多工位超硬材料砂轮端面加工转台的制作方法

本发明属于机械加工领域，具体为一种多工位超硬材料砂轮端面加工转台。

背景技术：

超硬材料制品类产品在高效率、高加工精度、高精密制造技术等领域得到了长足的发展。杯碗碟型超硬砂轮是超硬材料制品中典型产品，主要应用于硬而脆的材料加工磨削，如石英、钻石、光学玻璃、半导体、金刚石复合片，金刚石刀具等材料。

杯碗碟型砂轮主要使用位置是砂轮层端面。目前国内超硬材料杯碗碟型砂轮端面加工主要在M7480A型立式磨床上进行，加工方法主要有两种方式：

一种是单个旋转加工，即被加工砂轮固定在加工设备工作转台中心，加工时被加工砂轮随着转台旋转，采用连续磨削的方式进行砂轮层端面加工，这种加工方法简单、精度高、成品率高、适合小批量生产，但是存在效率低、单位成本高等缺点；加工转速不大于120rpm，单个生产工时0.25h，端面平面度0.02，端面与基准面平行度0.02。

另外一种是多个相对固定加工，这种方式是在加工设备转台上固定一个法兰，多个被加工砂轮固定在法兰上，加工时法兰随着转台旋转，被加工砂轮相对法兰固定采用断续磨削的方式进行砂轮层端面加工，这种方法加工效率高、单位成本低、适合批量生产，但是存在容易崩边、加工精度较低、成品率低等缺点。加工转速不大于120rpm，单个生产工时0.05h,端面平面度0.03，端面与基准面平行度0.05。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：目前超硬材料杯碗碟型砂轮端面加工过程中存在加工难度大、加工效率低、单位成本高等特性，生产效率低一直是一个困扰该类产品批量生产的瓶颈，为解决上述问题，提供一种多工位超硬材料砂轮端面加工转台。

本发明的目的是以下述方式实现的：

多工位超硬材料砂轮端面加工转台，包括箱体，箱体的上端铰接有转台，箱体内设置有中心支座，中心支座上设置有主齿轮，转台上设置有至少一个安装工件的工件台，工件台下端设置有驱动工件旋转的行星轮，行星轮与主齿轮啮合，箱体上分别安装有电机一和电机二，电机一驱动转台旋转，电机二驱动主齿轮旋转。

电机一的输出端与传动轴一连接，传动轴一的前端设置有锥齿轮一，转台与旋转主轴连接，旋转主轴上设置有与锥齿轮一啮合的端面齿轮一。

旋转主轴的上端设置有旋转连接体，旋转连接体与转台连接，旋转连接体与中心支座铰接。

电机二的输出端与传动轴二连接，传动轴二上设置有锥齿轮二，锥齿轮二与铰接在中心支座上的端面齿轮二啮合，端面齿轮二上端连接有主齿轮。

工件台内铰接有工作轴，工作轴下端设置有行星轮，工作轴的上端设置有工件连接装置。

工作轴通过轴承设置在轴承座内，轴承座与转台连接。

工作轴包括大端和小端，大端直径大于小端直径，大端设置在轴承座的上端，小端与轴承座配合，轴承座上端设置有环形凸台一，环形凸台一的直径小于大端的直径，工作轴大端上设置有与环形凸台一配合的凹槽一。

箱体包括工作底板和外壳，中心支座设置在工作底板上，转台、电机一和电机二设置在外壳上。

转台通过防水法兰与外壳铰接，防水法兰下端设置有环形凸台二，外壳上设置有环形凸台二配合的凹槽二。

相对于现有技术，本发明通过电机一带动转台旋转，工件台随转台公转，由于工件台下端设置有与主齿轮啮合行星轮，工件台在随转台公转时同时自转，可以用来实现多个工件的低速加工，若同时启动电机二，电机二带动主齿轮旋转，增加工件台的自转速度，实现多个工件的高速加工，若只开启电机二，只有工件台的自转，可以用来加工单个工件。本发明采用行星轮双向增速机械传动结构，可以实现多个超硬材料杯碗碟型砂轮的连续磨削加工，生产效率能提高5倍以上，能为大规模批量生产提供有效手段。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是图1俯视图。

图3是工件台结构示意图。

图4是本发明总体技术方案图。

其中，1是工作底板；2是外壳；3是电机连接板二；4是联轴器二；5是传动轴二；6是电机二；7是锥齿轮二；8是支撑轴承；9是端面齿轮二；10是行星轮；11是主齿轮；12是防水法兰；13是工作上板；14是轴承座；15是工作轴；16是轴承定位法兰；17是中心支座；18是转台轴承一；19是旋转连接体；20是旋转主轴；21是连接法兰；22是端面齿轮一；23是锥齿轮一；24是传动轴一；25是转台轴承二；26是联轴器一；27是电机连接板一；28是电机一；29是工件。

具体实施方式

如图1-图4所示，多工位超硬材料砂轮端面加工转台，包括箱体，箱体的上端铰接有转台，箱体内设置有中心支座17，中心支座17上设置有主齿轮11，转台上设置有至少一个安装工件的工件台，工件台下端设置有驱动工件旋转的行星轮10，行星轮10与主齿轮11啮合，箱体上分别安装有电机一28和电机二6，电机一28驱动转台旋转，电机二6驱动主齿轮11旋转。

电机一28的输出端与传动轴一24连接，传动轴一28的前端设置有锥齿轮一23，转台与旋转主轴20连接，旋转主轴20上设置有与锥齿轮一23啮合的端面齿轮一22。

旋转主轴20的上端设置有旋转连接体19，旋转连接体19与转台连接，旋转连接体19与中心支座17铰接。转台包括工作上板13和连接法兰21，旋转连接体19上端与连接法兰21连接，连接法兰21与工作上板13连接，工件台设置在工作上板13上。

电机二6的输出端与传动轴二5连接，传动轴二5上设置有锥齿轮二7，锥齿轮二7与铰接在中心支座17上的端面齿轮二9啮合，端面齿轮二9上端连接有主齿轮11。

工件台内铰接有工作轴15，工作轴15下端设置有行星轮10，工作轴15的上端设置有工件连接装置。工作轴15通过轴承设置在轴承座14内，轴承座14与转台连接。

箱体包括工作底板1和外壳2，中心支座17设置在工作底板1上，转台、电机一28和电机二6设置在外壳2上。转台通过防水法兰12与外壳2铰接，防水法兰下端设置有环形凸台二，外壳上设置有环形凸台二配合的凹槽二，防水法兰12与外壳2之间形成迷宫密封结构。

工作底板1与外壳2通过8个均布的M12高强度内六角螺钉固定；电机一28和电机二6与外壳2分别通过电机连接板一27和电机连接板二3连接；由于端面齿轮二9位置固定，传动轴二5上套装头蝶形弹簧，蝶形弹簧设置在锥齿轮二7与外壳2内壁之间，锥齿轮二7通过蝶形弹簧产生轴向预紧力F，与端面齿轮二9啮合时自动修正啮合角度，使两者运行平稳；端面齿轮二9与转台轴承二25外圈过渡配合，转台轴承二25内圈与中心支座17外圆过渡配合，通过专用法兰进行固定；主齿轮11与端面齿轮二9通过6个均布的M8高强度内六角螺钉固定，主齿轮11端面压紧转台轴承二25外圈，保证了转台轴承二25的外圈固定；中心支座17内圆与转台轴承一18外圆过渡配合，用8个均布的M6高强度内六角螺钉固定；转台轴承一18与旋转连接体19间隙配合，用8个均布的M6高强度内六角螺钉固定；旋转连接体19与旋转主轴20花键间隙配合，旋转主轴20下端用深沟球轴承与工作底板1连接，以保证旋转主轴20径向和轴向定位；旋转主轴20与端面齿轮一22间隙配合，旋转主轴20与端面齿轮一22通过平键连接，旋转主轴20下端由圆螺母固定；端面齿轮一22与锥齿轮一23啮合；锥齿轮一23与电机一28通过联轴器一26和传动轴一24连接，起到输入轴的作用。行星齿轮10与主齿轮11啮合时的间隙通过调整轴承座14保证；工作轴15和轴承座14通过两套深沟球轴承连接，工作轴15包括大端和小端，大端直径大于小端直径，大端设置在轴承座14的上端，小端与轴承座14配合，轴承座14上端设置有环形凸台，环形凸台的直径小于大端的直径，工作轴15大端上设置有与环形凸台配合的凹槽，工作轴15和轴承座14之间能形成迷宫密封，起到防水防尘的作用。防水法兰12和工作上板13之间也形成迷宫密封，有效的防止水和灰尘进入工作台内部。

多个工件高速加工状态的具体实现方式：电机一28驱动→带动锥齿轮一23旋转→端面齿轮一22旋转→旋转主轴20旋转→旋转连接体19旋转→连接法兰21→工作上板13旋转→行星轮10旋转→工作轴15公转+自转；电机二6旋转→锥齿轮二7旋转→端面齿轮二9、主齿轮11旋转→加速行星轮10旋转→加速工作轴15自转→实现多个工件29高速连续加工。

本发明工作原理

1.1单个工件29加工状态

电机一28锁止，锥齿轮一23、端面齿轮一22、工作上板13静止不动。电机二6转动，通过联轴器二4带动传动轴二5旋转；传动轴二5与锥齿轮二7平键链接，锥齿轮二7旋转；锥齿轮二7与端面齿轮二9啮合，端面齿轮二9旋转；端面齿轮二9与主齿轮11通过螺钉连接，主齿轮11旋转；主齿轮11与行星轮10啮合，行星轮10旋转；行星轮10与工作轴15平键连接，工作轴15转动；至此，可以实现工件29单独加工。

在这种工况下，可以通过调整电机二6的速度，实现单个工件29不同速度下的单独加工。

1.2多个工件29低速加工状态

电机二6锁止，传动轴二5、锥齿轮二7、端面齿轮二9、主齿轮11静止不动。电机一28旋转，通过联轴器一26带动传动轴一24旋转；传动轴一24与锥齿轮一23固定连接，锥齿轮一23旋转；锥齿轮一23与端面齿轮一22啮合，端面齿轮一22旋转；端面齿轮一22与旋转主轴20平键连接，旋转主轴20旋转；旋转主轴20与旋转连接体19花键连接，旋转连接体19旋转；旋转连接体19与转台轴承一25和连接法兰21分别螺钉连接，连接法兰21与工作上板13连接，工作上板13旋转，即实现公转功能；工作上板13旋转带动与主齿轮11啮合的行星轮10转动，行星轮10与工作轴15平键连接，实现工作轴15相对工作上板13的自转；至此，实现了工作轴15的公转+自转功能，可以进行工件29多个低速连续加工。

在这种工况下，可以通过调整电机一28的速度，实现多个工件29不同公转速度下的连续加工。

1.3多个工件29高速加工状态

在1.2的功能基础上，改变电机二6的静止状态，使电机二6旋转，可以依次带动传动轴二5、锥齿轮二7、端面齿轮二9、主齿轮11旋转，主齿轮11与行星轮10啮合，加速了行星轮10的旋转速度，即工作轴15在保证公转的同时，增加了自转速度，可以提高单个工件29的加工行程，以此实现高效率加工，同时实现了工件29多个高速连续加工的功能。

在多个工件29高速加工的工况下，可以分别调节电机一28和电机二6的速度，实现多种工作轴15公转+自转的工况组合，以适应不同类型、规格、粒度、结合剂、加工速度和条件要求的生产需要。

(六)有益效果

本发明通过一种行星齿轮机械双向增速传动结构，可以实现单个工件29加工、多个工件29低速加工和多个工件29高速加工的多种不同生产要求下的工作方式。

单个工件29加工状态适用于小批量、零星产品以及加工要求高的加工需求，可以同时装夹不小于5个工件29，加工完一个工件29后，可以控制电机一28的转动角度，实现对下一个工件29的单独加工。自转速度可达到1200rpm，工件端面平面度可达到0.02，工件端面与基准面的平行度能达到0.03，单个工件29加工工时可达到0.15h，生产效率提高，生产精度明显提高。

多个工件29低速加工状态适用于批量、尺寸精度要求低的产品，可以装夹不小于6个工件29，实现多个工件29的加工。公转速度可达到240rpm，工件自转速度能达到1800rpm，工件端面平面度可达到0.03，工件端面与基准面的平行度能达到0.03，单个工件加工工时可达到0.05h，生产效率可达到以往水平，生产精度明显提高。

多个工件高速加工状态适用于批量、尺寸精度要求高的产品，可以装夹不小于6个工件，如图2所示，实现多个工件29的加工。通过调节电机二6的速度，可以增加单个工件29被加工行程，以满足每个工件29充分修整要求。公转速度可达到400rpm，工件29自转速度能达到3000rpm，工件端面平面度可达到0.02，工件端面与基准面的平行度能达到0.02，单个工件29加工工时可达到0.03h，生产效率和加工精度都大大提高。

具体参数对比如下：

表1超硬材料杯碗碟型砂轮加工参数

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。