专利名称：砂轮下位磨削法自动上下料五轴联动数控工具磨床的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种砂轮下位磨削法自动上下料五轴联动数控工具磨床，适用于复杂 金属切削刀具的全自动、高效、高精度数控磨削加工，属于数控加工技术及装备技术领域。
背景技术：
金属切削刀具的磨削加工主要采用普通万能工具磨床和数控工具磨床。现在国内 外的这些普通万能工具磨床和数控工具磨床产品在运动轴结构布局上都是采用砂轮主轴 位于工件主轴的上方位置或侧面位置的机械结构，在磨削加工刀具时，都是砂轮从工件的 上方或侧面进刀，并在工件的上方或侧面进行磨削，我们称这种磨削方法为砂轮上位或砂 轮侧位磨削法。采用砂轮上位或砂轮侧位磨削法的工具磨床一般需要将砂轮主轴布置在一 个具有上下移动机构的立柱上，由于砂轮主轴体积大、重量大，为了保证机床的强度、刚性 和稳定性，必须采用大质量的床身和立柱，这就导致机床体积大、重量大、机床重心偏高、加 工难度大、成本高。高效率、全自动化是现代工具磨床的必然发展趋势，为此数控工具磨床 必须具备工件自动上下料功能。采用砂轮上位或砂轮侧位磨削法的工具磨床除了上述结构 缺点外，因为庞大的立柱结构“碍事”，在机床原来操作空间内，很难配置工件自动上下料装 置，而且也很难借用机床原有的各运动轴来实现上下料运动，因此一般的处理方法是在原 机床的侧面加装单独具有足够自由度的机械手来实现自动上下料功能，这一方面使机床体 积和占地面积变得很庞大，另一方面因为不能借用机床原有运动轴实现上下料运动，使机 床运动结构复杂、成本增加。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种砂轮下位磨削法自动上下料五轴联动数 控工具磨床，该工具磨床能在原有操作空间内配置自动上下料装置，结构紧凑、体积小。为了解决上述问题，本发明提供的砂轮下位磨削法自动上下料五轴联动数控工具 磨床，包括床身、砂轮部件、工件夹具和自动上下料部件，以及X轴部件、Y轴部件、Z轴部件 三个直线运动部件，和绕Y轴方向旋转的B轴部件、绕Z轴方向旋转的C轴部件，所述X轴 部件、所述C轴部件和所述自动上下料部件安装在所述床身上，所述Y轴部件安装在所述X 轴部件上，所述ζ轴部件安装在所述Y轴部件上，所述B轴部件安装在所述Z轴部件上，所 述工件夹具安装在所述B轴部件上，所述砂轮部件安装在所述C轴部件上。优选地，所述工件自动上下料部件通过上下料支架安装在床身上，位于砂轮部件 上方部位。优选地，所述X轴部件包括X轴直线导轨，所述X轴直线导轨连装有X轴滑板，X轴 电机驱动X轴滚珠丝杆，带动所述X轴滑板沿所述X轴直线导轨做X向移动。进一步地，所述Y轴部件包括Y轴直线导轨，所述Y轴直线导轨设在所述X轴滑板 上，所述Y轴直线导轨上连装有Y轴滑板，Y轴电机驱动Y轴滚珠丝杆，带动所述Y轴滑板 沿所述Y轴直线导轨做Y向移动。
进一步地，所述Y轴滑板上还连装有立柱，所述Z轴部件包括Z轴直线导轨，所述 Z轴直线导轨设在所述立柱上，所述Z轴直线导轨上连装有Z轴滑板，Z轴电机驱动Z轴滚 珠丝杆，带动所述Z轴滑板沿所述Z轴直线导轨做Z向移动。进一步地，所述B轴部件包括B轴主轴，所述B轴主轴连装在所述Z轴滑板上，B轴 电机连装带动所述B轴主轴旋转的蜗轮蜗杆。进一步地，所述C轴部件包括C轴主轴，所述C轴主轴装在所述床身上，C轴电机 连装带动所述C轴主轴旋转的蜗轮蜗杆。优选地，所述砂轮部件包括砂轮主轴、装在所述砂轮主轴上的砂轮，所述砂轮位于 所述工件夹具下方。本发明的砂轮下位磨削法自动上下料五轴联动数控工具磨床，对传统的采用砂轮 上位或砂轮侧位磨削法的工具磨床的机床运动结构轴布局结构重新进行分析，改变了其布 局结构，以便在机床原有空间内增加工件自动上下料装置配置，并尽可能借用机床原有运 动轴实现上下料运动，为一种结构紧凑、自动上下料装置成本低、行程短、效率高的全自动 数控工具磨床，同时，改变机床结构后的全自动数控工具磨床还要具有操作方便、机床重心 低、刚性好、体积小、成本低的优良性能。
图1为本发明砂轮下位磨削法自动上下料五轴联动数控工具磨床的立体结构示 意图。图2为本发明砂轮下位磨削法自动上下料五轴联动数控工具磨床的主视图。图3为图2的左视图。图4为图2的俯视图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明做具体说明。如图1所示，本发明提供的砂轮下位磨削法自动上下料五轴联动数控工具磨床， 包括床身1、砂轮部件8、工件夹具6和自动上下料部件7，以及X轴部件2、Y轴部件3、Ζ轴 部件4三个直线运动部件，和绕Y轴方向旋转的B轴部件5、绕Z轴方向旋转的C轴部件9， X轴部件2、C轴部件9和自动上下料部件7安装在床身1上，Y轴部件3安装在X轴部件2 上，Z轴部件4安装在Y轴部件3上，B轴部件5安装在Z轴部件4上，工件夹具6安装在B 轴部件5上，砂轮部件8安装在C轴部件9上。如图1和图3所示，工件自动上下料部件7通过上下料支架22安装在床身1上， 位于砂轮部件8上方部位。上下料部件7主要包括上下料装置底座、上下料轮盘23、上下料 轮盘蜗轮副箱体、上下料轮盘电机、上下料机械手前后运动气缸24、上下料机械手翻转气缸 25、上下料机械手工件夹持手指26组成。如图4和图2所示，X轴部件2包括X轴直线导轨10，X轴直线导轨10连装有X 轴滑板，X轴电机11驱动X轴滚珠丝杆12，带动X轴滑板沿X轴直线导轨10做X向移动。 Y轴部件3包括Y轴直线导轨13，Y轴直线导轨13设在X轴滑板上，Y轴直线导轨13上连 装有Y轴滑板，Y轴电机14驱动Y轴滚珠丝杆15，带动Y轴滑板沿Y轴直线导轨13做Y向移动。Y轴滑板上还连装有立柱19，Z轴部件4包括Z轴直线导轨16，Z轴直线导轨16设 在立柱19上，Z轴直线导轨16上连装有Z轴滑板，Z轴电机17驱动Z轴滚珠丝杆18，带动 Z轴滑板沿Z轴直线导轨16做Z向移动。B轴部件5包括B轴主轴，B轴主轴连装在Z轴滑板上，B轴电机连装带动B轴主 轴旋转的蜗轮蜗杆。C轴部件9包括C轴主轴，C轴主轴装在床身上，C轴电机连装带动C 轴主轴旋转的蜗轮蜗杆。如图2所示，砂轮部件8包括砂轮主轴20、装在砂轮主轴20上的砂轮21，砂轮21 位于工件夹具6下方。砂轮21用于实现工件磨削主切削运动。本发明改变了已有普通万能工具磨床或数控工具磨床的将砂轮部件连同C轴回 转工作台部件安装于大型立柱上、并且置于工件主轴部件(B轴部件)上方位置的结构设计， 直接将砂轮主轴部件连同C轴回转工作台部件安装在床身上、并且置于工件主轴的下方位 置，而原有的工件与砂轮之间的上下相对运动通过工件主轴的上下运动实现，这种机床结 构称为砂轮下位结构，采用这种结构的数控工具磨床对刀具进行磨削加工，称为砂轮下位 磨削法。使用时，将刀具数控磨削加工程序输入数控系统，数控系统控制本发明的砂轮下 位磨削法自动上下料五轴联动数控工具磨床，进行金属刀削具的磨削加工。本发明的有益效果如下
首先，由于采用砂轮下位机床结构，保证了在不扩张机床原有操作空间的前提下，直接 在砂轮部件的上方增加安装工件自动上下料装置，从而在一样的机床操作空间内增加了机 床的功能，有效提高机床利用率和性价比。其次，由于采用砂轮下位结构，将工件主轴B轴部件安装在Z轴上，保证了自动上 下料机构可以很方便借用机床原有的X、Y、Z轴运动轴的运动来实现自动上下料的运动，从 而降低了自动上下料机构的自由度数目、简化了上下料装置，降低了成本；而且采用这种上 下料结构的另一重要优点是上下料行程短，因而上下料时间短、效率高。再次，由于采用砂轮下位结构，进行刀具磨削运动时，体积大、重量大的砂轮主轴 部件不再需要上下运动，而仅仅是在回转工作台上转动，从而降低了机床重心，增强了机床 的稳定性和刚性，改善了机床动态性能。而替代砂轮主轴安装在Z轴上的工件主轴由于体 积小、重量轻，因而Z轴无需增加配重或平衡机构，降低了机床的复杂性、体积和成本。以上只是对发明进行了示例性的说明，本发明的具体实现方式并不局限于此。任 何采用本发明的构思和技术方案进行的非实质性修改，均在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种砂轮下位磨削法自动上下料五轴联动数控工具磨床，包括床身(1)、砂轮部件(8)、工件夹具(6)和自动上下料部件(7)，以及X轴部件(2)、Y轴部件(3)、Z轴部件(4)三个直线运动部件，和绕Y轴方向旋转的B轴部件(5)、绕Z轴方向旋转的C轴部件(9)，其特征是所述X轴部件(2)、所述C轴部件(9)和所述自动上下料部件(7)安装在所述床身(1)上，所述Y轴部件(3)安装在所述X轴部件(2)上，所述Z轴部件(4)安装在所述Y轴部件(3)上，所述B轴部件(5)安装在所述Z轴部件(4)上，所述工件夹具(6)安装在所述B轴部件(5)上，所述砂轮部件(8)安装在所述C轴部件(9)上。
2.根据权利要求1所述的砂轮下位磨削法砂轮下位磨削法自动上下料五轴联动数控 工具磨床，其特征是所述自动上下料部件(7 )通过上下料支架(22 )安装在床身(1)上，位 于砂轮部件(8)上方部位。
3.根据权利要求1所述的砂轮下位磨削法自动上下料五轴联动数控工具磨床，其特征 是所述X轴部件(2)包括X轴直线导轨(10)，所述X轴直线导轨(10)连装有X轴滑板，X 轴电机(11)驱动X轴滚珠丝杆(12)，带动所述X轴滑板沿所述X轴直线导轨(10)做X向 移动。
4.根据权利要求3所述的砂轮下位磨削法自动上下料五轴联动数控工具磨床，其特征 是所述Y轴部件(3)包括Y轴直线导轨(13)，所述Y轴直线导轨(13)设在所述X轴滑板 上，所述Y轴直线导轨(13)上连装有Y轴滑板，Y轴电机(14)驱动Y轴滚珠丝杆(15)，带动 所述Y轴滑板沿所述Y轴直线导轨(13)做Y向移动。
5.根据权利要求4所述的砂轮下位磨削法自动上下料五轴联动数控工具磨床，其特征 是所述Y轴滑板上还连装有立柱(19)，所述Z轴部件(4)包括Z轴直线导轨(16)，所述Z 轴直线导轨(16)设在所述立柱(19)上，所述Z轴直线导轨(16)上连装有Z轴滑板，Z轴电 机(17)驱动Z轴滚珠丝杆(18)，带动所述Z轴滑板沿所述Z轴直线导轨(16)做Z向移动。
6.根据权利要求5所述的砂轮下位磨削法自动上下料五轴联动数控工具磨床，其特征 是所述B轴部件(5)包括B轴主轴，所述B轴主轴连装在所述Z轴滑板上，B轴电机连装 带动所述B轴主轴旋转的蜗轮蜗杆。
7.根据权利要求6所述的砂轮下位磨削法自动上下料五轴联动数控工具磨床，其特征 是所述C轴部件(9)包括C轴主轴，所述C轴主轴装在所述床身上，C轴电机连装带动所 述C轴主轴旋转的蜗轮蜗杆。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的砂轮下位磨削法自动上下料五轴联动数控工 具磨床，其特征是所述砂轮部件(8)包括砂轮主轴(20)、装在所述砂轮主轴(20)上的砂轮 (21)，所述砂轮(21)位于所述工件夹具(6 )下方。
全文摘要
本发明提供一种砂轮下位磨削法自动上下料五轴联动数控工具磨床，包括床身、砂轮部件、工件夹具和自动上下料部件，以及X轴部件、Y轴部件、Z轴部件三个直线运动部件，和绕Y轴方向旋转的B轴部件、绕Z轴方向旋转的C轴部件，所述X轴部件、所述C轴部件和所述自动上下料部件安装在所述床身上，所述Y轴部件安装在所述X轴部件上，所述Z轴部件安装在所述Y轴部件上，所述B轴部件安装在所述Z轴部件上，所述工件夹具安装在所述B轴部件上，所述砂轮部件安装在所述C轴部件上。该磨床能在原有操作空间内配置自动上下料装置，结构紧凑、机床重心低、刚性好、体积小、成本低，并尽可能借用机床原有运动轴实现上下料运动。
文档编号B24B3/00GK101890660SQ20101017795
公开日2010年11月24日 申请日期2010年5月20日 优先权日2010年5月20日
发明者何耀雄 申请人:上海黑格数控科技有限公司