轧辊磨床砂轮微进给装置的制作方法

本发明涉及轧辊磨床技术领域，尤其涉及一种轧辊磨床砂轮微进给装置。

背景技术：

目前用于轧辊磨床的砂轮架微量进给机构主要采用两种形式：偏心进刀系统和磕头机构精进给系统。偏心进刀设计复杂，涉及机构较多，运动误差不易控制；传统磕头机构精进给系统从动力源到运动件传动链较长，可靠性不够，且电机转动引起的振动会很大程度影响加工精度，针对目前精密轧辊磨床的加工精度要求，两种微量进给机构均存在不同程度的不足。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种轧辊磨床砂轮微进给装置，所述轧辊磨床砂轮微进给装置传动链短且加工精度高，有效达到了微进给的目的。

根据本发明实施例的轧辊磨床砂轮微进给装置，包括：上磨架和下磨架，所述上磨架和所述下磨架的前端通过转轴连接；砂轮，所述砂轮设在所述上磨架的前端；压电陶瓷进给机构，所述压电陶瓷进给机构设在所述下磨架上且与所述上磨架相连，所述压电陶瓷进给机构包括：压电陶瓷组件，所述压电陶瓷组件通电后沿前后方向产生形变；传动机构，所述传动机构与所述压电陶瓷组件和所述上磨架相连，所述压电陶瓷组件产生形变时带动所述传动机构移动，所述传动机构带动所述上磨架的后端摆动，所述压电陶瓷组件产生向前的形变时，所述传动机构带动所述上磨架的后端向上摆动，所述砂轮前移，所述压电陶瓷组件产生向后的形变时，所述传动机构带动所述下磨架的后端向下摆动以带动所述砂轮后移。

由此，根据本发明实施例的轧辊磨床砂轮微进给装置，通过设置压电陶瓷进给机构，以压电陶瓷组件作为动力源，利用压电陶瓷材料的特性，通过对压电陶瓷组件的极化方向施加电压，使得压电陶瓷组件沿应变方向变形，并产生一定的力，传动机构与压电陶瓷组件相连，通过传动机构可推动上磨架沿上下方向移动，进而实现砂轮的微量进给。同时压电陶瓷进给机构稳定性好、进给精度高，从而避免了现有技术电机引起的振动，提高了加工精度，有效地达到了砂轮微量进给的目的。

另外，根据本发明实施例的轧辊磨床砂轮微进给装置还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述传动机构包括：滑动斜块，所述滑动斜块上设有在由前至后的方向上倾斜向上延伸的倾斜面，所述压电陶瓷组件与所述滑动斜块相连以驱动所述滑动斜块沿前后方向滑动；滑块，所述滑块设在所述上磨架，所述滑块的下端止抵所述倾斜面且沿所述倾斜面可活动，所述滑动斜块向前移动时，所述滑块沿所述倾斜面向上移动，所述滑动斜块向后移动时，所述滑块沿所述倾斜面向下移动；滑动导轨，所述滑动导轨沿前后方向延伸且设在所述下磨架上，所述滑动斜块与所述滑动导轨相连且沿所述滑动导轨移动。

可选地，所述滑块形成为滚轮，所述滚轮沿所述倾斜面可滚动。

可选地，所述压电陶瓷组件包括：箱体；压电陶瓷堆，所述压电陶瓷堆设在所述箱体内且通电后沿前后方向发生形变；进给机构顶块，所述进给机构顶块的一端与所述压电陶瓷堆相连且所述进给机构顶块的另一端与所述滑动斜块相连，所述压电陶瓷堆产生形变推动所述进给机构顶块移动以带动所述滑动斜块滑动。

进一步地，所述压电陶瓷组件还包括：预紧弹簧和电缆接头，所述预紧弹簧设在所述压电陶瓷堆和所述进给机构顶块之间以加强所述压电陶瓷堆与所述进给机构顶块的连接，所述箱体上设有电缆接头，所述电缆接头适于与电源相连以向所述压电陶瓷堆通电，所述压电陶瓷堆包括多个压电片，多个所述压电片通电后产生的形变沿前后方向叠加。

进一步地，所述进给机构顶块嵌设在所述滑动斜块内。

根据本发明的一些实施例，所述轧辊磨床砂轮微进给装置还包括：进给机构底座，所述进给机构底座设在所述下磨架上且与所述压电陶瓷组件的后端固定连接；支撑缓冲件，所述支撑缓冲件设在所述上磨架和所述下磨架之间。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的轧辊磨床砂轮微进给装置的剖视图；

图2是根据本发明实施例的轧辊磨床砂轮微进给装置的压电陶瓷的进给机构的机构示意图；

图3是根据本发明实施例的轧辊磨床砂轮微进给装置的结构示意图。

附图标记说明：

100：轧辊磨床砂轮微进给装置；

1：上磨架，11：滚轮座；

2：下磨架；

3：砂轮；

4：压电陶瓷进给机构，41：压电陶瓷组件，411：箱体，412：压电陶瓷堆，413：进给机构顶块，414：预紧弹簧，415：电缆接头，42：传动机构，421：滑动斜块，422：滑块，423：滑动导轨，43：进给机构底座；

5：转轴。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考附图详细描述根据本发明实施例的轧辊磨床砂轮微进给装置100。

结合图1-图3所示，根据本发明实施例的轧辊磨床砂轮微进给装置100可以包括上磨架1、下磨架2、砂轮3和压电陶瓷进给机构4。压电陶瓷进给机构4包括压电陶瓷组件41和传动机构42。

具体地，上磨架1和下磨架2的前端通过转轴5连接，砂轮3设在上磨架1的前端，压电陶瓷进给机构4设在下磨架2上且与上磨架1相连，压电陶瓷组件41通电后沿前后方向产生形变，传动机构42与压电陶瓷组件41和上磨架1相连，压电陶瓷组件41产生形变时带动传动机构42移动，传动机构42带动上磨架1的后端摆动，压电陶瓷组件41产生向前的形变时，传动机构42带动上磨架1的后端向上摆动，砂轮3前移，压电陶瓷组件41产生向后的形变时，传动机构42带动上磨架1的后端向下摆动以带动砂轮3后移。

换言之，如图1所示，轧辊磨床砂轮微进给装置100具有上磨架1和下磨架2，上磨架1的前端与下磨架2的前端通过转轴5连接，上磨架2可绕转轴5转动，即上磨架1的后端可绕转轴5的轴线顺时针或逆时针摆动。

砂轮3设在上磨架1的前端，上磨架1的后端远离或靠近下磨架2的后端进行摆动以带动砂轮3活动，从而实现砂轮3沿前后方向的微量进给。需要说明的是，这里的“前后”指如图1所示的前后方向。

如图1所示，压电陶瓷进给机构4设在下磨架2上且与上磨架1相连，压电陶瓷进给机构4包括压电陶瓷组件41和传动机构42，压电陶瓷组件41内设有压电陶瓷元件，压电陶瓷元件由压电陶瓷材料制成，具有正压电效应与逆压电效应。逆压电效应指压电陶瓷受到外电场作用会发生形变，其形变量与外电场强度成正比。这样利用压电陶瓷的逆压电效应，通过控制外界电场强度从而可改变压电陶瓷的形变，由此，根据压电陶瓷的压电效应，通过对压电陶瓷组件41的极化方向施加电压，从而可实现压电陶瓷组件41的形变，压电陶瓷组件41的前端可具有一定的位移，并传递给传动机构42，在传动机构42的作用下带动上磨架1摆动，进而可实现砂轮3的微量进给。而且压电陶瓷稳定性好、精度高，从而避免了现有技术电机引起的振动，提高了加工精度，有效地达到了砂轮3微量进给的目的。

具体而言，压电陶瓷组件41通电后可产生沿前后方向的形变，即压电陶瓷组件41的前端可具有向前或向后的位移，传动机构42分别与上磨架1和压电陶瓷组件41相连，通过传动机构42可将压电陶瓷组件41的形变位移转化为沿上下方向的移动。例如，当压电陶瓷组件41通电后，压电陶瓷组件41产生沿应变方向的形变，即如图1和图2所示的压电陶瓷组件41的产生向前的位移，传动机构42带动上磨架1的后端向上摆动(即上磨架1的后端沿逆时针方向)。

当压电陶瓷组件41通入合适方向的电压时，压电陶瓷组件41沿反方向变形(即压电陶瓷组件41产生向后的位移形变)，在传动机构42的作用下，上磨架1的后端向下摆动，砂轮3向后移动，由于压电陶瓷组件41的变形量较小，导致传动机构42带动上磨架1的前端的位移较小，从而实现了砂轮3的微量进给。

如图3所示，上磨架1的前端和下磨架2的前端通过转轴5相连，上磨架1绕转轴5的轴线转动，结合图1和图3所示，转轴5的轴线显示为如图1所示的A点，即如图1所示，上磨架1可绕A点摆动，砂轮3设在上磨架1的前端，当传动机构42带动上磨架1的后端向上移动时，即上磨架1绕A点逆时针摆动时，可实现砂轮3向前进给，当传动机构42带动上磨架1的后端向下移动时，即上磨架1绕A点顺时针摆动时，可实现砂轮3向后进给。

由此，根据本发明实施例的轧辊磨床砂轮微进给装置100，通过设置压电陶瓷进给机构4，以压电陶瓷组件41作为动力源，利用压电陶瓷材料的特性，通过对压电陶瓷组件41的极化方向施加电压，使得压电陶瓷组件41沿应变方向变形，并产生一定的力，传动机构42与压电陶瓷组件41相连，通过传动机构42可推动上磨架1沿上下方向移动，进而实现砂轮3的微量进给。同时压电陶瓷进给机构4稳定性好、进给精度高，从而避免了现有技术电机引起的振动，提高了加工精度，有效地达到了砂轮3微量进给的目的。

在本发明的一些实施例中，传动机构42可以包括滑动斜块421、滑块422和滑动导轨423，滑动斜块421上设有在由前至后的方向上倾斜向上延伸的倾斜面，压电陶瓷组件41与滑动斜块421相连以驱动滑动斜块421沿前后方向滑动，滑块422设在上磨架1，滑块422的下端止抵倾斜面且沿倾斜面可活动，滑动斜块421向前移动时，滑块422沿倾斜面向上移动，滑动斜块421向后移动时，滑块422沿倾斜面向下移动。

滑动导轨423沿前后方向延伸且设在下磨架2上，滑动斜块421与滑动导轨423相连且沿滑动导轨423移动。换言之，滑动导轨423安装在下磨架2上，滑动斜块421与滑动导轨423配合且可在滑动导轨423上滑动，通过滑动导轨423从而有利于滑动斜块421沿前后方向滑动。

具体地，滑块422安装在上磨架1内且可与滑动斜块421发生相对滑动，滑动斜块421的上部设有倾斜面，倾斜面在从前至后的方向倾斜向上延伸，滑块422的下端止抵倾斜面，滑动斜块421设在下磨架2上且可沿前后方向移动，滑动斜块421的后端与压电陶瓷组件41相连，压电陶瓷组件41产生向前的形变时，推动滑动斜块421向前移动，滑块422沿倾斜面滑动且相对向上移动，从而推动上磨架1向上摆动，实现砂轮3向前驱动。

当压电陶瓷组件41沿反方向变形时，在压电陶瓷组件41的作用下，滑动斜块421向后移动，滑块422沿倾斜面滑动且向下移动，此时，上磨架1的后端向下摆动，从而实现砂轮3向后驱动，由于压电陶瓷的变形量较小，导致滑动斜块421和滑块422的位移较小，从而可实现砂轮3的微进给。同时通过倾斜面相对水平方向具有一定的倾斜角度，也可进一步地保证砂轮3的微进给量。

可选地，滑块422可以形成为滚轮，滚轮可沿倾斜面可滚动。通过滚轮不仅有利于滑块422与滑动斜块421的相对滑动，以使得滑块422产生上下方向的位移，也减小了滑块422与倾斜面的摩擦，提高了轧辊磨床砂轮微进给装置100的灵活性，同时也提高轧辊磨床砂轮微进给装置100的微进给的精度，进而提高了轧辊磨床的加工精度。如图1所示，上磨架1上可设有滚轮座11，滚轮通过回转轴安装在滚轮座11上且位于上磨架1内，滚轮的下端止抵倾斜面。

在本发明的一些示例中，如图2所示，压电陶瓷组件41可以包括箱体411、压电陶瓷堆412和进给机构顶块413，压电陶瓷堆412设在箱体411内且通电后沿前后方向发生形变，进给机构顶块413的一端与压电陶瓷堆412相连且进给机构顶块413的另一端与滑动斜块421相连，压电陶瓷堆412产生形变推动进给机构顶块413移动以带动滑动斜块421滑动。由此，通过对压电陶瓷堆412通电，以使得压电陶瓷堆412产生沿前后方向的形变，通过压电陶瓷堆412形变推动进给机构顶块413沿前后方向移动，进而推动滑动斜块421沿前后方向移动。

具体地，压电陶瓷堆412设在箱体411内，压电陶瓷堆412的前端与进给机构顶块413相连，进给机构与滑动斜块421相连，通过对压电陶瓷堆412通电以使得压电陶瓷堆412产生形变，当压电陶瓷堆412沿向前方向变形时，压电陶瓷堆412推动进给机构顶块413向前移动，从而推动滑动斜块421向前移动，使得上磨架1的后端向上摆动，实现砂轮3向前驱进。当压电陶瓷堆412沿反方向形变时，进给机构顶块413和滑动斜块421向后移动，使得上磨架1的后端向下摆动，以实现砂轮3向后驱动。

可选地，进给机构顶块413可嵌设在滑动斜块421内。从而方便进给机构顶块413与滑动斜块421的连接，同时可保证压电陶瓷进给机构4的结构稳定性和可靠性。

进一步地，压电陶瓷组件41还可以包括预紧弹簧414，预紧弹簧414设在压电陶瓷堆412和进给机构顶块413之间以加强压电陶瓷堆412与进给机构顶块413的连接。由此，预紧弹簧414的两端分别与压电陶瓷堆412和进给机构顶块413相连，从而有利于压电陶瓷堆412和进给机构顶块413的紧密连接，防止压电陶瓷堆412与进给机构顶块413脱离，保证了压电陶瓷组件41的结构稳定性。进一步地，预紧弹簧414发生形变所需要的作用力可远大于压电陶瓷堆412形变产生的作用力，由此，压电陶瓷产生形变时，可防止预紧弹簧414发生形变而影响轧辊磨床砂轮微进给装置100的微进给精确度。

有利地，如图1和图2所示，箱体411上可设有电缆接头415，电缆接头415适于与电源相连以向压电陶瓷堆412通电。由此，在对压电陶瓷组件41进行通电时，可将电线与电缆接头415配合连接以向压电陶瓷堆412通电。

如图1和图2所示，压电陶瓷堆412可以包括多个压电片，多个压电片通电后产生的形变沿前后方向叠加。每个压电片的形变量较小，由此，多个压电片叠压通电时产生的形变可沿前后方向叠加输出。对于多个压电片而言，多个压电片可采用在力学上串联、电学上并联的设计思想，形成压电陶瓷堆412，以使多个压电片产生的位移量可以叠加输出。对于压电陶瓷的选材而言，可选用晶粒细小、气孔率低，且经过热压等处理之后的压电陶瓷，从而保证能够承受一定载荷的情况下有一定稳定的位移输出量。

在本发明的一些实施例中，轧辊磨床砂轮微进给装置100还包括进给机构底座43，进给机构底座43设在下磨架2上且与压电陶瓷组件41的后端连接。具体地，进给机构底座43固定在下磨架2上，例如，进给机构底座43可与下磨架2固结为一体。由此，压电陶瓷组件41的后端与进给机构底座43连接，压电陶瓷组件41通电时，压电陶瓷组件41的后端端部位置不变，压电陶瓷组件41的前端发生形变并发生位移，即压电陶瓷组件41的形变量由压电陶瓷组件41的前端输出。从而有利于保证压电陶瓷组件41与传动机构42之间的传动。

轧辊磨床砂轮微进给装置100还可以包括支撑缓冲件(图未示出)，支撑缓冲件设在上磨架1和下磨架2之间，具体地，支撑缓冲件支撑连接在上磨架1和下磨架2之间，不仅能够在上磨架1和下磨架2之间具有支撑作用，也可缓冲上磨架1摆动的幅度，可选地，缓冲架可以为弹簧，上磨架1和下磨架2之间可采用弹簧连接支撑。

下面参考附图详细描述根据本发明实施例的轧辊磨床砂轮微进给装置100的一个具体示例，值得理解的是，下述描述只是示例性说明，而不能理解为对本发明实施例的限制。

如图1和图2所示，根据本发明实施例的轧辊磨床砂轮微进给装置100包括上磨架1、下磨架2、砂轮3，进给机构底座43和压电陶瓷进给机构4。

如图1所示，砂轮3设在上磨架1的前端，压电陶瓷进给机构4设在下磨架2上且与上磨架1相连，压电陶瓷进给机构4包括箱体411、压电陶瓷堆412、进给机构顶块413、滑动斜块421、滚轮和滑动导轨423。

滑动斜块421上设有在由前至后的方向上倾斜向上延伸的倾斜面，滚轮通过回转轴固定在滚轮座11上，并固定在上磨架1上，滚轮的下端止抵倾斜面且可沿倾斜面滑动。进给机构底座43和滑动导轨423分别安装在下磨架2上，滑动导轨423沿前后方向延伸，滑动斜块421安装在滑动导轨423上且可沿滑动导轨423滑动，进给机构顶块413嵌入滑动斜块421内。

压电陶瓷堆412设在箱体411内，箱体411上设有电缆接头415，电源线可与电缆接头415相连以适于向压电陶瓷堆412施加电压，压电陶瓷堆412的前端与进给机构顶块413相连，进给机构顶块413和压电陶瓷堆412之间可设有预紧弹簧414，压电陶瓷堆412的后端与进给机构底座43固定连接，由此，压电陶瓷堆412发生形变时，可由压电陶瓷堆412的前端输出。

压电陶瓷堆412包括多个圆盘形压电片，多个压电片沿前后方向叠加形成压电陶瓷堆412，多个压电片通电后产生的形变沿前后方向叠加。由于单个压电片位移较小，故采用多个压电片在力学上串联、电学上并联的设计思想，形成压电堆，可使各压电片产生的位移量可以叠加输出。对于压电陶瓷的选材而言，可选用晶粒细小、气孔率低，且经过热压等处理之后的压电陶瓷，从而保证能够承受一定载荷的情况下有一定稳定的位移输出量。通过压电陶瓷堆412在电压的作用下产生的轴向形变，推动滑动斜块421前后移动，与倾斜面相接处的滚轮随之上下运动，带动上磨架1的后端上下摆动，从而实现了砂轮3的前进与后退。

如图1和图3所示，上磨架1与下磨架2通过转轴5连接，上磨架1的后端上下移动时，上磨架4可绕转轴5的轴线逆时针或顺时针摆动，结合图1和图3所示，转轴5的轴线显示为如图1所示的A点，即如图1所示，上磨架4可绕A点摆动。

具体地，当通过电缆接头415对压电陶瓷堆412的极化方向施加电压时，压电陶瓷堆412会沿应变方向变形，并产生一定的力，推动进给机构顶块413向前移动，从而推动滑动斜块421沿滑动导轨423移动。滚轮随之向上移动，使得上磨架1的后端向上摆动，即上磨架1可绕A点逆时针摆动，从而实现砂轮3向前驱进。当压电陶瓷堆412通反向电压时，压电陶瓷堆412沿反方向变形，进给机构顶块413向后移动，带动滑动斜块421向后移动，滚轮随之下行，上磨架1的后端向下摆动，即上磨架1绕A点顺时针摆动，从而实现砂轮3向后移动。由于压电陶瓷的变形量较小，导致滑动斜块421和滚轮的位移较小，从而实现了砂轮3的微量进给。

如图1所示，其中，滑动斜块421的倾斜面相对水平方向的倾斜角度为α，砂轮的圆心与A点的竖直距离为L。由此，可得出压电陶瓷堆412推动滑动斜块前移动的距离以及砂轮3进给量之间的数量关系。

当滑动斜块421向前移动的距离为x时，则滚轮上升的距离t为

t＝x tanα

滚轮圆心与A点的连线相对水平方向的夹角为β，滑动斜块421向前移动时，由于滑动斜块前移造成滚轮圆心与A点的连线相对水平方向的夹角的改变量为θ，滚轮圆心与A点的竖直距离为h，可得出

由上述等式可以得到x与θ之间的一一对应关系，砂轮3的圆心与A点的竖直距离为L。则对于特定的x，砂轮3水平进给的距离z由下式给出：

z＝L sinθ

通过上述三个公式从而可得出压电陶瓷堆412推动滑动斜块421前移动的距离以及砂轮3进给量之间的数量关系。

由此，根据本发明实施例的轧辊磨床砂轮微进给装置100，不仅通过设置压电陶瓷进给机构4，以压电陶瓷堆412作为动力源，利用压电陶瓷材料的特性，通过对压电陶瓷组件41的极化方向施加电压，使得压电陶瓷产生形变，从而带动滑动斜块421和进给机构顶块413前后移动，并推动上磨架1的后端上下摆动，进而实现砂轮3的微量进给。而且压电陶瓷进给机构4稳定性好、进给精度高，从而避免了现有技术电机引起的振动，提高了加工精度，有效地达到了砂轮3微量进给的目的。同时相比现有技术的轧辊磨床砂轮微进给装置100，本发明的轧辊磨床砂轮微进给装置100运动传动链短，可靠性高且结构零部件少，结构简单。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。