一种快速进退刀和恒压进给机构的制作方法

本发明涉及机械工程技术领域，尤其涉及一种快速进退刀和恒压进给机构。

背景技术：

磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工，少数的是使用油石、砂带等其他磨具和游离磨料进行加工，如珩磨机、超精加工机床、砂带磨床、研磨机和抛光机等。传统的刀具机械磨床，采用进给手轮和进给丝杠的机械结构来完成工作台和刀具从测量、换刀位到磨刀位以及进刀的过程，通常刀具测量、换刀位到磨刀位的距离较长，而进刀量(也就是刀具去除量和砂轮的磨损量之和)又相对较小。

采用大螺距的进给丝杠，可以使刀具快速从测量和换刀位到磨刀位，但进刀时不能实现微量进给；而采用小螺距丝杠进给，可以实现刀具的微量进给磨削，但无法使刀具从测量和换刀位快速到达磨刀位；再者，不管采用小螺距丝杠还是大螺距丝杠，均无法确保刀具多次从磨刀位到测量和换刀位的重复定位精度。此外，磨刀时采用手轮进给，完全由操作工的输入扭矩来决定，很容易出现强行进给，造成被加工刀具的崩刃、进给丝杠的损坏。由此可见，目前的磨床所采用的机构不能实现快速进退刀，无法确保刀具多次从磨刀位到测量和换刀位的重复定位精度，也无法实现刀具磨削加工时的恒压进给，进给的均匀性刀具刃口的加工一致性、可靠性均不能得到保证。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明提供一种快速进退刀和恒压进给机构，用于解决现有刀具磨床不能实现高重复定位精度的快速进退刀功能，而且也不能实现刀具磨削加工时的恒压进给的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种快速进退刀和恒压进给机构，包括可滑动的进给拖板、螺杆减速机、进给手轮机构、缓冲装置和气压传动系统；所述缓冲装置包括第一缓冲器和第二缓冲器；所述进给拖板上安装有立轴和被加工刀具，所述进给拖板的一端连接气压传动系统，所述进给拖板的另一端连接所述第二缓冲器，所述第二缓冲器在所述刀具进入加工位时紧压所述螺杆减速机的螺杆；所述气压传动系统包括气缸和控制所述气缸动作的气压传动控制系统，所述气缸包括缸体和可伸缩移动的活塞杆，所述缸体的头部设有所述第一缓冲器，所述活塞杆的外端与所述进给拖板刚性连接；所述气压传动控制系统包括依次连接的空压机、减压阀、二位五通阀以及单向节流阀组件，所述单向节流阀组件包括第一单向节流阀和第二单向节流阀，所述二位五通阀通过所述第一单向节流阀连接所述缸体的一端，所述二位五通阀通过所述第二单向节流阀连接所述缸体的另一端；所述螺杆减速机的输入轴连接所述进给手轮机构，所述螺杆减速机的螺杆与所述进给拖板、所述气缸处于同一轴线上。

其中，所述螺杆减速机包括箱体、蜗杆、蜗轮和螺杆，所述蜗杆转动连接于所述箱体内，所述蜗杆与所述蜗轮配合连接，所述螺杆穿过所述蜗轮，所述蜗轮与所述螺杆螺纹连接。

其中，所述箱体内沿所述螺杆轴线的方向设有端套，所述端套与所述螺杆通过导向平键连接，并由螺钉锁定。

其中，所述进给手轮机构包括手轮和连接所述螺杆减速机的输入轴的进给传动轴，所述进给传动轴穿过所述手轮，所述手轮与所述进给传动轴通过平键连接。

其中，所述进给手轮机构还包括斜齿轮、内啮合蜗杆、内啮合蜗轮、刻度套和刻度转盘，所述刻度套设于所述斜齿轮和所述手轮之间，所述进给传动轴依次穿过所述斜齿轮、所述刻度套和所述手轮，所述斜齿轮、所述刻度套均与所述进给传动轴键连接，所述斜齿轮与所述内啮合蜗杆啮合，所述内啮合蜗杆与所述内啮合蜗轮配合，所述内啮合蜗轮上连接所述刻度转盘。

其中，所述进给拖板通过直线导轨副滑动连接于床身上，所述床身上固定连接所述螺杆减速机，所述气缸通过固定组件固定在所述床身上，所述固定组件包括固定连接所述床身的气缸安装套和设于所述气缸安装套的一端的底板，所述气缸安装套内嵌有所述气缸，所述气缸的缸体尾部连接所述底板。

其中，所述缸体的头部固定安装有连接座，所述连接座固定连接所述第一缓冲器。

其中，所述进给拖板的另一端固定安装有缓冲器套，所述缓冲器套内设有所述第二缓冲器；所述螺杆连接有接触座，所述第二缓冲器在所述刀具进入加工位时紧压所述接触座。

其中，所述螺杆减速机的输入轴通过进给传动轴连接所述进给手轮机构，所述进给传动轴通过弹性联轴器连接所述螺杆减速机。

其中，所述气压传动控制系统还包括过滤器、压力表、油雾器、连接所述空压机的储气罐以及气压管路，所述空压机通过气压管路依次连接所述过滤器、所述减压阀、所述压力表和所述油雾器；所述油雾器通过气压管路与所述二位五通阀连接。

(三)有益效果

本发明提供的快速进退刀和恒压进给机构，相比于现有技术具有以下特点：

1、本发明的快速进退刀和恒压进给机构，采用机械进给系统和气压传动系统相结合的方式，实现刀具的快速进退刀的同时能够保证重复定位精度，同时也实现刀具加工时的恒压进给；

2、本发明的快速进退刀和恒压进给机构，通过设置第一缓冲器，能够缓冲快速退刀时进给拖板对床身的冲击；通过设置第二缓冲器，能够缓冲快速进刀时进给拖板对床身的冲击；第一缓冲器和第二缓冲器的结合，能够保证刀具重复定位精度在0.003mm以内；

3、本发明的快速进退刀和恒压进给机构，通过气压传动控制系统的减压阀设定系统压力，确保刀具磨削加工时的恒定压力磨削；通过单向节流阀组件调节进入气缸的压缩空气流量，进而控制活塞杆的伸出和后退的速度，从而控制进给拖板的快速进退刀的速度；通过气缸带动进给拖板快速进给和后退，并在进给拖板进给到一定位置时，与螺杆减速机和进给手轮机构共同作用，实现刀具的恒压进给；

4、本发明的快速进退刀和恒压进给机构，通过螺杆减速机连接进给手轮机构，实现手轮回转运动到螺杆直线运动的转换，从而实现手轮进给机构和磨削进给的90度直角的布局，进而实现快速进退刀和恒压进给的有机结合；

5、本发明的快速进退刀和恒压进给机构，通过手轮进给机构，实现了微米级微量进给，高精度刀具刃口的微量进给加工，确保刀具刃口的表面粗糙度、尺度精度和形状位置精度。

附图说明

图1为本发明快速进退刀和恒压进给机构的结构图；

图2为本发明的快速进退刀部分的结构图；

图3为本发明的气压传动系统的原理图；

图4为本发明的螺杆减速机的主剖图；

图5为本发明的螺杆减速机的侧剖图；

图6为本发明的手轮进给机构的结构图；

图7为本发明的手轮进给机构与螺杆减速机连接的结构图；

图中，1：床身；2：进给拖板；3：螺杆减速机；301：箱体；302：蜗杆；303：蜗轮；304：螺杆；305：端套；306：导向平键；307：润滑油嘴孔；4：气缸；401：缸体；402：活塞杆；5：气压传动控制系统；501：空压机；502：减压阀；503：二位五通阀；504：第一单向节流阀；505：第二单向节流阀；506：消声器；507：储气罐；508：过滤器；509：压力表；510：油雾器；6：第一缓冲器；7：进给手轮机构；701：手轮；702：进给传动轴；703斜齿轮；704：内啮合蜗杆；705：内啮合蜗轮；706：刻度套；707：刻度转盘；708：O型圈；709：手柄；8：第二缓冲器；9：接触座；10：气缸安装套；11；底板；12：连接座；13：锁紧块；14：缓冲器套；15：轴承座；16：弹性联轴器。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供一种快速进退刀和恒压进给机构，用于解决现有刀具磨床不能实现高重复定位精度的快速进退刀功能，而且也不能实现刀具磨削加工时的恒压进给的问题。

如图1-3所示，本发明实施例中提供一种快速进退刀和恒压进给机构，包括可滑动的进给拖板2、螺杆减速机3、进给手轮机构7、缓冲装置和气压传动系统，进给拖板2上安装有立轴和被加工刀具；可以理解的是，该机构在运作过程中安装于床身1上，进给拖板2通过直线导轨副滑动连接于床身1上，即进给拖板2能够相对床身1左右移动，螺杆减速机固定连接于床身1上；其中，缓冲装置包括第一缓冲器和第二缓冲器；进给拖板2的左端连接气压传动系统，通过气压传动系统带动进给拖板2在床身1上向前进给或向后退，从而实现刀具的进刀过程和退刀过程；气压传动系统包括固定在床身1上的气缸4和控制气缸4动作的气压传动控制系统5，气缸4包括缸体401和可伸缩移动的活塞杆402，活塞杆402的左端设于缸体401内，活塞杆402的右端可向外伸出，缸体401的头部(右端)设有第一缓冲器6，采用可变缓冲，可以缓冲进给拖板2向后运动实现快速退刀时，进给拖板2的自身的动能对床身1的冲击，防止床身振动；活塞杆402的右端连接进给拖板2，在气压传动控制系统5的作用下，活塞杆402在缸体401内向前运动或向后运动，从而带动进给拖板2的进给或后退，气动传动控制系统5包括依次连接的空压机501、减压阀502、二位五通阀503以及单向节流阀组件，其中，单向节流阀组件包括第一单向节流阀504和第二单向节流阀505，二位五通阀503的一个出气口通过第一单向节流阀504连接缸体401的左端，二位五通阀503的另一个出气口通过第二单向节流阀505连接缸体401的右端；螺杆减速机3的输入轴连接所述进给手轮机构7，螺杆减速机3的螺杆与进给拖板2、气缸4处于同一轴线上；进给拖板2的另一端连接有第二缓冲器8，第二缓冲器8在刀具进入加工位时紧压螺杆，具体的，螺杆减速机3的螺杆连接接触座9，第二缓冲器8在刀具进入加工位时紧压螺杆前端的接触座9。

由于进给拖板2与机床的床身1采用了直线导轨副连接，进给拖板2可以沿导轨前后移动，进给拖板2上安装有立轴和刀架，被加工刀具安装在刀架上，因此，被加工刀具随进给拖板一同沿导轨前后移动，实现从刀具测量、换刀位到刀具加工位的运动，以及刀具的磨削加工的过程。进给拖板2另一端连接第二缓冲器8，在图2中体现为进给拖板2的头部设有第二缓冲器8，该第二缓冲器8的作用是缓冲进给拖板2由刀具测量、换刀位到刀具加工位快速移动的动能，防止其对机床的床身1的冲击，同时，通过第一缓冲器6和第二缓冲器8，能够确保进给拖板2和被加工刀具的快速移动重复定位精度在0.003mm以内。当第二缓冲器8与接触座9完全接触后，刀具进入刀具加工位，此时进给拖板2头部的第二缓冲器8在气缸4的压力作用下一直紧压接触座9，而接触座9与螺杆减速机3的螺杆紧固连接，当螺杆在进给手轮机构7的作用下沿进刀方向移动某一距离时，进给拖板2也就在气缸压力作用下跟着接触座9向进刀方向移动同样距离，在进给手轮机构带动螺杆减速机的螺杆进给时，第二缓冲器8始终顶着接触座9，这样就实现了刀具加工的恒压进给，而这一压力取决于气压传动系统5的减压阀502设定的压力。在整个工作过程中，不调整减压阀502的压力值，那整个加工过程中进给时的压力就不变，因此能够保持恒定压力进给。当二位五通阀503切换到另一位置时，气缸4的活塞杆402在压力作用下缩回，进给拖板2随之移动，第二缓冲器8与接触座9脱离接触，这时刀具也与主轴上的砂轮脱离接触，回到测量、换刀位，这时主要是观测刀具的刃口质量、测量刀具尺寸，如果合格，则更换下一把刀，进行新刀的刃磨。

其中，如图3所示，本发明提供的快速进退刀和恒压进给机构，其采用的气压传动系统属于典型的进、出口节流调速系统，由减压阀502设定系统压力，气缸4中的活塞杆402的移动速度由进、出口的单向节流阀504、505来调节，也就是说，与活塞杆402刚性连接的进给拖板2移动速度由两个单向节流阀504、505的节流阀来调节。当二位五通阀503处于图2示位置时，从空压机501排出的压缩空气经减压阀502、二位五通阀503的左位、第一单向节流阀504进入气缸4的左腔，推动活塞和活塞杆402向右运动，与活塞杆402相连的进给拖板2向右运动，气缸4的右腔的压缩空气通过第二单向节流阀505的单向阀进入二位五通阀503中。具体的，二位五通阀503连接有消声器506，通过二位五通阀503排出的空气通过消声器506排到大气中。当二位五通阀503换于另一位置时，从空压机501出来的压缩空气经减压阀502、二位五通阀503的右位、第二单向节流阀505进入气缸4的右腔，推动活塞和活塞杆402向左运动，与活塞杆402相连的进给拖板2向左移动，气缸4的左腔的压缩空气通过第一单向节流阀404的单向阀进入二位五通阀403中，二位五通阀403排出的压缩空气通过消声器506排到大气中。

本实施例中，气压传动控制系统5还包括储气罐507，储气罐507连接在空压机501上，其中储气罐507的主要作用是：在空压机501工作时，将多余的压缩空气储存于储气罐507中，当空压机501不工作时，由储气罐507中的压缩空气供给系统压缩空气，保持系统所需压缩空气量和压力，也就是说储气罐507既是储能装置也是稳压装置。

本实施例中，气压传动控制系统5还包括过滤器508、压力表509以及油雾器510，空压机501通过气压管路依次连接过滤器508和减压阀502，空压机501排出的压缩空气先经过过滤器508，用于分离压缩空气中凝聚的水分和其它杂质，使压缩空气得到初步净化；减压阀502通过气压管路依次连接压力表509、油雾器510和二位五通阀503，其中，过滤器508、减压阀502和油雾器510构成气动三联件，压力表509上可以读取由减压阀502设定的系统压力的压力值，油雾器510能够将润滑油进行雾化注入到压缩空气流中，对系统进行润滑。

本实施例中，气缸4通过固定组件固定在床身1上，其中，固定组件包括固定连接床身1的气缸安装套10和设于气缸安装套10的一端的底板11气缸4安装在气缸安装套10内，气缸4的缸体401尾部连接底板11，气缸安装套10由螺栓紧固在床身1上，并由圆柱销定位，缸体401的尾部与底板11螺栓连接后整体与气缸安装套10螺栓连接固定。

本实施例中，缸体401的头部固定安装有连接座12，连接座12上设有第一缓冲器6，缸体401的头部用紧定螺钉紧固安装了连接座12，连接座12上螺纹连接了第一缓冲器6，通过第一缓冲器6，采用可变缓冲，可以缓冲进给拖板2向后运动实现快速退刀时，进给拖板2的自身的动能对床身1的冲击，防止振动。此外，气缸4的活塞杆402通过锁紧块13连接进给拖板2的尾部，活塞杆402与锁紧块13由螺纹连接，并由螺母紧固，锁紧块13又由螺栓与进给拖板2尾部连接。

本实施例中，进给拖板2的右端与缓冲器套14螺纹紧固连接，缓冲器套14又与第二缓冲器8螺纹连接，并用螺母锁紧，通过第二缓冲器8，能够缓冲进给拖板2由刀具测量、换刀位到刀具加工位快速移动的动能，防止其对机床的床身1的冲击。同时，通过第一缓冲器6和第二缓冲器8的配合设置，能够确保移动重复定位精度在0.003mm以内。

本实施例中，如图4、5所示，螺杆减速机3包括箱体301、蜗杆302、蜗轮303和螺杆304，蜗杆302可转动的连接于箱体301内，具体的，蜗杆302通过轴承连接于箱体301内；蜗杆302与蜗轮303配合连接，螺杆304穿过蜗轮303，且蜗轮303与螺杆304螺纹连接；此外，箱体301内沿螺杆304轴线的方向设有端套305，端套305与螺杆304通过导向平键306连接，并由螺钉进行锁定。该螺杆减速机3的输入轴与蜗杆302设计为一体化轴，螺杆减速机3通过该一体化轴的旋转运动转化为螺杆304输出的直线运动，而一体化轴在进给手轮机构7带动下进行旋转运动。

该螺杆减速机3的主要作用是将输入轴(即上述的一体化轴)的旋转运动转化为螺杆304输出的直线运动，由于螺杆减速机3的输入轴与螺杆成90布置，实现了传递动力90度方向的改变。

蜗轮303的中心孔内设有螺杆304，并采用梯形螺纹将蜗轮303与螺杆304配合，螺杆304通过导向平键306键连接于端套305内，并由螺钉锁定。所以，蜗杆302在进给手轮机构8的作用下做旋转运动时，螺杆304不能与蜗轮303一同旋转，但可以沿导向平键306的方向前后移动，从而实现了圆周运动到直线运动的转化。

本实施例中，端套305设有润滑油嘴孔307，润滑油嘴孔307上设有润滑油嘴，通过润滑油嘴可以定期为螺杆减速机3添加润滑油，减缓蜗轮303、蜗杆302以及轴承的磨损。

本实施例中，如图6所示，进给手轮机构7包括手轮701和连接螺杆减速机3的输入轴的进给传动轴702，进给传动轴702穿过手轮701，手轮701与进给传动轴702通过平键连接。具体的，可以在手轮701上设置手柄709，以方便工作人员通过手柄709转动手轮701。本发明提供的进给手轮机构7，在工作人员可以转动手轮701，在手轮701的作用下，带动与手轮701通过平键连接的进给传动轴702转动，在进给传动轴702的带动下，给予螺杆减速机3的输入轴的旋转运动。

本实施例中，进给手轮机构还包括斜齿轮703、内啮合蜗杆704、内啮合蜗轮705、刻度套706和刻度转盘707，进给传动轴702依次穿过斜齿轮703、刻度套706和手轮701，斜齿轮703的内端与进给传动轴702通过平键连接，而且刻度套706的中心孔与进给传动轴702通过平键连接，斜齿轮703的外端与内啮合蜗杆704啮合，内啮合蜗杆704与内啮合蜗轮705配合，内啮合蜗轮705上连接刻度转盘707。本发明提供的进给手轮机构7，手轮701带动进给传动轴702转动，由于进给传动轴702键连接斜齿轮703，进给传动轴702带动斜齿轮703转动，斜齿轮703通过内啮合蜗杆704和内啮合蜗轮705带动刻度转盘707旋转，从而可以通过刻度转盘707控制旋转的角度。内啮合蜗轮705、内啮合蜗杆704以及斜齿轮703之间的相互配合，主要是实现进给手轮机构7的微量进给，可实现0.001毫米的进给，高精度刀具刃口的微量进给加工，确保刀具刃口的表面粗糙度、尺寸精度和形状位置精度。此外，在内啮合蜗轮705与刻度转盘707之间设置O型圈708，O型圈708起到外圆柱面密封的作用。

具体的，如图7所示，进给手轮机构7设置在床身1上，进给传动轴702的一端依次穿过斜齿轮703和手轮701，进给传动轴702的另一端穿过床身1与螺杆减速机3的输入轴连接，床身1内壁中由螺栓固定有轴承座15，轴承座15内设有轴承，床身1上设有的该轴承，以支撑进给传动轴702，进给传动轴702的另一端穿过轴承连接弹性联轴器16，弹性联轴器16的另一端连接螺杆减速机3的输入轴。进给传动轴702与螺杆减速机3的输入轴通过弹性联轴器16连接，将进给手轮机构7的手轮701的旋转位移通过进给传动轴702、弹性联轴器16输入到螺杆减速机3中，经过螺杆减速机3的转换，以螺杆304的直线位移输出。

气缸4带动进给拖板2沿导轨前后的快速移动，实现了刀具的快速进、退刀；刀具的快速退刀末端位置由气缸4的活塞杆402的缩回末端位决定的，这个位置基本是固定的；而刀具快速进刀位置是由螺杆减速机3的螺杆304前端的伸出量决定的，刀具与进给拖板2快速到达进刀位时，刀具和砂轮面还没有接触，这时，旋转进给手轮机构7的手轮701，使螺杆304向进刀方向移动，刀具和进给拖板2在气缸4的压力的推动下，也同步沿进刀方向移动，一直到刀具与砂轮面刚好接触到，这个过程是对刀的过程，之后，再沿刀具进给方向移动，就开始了刀具的磨削过程，在刀具磨削过程中，刀具和进给拖板2在恒定的气体压力作用下运动，也就实现了刀具的恒压力磨削。

本发明采用了机械进给系统和气压传动系统相结合的方式，提供一种快速进退刀和恒压进给机构来实现可调速的刀具快速进、退刀，确保其重复定位精度在0.003毫米以内；同时又实现了刀具加工时的恒压进给，确保每次进给都是在统一的压力下，确保进给的均匀性以及刀具刃口的加工一致性和可靠性，避免由于人为因素对机构的损坏。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。