一种中间驱动两端磨削的复合磨削机床的制作方法

本实用新型属于机床技术领域，涉及一种中间驱动两端磨削的复合磨削机床。

背景技术：

在一个零件的两端内孔或外圆都需要磨削的情况下，对磨削的同轴度要求高，现有加工工艺是由一台内圆磨床和另外一台外圆磨床,分别加工一个零件的两端来完成的。这样的加工方式对于高精度且批量化的生产型企业而言，不仅由于两次装夹产品的同轴度不易保证，并且加工效率低、工序分散，占地面积大，设备和人员等方面的成本都会很高，这无疑给企业增加了生产的成本，产品的质量也得不到有效控制。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题在于提供一种中间驱动两端磨削的复合磨削机床，可以同时对零件的两端内孔或外圆进行磨削，保证产品零件的内孔和外圆的同轴度加工要求。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种中间驱动两端磨削的复合磨削机床，包括数控系统和液压系统，还包括设置在床身上的中间夹紧及驱动机构，其两侧分别设有由砂轮位移机构驱动的砂轮机构；

所述的中间夹紧及驱动机构包括与床身固定连接的固定臂，工件夹紧装置通过旋转轴与固定臂相连接；所述的工件夹紧装置还与伺服电机相连接，由伺服电机驱动其旋转；

所述的砂轮机构包括设置在砂轮位移机构上的砂轮安装座，砂轮主轴固定在砂轮安装座上，砂轮通过夹持机构安装于砂轮主轴端部；其中，位于中间夹紧及驱动机构一侧的砂轮为内圆磨削砂轮，则位于另一侧的砂轮为外圆磨削砂轮，该侧还设有与工件夹紧装置相匹配的顶紧机构；

所述的砂轮位移机构包括叠层设置的横向位移机构和纵向位移机构，横向位移机构、纵向位移机构分别驱动砂轮机构沿x轴、y轴移动。

所述的中间夹紧及驱动机构左侧为内圆磨削砂轮机构，右侧为外圆磨削砂轮机构；中间夹紧及驱动机构的右侧设有由液压系统驱动的顶紧机构，液压系统驱动顶紧机构顶出或退回；

伺服电机驱动工件夹紧装置带动工件旋转后，顶紧机构被顶出时磨削开始，分别位于其两侧的外圆砂轮磨削工件外圆，内圆砂轮磨削工件内孔；磨削结束后顶紧机构退回。

所述的工件夹紧装置包括旋转装置和夹紧装置，所述的旋转装置包括安装座和由伺服电机驱动的同步带机构，夹紧装置通过旋转轴与旋转装置相连接，同步带机构带动夹紧装置旋转；所述的夹紧装置采用夹紧块、薄膜卡盘夹紧机构或卡盘夹紧机构以液压夹紧的方式夹紧工件；

所述的砂轮机构还包括砂轮防护罩，其固定在砂轮座体壳上。

所述的砂轮机构旁侧还配设有修砂机构，所述的修砂机构包括设置在修整机构座上的修整金刚笔。

所述的横向位移机构包括由丝杠驱动、可在导轨横向移动的上滑板，上滑板与丝杠固定连接，丝杠两端分别由轴承支撑，其一端还通过联轴器与驱动伺服电机相连接，轴承通过轴承座固定连接；所述的上滑板的底端设有滑块，导轨上端面嵌套在滑块内，导轨下端固定在床身上；上滑板分别通过上限位块、下限位块与床身相连接；

所述的纵向位移机构包括由丝杠驱动、可在导轨横向移动的上滑板，上滑板与丝杠固定连接，两端套设有轴承的丝杠通过联轴器与驱动伺服电机相连接，轴承通过螺母座与轴承座固定连接；所述的上滑板的底端设有滑块，导轨上端面嵌套在滑块内，纵向导轨下端固定在横向位移机构的上滑板上。

所述横向位移机构、纵向位移机构是在数控系统控制下分别驱动砂轮机构沿x轴、y轴移动：

数控系统通过位移控制器输出指令使伺服电机旋转，再通过连轴器驱动丝杠旋转，丝杠螺母将旋转运动变为直线运动，带动横向位移机构、纵向位移机构沿x轴或y轴沿直线导轨做直线运动，直线位移量依赖于伺服电机旋转编码器和丝杠螺距。

所述的机床上还设有冷却系统，其包括冷却箱、冷却泵、管路及冷却喷头；所述冷却箱位于床身左后位，冷却箱内的冷却液通过冷却泵经管路输送到冷却喷头，冷却喷头喷出冷却液对工件磨削所产生的热量进行冷却。

所述的床身上还设有外圆在线检测仪，其设置在磨削工件的前端，正对磨削砂轮，由控制仪、测量部分和液压缸组成；

所述的测量部分包括通过测杆与测头相连接的测子，测子在磨削过程中始终与工件外圆面保持接触，当工件达到设定的公差值时，测子的位移量经测杆传给测头，测头将位移信号转换为电信号再传递给控制仪；控制仪接收的信号传输给机床的数控系统；数控系统发出指令给液压油缸，液压缸带动测量部分脱离与工件外圆的接触。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型提供的中间驱动两端磨削的复合磨削机床，由中间夹紧及驱动机构将工件夹紧，当工件被夹紧后由伺服电机驱动其旋转；中间夹紧及驱动机构两侧分别为内圆磨削砂轮机构、外圆磨削砂轮机构；在工件被夹紧并旋转后外圆砂轮磨削工件外圆，内圆砂轮磨削工件内孔，从而实现实现一次夹紧、同时对零件的两端内孔或外圆进行磨削，严格的确保了零件的同轴度。

本实用新型提供的中间驱动两端磨削的复合磨削机床，结构紧凑，自动化程度高，能在一次装夹的情况下同时磨削零件的左右两端，能保证高精度的同轴度要求，生产效率高，加工精度高，还具有在线测量功能，保证产品的加工质量；并且能很大程度的降低企业的加工成本，减少设备投资，是一款针对两端同时磨削加工零件的理想设备；也可以很大程度的减少企业在设备上的投资，节约占地面积。

附图说明

图1-1为本实用新型的总体结构示意图之一；

图1-2为本实用新型的总体结构示意图之二；

图2为中间夹紧及驱动装置的结构示意图；

图3为左侧砂轮机构的结构示意图；

图4为左侧横向位移机构结构示意图；

图5为左侧纵向位移机构结构示意图；

图6为上滑板连接示意图；

图7为丝杠、导轨、驱动机构连接示意图；

图8为右侧砂轮机构的结构示意图；

图9为右侧横向位移机构结构示意图；

图10为右侧纵向位移机构结构示意图之一；

图11为右侧纵向位移机构结构示意图之二；

图12为外圆在线检测仪结构示意图；

图13为同时进行内孔和外圆磨削示意图；

其中，1为中间夹紧及驱动机构，2为左侧砂轮机构，3为右侧砂轮机构，4为顶紧机构；5为横向位移机构，6为纵向位移机构，7为床身，8为砂轮整修机构；9为中间伺服电机，10为旋转装置，11为夹紧装置，12为固定臂安装座；

601为砂轮安装座，602为主轴，603为砂轮；

501为左侧横向上滑板，502为左侧横向驱动伺服电机，503为左侧横向左侧横向丝杠，504为左侧横向轴承，505为左侧横向导轨，506为左侧横向联轴器；507左侧横向轴承座；

401为左侧纵向上滑板，402为左侧纵向导轨，403为左侧纵向伺服电机，404为左侧纵向丝杠，405为左侧纵向轴承，406为左侧纵向联轴器，407为左侧纵向轴承座，406为左侧纵向上限位块，407为左侧纵向下限位块；

101为上滑板，102为导轨，103为滑块，104为轴承座，105为螺母座；

801为右侧砂轮主轴，802为磨削主轴，803为右侧砂轮，804为砂轮防护罩；

901为右侧横向上滑板，903为右侧横向驱动伺服电机，904为右侧横向丝杠，905为右侧横向轴承，906为右侧横向联轴器，907为右侧横向导轨，908为右侧横向轴承座；

1002为右侧纵向上滑板，1003为右侧纵向导轨，1004为右侧纵向轴承座，1005为右侧纵向伺服电机，1006为右侧纵向丝杠；

301为支撑座，302为过渡板，303为液压油缸，307为油缸支撑座，304为测子，305为测杆，306为测头。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

参见图1-1～图13，为了实现在一次装夹的情况下同时磨削零件的左右两端，本实用新型在现有机床的基础上提供一种中间驱动两端磨削的复合磨削机床，包括数控系统和液压系统(可以采用现有机床或进行适应性的调整)，还包括设置在床身上的中间夹紧及驱动机构，其两侧分别设有由砂轮位移机构驱动的砂轮机构；

所述的中间夹紧及驱动机构包括与床身固定连接的固定臂，工件夹紧装置通过旋转轴与固定臂相连接；所述的工件夹紧装置还与伺服电机相连接，由伺服电机驱动其旋转；

所述的砂轮机构包括设置在砂轮位移机构上的砂轮安装座，砂轮主轴固定在砂轮安装座上，砂轮通过夹持机构安装于砂轮主轴端部；其中，位于中间夹紧及驱动机构一侧的砂轮为内圆磨削砂轮，则位于另一侧的砂轮为外圆磨削砂轮，该侧还设有与工件夹紧装置相匹配的顶紧机构；

所述的砂轮位移机构包括叠层设置的横向位移机构和纵向位移机构，横向位移机构、纵向位移机构分别驱动砂轮机构沿x轴、y轴移动。

进一步的，参见图1-1～图2，所述的中间夹紧及驱动机构左侧为内圆磨削砂轮机构，右侧为外圆磨削砂轮机构；中间夹紧及驱动机构的右侧设有由液压系统驱动的顶紧机构，液压系统驱动顶紧机构顶出或退回；

伺服电机驱动工件夹紧装置带动工件旋转后，顶紧机构被顶出时磨削开始，分别位于其两侧的外圆砂轮磨削工件外圆，内圆砂轮磨削工件内孔；磨削结束后顶紧机构退回。

具体的，顶紧机构位于中间夹紧及驱动机构的右端，由数控系统控制与其连接的液压系统，实现顶紧机构的顶出和退回。顶紧机构顶出磨削开始，磨削结束顶尖退回。顶紧机构退回后可实现工件装卸，顶紧后实现工件磨削。

参见图2，所述的工件夹紧装置包括旋转装置和夹紧装置，所述的旋转装置包括安装座和由伺服电机驱动的同步带机构，夹紧装置通过旋转轴与旋转装置的安装座相连接，同步带机构带动夹紧装置旋转；所述的夹紧装置采用夹紧块、薄膜卡盘夹紧机构或卡盘夹紧机构以液压夹紧的方式夹紧工件。

具体的，所述的工件夹紧装置包括两部分：第一部分是由伺服电机做为动力源的驱动旋转装置，包括安装座和传递动力的同步带机构，实现工件夹紧装置旋转；第二部分是工件夹紧装置，这部分有三种可选方案：1、夹紧块夹紧；2、薄膜卡盘夹紧；3、精密卡盘夹紧。夹紧方式通过液压夹紧。工件被夹紧后，伺服电机驱动工件夹紧装置带动工件旋转，分别位于其两侧的外圆砂轮磨削工件外圆，内圆砂轮磨削工件内孔。实现一次装夹，分别磨削外圆和内孔，这样就能满足外圆和内孔的同轴度高精度要求。

参见图3，砂轮机构包括安装在砂轮座上的砂轮、主轴、砂轮安装法兰及砂轮防护罩；砂轮主轴安装在砂轮座体壳内，砂轮由其法兰盘夹持后安装于主轴端部；砂轮防护罩固定在砂轮座体壳上。所述的砂轮安装座设置在砂轮位移机构上。

参见图4-图11，所述的横向位移机构包括由丝杠驱动、可在导轨横向移动的上滑板，上滑板与丝杠固定连接，丝杠两端分别由轴承支撑，其一端还通过联轴器与驱动伺服电机相连接，轴承通过轴承座固定连接；所述的上滑板的底端设有滑块，导轨上端面嵌套在滑块内，导轨下端固定在床身上；上滑板分别通过上限位块、下限位块与床身相连接；

所述的纵向位移机构包括由丝杠驱动、可在导轨横向移动的上滑板，上滑板与丝杠固定连接，两端套设有轴承的丝杠通过联轴器与驱动伺服电机相连接，轴承通过螺母座与轴承座固定连接；所述的上滑板的底端设有滑块，导轨上端面嵌套在滑块内，纵向导轨下端固定在横向位移机构的上滑板上。

进一步的，所述横向位移机构、纵向位移机构是在数控系统控制下分别驱动砂轮机构沿x轴、y轴移动：

数控系统通过位移控制器输出指令使伺服电机旋转，再通过连轴器驱动丝杠旋转，丝杠螺母将旋转运动变为直线运动，带动横向位移机构、纵向位移机构沿x轴或y轴沿直线导轨做直线运动，直线位移量依赖于伺服电机旋转编码器和丝杠螺距。

具体的，伺服电机旋转，通过连轴器驱动丝杠旋转，丝杠螺母将旋转运动变为直线运动，带动x轴和y轴沿直线导轨做直线运动。直线位移量由伺服电机旋转编码器和丝杠螺距计算而得。

进一步的，所述的砂轮机构旁侧还配设有修砂机构，所述的修砂机构包括设置在修整机构座上的修整金刚笔。其作用有两个：一是对磨钝的砂轮进行修锐；二是对砂轮进行成型修整，使其满足磨削工件的形状要求。

进一步的，所述的机床上还设有冷却系统，其包括冷却箱、冷却泵、管路及冷却喷头；所述冷却箱位于床身左后位，冷却箱内的冷却液通过冷却泵经管路输送到冷却喷头，冷却喷头喷出冷却液对工件磨削所产生的热量进行冷却。具体的，冷却箱位于床身左后位，通过管路将冷却液输送到冷却喷头，对磨削所产生的热量进行冷却，防止热变形。

参见图12，所述的床身上还设有外圆在线检测仪，其设置在磨削工件的前端并正对砂轮，由控制仪、测量部分和液压油缸组成；

所述的测量部分包括通过测杆与测头相连接的测子，测子在磨削过程中始终与工件外圆面保持接触，当工件达到设定的公差值时，测子的位移量经测杆传给测头，测头将位移信号转换为电信号再传递给控制仪；控制仪接收的信号传输给机床的数控系统；数控系统发出指令给液压油缸，液压缸带动测量部分脱离与工件外圆的接触。

具体的，测子有上下两个测子，在磨削过程中始终与工件磨削表面接触，随着磨削量的增加，工件直径减小，当达到预期设定的公差值时，测子的位移量经测杆放大后传给测头，测头将位移信号转换为电信号再传递给控制仪；控制仪将此信号进一步进行放大处理后传输给数控系统；由数控系统发出指令控制液压油缸的电磁阀工作，实现油液换向，液压油缸退回。

基础以上陈述，本实用新型提供的机床在床身上设置中间夹紧及驱动装置，中间夹紧及驱动装置设置在左右砂轮机构的中间，用于加持零件并进行旋转，中间夹紧及驱动机构左边为左侧砂轮机构，由固定在床身上的左侧横向位移机构和左侧纵向位移机构来驱动，可实现左侧砂轮的x轴和y轴的插补移动磨削；中间夹紧及驱动机构的右边为右侧砂轮机构，由固定在床身上的右侧横向位移机构和右侧纵向位移机构来驱动，可实现右侧砂轮的x轴和y轴的插补移动磨削；实现在一次装夹的情况下同时磨削零件的左右两端，能保证高精度的同轴度要求，生产效率高，加工精度高，并且能很大程度的降低企业的加工成本，减少设备投资，是一款针对两端同时磨削加工零件的理想设备

参见图13所述的工件，通过中间夹紧及驱动装置对工件夹紧后，实现了左侧对工件的内孔、右侧对工件的外圆同时进行磨削。

以上给出的实施例是实现本实用新型较优的例子，本实用新型不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本实用新型技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本实用新型的保护范围。