一种全伺服双轴双进给珩磨机床的制作方法

本发明涉及一种全伺服双轴双进给珩磨机床。

背景技术：

目前国内高精度珩磨技术及设备每年有30亿元的庞大市场需求，国内汽车发动机生产厂家采购的国内外双轴珩磨设备80％为德国格林和纳格尔所生产的双轴液压伺服珩磨机床，价格昂贵，售后服务不及时，而且维护和维修成本较高；针对汽车发动机缸体孔珩磨加工，不仅要求其满足孔的尺寸和形状公差，还要满足缸体孔表面平台网纹的要求，最终才能满足其排放标准。目前汽车发动机的珩磨加工工艺安排是粗珩、半精珩、精珩和平台珩四道珩磨工序，完成对发动机缸体孔的珩磨加工，使其满足国家汽车尾气排放标准。也有为节约加工成本采取粗珩、精珩和平台珩两道珩磨。但加工质量受珩磨油石的影响较大。现有技术中汽车缸体或缸体生产厂家常可采购两台单轴双进给珩磨设备组成珩磨加工生产线，才能完成粗珩、半精珩、精珩和平台珩四道珩磨工序，生产及维护成本都较高。

此外，现有技术中的机床主轴往复换向精度不高，容易出现往复过冲现象和主轴下移。往复过冲现象就是机床往复部件由于惯性因素，常常会在往下运动的中超出行程。常常会导致磨头撞到缸体底孔，造成工具和被加工零件的损坏。而造成这种现象的原因不是液压不能控制其行程，而是因为液压元件存在泄露，加之长期工作磨损，泄露量也会增加，就无法实现准确的控制运动部件的运动定位精度。缸体孔珩磨加工除了满足缸体孔的尺寸和形状公差外，还需要表面平台网纹结构，就是在缸体孔表面形成均匀的交叉网纹，而要实现这一技术要求，需要对珩磨往复换向精度进行严格的控制，机床往复换向精度越高，其加工零件表面网纹才会越均匀，

另外，现有技术中的珩磨进给机构多采用液压驱动，其只能实现定压进给模式，无法实现定量进给模式，不能发挥油石的切削效能和切削质量。因为珩磨进给方式是影响珩磨油石切削效率和性能的主要因素之一，采用定量进给模式，有利于珩磨油石的脱粒，提高其自锐性。定压进给模式，有利于加工表面质量的提高，但其缺点也较明显，随着切削时间的增加，油石脱粒能力减弱，油石气孔被堵，油石的切削效率低下，且容易发热，甚至使珩磨油石丧失切削能力。依据上述珩磨油石的切削特点，为有效的发挥油石的效能，珩磨过程中应该采用定压和定量两种模式的组合方式，进行珩磨加工。一方面提高珩磨油石的切削效率，另一方面又提高了被加工零件的表面加工质量

再有，液压机床对液压油的过滤和精度及温度都有较高的要求，而且液压管路多，容易出现液压故障。且不易排查，维护成本高，机床内部较脏，不易清洗保洁。另外，机床主轴旋转多采用普通三相电机或变频电机加变速齿轮箱结构，结构复杂且笨重，影响机床快速往复换向精度；且主轴旋转运和主轴往复运动不能实现联动。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种全伺服双轴双进给珩磨机床。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：

一种全伺服双轴双进给珩磨机床，珩磨机床包括机床架、设于机床架上的电气控制系统、设于机床架上的珩磨执行机构、设备辅助机构，珩磨执行机构包括固定架和设于固定架上且由上而下依次配合连接设置的珩磨进给单元、主轴单元、珩磨连杆单元，珩磨刀具连接在珩磨连杆单元下端，珩磨执行机构还包括驱动固定架沿上下方向运动的往复机构，珩磨机床还包括沿竖直方向固定在机床架上的支撑座板，珩磨执行机构具有两组，两组珩磨执行机构在水平方向上依次分布且在水平方向上相对支撑座板能够活动的设置，珩磨机床还包括驱动两组珩磨执行机构沿水平方向运动的驱动机构，驱动机构与电气控制系统信号连接。驱动机构驱动珩磨执行机构在水平方向运动，进而与珩磨执行机构连接的珩磨刀具能够在水平方向更换到任一需要的位置进行珩磨加工。

优选地，支撑座板上滑动的连接有在水平方向上依次分布的第一滑枕和第二滑枕，第一滑枕和第二滑枕的滑动方向为水平方向，两组珩磨执行机构分别对应的设于第一滑枕和第二滑枕上，驱动机构驱动第一滑枕和第二滑枕运动，进而分别带动两组珩磨执行机构沿水平方向运动。

优选地，驱动机构包括分别驱动第一滑枕和第二滑枕运动的第一驱动机构和第二驱动机构。

优选地，第一驱动机构包括第一驱动电机、与第一驱动电机的动力输出轴连接的第一丝杠、配合套设在第一丝杠外周的第一螺母套，第一丝杠沿左右方向延伸且绕自身轴心转动的设置在支撑座板上，第一螺母套与第一滑枕固定连接，第一驱动电机与电气控制系统信号连接；当第一驱动电机启动并带动第一丝杠转动，第一螺母套沿水平方向做直线运动，进而带动第一滑枕及其上的珩磨执行机构沿水平方向左右运动。

优选地，第二驱动机构包括第二驱动电机、与第二驱动电机的动力输出轴连接的第二丝杠、配合套设在第二丝杠外周的第二螺母套，第二丝杠沿左右方向延伸且绕自身轴心转动的设置在支撑座板上，第二螺母套与第二滑枕固定连接，第二驱动电机与电气控制系统信号连接；当第二驱动电机启动并带动第二丝杠转动，第二螺母套沿水平方向做直线运动，进而带动第二滑枕及其上的珩磨执行机构沿水平方向左右运动。

优选地，第一驱动电机、第一丝杠与第二驱动电机、第二丝杠在上下方向间隔分布，且在水平方向相错开设置。

优选地，主轴单元包括主轴、主轴电机以及连接在主轴电机的动力输出轴和主轴之间的传动带；主轴电机与电气控制系统信号连接。

优选地，珩磨连杆单元包括粗珩顶杆和精珩顶杆，珩磨进给单元包括分别为粗珩顶杆和精珩顶杆进给运动提供动力的粗珩电机和精珩电机；粗珩电机和精珩电机与电气控制系统信号连接。

优选地，往复机构包括往复电机、与往复电机的动力输出轴连接的往复丝杠、套设在往复丝杠上的往复螺母套，往复螺母套与固定架固定连接。往复电机，带动固定架上下运动，从而带动其上的珩磨执行机构上下运动，进而使珩磨刀具在上下方向做往复运动。

优选地，珩磨执行机构还包括分别设于第一滑枕或第二滑枕下部的两组导向支撑件，导向支撑件一端与第一滑枕或第二滑枕固定连接，另一端部开设有导向孔且另一端部向下弯折延伸。珩磨顶杆设置的较长，因此在其下端部设置导向支撑件用以稳定支撑下端部，并且在珩磨顶杆上下运动时，导向孔便于为珩磨顶杆提供稳定导向。

优选地，珩磨机床还具有设置在机床架底部工作台上的定位夹具单元

优选地，设备辅助机构主要包括润滑单元以及气动单元。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明的全伺服双轴双进给珩磨机床，设置有两组珩磨执行机构，且采用两个独立的伺服电机分别驱动两组珩磨执行机构沿水平方向移动，即珩磨进给单元、主轴单元、珩磨连杆单元、往复机构均设置有两组，从而该机床可以同时装设两把珩磨刀具，并根据位置需求，电气控制系统会自动控制电机带动珩磨执行机构沿水平方向运动，进而是各珩磨刀具运动到需要的位置进行珩磨加工，本发明两主轴最小间距为150mm，各珩磨执行机构沿水平方向移动的最大距离为1000mm,可满足目前国内外汽车所有三缸体、四缸体、六缸体的加工需求。两轴可独立移动，亦可同时移动。也可以同时加工一个缸体的两个中心距大于150mm的孔。

大大提高了加工节拍和效率。

此外，机床结构紧凑，简洁大方。动力传动环减少，易维护。其摒弃液压驱动的方式，全部采用伺服电机驱动，其工作环境相对洁净，珩磨液也不易受污染，维护成本低。另外，机床各部件采用模块化设计，零件通用率达到70％--80％，大大降低了生产周期和生产成本。可根据客户需求，独立加工，也可两台或多台组线加工。该机型是目前国内唯一一款全伺服的新型缸体双轴珩磨加工设备，它打破了国外同行业对该技术领域的垄地位，可完全替代进口，为国内汽车发动机行业缸体加工又提供了新的选项。

附图说明

图1为本发明的珩磨机床的主视结构示意图；

图2为本发明的珩磨机床的侧视结构示意图；

其中：10、支撑座板；100、珩磨执行机构；11、粗珩电机；12、精珩电机；13、主轴；130、主轴电机；131、传动带；14、珩磨连杆单元；15、导向支撑件；16、第一滑枕；17、第二滑枕；21、第一驱动电机；210、第一丝杠；22、第二驱动电机；220、第二丝杠；30、往复电机；31、往复丝杠；4、珩磨刀具；5、定位夹具单元；61、润滑单元；62、气动单元。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步详细的说明。

如图1、图2所示，一种全伺服双轴双进给珩磨机床，珩磨机床包括机床架、设于机床架上的电气控制系统、设于机床架上的珩磨执行机构100、设备辅助机构(设备辅助机构主要包括润滑单元61以及气动单元62等)，珩磨执行机构100包括固定架和设于固定架上且由上而下依次配合连接设置的珩磨进给单元、主轴单元、珩磨连杆单元14，珩磨刀具4连接在珩磨连杆单元14下端，珩磨执行机构100还包括驱动固定架沿上下方向运动的往复机构，珩磨机床还包括沿竖直方向固定在机床架上的支撑座板10，珩磨执行机构100具有两组，两组珩磨执行机构100在水平方向上依次分布且在水平方向上相对支撑座板10能够活动的设置，珩磨机床还包括驱动两组珩磨执行机构100沿水平方向运动的驱动机构，驱动机构与电气控制系统信号连接。驱动机构驱动珩磨执行机构100在水平方向运动，进而与珩磨执行机构100连接的珩磨刀具4能够在水平方向更换到任一需要的位置进行珩磨加工。

具体地，支撑座板10上滑动的连接有在水平方向上依次分布的第一滑枕16和第二滑枕17，第一滑枕16和第二滑枕17的滑动方向为水平方向，两组珩磨执行机构100分别对应的设于第一滑枕16和第二滑枕17上，驱动机构驱动第一滑枕16和第二滑枕17运动，进而分别带动两组珩磨执行机构100沿水平方向运动。驱动机构包括分别驱动第一滑枕16和第二滑枕17运动的第一驱动机构和第二驱动机构。第一驱动机构包括第一驱动电机21、与第一驱动电机21的动力输出轴连接的第一丝杠210、配合套设在第一丝杠210外周的第一螺母套，第一丝杠210沿左右方向延伸且绕自身轴心转动的设置在支撑座板10上，第一螺母套与第一滑枕16固定连接，第一驱动电机21与电气控制系统信号连接；当第一驱动电机21启动并带动第一丝杠210转动，第一螺母套沿水平方向做直线运动，进而带动第一滑枕16及其上的珩磨执行机构100沿水平方向左右运动。第二驱动机构包括第二驱动电机22、与第二驱动电机22的动力输出轴连接的第二丝杠220、配合套设在第二丝杠220外周的第二螺母套，第二丝杠220沿左右方向延伸且绕自身轴心转动的设置在支撑座板10上，第二螺母套与第二滑枕17固定连接，第二驱动电机22与电气控制系统信号连接；当第二驱动电机22启动并带动第二丝杠220转动，第二螺母套沿水平方向做直线运动，进而带动第二滑枕17及其上的珩磨执行机构100沿水平方向左右运动。此外，第一驱动电机21、第一丝杠210与第二驱动电机22、第二丝杠220在上下方向间隔分布，且在水平方向相错开设置。

本例中，主轴单元包括主轴13、主轴电机130以及连接在主轴电机130的动力输出轴和主轴13之间的传动带131；主轴电机130与电气控制系统信号连接。珩磨连杆单元14包括粗珩顶杆和精珩顶杆，珩磨进给单元包括分别为粗珩顶杆和精珩顶杆进给运动提供动力的粗珩电机11和精珩电机12；粗珩电机11和精珩电机12与电气控制系统信号连接。往复机构包括往复电机30、与往复电机30的动力输出轴连接的往复丝杠31、套设在往复丝杠31上的往复螺母套，往复螺母套与固定架固定连接。往复电机30，带动固定架上下运动，从而带动其上的珩磨执行机构100上下运动，进而使珩磨刀具4在上下方向做往复运动。此外，珩磨执行机构100还包括分别设于第一滑枕16或第二滑枕17下部的两组导向支撑件15，导向支撑件15一端与第一滑枕16或第二滑枕17固定连接，另一端部开设有导向孔且另一端部向下弯折延伸。珩磨顶杆(包括粗珩顶杆和精珩顶杆)设置的较长，因此在其下端部设置导向支撑件15用以稳定支撑下端部，并且在珩磨顶杆上下运动时，导向孔便于为珩磨顶杆提供稳定导向。

进一步地，本发明还包括设置在机床架底部工作台上的定位夹具单元5，该定位夹具单元5采用自动夹紧夹具，适用于v型缸体加工，且带有珩磨头导向环及冷却液供给装置，工件定位采用气密检查监测，夹具上压板夹紧位置可调整，夹具采用一面两销、底面定位、顶部伺服自动压紧与松开，夹具设置工件到位检测装置，定位面设置气密检测装置。

本发明珩磨机床的具体规格参数见下表所示：

综上所述，本发明的全伺服双轴双进给珩磨机床，设置有两组珩磨执行机构，且采用两个独立的伺服电机分别驱动两组珩磨执行机构沿水平方向移动，即珩磨进给单元、主轴单元、珩磨连杆单元均设置有两组，从而该机床可以同时装设两把珩磨刀具，并根据位置需求，电气控制系统会自动控制电机带动珩磨执行机构沿水平方向运动，进而是各珩磨刀具运动到需要的位置进行珩磨加工，本发明两主轴最小间距为150mm，最大距离为1000mm,可满足目前国内外汽车所有三缸体、四缸体、六缸体的加工需求。两轴可独立移动，亦可同时移动。也可以同时加工一个缸体的两个中心距大于150mm的孔。大大提高了加工节拍和效率。

此外，机床结构紧凑，简洁大方。动力传动环减少，易维护。其摒弃液压驱动的方式，全部采用伺服电机驱动，其工作环境相对洁净，珩磨液也不易受污染，维护成本低。另外，机床各部件采用模块化设计，零件通用率达到70％--80％，大大降低了生产周期和生产成本。可根据客户需求，独立加工，也可两台或多台组线加工。该机型是目前国内唯一一款全伺服的新型缸体双轴珩磨加工设备，它打破了国外同行业对该技术领域的垄地位，可完全替代进口，为国内汽车发动机行业缸体加工又提供了新的选项。

进一步地，机床主要部件结构简化，缩短了传动链，减少了误差环节。运动部件重量轻量化，有利于运动部件移动精度的控制和提高。各运动部件全采用伺服驱动，即珩磨主轴旋转驱动、珩磨主轴往复驱动、珩磨进给驱动等全部采用伺服电机系统控制驱动，并具有位置反馈编码器，使机床各运动部件运动精度和稳定性优于液压伺服驱动；

此外，该机床珩磨主轴控制和珩磨往复控制可实现联动，可按照给定的往复参数和主轴参数控制刀具加工路线轨迹。使汽车缸体珩磨加工需求的珩磨网纹更加均匀，加工网纹平台参数更加稳定。用户可根据缸体的材质及不同加工余量，选择不同的油石配方和加工工艺程序。值得说明的是：珩磨进给采用伺服驱动，即可实现定量进给，又可实现定压进给。解决了多年困扰珩磨油石切削工艺的技术瓶颈。为有效的发挥油石的效能，珩磨过程中采用定压和定量两种模式的组合方式，进行珩磨加工。一方面提高珩磨油石的切削效率，另一方面又提高了被加工零件的表面加工质量。本发明机床就可实现这样的工艺方法，而传统的液压进给机床就无法实现此项功能。

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。