 ;所述下夹具包括夹具体12、角向定位块15、下顶尖11、碟型弹簧18和挡 销19，所述夹具体12由内、外两个相互倒置的翻边套筒嵌套而成，内、外翻边套筒为一体结 构，所述外翻边套筒14底端凸起翻边上开有至少两个固定连接孔，所述内翻边套筒13的上 表面固定连接有角向定位块15，角向定位块15底面的轴销16嵌在内翻边套筒13内，角向 定位块15的中心开有导向滑槽17，导向滑槽17中穿插有下顶尖ll，所述内翻边套筒13的 下表面固定连接有挡销19，挡销19上套有碟形弹簧18，挡销19的上端套接有下顶尖ll，所 述下顶尖11底端面压在碟形弹簧18上。所述上顶尖10与下顶尖11的中心连线垂直于水 平面，并与数控回转工作台4的旋转中心重合。其中，夹具体12、内翻边套筒13和外翻边套 筒14是一体结构。 参见附图4、5所示，球体8由夹具体12的上端面支撑，上、下顶尖组合定位。装夹 时，将球体8放在夹具体12的上端面上，球体8底端开有狭槽20，旋转球体8以使角向定 位块15卡在球体8底端狭槽20内。下顶尖11依托碟形弹簧18力的作用，可在导向滑槽 17内上下滑动，下顶尖11伸出导向滑槽17的锥形尖端顶在球体8的底面中心孔内。夹紧 时，液压驱动上顶尖IO，使上顶尖10的锥形尖端顶在球体8的上表面中心孔内。角向定位 块15和轴销16是一体结构。 加工时，数控回转工作台4带动夹具21旋转，夹具21通过角向定位块15带动球 体8绕上、下顶尖确定的中心线旋转，回转主轴2带动磨具3旋转，磨具3的旋转运动与数 控回转工作台4的旋转运动配合实现球体型面的加工。所述立柱6由伺服电机滚珠丝杆驱 动，沿床身1的纵向导轨做前后Z方向的运动，以实现球形磨具3的进给运动。所述传动主 轴箱7沿立柱6的竖向导轨做上下Y方向的运动，以调整实现回转主轴2带动的球形磨具3 的旋转中心与被加工球体型面的球心在同一高度。所述滑鞍5沿床身横向导轨做左右X方 向的运动，以调整实现回转主轴2带动的球形磨具3的旋转中心线与数控回转工作台4的 旋转中心线垂直相交于同一平面内。
权利要求一种数控球磨床，包括输入装置、数控装置、驱动检测装置、辅助控制装置、机床本体；所述机床本体包括床身(1)、立柱(6)、传动主轴箱(7)、回转主轴(2)、滑鞍(5)和数控回转工作台(4)，所述床身(1)沿前后Z方向上设有纵向导轨，纵向导轨上滑动连接有所述立柱(6)，立柱(6)沿上下Y方向设有竖向导轨，竖向导轨上滑动连接有所述传动主轴箱(7)，传动主轴箱(7)的输出端通过回转主轴(2)与磨具(3)连接；所述床身(1)沿左右X方向上设有横向导轨，横向导轨上滑动连接有所述滑鞍(5)，滑鞍(5)上固定设有数控回转工作台(4)，其特征在于所述数控回转工作台(4)上设有竖直方向的夹具(21)，所述夹具(21)包括上顶尖(10)、支架(9)和下夹具，所述支架(9)固定于床身(1)上，其顶部设有所述上顶尖(10)；所述下夹具包括夹具体(12)、角向定位块(15)、碟型弹簧(18)和下顶尖(11)，所述角向定位块(15)固定于夹具体(12)内，所述下顶尖(11)设于角向定位块(15)内并与所述上顶尖(10)竖直相对；所述下顶尖(11)底部与夹具体(12)之间设有所述碟型弹簧(18)。
专利摘要本实用新型公开了一种球体型面加工设备，具体涉及一种数控球磨床，属机械加工设备领域。所述数控球磨床包括回转主轴、磨具、数控回转工作台和竖直装夹球体的夹具，所述夹具通过夹具体的上端面与上、下顶尖配合定位装夹球体，装夹稳定、可靠，定位精度高，加工时，球体随着数控回转工作台旋转，磨具随着回转主轴旋转，两个旋转运动共同实现球体型面的加工。本实用新型中球体的自转采用竖直装夹旋转的模式，球体的重心作用力方向平行于旋转中心线，避免了球体重力对球面加工精度及表面质量的影响，实现了高精度、高表面质量的较大球体型面(直径≥Φ200mm)的加工。
文档编号B24B11/02GK201446474SQ20092004791
公开日2010年5月5日 申请日期2009年8月21日 优先权日2009年8月21日
发明者康军, 李军强, 鄢明亮, 马毅 申请人:纽威数控装备(苏州)有限公司