专利名称：一种用于曲面修磨的四轴数控装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对复杂曲面的多维度修磨设备，尤其是涉及一种用于曲面修磨的四轴数控装置。
背景技术：
随着科技的发展和加工产业的日新月异，加工中对刀具、零部件等的修磨提出了更高的要求，特别是对于复杂曲面的零部件修磨行业在国外早已形成规模，而国内仍然处于一个研发阶段，不具有成熟的产品和市场。现在，跨国公司纷纷在中国推出修磨业务，表明中国用户已经逐渐意识到刀具修磨的重要性，潜在的市场需求巨大。如何获得高精度的表面加工质量成为当前的一个热点问题，而用砂轮进行误差补 偿磨削加工是加工高质量平面或者曲面的常用方法，使用合乎要求的加工砂轮是进行补偿加工的前提。砂轮磨损后，选择理想的砂轮修整方式将直接影响到加工后工件的表面质量。因此，无论是在用砂轮直接修磨方面，还是在对磨损后的砂轮进行修整方面，具有多维度的修整装置都显得十分必要。目前，为了获得理想的表面形状，主要采用金刚石修整工具，在有些情况下，例如为了获得圆弧或V形等表面，机械式修整是能够采用的唯一办法。但目前的机械式修整系统大多功能单一，只能修整特定形状的砂轮，不具有多维度修磨的能力。为实现高精度非球面加工中平面、圆弧及球面等形状曲面的修整，需要开发新型数控修整装置，但目前国内数控修整技术仍处于试验研究阶段，没有形成正式的产品面世。中国专利CN1428225公开一种磨床砂轮修整器，包括修整工具、底座及数控系统，底座安装于磨床工作台上，底座上面设有一转盘，数控系统控制伺服电机驱动转盘转动，修整工具安装在转盘上，修整工具直接修整砂轮，且其刃口的圆弧圆心落在转盘的转动轴心线上。中国专利CN1861323公开一种数控成形磨齿砂轮修整器，包括底座、修整轮支承机构、动力传递机构，设有一修整轮调整机构，修整轮调整机构由调整平台、导向和芯棒构成；导向一端成对夹住调整平台，另一端分别通过与其相配的底座上的滑槽安装在底座上，芯棒安装在底座中央；所述动力传递机构包括弹簧软轴，弹簧软轴和修整轮轴之间为键配合；修整轮通过修整轮支承机构安装于调整平台上。
发明内容
本发明目的在于提供一种对刀精准、修整轮修整姿态调整范围大的可对复杂曲面进行多维度修磨的用于曲面修磨的四轴数控装置。本发明设有摆臂支撑底座、摆转轴传动机构、摆转轴伺服电机、摆转轴、摆臂、升降轴伺服电机、升降轴传动机构、升降轴、肋板、导轨垫板、左侧升降导轨、右侧侧升降导轨、光栅尺、螺母座、左挡板、右挡板、下挡板、后挡板、倾斜定位板、倾斜转轴、滑槽、主轴箱、主轴、修整轮、修整轮接盘、主轴伺服电机、主轴传动机构、螺栓、左侧升降滑块、右侧升降滑块、滑动底座导轨、滑动底座滑板、滑动底座伺服电机、滑动传动机构和数控电路；摆臂支撑底座固定在外部工作台上，摆臂支撑底座与摆转轴传动机构连接，摆转轴伺服电机与摆转轴传动机构联接，摆转轴传动机构与摆转轴相连，摆转轴与摆臂连接；升降轴伺服电机连接升降轴传动机构，升降轴传动机构与升降轴相连。升降轴伺服电机与升降轴传动机构通过肋板与摆臂相连，摆臂上固定有导轨垫板，左侧升降导轨和右侧侧升降导轨固定在导轨垫板上。光栅尺与左侧升降滑块连接，光栅尺固定在摆臂左侧。升降轴与螺母座相连，螺母座与后挡板相连；主轴伺服电机与主轴传动机构相连，主轴传动机构连接主轴，主轴与修整轮接盘连接，修整轮固定在修整轮接盘上；倾斜转轴穿过主轴箱，倾斜转轴与左挡板、右挡板相连接；倾斜定位板固定在右挡板上，滑槽固定在主轴箱上，螺栓穿过倾斜定位板与滑槽间隙配合；主轴箱固于滑动底座滑板上，滑动底座滑板与滑动底座导轨滑动配合，滑动底座伺服电机与滑动传动机构联动连接，滑动传动机构与滑动底座滑板联动连接；数控电路的控制信号输出端分别与主轴伺服电机、升降轴伺服电机、滑动底座伺服电机和摆转轴伺服电机电连接。所述摆臂的摆动角度可为正负60 °。所述主轴箱的倾斜角最好设有四档度数，四档度数分别为0°、3°、8°、10°，四档的度数对应于设于倾斜定位板四个孔与滑槽的配合位置当螺栓连接设于倾斜定位板的左下定位孔时，倾斜角为0° ;当螺栓连接设于倾斜定位板的右下定位孔时，倾斜角为3° ;当螺栓连接设于倾斜定位板的左上定位孔时，倾斜角为8° ;当螺栓连接设于倾斜定位板的右上定位孔时，倾斜角为10°。本发明的工作原理简述如下工作时，通过数控系统对主轴伺服电机、升降轴伺服电机、滑动底座伺服电机和摆转轴伺服电机的控制，完成主轴动力的传动、主轴箱的升降、摆臂支撑底座的滑动和主轴箱的摆转，进而完成对修整轮修整姿态的调整。与现有技术比较，本发明具有如下突出优点I)多维度。本发明是一种具有底座滑动轴、主轴箱摆动轴、主轴箱升降轴以及主轴回转轴等四轴的联动装置。2)对刀精准。本发明装置中添加了光栅尺，可以用于显示升降行程，并方便对刀。3)修整轮修整姿态调整范围大。本发明摆臂的摆角范围为-60°飞0°，主轴箱倾斜角度可设定多个档位(如0°、3°、8°、10°四个档位)，主轴箱升降高度范围大(可为O 75_)。4)主轴箱可远移，这样可以避免磨床加工时的干涉。
图I是本发明实施例的主视结构示意图。图2是本发明实施例的立体结构示意图。图3为本发明实施例的摆臂支撑底座结构示意图。图4为本发明实施例的部分结构示意图。图5为本发明实施例的使用状态示意图之一(摆臂倾角和导轨高度调节至某一工况后的结构示意图)。图6为本发明实施例的使用状态示意图之二 (摆臂倾角和导轨高度调节至另一工况后的结构示意图。以下给出图1飞中涉及的主要配件的标记修整轮2、修整轮接盘3、主轴4、轴承上端盖5、轴承7、轴承下端盖9、主轴伺服电机I、主轴传动机构10、升降轴伺服电机28、升降轴传动机构22、摆转轴伺服电机18、摆转轴传动机构19、摆转轴20、摆臂21、滑槽11、螺栓26、倾斜定位板12、光栅尺28、升降轴23、左侧升降导轨29、右侧升降导轨16、导轨垫板24、左侧升降滑块30、右侧升降滑块25、摆臂支撑底座17、滑动底座导轨31、滑动底座滑板32、滑动底座伺服电机33、滑动传动机构36、倾斜转轴8、左挡板34、右挡板27、下挡板14、后挡板15、主轴箱6、螺母座35、肋板37。
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。参加图I 4，摆臂支撑底座17固定在工作台上，摆臂支撑底座17与摆转轴传动机构19连接，摆转轴伺服电机18连接摆转轴传动机构19，摆转轴传动机构19与摆转轴20相连，摆转轴20连接摆臂21。升降轴伺服电机28连接升降轴传动机构22，升降轴传动机构22与升降轴23相连。升降轴伺服电机28与升降轴传动机构22通过肋板37与摆臂21相连，摆臂21上固定有导轨垫板24，左侧升降导轨29和右侧侧升降导轨16固定在导轨垫板24上。光栅尺28与左侧升降滑块30连接，光栅尺28固定在摆臂21左侧。升降轴23与螺母座35相连，螺母座35与后挡板15相连。主轴伺服电机I与主轴传动机构10相连，主轴传动机构10连接主轴4，主轴4与修整轮接盘3连接，修整轮2固定在修整轮接盘3上。倾斜转轴8穿过主轴箱6，倾斜转轴8与左挡板34、右挡板27相连接。倾斜定位板12固定在右挡板15上，滑槽11固定在主轴箱6上，螺栓26穿过倾斜定位板12与滑槽11孔间隙 配合。通过数控系统对主轴伺服电机I、升降轴伺服电机28、滑动底座伺服电机33和摆转轴伺服电机18的控制，完成主轴动力的传动、主轴箱6的升降、摆臂支撑底座17的滑动和主轴箱6的摆转，进而完成对修整轮2修整姿态的调整。参见图5，本发明用于螺旋桨叶片的修磨。修磨时，将叶片固定位置后，将四轴数控装置摆臂支撑底座17固定到工作台上，将修整轮2 (例如圆柱形砂轮)装夹到修整轮接盘3上。首先移动摆臂支撑底座17，将修整刀具靠近需要修整的叶片。然后调节倾斜定位板12和滑槽11的配合，调整倾斜角度，调整好后用螺栓26固定。最后调整摆臂支撑底座17，使其靠近螺旋桨叶片，同时调整主轴箱6升降高度，查看光栅尺28度数，完成对刀。图5中未说明的其余标号与图I和2中所示标号对应一致。加工过程中数控系统根据叶片的形面，通过数控系统控制升降轴伺服电机28和摆转轴伺服电机18，联动控制修整轮2使其按照叶片形面轨迹修磨。当修磨叶片根部的时候，由于叶片的桨叶与叶片的中央桨壳连接处发生曲面的凸变(几乎成直角)，此时需要在控制升降轴伺服电机28和摆转轴伺服电机18之前，调节倾斜定位板12和滑槽11的配合，从而调整主轴箱6的倾斜角度，使修整轮2与叶片的中央桨壳不发生干涉，然后控制升降轴伺服电机28和摆转轴伺服电机18，联动控制修整轮2对根部复杂形面进行修磨。参见图6，本发明用于机床刀具的修磨，以磨床砂轮为例。工作时，四轴数控装置摆臂支撑底座17固定于机床上，将修整轮2 (例如杯形砂轮)装夹到修整轮接盘3上。首先移动摆臂支撑底座17和左侧升降滑块30、右侧升降滑块25，将修整刀具靠近需要修整的刀具，此处为磨床砂轮。然后调节倾斜定位板12和滑槽11的配合，调整倾斜角度，调整好后用螺栓26固定。然后调整摆臂支撑底座17使其靠近磨床砂轮，同时调整主轴箱6升降高度，查看光栅尺28度数，完成对刀。加工过程中可以根据加工精度，适时的使摆臂21转动一定角度，进而得到更高 的修磨质量。修磨完成后，数控系统驱动滑动底座伺服电机33，通过滑动传动机构36移动臂支撑底座17，进而使主轴箱6远离砂轮，避免磨床加工时出现干涉现象。图6中未说明的其余标号与实施例I对应一致。
权利要求
1.一种用于曲面修磨的四轴数控装置，其特征在于设有摆臂支撑底座、摆转轴传动机构、摆转轴伺服电机、摆转轴、摆臂、升降轴伺服电机、升降轴传动机构、升降轴、肋板、导轨垫板、左侧升降导轨、右侧侧升降导轨、光栅尺、螺母座、左挡板、右挡板、下挡板、后挡板、倾斜定位板、倾斜转轴、滑槽、主轴箱、主轴、修整轮、修整轮接盘、主轴伺服电机、主轴传动机构、螺栓、左侧升降滑块、右侧升降滑块、滑动底座导轨、滑动底座滑板、滑动底座伺服电机、滑动传动机构和数控电路； 摆臂支撑底座固定在外部工作台上，摆臂支撑底座与摆转轴传动机构连接，摆转轴伺服电机与摆转轴传动机构联接，摆转轴传动机构与摆转轴相连，摆转轴与摆臂连接；升降轴伺服电机连接升降轴传动机构，升降轴传动机构与升降轴相连；升降轴伺服电机与升降轴传动机构通过肋板与摆臂相连，摆臂上固定有导轨垫板，左侧升降导轨和右侧侧升降导轨固定在导轨垫板上；光栅尺与左侧升降滑块连接，光栅尺固定在摆臂左侧；升降轴与螺母座相连,螺母座与后挡板相连；主轴伺服电机与主轴传动机构相连,主轴传动机构连接主轴，主轴与修整轮接盘连接，修整轮固定在修整轮接盘上；倾斜转轴穿过主轴箱，倾斜转轴与左挡板、右挡板相连接；倾斜定位板固定在右挡板上，滑槽固定在主轴箱上，螺栓穿过倾斜定位板与滑槽间隙配合；主轴箱固于滑动底座滑板上，滑动底座滑板与滑动底座导轨滑动配合，滑动底座伺服电机与滑动传动机构联动连接，滑动传动机构与滑动底座滑板联动连接；数控电路的控制信号输出端分别与主轴伺服电机、升降轴伺服电机、滑动底座伺服电机和摆转轴伺服电机电连接。
2.如权利要求I所述的一种用于曲面修磨的四轴数控装置，其特征在于所述摆臂的摆动角度为正负60°。
3.如权利要求I所述的一种用于曲面修磨的四轴数控装置，其特征在于所述主轴箱的倾斜角有四档度数，四档的度数分别为0°、3°、8°、10°，四档的度数对应于设于倾斜定位板四个孔与滑槽的配合位置当螺栓连接设于倾斜定位板的左下定位孔时，倾斜角为0° ;当螺栓连接设于倾斜定位板的右下定位孔时，倾斜角为3° ;当螺栓连接设于倾斜定位板的左上定位孔时，倾斜角为8° ;当螺栓连接设于倾斜定位板的右上定位孔时，倾斜角为10。。
全文摘要
一种用于曲面修磨的四轴数控装置，涉及一种对复杂曲面的多维度修磨设备。提供一种对刀精准、修整轮修整姿态调整范围大的可对复杂曲面进行多维度修磨的用于曲面修磨的四轴数控装置。设有摆臂支撑底座、摆转轴传动机构、摆转轴伺服电机、摆转轴、摆臂、升降轴伺服电机、升降轴传动机构、升降轴、肋板、导轨垫板、左侧升降导轨、右侧侧升降导轨、光栅尺、螺母座、左挡板、右挡板、下挡板、后挡板、倾斜定位板、倾斜转轴、滑槽、主轴箱、主轴、修整轮、修整轮接盘、主轴伺服电机、主轴传动机构、螺栓、左侧升降滑块、右侧升降滑块、滑动底座导轨、滑动底座滑板、滑动底座伺服电机、滑动传动机构和数控电路。
文档编号B24B19/08GK102794691SQ20121031312
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月29日 优先权日2012年8月29日
发明者郭隐彪, 王春锦, 常小龙, 林建华 申请人:厦门大学