一种数控螺旋曲面成型磨床的制作方法

1.本实用新型涉及螺旋曲面成形加工设备技术领域，具体为一种数控螺旋曲面成型磨床。


背景技术：

2.螺旋共轭曲面以其传动精度高、承载性能好的特点被广泛地应用于动力传递、分度等重要的机器零件中，是在机械工程中应用最为广泛的一类曲面。被广泛应用于螺纹、蜗杆和螺杆泵等领域。
3.目前，传统的螺旋曲面成形加工，往往采用的加工设备分为以下几种：
4.1、传统的工具磨床。传统工具磨床采用的是仿形的砂轮修整器，修整的砂轮只是初步接近螺旋曲面，无法得到高精度的包络曲面，只适合精度要求不高的工件的加工。设备加工精度低、效率低、对操作员的经验要求高。趋于淘汰。
5.2、进口的数控成型磨床。精度高，但价格奇高，动辄以千万元计。对操作人员的素质要求高、培训成本高；对工作环境要求高，设备娇贵、使用维护成本高。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种数控螺旋曲面成型磨床，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种数控螺旋曲面成型磨床，包括机床底座，机床底座的前端滑动安装有x轴工作台，机床底座的中部滑动安装有y轴立柱，机床底座的中部滑动安装有z轴升降滑台，z轴升降滑台的底面转动安装有a轴伺服电机，z轴升降滑台的上端面滑动安装有b轴滑台，z轴升降滑台的外壁转动安装有砂轮电主轴，砂轮电主轴的输出轴固定安装有砂轮，b轴滑台的前端滑动安装有c轴升降滑台，c轴升降滑台的外壁固定安装有金刚滚轮电主轴，金刚滚轮电主轴的输出轴固定安装有金刚滚轮，x轴工作台的一侧设置有w轴数控分度头，x轴工作台的外壁固定安装有与w轴数控分度头配合的尾座。
8.优选的，机床底座的内壁固定安装有x轴伺服电机，x轴伺服电机的输出轴固定安装有x轴滚珠丝杠，x轴滚珠丝杠径向外壁通过内外螺纹配合与x轴工作台连接，x轴工作台的上端面固定安装有用于驱动w轴数控分度头的w轴数控分度头伺服电机。
9.优选的，机床底座的内壁固定安装有y轴伺服电机，y轴伺服电机的输出轴固定安装有y轴滚珠丝杠，y轴伺服电机的径向外壁通过内外螺纹配合与y轴立柱连接。
10.优选的，机床底座的内壁固定安装有z轴伺服电机，z轴伺服电机的输出轴固定安装有z轴滚珠丝杠，z轴滚珠丝杠的径向外壁通过内外螺纹配合与z轴升降滑台连接。
11.优选的，z轴升降滑台的底面固定安装有a轴伺服电机，砂轮电主轴的外壁通过销轴与z轴升降滑台内腔连接，a轴伺服电机的输出轴通过链条与销轴连接。
12.优选的，z轴升降滑台的上端固定安装有b轴伺服电机，b轴伺服电机的输出轴固定
安装有b轴滚珠丝杠，b轴滚珠丝杠的径向外壁用过内外螺纹配合与b轴滑台连接。
13.优选的，b轴滑台的外壁固定安装有c轴伺服电机，c轴伺服电机的输出轴固定安装有c轴滚珠丝杠，c轴滚珠丝杠的径向外壁通过内外螺纹配合与c轴升降滑台连接。
14.优选的，x轴工作台的上端面固定安装有自动测量仪，x轴工作台的上端面固定安装有可调中心支架，机床底座的上端面固定安装有机床防护钣金，机床底座的内壁设置有自动排屑器，机床底座的侧壁设置有用于收集切削屑的集屑小车。
15.优选的，机床底座的外壁设置有数控系统，x轴伺服电机、y轴伺服电机、z轴伺服电机、w轴数控分度头伺服电机、a轴伺服电机、b轴伺服电机、c轴伺服电机、砂轮电主轴和金刚滚轮电主轴通过数据线与数控系统连接。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
17.1、采用七个交流伺服轴电机和两个交流变频调速电主轴，实现砂轮修整和螺旋曲面数字化加工一体化，砂轮的修整量直接补偿到加工程序中。
18.2、砂轮修整采用二轴联动修整方式，使用同一金刚石滚轮即可修出直线、圆弧、渐开线及其组合曲线，修整器的安装位置与磨头砂轮位置相对固定，可在任意位置修整砂轮，减少了砂轮修整的空行程时间，大幅提高生产效率。
19.3、螺旋角轴回转角度数字控制，使加工不同的螺旋升角工件变得容易。
20.4、该机床配备在线自动测量系统，具有对被加工齿轮在线测量、自动对齿、齿形误差补偿等功能。采用连续扫描式测头，具有检测精度高、速度快等特点。
21.5、机床总体设计可采用机器人装卸料，数控系统i/o接口和自动门完美配合机械臂作业，为工厂自动化组线扫除障碍。
22.6.结合《上海玺欧基于计算机图形技术和包络原理对螺旋面成形砂轮廓形状仿真计算》这个软件著作权，运用计算机图形处理技术，基于工件端截形的螺旋面工件实体造型、有效剖分面内信息的过滤、接触点的获取，基于nurbs曲线的接触线和砂轮廓形的拟合以及用于提高砂轮廓形局部精度的人工干预，可精确确定砂轮廓形并进行g代码编程，用于成形磨削，与传统设计方法相比，本方法避免了坐标变换、微分几何的应用，以及烦琐的公式推导过程，大大地提高了设计的速度、精度和适用性。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本实用新型的主视图。
25.图2为本实用新型的左视图。
26.图中：1、自动排屑器；2、机床防护钣金；3、x轴工作台；4、w轴数控分度头伺服电机；5、w轴数控分度头；6、工件；7、自动测量仪；8、x轴滚珠丝杠；9、可调中心支架；10、尾座；11、数控系统；12、x轴伺服电机；13、集屑小车；14、y轴立柱；15、z轴滚珠丝杠；16、z轴伺服电机；17、b轴伺服电机；18、a轴伺服电机；19、z轴升降滑台；20、b轴滚珠丝杠；21、c轴伺服电机；22、b轴滑台；23、c轴滚珠丝杠；24、砂轮电主轴；25、c轴升降滑台；26、金刚滚轮；27、金刚滚
轮电主轴；28、砂轮；29、y轴伺服电机；30、y轴滚珠丝杠；31、机床底座。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.实施例：
29.如图1-2所示，本实用新型提供了一种数控螺旋曲面成型磨床，包括机床底座31，其中，机床底座31的内壁设置有自动排屑器1，机床底座31的侧壁设置有用于收集切削屑的集屑小车13，用于切削屑的排出与收集。
30.机床底座31的前端滑动安装有x轴工作台3，x轴工作台3的一侧设置有w轴数控分度头5，x轴工作台3的外壁固定安装有与w轴数控分度头5配合的尾座10，通过w轴数控分度头5与尾座10配合对工件6进行夹持，滑动x轴工作台3可以带动工件6左右移动。
31.机床底座31的中部滑动安装有y轴立柱14，y轴立柱14可以沿机床底座31前后移动。
32.机床底座31的中部滑动安装有z轴升降滑台19，z轴升降滑台19可以沿机床底座31上下移动，z轴升降滑台19的底面转动安装有a轴伺服电机18，通过z轴升降滑台19带动a轴伺服电机18同步上下移动。
33.z轴升降滑台19的上端面滑动安装有b轴滑台22，z轴升降滑台19的外壁转动安装有砂轮电主轴24，砂轮电主轴24的输出轴固定安装有砂轮28，可转动的砂轮电主轴24可以满足不同螺旋角的工件6的磨削要求，同时金刚滚轮26在修整砂轮28时前后移动。
34.b轴滑台22的前端滑动安装有c轴升降滑台25，可以使使金刚滚轮26在修整砂轮28时上下移动c轴升降滑台25的外壁固定安装有金刚滚轮电主轴27，金刚滚轮电主轴27的输出轴固定安装有金刚滚轮26，可以实现金刚滚轮26在修整砂轮28时按一定的转速旋转。
35.砂轮电主轴24设置在a轴的下部，是为了使砂轮28在磨削时按一定的转速旋转。
36.机床底座31的内壁固定安装有x轴伺服电机12，x轴伺服电机12的输出轴固定安装有x轴滚珠丝杠8，x轴滚珠丝杠8径向外壁通过内外螺纹配合与x轴工作台3连接，由x轴伺服电机12控制x轴工作台3滑动。
37.x轴工作台3的上端面固定安装有用于驱动w轴数控分度头5的w轴数控分度头伺服电机4，w轴数控分度头伺服电机4可以控制被夹持的工件6转动。
38.机床底座31的内壁固定安装有y轴伺服电机29，y轴伺服电机29的输出轴固定安装有y轴滚珠丝杠30，y轴伺服电机29的径向外壁通过内外螺纹配合与y轴立柱14连接，y轴伺服电机29用于控制y轴立柱14滑动。
39.机床底座31的内壁固定安装有z轴伺服电机16，z轴伺服电机16的输出轴固定安装有z轴滚珠丝杠15，z轴滚珠丝杠15的径向外壁通过内外螺纹配合与z轴升降滑台19连接，z轴伺服电机16用于控制z轴升降滑台19滑动。
40.z轴升降滑台19的底面固定安装有a轴伺服电机18，砂轮电主轴24的外壁通过销轴与z轴升降滑台19内腔连接，a轴伺服电机18的输出轴通过链条与销轴连接，a轴伺服电机18
用于控制砂轮电主轴24沿销轴的轴线转动。
41.z轴升降滑台19的上端固定安装有b轴伺服电机17，b轴伺服电机17的输出轴固定安装有b轴滚珠丝杠20，b轴滚珠丝杠20的径向外壁用过内外螺纹配合与b轴滑台22连接，b轴伺服电机17用于控制b轴滑台22滑动。
42.b轴滑台22的外壁固定安装有c轴伺服电机21，c轴伺服电机21的输出轴固定安装有c轴滚珠丝杠23，c轴滚珠丝杠23的径向外壁通过内外螺纹配合与c轴升降滑台25连接，c轴伺服电机21用于控制c轴升降滑台25滑动。
43.x轴工作台3的上端面固定安装有自动测量仪7，是为了及时自动地检测工件在加工6过程中的尺寸，并将数据反馈至数控系统11，x轴工作台3的上端面固定安装有可调中心支架9，为了使细长的工件6在加工时减少工件6的变形和震动，确保加工精度和表面质量，机床底座31的上端面固定安装有机床防护钣金2，是为了对工作人员起到防护作用。
44.机床底座31的外壁设置有数控系统11，x轴伺服电机12、y轴伺服电机29、z轴伺服电机16、w轴数控分度头伺服电机4、a轴伺服电机18、b轴伺服电机17、c轴伺服电机21、砂轮电主轴24和金刚滚轮电主轴27通过数据线与数控系统11连接，数控系统11内置g代码，由g代码控制运动，双通道七轴四联动实现螺旋曲面的数控磨削，系统预留足够多的i/o接口，可配置机械手，实现自动装卸料。
45.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。