专利名称：高精度数控特大型立式磨削中心的装卸机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种安装及拆卸技术，特别是涉及一种应用于高精度数控特大型立式 磨削中心的砂轮主轴上的装卸机构。
背景技术：
众所周知，立式磨床可对圆柱、圆锥、球轴承内外套圈、滚道及端面各表面的多批 量、多品种、多规格的精加工磨削，也适用於齿轮类、套筒类等零件的高精度磨削加工，所以 其发展速度相当惊人，所述立式磨床通过采用先进的部件，例如砂轮交换装置、刀具交换装 置、机械手、自动测量装置，形成集成程度更高的复合机床，即业内称之为磨削中心。我们知道，在磨削中心工作时，往往需要针对不同工件的形状、材料、或硬度等等 要更换各种规格的砂轮以适应磨削加工的需要，而在特大型立式磨削中心上，由于所述特 大型立式磨削中心可加工种类繁多的工件，具有万能性，而且由于机床巨大，人工调换砂轮 极为不便，也不安全，再加上所述立式磨削中心高度自动化，可配置除砂轮以外其他各种刀 具，所有程序均自动进行(包括换刀)，若因为要换砂轮而停机进行人事干预几乎不可能。在调换砂轮的过程中，由于每次调换砂轮不可避免的机械误差，也会引起砂轮不 平衡的改变而直接影响加工质量，另外，由于砂轮更换后新旧砂轮的尺寸变化，要由人工修 正，很容易产生人工修正误差，直接影响到主轴的运动精度，导致影响到磨削作业的质量。所以，如何提供一种高精度数控特大型立式磨削中心的装卸机构，以避免现有技 术中的缺点，已经成为相关领域之业者目前亟待解决的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高精度数控特大型立 式磨削中心的装卸机构，以使立式磨削中心具有自动换刀(换砂轮)的功能，进而扩展实用 范围和节省调换砂轮的时间和劳动强度。为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高精度数控特大型立式磨削中 心的装卸机构，用于对所述高精度数控特大型立式磨削中心的砂轮主轴进行安装及拆卸作 业，所述装卸机构至少包括砂轮主轴，驱动装置，推力套以及多个钢球，其中，所述砂轮主 轴具有一椎体端，所述椎体端套设于一具有锥形内腔的砂轮夹板体中，且所述椎体端外径 具有一大圆柱面及一小圆柱面；所述驱动装置包括油缸推杆以及蝶形弹簧，所述蝶形弹簧 产生轴向力驱动所述油缸推杆正向或反向运动；所述推力套连接所述油缸推杆，于油缸推 杆正向或反向运动时带动所述推力套于正向或反向运动；所述多个钢球设置于所述推力 套、砂轮主轴及砂轮夹板体之间，并围设于所述大圆柱面或小圆柱面上，当所述推力套的正 向运动时，推动所述钢球自小圆柱面爬上大圆柱面的同时推动所述砂轮夹板体与砂轮主轴 的椎体端锁紧，当所述推力套的反向运动时，所述钢球自大圆柱面回落至小圆柱面，所述砂 轮夹板体与砂轮主轴分离。本发明的高精度数控特大型立式磨削中心的装卸机构还包括一砂轮自动平衡及防撞装置，设置于所述砂轮主轴的椎体端，用以保证砂轮能随时得到平衡，以及用于保证砂 轮与其他物件快速相遇时能及时地“刹车”，确保主轴的高精度回转。在本发明的高精度数控特大型立式磨削中心的装卸机构中，当所述钢球围设于小 圆柱面上时，所述钢球形成的圆外径小于所述砂轮夹板体之锥形内腔的内径，以使所述砂 轮夹板体就自动落下，完成卸下动作。在本发明的高精度数控特大型立式磨削中心的装卸机构中，所述驱动装置为液压 油缸，所述驱动装置具有发讯开关，且所述发讯开关可以发出卸下、锁紧、及抓空3种信号。本发明的高精度数控特大型立式磨削中心的装卸机构还包括一保持架以及防脱套。如上所述，本发明的高精度数控特大型立式磨削中心的装卸机构与现有技术相 比，所述立式磨削中心具有自动换刀(换砂轮)的功能，不但扩展了实用范围，而且大大节 省了调换砂轮的时间和劳动强度。本发明还采用了自动平衡技术及自动防撞技术，保证了 交换后的砂轮能自动进行平衡处理以及安全地进行工作程序，采用了本本发明所提供的装 卸机构后能大大地缩短砂轮更换时间，保证了工作的安全性，保证整个电主轴系统的高精 度、高效率运转。
图1为本发明高精度数控特大型立式磨削中心的装卸机构示意图。图2为图1的A处放大示意图。图3本发明的装卸机构的钢球滚动示意图。图4本发明的装卸机构的钢球受力示意图。
具体实施例方式以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书 所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实 施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在不背离本 发明的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1至图4，图1及图2为本发明的高精度数控特大型立式磨削中心的装卸 机构示意图，图3及图4为本发明的装卸机构实施方式示意图。需要说明的是，本实施例中 所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组 件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及 比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。如图所示，本发明提供一种高精度数控特大型立式磨削中心的装卸机构，用于对 所述高精度数控特大型立式磨削中心的砂轮主轴11进行安装及拆卸作业，所述装卸机构 至少包括砂轮主轴11，驱动装置13，推力套14以及多个钢球15。请一并参阅图2，图2为图1的A处放大示意图，如图所示，所述砂轮主轴11具有 一椎体端(未标示)，所述椎体端套设于一具有锥形内腔的砂轮夹板体12中，且所述椎体端 外径具有一大圆柱面111及一小圆柱面112。于具体的实施方式中，当所述钢球16围设于 小圆柱面111上时，所述钢球16形成的圆外径小于所述砂轮夹板体12之锥形内腔的内径，
4以使所述砂轮夹板体12就自动落下，完成卸下动作。所述驱动装置13包括油缸推杆131以及蝶形弹簧134，所述蝶形弹簧134产生轴 向力驱动所述油缸推杆131正向或反向运动；于具体的实施方式中，所述驱动装置13为液 压油缸，所述驱动装置13具有发讯开关(未图示)，且所述发讯开关可以发出卸下、锁紧、及 抓空3种信号。所述推力套15连接所述油缸推杆131，于油缸推杆131正向或反向运动时带动所 述推力套15于正向或反向运动。所述多个钢球16设置于所述推力套15、砂轮主轴11及砂 轮夹板体12之间，具体的，所述多个钢球16围设于砂轮主轴11的大圆柱面111或小圆柱 面112上，且所述钢球16的外面与砂轮夹板体12相配合。本发明的关键是采用钢球16作为力传递的载体，来传递所述驱动装置13产生的 力来拉动所述砂轮夹板体12与砂轮主轴11的锥体密合锁紧，所述钢球16的第二作用是利 用其自由滚动特性，跟着所述推力套15后退时，钢球16滚动到砂轮主轴11前端的小圆柱 面112，使数粒钢球16最高点形成的圆周直径小于砂轮夹板体12的最小孔径，使砂轮夹板 体12轻松地与砂轮主轴11，完成卸下动作。请一并参阅图3及图4，所述驱动装置13的发讯开关发出锁紧信号时，所述蝶形弹 簧134产生轴向力驱动所述油缸推杆131正向运动(如图示中箭头所指右方向)，进而带动 所述推力套15的正向运动，推力套15推动所述钢球16自小圆柱面112爬上大圆柱面111 的同时推动所述砂轮夹板体12与砂轮主轴11的椎体端紧密锁紧，以完成锁紧动作。此时， 所述钢球16的受力呈如图4所示，钢球16的力F为两个力Fx与Fy的合力。所述驱动装置13的发讯开关发出卸下信号时，所述驱动装置13向左运动，在压缩 碟形弹簧132同时又通过油缸推杆131推动推力套15反向运动(如图示中箭头所指左方 向)，使所述推力套15反向运动把钢球16拉到砂轮主轴11的小圆柱面112，呈如图3所示， 当所述钢球16围设于小圆柱面111上时，所述钢球16形成的圆外径小于所述砂轮夹板体 12之锥形内腔的内径，以使所述砂轮夹板体12就自动落下，完成卸下动作。于具体的实施方式中，所述装卸机构还包括一砂轮自动平衡及防撞装置16，设置 于所述砂轮主轴11的椎体端，用以保证砂轮能随时得到平衡，以及用于保证砂轮与其他物 件快速相遇时能及时地“刹车”，确保主轴的高精度回转。于具体的实施方式中，所述装卸机构还包括一设置于所述砂轮主轴11的椎体端 的保持架17以及防脱套18。综上所述，本发明的高精度数控特大型立式磨削中心的装卸机构与现有技术相 比，所述立式磨削中心具有自动换刀(换砂轮)的功能，不但扩展了实用范围，而且大大节 省了调换砂轮的时间和劳动强度。本发明还采用了自动平衡技术及自动防撞技术，保证了 交换后的砂轮能自动进行平衡处理以及安全地进行工作程序，采用了本本发明所提供的装 卸机构后能大大地缩短砂轮更换时间，保证了工作的安全性，保证整个电主轴系统的高精 度、高效率运转。而且，本发明的装卸机构具有结构简单，工作性能可靠，实施成本较低，加 工精度高，运行安全可靠的特性。故，与现有技术相比，本发明有效克服了现有技术中的种 种缺点而具高度产业利用价值。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟 习此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完 成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
权利要求
1.一种高精度数控特大型立式磨削中心的装卸机构，用于对所述高精度数控特大型立 式磨削中心的砂轮主轴进行安装及拆卸作业，其特征在于，所述装卸机构至少包括砂轮主轴，其具有一椎体端，所述椎体端套设于一具有锥形内腔的砂轮夹板体中，且所 述椎体端外径具有一大圆柱面及一小圆柱面；驱动装置，包括油缸推杆以及蝶形弹簧，所述蝶形弹簧产生轴向力驱动所述油缸推杆 正向或反向运动；推力套，连接所述油缸推杆，于油缸推杆正向或反向运动时带动所述推力套于正向或 反向运动；以及多个钢球，设置于所述推力套、砂轮主轴及砂轮夹板体之间，并围设于所述大圆柱面或 小圆柱面上，当所述推力套的正向运动时，推动所述钢球自小圆柱面爬上大圆柱面的同时 推动所述砂轮夹板体与砂轮主轴的椎体端锁紧，当所述推力套的反向运动时，所述钢球自 大圆柱面回落至小圆柱面，所述砂轮夹板体与砂轮主轴分离。
2.如权利要求1所述的高精度数控特大型立式磨削中心的装卸机构，其特征在于所 述装卸机构还包括一砂轮自动平衡及防撞装置，设置于所述砂轮主轴的椎体端，用以保证 砂轮能随时得到平衡，以及用于保证砂轮与其他物件快速相遇时能及时地“刹车”，确保主 轴的高精度回转。
3.如权利要求1所述的高精度数控特大型立式磨削中心的装卸机构，其特征在于所 述钢球围设于小圆柱面上时，所述钢球形成的圆外径小于所述砂轮夹板体之锥形内腔的内径。
4.如权利要求1所述的高精度数控特大型立式磨削中心的装卸机构，其特征在于所 述装卸机构还包括一设置于所述砂轮主轴的椎体端的保持架。
5.如权利要求1所述的高精度数控特大型立式磨削中心的装卸机构，其特征在于所 述装卸机构还包括一设置于所述砂轮主轴的椎体端的防脱套。
6.如权利要求1所述的高精度数控特大型立式磨削中心的装卸机构，其特征在于所 述驱动装置为液压油缸。
7.如权利要求6所述的高精度数控特大型立式磨削中心的装卸机构，其特征在于所 述驱动装置具有发讯开关。
8.如权利要求7所述的高精度数控特大型立式磨削中心的装卸机构，其特征在于所 述发讯开关可以发出卸下、锁紧、及抓空3种信号。
全文摘要
本发明提供一种高精度数控特大型立式磨削中心的装卸机构，用于对所述高精度数控特大型立式磨削中心的砂轮主轴进行安装及拆卸作业，所述装卸机构至少包括砂轮主轴，驱动装置，推力套以及多个钢球，藉由所述推力套带动内置钢球，利用其自由滚动特性，随推力套后正向或反向运动以完成砂轮主轴进行安装及拆卸作业，以使所述立式磨削中心具有自动换刀(换砂轮)的功能，进而扩展实用范围和节省调换砂轮的时间和劳动强度。
文档编号B24B41/00GK102001037SQ20101013924
公开日2011年4月6日 申请日期2010年4月2日 优先权日2010年4月2日
发明者吴一峰, 沈惠廉, 苏安翔, 钱敏 申请人:上海莱必泰数控机床股份有限公司