专利名称：一种四轴联动数控工具磨床的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及数控工具磨床，具体涉及主要用于加工旋转锉的一种四轴联动数 控工具磨床。
背景技术：
硬质合金旋转锉为机械基础设施的重要组成部分，在汽车、船舶、飞机、模具、机械 设备的制造与维修以及医疗设备中得到广泛的应用。国外企业凭借其技术与装配上的优 势，使用大型数控加工设备加工该类产品，发达国家市场已被其垄断，在发展中国家的高端 市场也占有相当优势，国内企业由于规模小及磨齿工艺装备落后，只能在发展中国家的低 端市场上低价销售，廉价出卖国家资源和劳动力资源。国内硬质合金旋转锉加工企业多为民营小企业，其规模化发展较慢，专用磨削设 备大多为自制设备或行业改造的设备，其自动化程度低，甚至使用手工机械方法实现磨头 (砂轮)升降运动、工件的直线运动(或转动)、工件的分度运动及转动，常出现干涉现象 等，极大的限制了产品的尺寸精度、形状、精糙度，刃口不锋利(锯齿状)，给工艺参数的合 理确定带来不利影响。进口专用磨削设备多为加工中心形式，但其价格太高。我国是硬质合金原料坯料的资源大国，发达国家大多将我国所出口的硬质合金源 料加工后在全球销售。由此可见，在此类产品的粗加工阶段，我国企业具有较大的优势，但 决定产品价格高低的因素主要取决于终端齿形磨削加工设备与工艺。因此，需要改革生产 工艺，研制四轴或更多轴联动的生产设备与加工工艺，使生产数控化和自动化，提高产品质 量，使其具有更强的国际竞争力。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种主要用于硬质合金旋转锉加工的四轴联动数控 工具磨床，用其对国标中所规定的各种相应旋转锉产品进行加工，实现生产数控化和自动 化，提高加工质量和工作效率。本实用新型的技术解决方案是该数控工具磨床包括机械系统、数控系统、电气控 制系统和润滑冷却系统，其特征在于机械系统主要由安装在机床底座的X轴工作台、Y轴 工作台、Z轴工作台、旋转工作台和手动调节工作台组成；X轴工作台安装在机床底座的导 轨上，X轴伺服电机驱动X轴工作台作水平左右移动；Y轴工作台安装在X轴工作台的导轨 上，Y轴伺服电机驱动Y轴工作台作水平前后移动；手动调节工作台的支撑部分安装在Y轴 工作台上，手动调节工作台的转轴中心线与Y轴工作台的移动方向平行；手动调节工作台 的转动部分上固联旋转工作台，旋转工作台的转轴中心线与手动调节工作台的转轴线方向 空间垂直，旋转工作台上安装伺服电机和工件夹具等，由旋转伺服电机驱动被夹持的工件 实现分度和同一刃线形成所需的旋转运动；在机床底座上垂直固联立柱，Z轴工作台安装 在立柱的滑台上，带动砂轮旋转的砂轮电机安装在Z轴工作台上，砂轮作水平旋转运动且 速度可调，由Z轴伺服电机驱动Z轴工作台带动砂轮一起作上下移动。[0007]本实用新型的一种四轴联动数控工具磨床中，手动调节工作台的转动部分带动旋 转工作台使其与砂轮刃圆平面形成定角度，角度根据被加工工件的螺旋升角确定，调节范 围为士35°。本实用新型具有以下优点1、以机械系统为核心，呈四坐标轴联动，分别为X、Y、Z 三个直线轴和一个旋转轴。2、采用立式结构，Z轴工作台垂直安装带动砂轮作上下运动，砂轮做水平旋转；Z 轴工作台上下运动、旋转工作台工件旋转运动及X、Y轴工作台的直线运动共同合成旋转锉 刃底曲线。3、采用金刚石砂轮作为加工的刀具，砂轮电机带动砂轮作高速旋转运动，其旋转 速度8000 ISOOOrpm根据被加工工件材料和金刚石砂轮直径的需要实现无极变速调节。4、磨床的进给运动主要有使砂轮作上下运动的Z轴工作台，水平两个方向移动 的X轴工作台和Y轴工作台，转动与分度运动的旋转工作台，以及手动调节旋转工作台的手 动调节台，且X轴工作台、Y轴工作台、Z轴工作台、旋转工作台四轴联动。5、采用单角砂轮进行加工，单角砂轮刃切线平行于被加工工件刃口母线进行进 给，使高速旋转的金刚石砂轮刃口能够沿其母线作仿形的相对运动形成刀刃。6、旋转工作台带动工件进行间隙分度和圆周旋转运动，形成被加工工件圆周方向 若干等分导程大小相等的刃槽曲线。7、通过手动调节工作台调节旋转工作台与砂轮刃圆平面的倾斜角度，以满足在加 工柱面刃槽曲线时金刚石砂轮刃口进刀方向和螺旋槽的切线方向一致。8、在加工球头柱面时，球头以固定的角度沿砂轮刃口作园周运动、转动和进给运 动，实现球头到柱的变导程过渡。9、主要用于硬质合金旋转锉加工的四轴联动数控工具磨床，也可更换类似刀具用 于其他产品的加工。
图1为本实用新型结构示意图。图2为图1加工球面与柱面结合的工件刃线的方法图。图3为图2的俯视图。图中1.机床底座，2. X轴工作台，3. Y轴工作台，4.手工调节工作台，5.旋转工 作台，6.立柱，7. Z轴工作台，8. Z轴伺服电机，9.砂轮，10被加工工件，11.旋转伺服电机， 12. Y轴伺服电机，13. X轴伺服电机。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本实用新型的技术解决方案。如图1所示，该数控工具磨床包括机械系统、数控系统、电气控制系统和润滑冷却 系统，其特征在于机械系统主要由安装在机床底座1上的X轴工作台2、Y轴工作台3、Ζ轴 工作台7、旋转工作台5和手动调节工作台4组成；X轴工作台2安装在机床底座1的导轨 上，X轴伺服电机13驱动X轴工作台2作水平左右移动；Y轴工作台3安装在X轴工作台2 的导轨上，Y轴伺服电机12驱动Y轴工作台3作水平前后移动；手动调节工作台4的支撑部分安装在Y轴工作台3上，手动调节工作台4的转轴中心线与Y轴工作台的移动方向平 行；手动调节工作台4的转动部分上固联旋转工作台5，旋转工作台5的转轴中心线与手动 调节工作台4的转轴中心线空间垂直，旋转工作台5上安装伺服电机11和工件夹具等，由 伺服电机11驱动被夹持的工件实现分度和同一刃线形成所需的旋转运动；在机床底座1上 垂直固联立柱6，Z轴工作台7安装在立柱6的滑台上，带动砂轮9旋转的砂轮电机安装在 Z轴工作台7上，砂轮作水平旋转运动且速度可调，由Z轴伺服电机8驱动Z轴工作台7带 动砂轮9 一起作上下移动，整机呈四坐标轴联动方式。本实用新型的一种四轴联动数控工具磨床中，手动调节工作台4的转动部分带动 旋转工作台5使其与砂轮刃圆平面形成一定角度，该角度根据被加工工件的螺旋升角确 定，调节范围为士35°。如图2、3所示，为采用等刃角方法加工球头柱面旋转锉的示意，工件与砂轮刃圆 平面成螺旋升角固定，工件球面中心与砂轮在A位置先接触，通过四轴联动，使工件产生沿 砂轮刃圆周向移动、自转、上升等运动，直到柱面刃底线与砂轮刃圆相切的B位置，在此期 间为产生球面刃线的变节距切削成形运动；通过相关合成运动可加工柱面螺旋刃；旋转锉 的刃线分为等分刃和分区刃，等分刃可安上述方法分度逐刃加工，分区刃一个区内每条刃 线分别编程，加工方法可分为同刃加工法和同组加工法两种，其他形状的成形方法与此相 似。
权利要求一种四轴联动数控工具磨床，该数控工具磨床包括机械系统、数控系统、电气控制系统和润滑冷却系统，其特征在于机械系统主要由安装在机床底座(1)上的X轴工作台(2)、Y轴工作台(3)、Z轴工作台(7)、旋转工作台(5)和手动调节工作台(4)组成；X轴工作台(2)安装在机床底座(1)的导轨上，X轴伺服电机(13)驱动X轴工作台(2)作水平左右移动；Y轴工作台(3)安装在X轴工作台(2)的导轨上，Y轴伺服电机(12)驱动Y轴工作台(3)作水平前后移动；手动调节工作台(4)的支撑部分安装在Y轴工作台(3)上，手动调节工作台(4)的转轴中心线与Y轴工作台(3)的移动方向平行；手动调节工作台(4)的转动部分上固联旋转工作台(5)，旋转工作台(5)的转轴中心线与手动调节工作台(4)的转轴中心线空间垂直，旋转工作台(5)上安装伺服电机(11)和工件夹具等，由伺服电机(11)驱动被夹持的工件实现分度和同一刃线形成所需的旋转运动；在机床底座(1)上垂直固联立柱(6)，Z轴工作台(7)安装在立柱(6)的滑台上，带动砂轮(9)旋转的砂轮电机安装在Z轴工作台(7)上，砂轮作水平旋转运动，由Z轴伺服电机(8)驱动Z轴工作台(7)带动砂轮(9)一起作上下垂直移动，整机呈四坐标轴联动方式。
2.根据权利要求1所述的一种四轴联动数控工具磨床，其特征在于手动调节工作台 (4)的转动部分带动旋转工作台(5)使其与砂轮刃圆平面形成一定角度，该角度根据被加 工工件的螺旋升角确定，调节范围为士35°。
专利摘要本实用新型公开了一种四轴联动数控工具磨床，X轴伺服电机(13)驱动X轴工作台(2)在机床底座(1)上左右移动，Y轴伺服电机(12)驱动Y轴工作台(3)在X轴工作台(2)上前后移动，手动调节工作台(4)安装在Y轴工作台(3)上，手动调节工作台(4)上固联旋转工作台(5)，伺服电机(11)驱动旋转工作台(5)上工件做旋转运动，在机床底座(1)上固联立柱(6)，Z轴工作台(7)安装在立柱(6)上，带动砂轮(9)旋转的砂轮电机安装在Z轴工作台(7)上，Z轴伺服电机(8)驱动Z轴工作台(7)带动砂轮(9)上下移动。本实用新型对各种旋转锉产品进行加工，实现生产数控化和自动化，提高加工质量和工作效率。
文档编号B24B19/00GK201711839SQ20102904410
公开日2011年1月19日 申请日期2010年2月5日 优先权日2010年2月5日
发明者周忠旺, 唐义锋, 赵俊生 申请人:江苏财经职业技术学院