气门一次成型磨床的制作方法

1.本发明涉及一种磨削设备，尤其涉及一种用于气门头部一次成型磨削的设备。


背景技术：

2.气门头部的制造质量是保证发动机性能的关键因素之一，并且气门制造过程中的工作效率也是气门制造行业不断追求的目标。常规的气门磨削设备，气门由进料装置输送到磨床工作区域，并逐一夹持输送到磨床工件主轴前侧，工件主轴是固连在磨床床身上的，气门须通过装夹机构送入磨床工件主轴内的夹头中装夹固连，在磨削完成后再通过一顶杆出料机构将气门顶出工件主轴，这样的气门装夹过程需要相应的上料、装夹等机构，在磨削完成后还需要一套顶杆出料机构，使得磨床机构复杂，动作时间长，磨削工序由于工件装夹过程缓慢而导致耗时多，工作效率不高；采用成型砂轮对气门头部进行磨削是提高气门头部磨削加工中磨削质量与磨削效率的有效手段，它可以一次成型完成气门头部的磨削加工，成型砂轮在使用过程中需要经常进行磨砺修整，以保持磨削质量与效率的稳定，常用的成型砂轮修整方式中的砂轮修整器安装在机架上，当成型砂轮需要修整时，砂轮主轴移位到与砂轮修整器相对应的修整位置，由砂轮修整器对成型砂轮进行修整作业，上述的砂轮修整方式需要安排设定砂轮修整时间并需将砂轮主轴移位到修整位置，因而需要中断气门磨削的正常生产节拍，造成工作效率的下降。


技术实现要素：

3.针对现有技术所存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种气门一次成型磨床，它能优化气门磨削中装夹机构的结构，装夹卸料快捷、可靠，并能在不影响气门磨削正常生产节拍的前提下及时完成砂轮成型修整，提高磨削质量与生产效率。
4.为了解决上述技术问题，本发明的一种气门一次成型磨床，包括机架、进料输送装置、出料输送装置、中空的工件主轴、砂轮主轴和修整轮主轴，工件主轴转动支承在工件主轴座上，在工件主轴内孔前端设置有弹性夹头，弹性夹头后端连接有拉管，拉管与拉管驱动装置相连，砂轮主轴转动支承在砂轮轴座上，砂轮轴座安装在砂轮滑座上，砂轮滑座通过砂轮进给导轨活动支承在砂轮座上，砂轮滑座与砂轮进给电机传动连接，砂轮座安装在机架上，所述工件主轴座安装在工件主轴滑台上，工件主轴滑台通过工件主轴导轨活动支承在工件主轴支座上，工件主轴导轨的长度方向与工件主轴的轴线平行，工件主轴滑台与工件主轴移动驱动装置传动连接，工件主轴支座安装在机架上；在所述弹性夹头内孔中插接有出料顶杆，该出料顶杆通过顶杆支座安装在机架上，在出料顶杆上设有定位销槽，在顶杆支座上设有弹性伸缩销钉，弹性伸缩销钉外端插接于定位销槽内，在顶杆支座与出料顶杆之间设有顶杆位置检测传感器；在工件主轴的前端设有装料定位推杆，装料定位推杆外端面与出料顶杆前端面之间的最小间距与待磨削气门的长度相对应，装料定位推杆通过推杆驱动装置安装在机架上；所述砂轮主轴的轴线平行于工件主轴的轴线，所述砂轮进给导轨的长度方向与砂轮主轴轴线垂直交叉；所述修整轮主轴转动支承在修整主轴座上，修整主轴
座通过修整进给导轨活动支承在砂轮修整座上，砂轮修整座安装在砂轮滑座上，修整进给导轨的长度方向与修整轮主轴轴线垂直交叉，修整主轴座与修整进给电机传动连接；所述修整轮主轴与砂轮主轴平行设置，在修整轮主轴上安装有成型修整轮，成型修整轮的轴向位置与安装在砂轮主轴上的成型砂轮的位置相对应。
5.在上述结构中，由于所述工件主轴座安装在工件主轴滑台上，工件主轴滑台通过工件主轴导轨活动支承在工件主轴支座上，工件主轴导轨的长度方向与工件主轴的轴线平行，工件主轴滑台与工件主轴移动驱动装置传动连接，工件主轴支座安装在机架上，则当进料输送装置将待磨削加工的一气门输送到工件主轴前端时，工件主轴移动驱动装置将驱动工件主轴滑台向前移动，使其上的工件主轴内的弹性夹头套接到气门的杆部并将气门在定位后夹紧，随后即可进行气门头部的磨削，这样，气门磨削设备中的气门装夹机构的结构大为简化，装夹过程耗时减少，工作效率得到了提高。
6.又由于在所述弹性夹头内孔中插接有出料顶杆，该出料顶杆通过顶杆支座安装在机架上，在出料顶杆上设有定位销槽，在顶杆支座上设有弹性伸缩销钉，弹性伸缩销钉外端插接于定位销槽内，在顶杆支座与出料顶杆之间设有顶杆位置检测传感器，则安装在机架上的出料顶杆通过弹性伸缩销钉与顶杆支座相对固定连接，由插接于定位销槽内的弹性伸缩销钉保持出料顶杆相对于顶杆支座的轴向位置的固定，即可相对于机架固定不动，在气门定位夹紧的过程中，气门杆部端面与出料顶杆前端接触，在气门磨削完成后，正常工作状态下由弹性夹头松开气门，工件主轴在工件主轴移动驱动装置的驱动下向后移动，气门在出料顶杆的限位下保持不动，直至气门主轴后移到起始位置，出料顶杆前端处于弹性夹头前端之外，气门便会与弹性夹头轴向分离，气门自动实现出料作业，与现有气门磨削设备的出料方式相比，出料顶杆无须进行气门的顶出动作，也不需要出料顶杆在顶出之后进行复位，节省了卸料作业时间，也减少了使出料顶杆顶出与退后的驱动装置，进一步优化了气门磨削设备的结构、提高了工作效率；而在工件主轴内的气动夹头由于出现故障而不能及时将气门松开时，工件主轴会通过气动夹头而带动气门向后移动，气门将推压出料顶杆，在出料顶杆所受轴向力的作用下，弹性伸缩销钉将收缩而退出定位销槽，使出料顶杆能轴向移位，不会被强制推压而弯曲变形，从而避免了出料顶杆与工件主轴的意外损伤，此时顶杆位置传感器将及时感知出料顶杆的位置变化，从而能向磨削设备控制系统提供出料异常信息，使操作人员能及时处理，保证了磨削设备的正常运行，提高了工作的可靠性。
7.还由于在工件主轴的前端设有装料定位推杆，装料定位推杆外端面与出料顶杆前端面之间的最小间距与待磨削气门的长度相对应，装料定位推杆通过推杆驱动装置安装在机架上，则磨削设备的进料输送装置将待磨削的气门输送到装料定准推杆与出料顶杆之间，在工件主轴移动驱动装置驱动工件主轴滑台向前移动的过程中，推杆驱动装置将推动装料定位推杆向出料顶杆方向移动，使气门杆部端面与出料顶杆前端接触，从而实现气门的定位，定位过程与气门的装夹过程同步，工作效率高。
8.更由于所述砂轮主轴的轴线平行于工件主轴的轴线，所述砂轮进给导轨的长度方向与砂轮主轴轴线垂直交叉，则砂轮在磨削过程中可以沿砂轮的径向精准进给，满足了气门采用成型砂轮磨削的要求，保证了磨削质量。
9.再由于所述修整轮主轴转动支承在修整主轴座上，修整主轴座通过修整进给导轨活动支承在砂轮修整座上，砂轮修整座安装在砂轮滑座上，修整进给导轨的长度方向与修
整轮主轴轴线垂直交叉，修整主轴座与修整进给电机传动连接，所述修整轮主轴与砂轮主轴平行设置，在修整轮主轴上安装有成型修整轮，成型修整轮的轴向位置与安装在砂轮主轴上的成型砂轮的位置相对应，则修整轮主轴由修整进给电机驱动沿修整轮主轴径向实现修整进给，满足了成型砂轮的修整要求，而砂轮修整座安装在砂轮滑座上则使得修整轮主轴无论在砂轮磨削过程中或是在砂轮等待气门装夹的非磨削过程都能时刻保持与砂轮主轴之间的相对位置关系，从而可随时对砂轮进行修整，只要砂轮与被磨削的气门脱离接触，即可开始对砂轮的修整进程，保证了能在不影响气门磨削正常生产节拍的前提下及时完成砂轮成型修整，从而能磨削质量与生产效率。
10.本发明的一种优选实施方式，所述工件主轴通过齿形带传动副与伺服电机传动连接，伺服电机安装在工件主轴滑台上。采用该实施方式，能保证工件主轴采用前后移位的结构方案下工件主轴旋转驱动方便可靠，且工件主轴运转平稳，工作运行速度调节方便。
11.本发明的另一种优选实施方式，在所述顶杆支座上设有两支承臂，在支承臂上安装有顶杆导套，所述出料顶杆通过该顶杆导套插接于顶杆支座上。采用该实施方式，顶杆支座既能对出料顶杆提供良好的支承，又能在出现异常情况时使出料顶杆能在顶杆导套的导向下灵活地产生移位。
12.本发明的又一种优选实施方式，在所述顶杆支座上设有定位臂，定位臂位于两支承臂之间，所述弹性伸缩销钉设置于定位臂上。采用该实施方式，两支承臂之间跨距相对较大，可对出料顶杆提供有效的支承，又不会因为定位臂的设置而增加占用空间，并可以方便弹性伸缩销钉的安装。
13.本发明进一步的优选实施方式，所述弹性伸缩销钉内端插接于销钉套内，在弹性伸缩销钉与销钉套之间设有弹簧，销钉套旋接在顶杆支座上的定位臂上。采用该实施方式，通过调节销钉套即可方便地调节弹性伸缩销钉对出料顶杆的作用力，从而能调控出料顶杆对所受异常轴向力的承受能力，保证出料顶杆工作的可靠性。
14.本发明另一进一步的优选实施方式，所述定位销槽为沿出料顶杆周向设置的环形沟槽，该环形沟槽的截面呈v型。采用该实施方式，定位销槽制作方便，出料顶杆在安装时无需周向定位，当出料顶杆受到异常轴向力时可对弹性伸缩销钉产生沿弹性伸缩销钉轴向的作用分力，使弹性伸缩销钉退缩而与定位销槽脱离，从而能使出料顶杆轴向位移。
15.本发明又一进一步的优选实施方式，所述弹性伸缩销钉的外端呈半球状。采用该实施方式，可便于弹性伸缩销钉受到出料顶杆的作用力后产生退缩。
16.本发明更进一步的优选实施方式，所述顶杆位置检测传感器为接近开关，该接近开关位于出料顶杆后端后侧。采用该实施方式，可利用出料顶杆后端作为接近开关的感应物，无需在出料顶杆上另行设置感应物。
17.本发明另一更进一步的优选实施方式，所述推杆驱动装置为安装在机架上的气缸。采用该实施方式，推杆驱动装置结构简单、动作灵敏快捷，能满足定位推杆对气门的定位过程与气门的装夹过程同步的要求。
18.本发明又一更进一步的优选实施方式，所述修整主轴座安装在修整主轴滑座上，修整主轴滑座通过修整进给导轨活动支承在砂轮修整座上。采用该实施方式，修整主轴座通过修整主轴滑座活动支承在砂轮修整座上，可便于修整主轴座的制造。
附图说明
19.下面结合附图和具体实施例对本发明气门一次成型磨床作进一步的详细说明。
20.图1是本发明气门一次成型磨床一种具体实施方式的结构示意图；图2是图1所示结构中工件主轴及相关构件的结构示意图；图3是图2所示结构的俯视图；图4是图3所示结构中a-a部位的剖视图；图5是图3所示结构中b-b部位的剖视图；图6是图2所示结构中顶杆支座及相关构件结构示意图；图7是图6的俯视图；图8是图7中c-c部位的剖视图；图9图1所示结构中i部位的局部放大视图；图10是图1所示结构中砂轮主轴及相关构件的结构示意图；图11是图10的俯视图；图12是图11所示结构中d-d部位的剖视图。
21.图中：1-机架、2-进料输送装置、3-工件主轴、4-出料输送装置、5-待磨削气门、6-装料定位推杆、7-成型砂轮、8-砂轮主轴、9-工件主轴移动驱动装置、10-工件主轴支座、11-工件主轴滑台、12-顶杆支座、13-伺服电机、14-齿形带传动副、15-工件主轴座、16-弹性夹头、17-出料顶杆、18-拉管驱动装置、19-工件主轴导轨、20-拉管、21-滚珠丝杠螺母副、22-支承臂、23-顶杆位置检测传感器、24-定位臂、25-销钉套、26-顶杆导套、27-弹簧、28-弹性伸缩销钉、29-定位销槽、30-推杆驱动装置、31-砂轮座、32-砂轮轴座、33-修整主轴座、34-修整轮主轴、35-成型修整轮、36-修整主轴滑座、37-砂轮滑座、38-砂轮修整座、39-修整进给电机、40-砂轮进给电机、41-滚珠丝杠螺母副、42-修整进给导轨、43-砂轮进给导轨。
具体实施方式
22.在图1所示的气门一次成型磨床中，机架1是本气门磨削设备的基础支承件，在机架1上支承有进料输送装置2、中空的工件主轴3、砂轮主轴8和出料输送装置4，待磨削气门5由进料输送装置2输送到工件主轴3的前端，由工件主轴3在装料定位推杆6的辅助下加以定位夹持并旋转，安装在砂轮主轴8上的成型砂轮对待磨削气门5的头部进行成型磨削，磨削完成后的气门由出料输送装置4输出。
23.如图2、图3和图4所示，工件主轴3为中空的管状构件，在工件主轴3内孔前端设置有弹性夹头16，弹性夹头16后端连接有拉管20，拉管20与拉管驱动装置18相连，由拉管驱动装置18通过拉管20带动弹性夹头16沿轴向前后移动，从而使弹性夹头16在向后移动时能夹紧待磨削气门5的杆部，在向前移动时能将其放松，在弹性夹头16内孔中插接有出料顶杆17，出料顶杆17后端通过顶杆支座12安装在机架1上；工件主轴3转动支承在工件主轴座15上，工件主轴座15安装在工件主轴滑台11上，工件主轴3通过齿形带传动副14与伺服电机13传动连接，伺服电机13安装在工件主轴滑台11上；工件主轴滑台11通过工件主轴导轨19活动支承在工件主轴支座10上，工件主轴导轨19的长度方向与工件主轴3的轴线平行，工件主轴导轨19优选为直线导轨副，工件主轴滑台11通过两直线导轨副活动支承在工件主轴支座10上；工件主轴滑台11与工件主轴移动驱动装置9传动连接，工件主轴移动驱动装置9 可通
过工作主轴滑台11使工件主轴3前后移位，工件主轴3前移时可使其内的弹性夹头16内孔套接到待磨削气门5的杆部，工件主轴3后移时则使弹性夹头16与待磨削气门5脱离，在工件主轴3后移后，出料顶杆17前端处于弹性夹头16之外，参见图5，作为优选，工件主轴移动驱动装置9为伺服电机，工件主轴滑台11通过滚珠丝杠螺母副21与工件主轴移动驱动装置9传动连接，工件主轴支座10安装在机架1上。
24.如图6和图7所示，出料顶杆17插接于顶杆支座12中，在顶杆支座12与出料顶杆17之间设有顶杆位置检测传感器23，参见图8，在出料顶杆17上设有定位销槽29，在顶杆支座12上设有弹性伸缩销钉28，弹性伸缩销钉28外端插接于定位销槽29内，作为优选实施方式，在顶杆支座12上设有两支承臂22，在支承臂22上安装有顶杆导套26，出料顶杆17通过该顶杆导套26插接于顶杆支座12上，在顶杆支座12上设有定位臂24，定位臂24位于两支承臂22之间，两弹性伸缩销钉28分别通过对应的销钉套25设置于定位臂24上，弹性伸缩销钉28内端插接于销钉套25内，在弹性伸缩销钉28与销钉套25之间设有压缩弹簧27，销钉套25旋接在顶杆支座12上的定位臂24上，两销钉套25分别旋接于定位臂24的上下两侧，定位销槽29为沿出料顶杆17周向设置的环形沟槽，该环形沟槽的截面呈v型，与定位销槽29相插接的弹性伸缩销钉28的外端呈半球状，截面呈v型的定位销槽29的两侧面与呈半球状的弹性伸缩销钉28外端相切，顶杆位置检测传感器23为接近开关，该接近开关位于出料顶杆17后端后侧。
25.参见图9，在工件主轴3的前端设有装料定位推杆6，装料定位推杆6与工件主轴3同轴设置，装料定位推杆6的外端面与出料顶杆17前端面之间的最小间距与待磨削气门5的长度相对应，装料定位推杆6通过推杆驱动装置30安装在机架1上，推杆驱动装置30为安装在机架1上的气缸。
26.如图10、图11和图12所示，成型砂轮7安装在砂轮主轴8的前端，砂轮主轴8的轴线平行于工件主轴3的轴线，砂轮主轴8转动支承在砂轮轴座32上，砂轮主轴8可以直接采用电主轴，也可以由砂轮电机驱动运转，砂轮轴座32安装在砂轮滑座37上，砂轮滑座37通过砂轮进给导轨43活动支承在砂轮座31上，砂轮进给导轨43优选为直线导轨副，砂轮滑座37通过两直线导轨副活动支承在砂轮座31上，砂轮进给导轨43的长度方向与砂轮主轴8轴线垂直交叉，砂轮滑座37与砂轮进给电机40传动连接，且砂轮滑座37优选通过滚珠丝杠螺母副41与砂轮进给电机40传动连接，砂轮进给电机40为伺服电机，砂轮进给电机40安装在砂轮座31上，砂轮座31安装在机架1上。
27.在砂轮滑座37上还设置有修整轮主轴34，修整轮主轴34与砂轮主轴8平行设置，在修整轮主轴34的前端安装有成型修整轮35，成型修整轮35的轴向位置与安装在砂轮主轴8上的成型砂轮7的位置相对应，修整轮主轴34转动支承在修整主轴座33上，修整主轴座33通过修整进给导轨42活动支承在砂轮修整座38上，砂轮修整座38安装在砂轮滑座37上，修整进给导轨42的长度方向与修整轮主轴34轴线垂直交叉，修整主轴座33与修整进给电机39传动连接，作为优选实施方式，修整主轴座33安装在修整主轴滑座36上，修整主轴滑座36通过修整进给导轨42活动支承在砂轮修整座38上，修整进给导轨42为直线导轨副，修整主轴滑座36通过两直线导轨副活动支承在砂轮修整座38上，修整主轴滑座36通过滚珠丝杠螺母副41与修整进给电机39传动连接，修整进给电机39为伺服电机，该伺服电机安装在砂轮修整座38上。
28.以上仅列举了本发明的一些优选实施方式，但本发明并不局限于此，还可以作出许多的改进和变换。如所述定位销槽29也可以不是为沿出料顶杆17周向设置的环形沟槽，而可以是设置于出料顶杆17周面上的锥孔凹槽，锥孔凹槽的位置与弹性伸缩销钉28相对应，弹性伸缩销钉28的外端插接于该锥孔凹槽内。如此等等，只要是在本发明基本原理基础上所作出的改进与变换，均应视为落入本发明的保护范围内。