专利名称：Zc型蜗杆磨削用砂轮的cnc修整器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于磨削加工与磨床技术领域，涉及一种ZC型蜗杆磨削用砂轮的CNC修整器，专用于ZC型蜗杆磨削用砂轮的修型。
背景技术：
蜗轮蜗杆传动具有减速比大、结构紧凑等优点，在各种传动装置，尤其是精密分度机构中得到了广泛的应用。圆弧圆柱蜗杆(ZC)传动与普通圆柱蜗杆传动相比，具有承载能力大、传动效率高、设计灵活等优点。经长期的对比试验证明，该类型蜗杆传动具有更好的传动性能和更佳的综合效果，而且传动更加稳定。ZC蜗杆是由轴截面为圆弧的圆盘砂轮包络成形。国内外众多学者对ZC蜗杆的工作特性及加工制造方面进行较多研究，并取得一定的成果。而对于砂轮修整器的设计一直沿用通用的二维坐标结构形式，利用直线或圆弧插补方法实现复杂截型砂轮的修型，在砂轮的修型效率和修型精度等方面存在不足。随着现代制造技术的飞速发展，对蜗轮蜗杆副的承载能力、传动效率和传动精度等方面提出了更高的要求。CNC技术的引入为任意母线砂轮修整器的设计与实现创造了条件。在具体磨削时，根据预先设计的计算机程序在短时间内生成高精度的砂轮廓形曲线，此曲线数据传输给CNC砂轮修整器控制完成砂轮的修型，再用修好的砂轮对工件进行磨削，对磨削后的工件进行测量，找出实际得到工件的误差，再用软件的形式对砂轮修型程序进行修正，这样既可以提高砂轮修整的效率和修整的精度，同时使螺纹磨床的生产率及加工柔性进一步提闻。因此，根据ZC蜗杆的成型机理和数学模型的特点，利用现有的CNC技术，开发一种专用的ZC型蜗杆磨削用砂轮的CNC修整器是提高蜗杆磨削效率和精度的关键。
发明内容本实用新型提供一种ZC型蜗杆磨削用砂轮的CNC修整器，采用两正交直线进给和一个旋转进给联合驱动金刚笔尖的圆弧进给，实现ZC型圆弧圆柱蜗杆磨削用砂轮的高效、高精度修型。本实用新型所采用的技术方案是，ZC型蜗杆磨削用砂轮的CNC修整器采用上、中、下三层结构，每层均分为活动单元和固定单元两部分，上层的固定单元与中层的活动单元固定联接，中层的固定单元与下层的活动单元联接；刀架(3-3)、伺服系统3 (3-1)和蜗轮蜗杆(3-2)构成的旋转进给系统布置在上层；伺服系统2 (2-1)、滚珠丝杠2 (2-2)、V向拖板(2-3)和V向导轨(2-4)构成的直线进给系统布置在中层；伺服系统I (1-1)、滚珠丝杠I (1-2)、U向拖板(1-3)和U向导轨(1-4)构成的直线进给系统布置在下层。用于砂轮修型的金刚笔安装在刀架(3-3)上，金刚笔笔尖的运动由刀架(3-3)的运动直接驱动，刀架(3-3)的运动由三部分组成，分别是绕W轴的转动和沿V、U方向的移动；其中U水平向左为正向，V竖直向上为正向，U、V、W三个方向正交且遵循右手定则，刀架(3-3)绕W轴的旋转运动由伺服系统3(3-1)通过蜗轮蜗杆(3-2)驱动，沿V方向的运动是由伺服系统2(2-1)通过滚珠丝杠2(2-2)驱动V向拖板(2-3)沿V向导轨(2_4)滑移，沿U方向的运动是由伺服系统1(1-1)通过滚珠丝杠1(1-2)驱动U向拖板(1-3)沿U向导轨(1-4)滑移。用于安装金刚笔的刀架(3-3)三个分运动采用同一计算机、操作面板和运动控制器进行控制，驱动部分、执行机构和伺服电机等相互分开实现三个不同的分运动。本实用新型的有益效果是一种ZC型蜗杆磨削用砂轮的CNC修整器取代了传统的手工靠模砂轮修型方法，实现了砂轮修型的自动化和数控化，所修整的砂轮截型精度高、修型效率高，修型操作简便，不受经验的限制。对提高ZC型蜗杆磨削加工精度，扩展蜗杆磨床工艺范围的具有很大的促进作用。
图IZC型蜗杆磨削用砂轮的CNC修整器的传动原理·[0011]图2ZC型蜗杆磨削用砂轮的CNC修整器的数控系统组成图；图3ZC型蜗杆磨削用砂轮的CNC修整器的控制方案图。图中，1-1伺服系统1，1-2滚珠丝杠1，1-3U向拖板，1-4U向导轨，2-1伺服系统2，2-2滚珠丝杠2，2-3V向拖板，2-4V向导轨，3_1伺服系统3，3-2蜗轮蜗杆，3_3刀架。
具体实施方式
ZC型蜗杆磨削用砂轮的CNC修整器是在数控技术和任意母线砂轮修形技术的基础上，依照数控仿行原理设计而成。伺服系统驱动两组滚珠丝杠实现两个相互垂直方向的进给，另一组伺服系统驱动蜗轮蜗杆实现对不同曲率半径砂轮的修整，从而实现一个二维的运动组合。如图1，ZC型蜗杆磨削用砂轮的CNC修整器采用上、中、下三层结构，每层均分为活动单元和固定单元两部分，上层的固定单元与中层的活动单元固定联接，中层的固定单元与下层的活动单元联接；即下层的沿U向的直线进给部分直接驱动中层的沿V向的直线进给和绕W轴转动的转动中心的U向坐标值；V向的直线进给部分可以带动绕W轴转动的转动中心的V向坐标；因此，U、V向的直线进给用于调整砂轮截型圆弧的中心位置，而绕W轴的转动用于调整砂轮截型圆弧的圆弧半径，由此实现任意圆弧半径和不同圆弧中心位置的砂轮截型修整。ZC型蜗杆磨削用砂轮的CNC修整器的坐标分解为水平向左为U正向，竖直向上为V正向，U、V、W三个方向正交且遵循右手定则，即垂直U、V平面向内为W正向。按照此砂轮修整器的坐标标定，用于砂轮修型的金刚笔安装在刀架上，金刚笔笔尖的运动由刀架的运动直接驱动，刀架的运动由三部分组成，分别是绕W轴的转动和沿V、U方向的移动，这三个运动中的U、V向的直线运动可以单独分开，也可以联动实现插补。如图3，本修整器三个分运动采用同一计算机、操作面板和运动控制器进行控制，而驱动部分、执行机构和伺服电机等相互分开分别实现砂轮修整器的三个分运动。在每一个分运动的伺服系统中，均存在驱动单元、执行单元和反馈单元；具体工作时，用户通过外接I/o设备和操作面板将CNC修型程序传输至修整器的I/O设备中，经转化传输至运动控制器和伺服系统中的电机驱动单元，驱动单元驱动电机运行，驱动电机的输出经传动机构带动蜗杆磨床中的砂轮修整器进行砂轮修整，同时将砂轮修整中诸如速度、位移信号反馈至运动控制器；运动控制器和将反馈数据送至计算机进行分析优化，将优化之后的数据通过I/o设备重新传输至驱动单元和执行单元，重新驱动蜗杆磨床上砂轮修整器进行砂轮修整。如此反复，直至砂轮被修成理想的轴向截型。 如图2，砂轮修整器中的三个分运动中的伺服系统均由I/O设备接口、CNC设备、主轴驱动单元、进给伺服驱动单元和机床电气控制单元几部分组成，I/o设备接口用于外接数 据的输入，主轴驱动单元用于伺服电机的驱动；进给伺服驱动单元用于补偿实际驱动电机运行量与理想驱动电机运行量之间的差值，辅助位移和速度检测进行误差量的补偿；机床电气逻辑控制单元用于机床中的冷却、润滑、进给位置等单元的控制。
权利要求1.一种ZC型蜗杆磨削用砂轮的CNC修整器，其特征在于CNC修整器采用上、中、下三层结构，每层均分为活动单元和固定单元两部分，上层的固定单元与中层的活动单元固定联接，中层的固定单元与下层的活动单元联接；刀架(3-3)、伺服系统3(3-1)和蜗轮蜗杆(3-2)构成的旋转进给系统布置在上层；伺服系统2 (2-1)、滚珠丝杠2 (2-2)、V向拖板(2-3)和V向导轨(2-4)构成的直线进给系统布置在中层；伺服系统I (1-1)、滚珠丝杠I (1-2)、U向拖板(1-3)和U向导轨(1-4)构成的直线进给系统布置在下层。
2.如权利要求I所述的ZC型蜗杆磨削用砂轮的CNC修整器，其特征在于用于砂轮修型的金刚笔安装在刀架(3-3)上，金刚笔笔尖的运动由刀架(3-3)的运动直接驱动，刀架(3-3)的运动由三部分组成，分别是绕W轴的转动和沿V、U方向的移动；其中U水平向左为正向，V竖直向上为正向，U、V、W三个方向正交且遵循右手定则，刀架(3-3)绕W轴的旋转运动由伺服系统3(3-1)通过蜗轮蜗杆(3-2)驱动，沿V方向的运动是由伺服系统2(2-1)通过滚珠丝杠2(2-2)驱动V向拖板(2-3)沿V向导轨(2-4)滑移，沿U方向的运动是由伺服系统I (1-1)通过滚珠丝杠I (1-2)驱动U向拖板(1-3)沿U向导轨(1-4)滑移。
3.如权利要求I所述的ZC型蜗杆磨削用砂轮的CNC修整器，其特征在于用于安装金刚·笔的刀架(3-3)三个分运动采用同一计算机、操作面板和运动控制器进行控制，驱动部分、执行机构和伺服电机等相互分开实现三个不同的分运动。
专利摘要本实用新型涉及一种ZC型蜗杆磨削用砂轮的CNC修整器，采用上、中、下三层结构，实现两正交直线进给和一个旋转进给联合驱动金刚笔笔尖的圆弧运动，实现ZC型圆弧圆柱蜗杆磨削用砂轮的高效、高精度修型。安装在刀架上的金刚笔三个分运动采用同一计算机、操作面板和运动控制器进行集中控制，驱动部分、执行机构和伺服电机等相互分开。本实用新型实现了砂轮修型的自动化和数控化，所修整的砂轮截型精度高、效率高，修型过程操作简便，对于ZC型蜗杆磨削加工精度的提高和蜗杆磨床工艺范围的扩展具有积极的作用。
文档编号B24B53/085GK202684747SQ201220359100
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月17日 优先权日2012年7月17日
发明者李志峰, 赵永强, 魏伟锋 申请人:陕西理工学院