专利名称：一种数控立式气缸套珩磨机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种机械工程技术领域的数控立式气缸套珩磨机。
背景技术：
汽车制造业是目前我国发展最快，也是最有发展前景的制造产业。气缸套是发动 机的主要零件，属于大批量、高精度、高难度的加工产品，为了满足发动机的动力和环保排 放的要求，发动机气缸套的尺寸精度、形位公差精度都有高的要求，同时对气缸套内壁的微 观网纹也必须有很高的要求。气缸套加工最后一道工序必须进行高精度平台网纹珩磨。但 目前国内开发的珩磨机多为手动或半自动进给方式，冲程运动速度慢，冲程换向时间长无 法保证高质量平台网纹珩磨，加工精度难以满足产品的要求。经对现有技术文献的检索发现，中国专利公开号为CN1654167A，
公开日为2005年 8月17日，名称为《数控立式高精度珩磨机》与本申请相关。该专利自述为“一种属于机 械技术领域的数控立式高精度珩磨机，本发明包括立式珩磨头的主轴传动机构、珩磨条径 向微进给机构、珩磨头高速平稳往复运动机构、数字控制系统，其连接方式为立式珩磨头 主轴传动机构和珩磨条径向微进给机构都空间垂直设置在珩磨机床身上，立式珩磨头的主 轴传动机构和珩磨条径向微进给机构通过进给套连接在一起，珩磨头高速平稳往复运动机 构通过轴承和立式衔磨头主轴传动机构、珩磨条径向微进给机构连接在一起。本发明可以 实现内径①10mm至0 50mm零件的数控精密粗珩磨和精珩磨的两工位自动加工。”该专利由 于采用单进给珩磨头，即珩磨砂条微进给机构只有一组，珩磨砂条在珩磨头中也只有一组， 无法加工气缸套所要求的双进给珩磨头一次完成的平台网纹加工工艺。该专利仅加工内径 ①10mm至①50mm零件，无法满足柴油内燃机气缸套大尺寸的要求。在进一步的文献检索中，尚未发现与本实用新型主题“数控立式气缸套珩磨机”相 同或者类似的报道。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种数控立式高精度气缸套珩 磨机，采用变频控制技术驱动主轴旋转运动；应用电液比例控制技术使主轴高速平稳移动， 并高加速换向，移动速度和位置闭环控制；应用电液比例控制技术实现粗、精珩磨砂条的径 向定压进给，进给压力闭环控制；在线测量系统保证批量加工气缸套的尺寸一致性；双工 位回转工作台和气缸套液压抱紧装置使加工辅助时间为零；采用可编程序控制器实现数字 控制，可视化友好的操作界面，使其操作方便。该机结构简单，布局合理，工作稳定性和可靠 性好，加工精度高，工作效率高，可以实现内孔径①80mm到①180mm气缸套零件的平台网纹 加工。本实用新型主要涵盖以下技术内容、驱动主轴及双进给珩磨头的主传动机构；、粗、精珩磨砂条的径向定压进给机构；[0009]、可使主轴上下高速平稳移动的冲程运动机构；、可编程序控制器实现的数字控制系统；、气缸套液压抱紧装置。其结构方式为冲程运动机构是液压缸使主轴沿导向套做上下高速平稳移动，立 式珩磨头主轴传动机构是设置在机架上的变频电机通过链条驱动主轴旋转，珩磨砂条径向 定压进给机构垂直设置在使主轴与液压缸之间，双进给珩磨头通过具有两头万向节结构的 连杆设置在主轴下端，双工位的气缸套装夹结构设置在床身上珩磨头的下方，数字控制系 统设在机床整体式安全防护的外部。所述的驱动主轴及双进给珩磨头主传动机构包括主轴变频电机、减速器、一对链 轮及链条、轴承和主轴。其连接方式为主轴变频电机通过减速器与第一链轮相连，再由链条 与用轴承固定在导向套上的第二链轮相连。所述的可使主轴上下高速平稳移动的冲程运动机构包括比例伺服阀控制的定量 油压源、固定于机架上的冲程油缸和通过轴承连接在双进给油缸上的主轴。所述的粗、精珩磨砂条的径向定压进给机构包括比例伺服阀控制的定压油源、双 进给油缸、内推杆、外推杆、两个万向节、连杆、内涨芯、外涨芯、粗磨砂条座、精磨砂条座。其 连接方式为连接在冲程油缸和主轴之间的双进给油缸与内、外推杆连接，通过内、外推杆 与内、外涨芯使粗、精磨砂条座上的粗、精磨砂条径向定压进给。所述的气缸套液压抱紧装置包括安装于床身上的双工位工作台和夹具体、以及 夹具体内的橡胶套。本实用新型的工作过程是安装于双工位工作台上的气缸套液压抱紧装置，通过 液压液使橡胶套变形，从而固定气缸套，双进给珩磨头置于汽缸套中，珩磨头的上端通过连 杆与珩磨主轴连接，主轴变频电机通过减速器驱动链条带动主轴旋转运动，从而驱动双进 给珩磨头在汽缸套中作旋转运动。置于主轴上端的冲程油缸通过比例换向阀使主轴作上下 高速冲程运动，从而驱动双进给珩磨头在汽缸套中作上下冲程运动。置于主轴上端的双进 给油缸由比例伺服阀控制的定压油源驱动，通过内、外推杆和内、外涨芯将运动传到粗、精 磨砂条座，使粗、精磨砂条对汽缸套保持恒定的径向进给压力。由数字控制系统控制的比例 伺服阀先控制粗磨砂条伸出，在汽缸套内表面磨出深的清晰地沟槽，再由数字控制系统控 制的比例伺服阀控制改精磨砂条伸出，在粗磨砂条磨出的沟槽两侧磨出小的平台，珩磨头 的旋转运动和上下冲程运动、以及珩磨砂条的径向进给，在汽缸套内表面形成交叉网纹沟 槽与细小平台间隔的平台网纹结构。珩磨过程中主轴冲程速度和位置通过编码器反馈回控 制系统，液压压力传感器检测双进给油缸液压压力，反馈粗、精砂条对汽缸套的径向压力， 在珩磨头磨削汽缸套过程中，珩磨头上的气测孔与汽缸套间隙变大。导致气测头的气体压 力改变，触发气电转换仪设定的信号，系统认为达到预定磨削尺寸，结束珩磨过程。本实用新型的有益效果是良好的人机界面和人性化的设计使操作更加便捷，液晶显示器操作简单，工作稳 定性和可靠性好。立式珩磨头的主轴传动机构和粗、精珩磨砂条的径向定压进给机构均设置在冲程 运动的轴线中心，减少了运动阻力和自身重力引起的挠度变化，提高了加工精度，可实现冲 程运动的稳定高速移动。[0021]基于使用电液控制的比例伺服阀，可实现冲程运动的快速换向。基于冲程运动速度和主轴旋转运动都通过编码器反馈进行闭环控制，可实现气缸 套内表面平台网纹夹角的精确控制。基于珩磨头采用在线自动测量系统，加工过程中可保证汽缸套的尺寸精度。因而 加工气缸套可达到以下结果内孔圆度0. 003mm，尺寸的一致性0. 01mm。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的结构简图。
图1中1.机架，2.冲程油缸，3.双进给油缸，4.内推杆，5.外推杆，6.轴承一，
7.主轴，8.主轴变频电机、减速器，9.链轮一，10.链条，11.链轮二，12.导向套，13.轴 承二，14.连杆，15.万向节一，16.万向节二，17.双进给珩磨头，18.内涨芯，19.外涨芯， 20.精磨砂条座，21.精磨砂条，22.粗磨砂条座，23.粗磨砂条，，24.双工位回转工作台， 25.橡胶套，26.夹具体，27.汽缸套。
具体实施方式
如
图1中所示，本实用新型包括驱动主轴及双进给珩磨头的主传动机构；粗、精 珩磨砂条的径向定压进给机构；可使主轴上下高速平稳移动的冲程运动机构；可编程序控 制器控制系统实现的数字控制系统；气缸套装夹结构。其连接方式为立式珩磨头主轴传 动机构和珩磨砂条径向定压进给机构都垂直设置在使主轴7上下高速平稳移动的冲程运 动机构的中间，冲程运动机构通过导向套12使主轴7做上下高速平稳移动，双进给珩磨头 17通过具有两头万向节结构的连杆14设置在主轴7下端，汽缸套27固定于夹具体26的橡 胶套25内置于双工位回转工作台24上，设置在机架上双进给珩磨头17的下方，数字控制 系统设在机床整体式安全防护的外部。所述的驱动主轴7及双进给珩磨头17的主传动机构包括主轴变频电机及减速器
8、链轮一9、链轮二 11及链条10、轴承二 13和主轴7。其连接方式为主轴变频电机、减速 器8轴端固定链轮一 9，通过链条10驱动链轮二 11，链轮二 11驱动用轴承二 13支撑在机 架1上的主轴7，使主轴实现转动。所述的可使主轴上下高速平稳移动的冲程运动机构包括固定于机架1上的冲程 油缸2，冲程油缸2通过轴承一 6连接在双进给油缸3上的主轴7。其连接方式为电液比 例伺服阀控制的定量油压源驱动冲程油缸2的活塞，带动双进给油缸3及主轴7在导向套 12之间做高速平稳移动。所述的粗、精珩磨砂条的径向定压进给机构包括比例伺服阀控制的定压油源、双 进给油缸3、内推杆4、外推杆5、万向节15、万向节16、连杆14、内涨芯18、外涨芯19、精磨 砂条座20、精磨砂条21、粗磨砂条座22、粗磨砂条23。其连接方式为电液比例伺服阀控制 的定压油压源驱动连接在冲程油缸2和主轴7之间的双进给油缸3的活塞，双进给油缸3 的活塞分别与内推杆4、外推杆5连接，通过内涨芯18、外涨芯19使精磨砂条座20、粗磨砂 条座22径向移动，分别带动精磨砂条21、粗磨砂条23径向运动，给汽缸套27内表面恒定的 压力，实现定压进给。[0031] 所述的气缸套液压抱紧装置包括安装于机架1上的双工位回转工作台24和夹具 体26、橡胶套25。其连接方式为靠电机驱动的双工位回转工作台24回转，汽缸套27置于 双工位回转工作台24的一个工位上，液压压力使夹具体26内的橡胶套25变形，从而抱紧 汽缸套27使其固定，开始珩磨加工，加工时双工位回转工作台24上的另一工位可同时装卸 汽缸套27，提高效率。
权利要求一种数控立式气缸套珩磨机，其特征是包括驱动主轴(7)及双进给珩磨头(17)转动的主传动机构；粗、精珩磨砂条的径向定压进给机构；可使主轴上下高速平稳移动的冲程运动机构；可编程序控制器控制系统实现的数字控制系统；气缸套液压抱紧装置；主轴传动机构和珩磨砂条径向定压进给机构都垂直设置在使主轴(7)上下高速平稳移动的冲程运动机构的中间，冲程运动机构通过导向套(12)使主轴(7)做上下高速平稳移动，双进给珩磨头(17)通过具有两头万向节结构的连杆(14)连接在主轴(7)下端，气缸套装夹结构设置在床身上双进给珩磨头(17)的下部，数字控制系统设在机床整体式安全防护的外部。
2.根据权利要求1所述的数控立式高精度气缸套珩磨机，其特征是所述的可使主轴 上下高速平稳移动的冲程运动机构包括固定于机架(1)上的冲程油缸(2)，冲程油缸(2)通 过轴承一(6)连接在双进给油缸(3)上的主轴(7)；电液比例伺服阀控制的定量油压源驱 动冲程油缸(2)的活塞带动双进给油缸(3)及主轴(7)在导向套(12)之间做高速平稳移动。
3.根据权利要求1所述的数控立式高精度气缸套珩磨机，其特征是所述的粗、精珩 磨砂条的径向定压进给机构包括比例伺服阀控制的定压油压源、双进给油缸(3)、内推杆 (4)、外推杆(5)、万向节一(15)、万向节二(16)、连杆(14)、内涨芯(18)、外涨芯(19)、精磨 砂条座(20)、精磨砂条(21)、粗磨砂条座(22)、粗磨砂条(23)；电液比例伺服阀控制的定 压油压源驱动连接在冲程油缸(2)和主轴(7)之间的双进给油缸(3)的活塞，双进给油缸 (3)的活塞分别与内推杆(4)、外推杆(5)连接通过内涨芯(18)、外涨芯(19)使精磨砂条 座(20)、粗磨砂条座(22)径向移动，分别带动精磨砂条(21)、粗磨砂条(23)径向运动，给 汽缸套(27)内表面恒定的压力，实现定压进给。。
4.根据权利要求1所述的数控立式高精度气缸套珩磨机，其特征是所述的气缸套液 压抱紧装置包括安装于机架(1)上的双工位回转工作台(24)和夹具体(26)、橡胶套(25)。 靠电机驱动的双工位回转工作台(24)回转，汽缸套(27)置于双工位回转工作台(24)的一 个工位上，液压压力使夹具体(26)内的橡胶套(25)变形，从而抱紧汽缸套(27)使其固定， 开始珩磨加工，加工时双工位回转工作台(24)上的另一工位可同时装卸汽缸套(27)。
专利摘要一种属于机械技术领域的数控立式气缸套衔磨机，本实用新型包括驱动主轴及双进给珩磨头的主传动机构；粗、精珩磨砂条的径向定压进给机构；可使主轴上下高速平稳移动的冲程运动机构；可编程序控制器实现的数字控制系统；气缸套双工位装夹结构。其连接方式为立式珩磨头主轴传动机构和珩磨砂条径向定压进给机构都垂直设置在使主轴上下高速平稳移动的冲程运动机构的中间，冲程运动机构通过导向套使主轴做上下高速平稳移动，双进给珩磨头通过具有两头万向节结构的连杆设置在主轴下端，双工位的气缸套装夹结构设置在床身上珩磨头的下方，数字控制系统设在机床整体式安全防护的外部。本实用新型结构简单，布局合理，工作稳定性和可靠性好，加工精度高，具有可视化操作界面，可以实现内孔径Φ80mm到Φ180mm气缸套零件的平台网纹加工。
文档编号B24B33/02GK201604070SQ20092024597
公开日2010年10月13日 申请日期2009年12月17日 优先权日2009年12月17日
发明者张同兵, 王鹏, 金洪祥, 陈永华 申请人:宝鸡忠诚机床股份有限公司