數(shù)控內(nèi)螺紋磨削復合加工系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種數(shù)控內(nèi)螺紋磨削復合加工系統(tǒng)，包括由X軸床身和Z軸床身垂直分布設置的T型床身、安裝在T型床身上的控制器、設于X軸床身上方的包括內(nèi)螺紋砂輪主軸和外圓端面砂輪主軸的砂輪主軸、設于Z軸上方的工件主軸及設于砂輪主軸上的快速對刀裝置。本實用新型的數(shù)控內(nèi)螺紋磨削復合加工系統(tǒng)在砂輪主軸設置包括聲發(fā)射傳感器的快速對刀裝置，通過實時測量聲發(fā)射信號，實現(xiàn)了螺母內(nèi)螺紋磨削過程中自動快速對刀，能夠滿足螺母的高效率、高精度加工要求，對提高螺母磨削效率和磨削質(zhì)量有重要意義。
【專利說明】數(shù)控內(nèi)螺紋磨削復合加工系統(tǒng)
【【技術領域】】
[0001 ] 本實用新型涉及一種數(shù)控內(nèi)螺紋磨削復合加工系統(tǒng)。
【【背景技術】】
[0002]現(xiàn)有的螺母加工工藝，是用外圓磨床磨削螺母的外圓和端面，然后再用內(nèi)螺紋磨床磨削內(nèi)螺紋。由于兩次裝夾，有裝夾誤差，造成內(nèi)螺紋與外圓和端面的位置受到影響，加工的零件達不到很高的精度。
[0003]申請?zhí)枮?00520121560.9的實用新型專利中公開了具有相互垂直的、相互聯(lián)通的X軸和Z軸的T型床身，X軸和Z軸相應安裝砂輪主軸和工件主軸，只需一次裝夾即可根據(jù)數(shù)控程序進行內(nèi)螺紋磨削與外圓、端面復合加工的數(shù)控內(nèi)螺紋磨削中心，提高了零件加工的精度。
[0004]然而，近年來，隨著磨削加工技術正向高精度、高效率方向發(fā)展，為保證磨削加工質(zhì)量對磨削對刀提出了更高要求。傳統(tǒng)經(jīng)驗方法借助于聽磨削聲音或看磨削火花，這些經(jīng)驗方法的特點檢測精度低并且難以應用到內(nèi)螺紋磨削對刀過程中，因此，如何有效實現(xiàn)螺母內(nèi)螺紋磨削快速高精度對刀，對提高磨削效率和磨削質(zhì)量有著重要意義。
[0005]聲發(fā)射(AE)是一種材料受外力或內(nèi)力作用而產(chǎn)生變形或斷裂時，以彈性波的形式釋放能量的現(xiàn)象。在磨削過程中，當砂輪與工件接觸時，其接觸狀態(tài)可以通過AE信號反映出來。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的在于提供一種利用聲發(fā)射的原理來實現(xiàn)對刀功能的數(shù)控內(nèi)螺紋磨削復合加工系統(tǒng)。
[0007]為實現(xiàn)該目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0008]一種數(shù)控內(nèi)螺紋磨削復合加工系統(tǒng)，包括:由X軸床身及垂直于X軸床身設置的Z軸床身組成的T型床身、安裝在T型床身上的控制器、設于X軸床身上方的砂輪主軸、設于Z軸床身上方的工件主軸及設于砂輪主軸上的快速對刀裝置；其中
[0009]所述X軸床身和所述Z軸床身上分別設置有X軸導軌和Z軸導軌，所述X軸導軌和所述Z軸導軌上分別設置X向滑板和Z向滑板，所述X向滑板上設有上述砂輪主軸，所述砂輪主軸包括一左一右設置在X向滑板兩端的并且分別用于磨削外圓端面和內(nèi)螺紋的外圓端面砂輪主軸和內(nèi)螺紋砂輪主軸，所述工件主軸設置在所述Z向滑板上。
[0010]所述快速對刀裝置包括由轉(zhuǎn)子部分和定子部分組成的聲發(fā)射傳感器及用于處理聲發(fā)射信號的信號處理器；所述砂輪主軸具有砂輪，所述轉(zhuǎn)子部分包括壓電測頭和電信號傳輸端，轉(zhuǎn)子部分安裝在砂輪主軸內(nèi)并隨砂輪主軸一起旋轉(zhuǎn)，其中壓電測頭靠近砂輪一端；所述定子部分安裝在靠近轉(zhuǎn)子部分的電信號傳輸端一側(cè)，轉(zhuǎn)子部分通過無線傳輸方式將發(fā)射信號傳送給聲發(fā)射傳感器的定子部分，聲發(fā)射信號經(jīng)信號處理器處理后進入控制器。[0011]優(yōu)選地，所述內(nèi)螺紋砂輪主軸和外圓端面砂輪主軸一左一右安裝在X向滑板上，所述X軸床身上、靠近內(nèi)螺紋砂輪主軸的位置處還設有內(nèi)螺紋砂輪修正裝置，內(nèi)螺紋砂輪修正裝置設在所在床身的一端。
[0012]優(yōu)選地，所述工件主軸為空心軸，工件主軸的前端設有液壓卡盤，其后端裝有驅(qū)動液壓卡盤的液壓油缸，從而實現(xiàn)工件自動夾緊。
[0013]優(yōu)選地，所述Z向滑板上還設有可沿Z軸相對于Z向滑板運動的外圓砂輪修正裝置。
[0014]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的數(shù)控內(nèi)螺紋磨削復合加工系統(tǒng)在砂輪主軸設置包括聲發(fā)射傳感器的快速對刀裝置，通過實時測量聲發(fā)射信號，實現(xiàn)了螺母內(nèi)螺紋磨削過程中自動快速對刀，能夠滿足螺母的高效率、高精度加工要求，對提高螺母磨削效率和磨削質(zhì)量有重要意義。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0015]圖1為本實用新型數(shù)控內(nèi)螺紋磨削復合加工系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本實用新型數(shù)控內(nèi)螺紋磨削復合加工系統(tǒng)的聲發(fā)射傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本實用新型數(shù)控內(nèi)螺紋磨削復合加工系統(tǒng)的快速對刀裝置的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4為本實用新型數(shù)控內(nèi)螺紋磨削復合加工系統(tǒng)的螺紋磨削快速對刀過程示意圖。
[0019]其中，10表不X軸導軌，101表不X向滑板，11表不Z軸導軌，111表不Z向滑板，112表示滑臺，113表示X軸滾珠絲桿，114表示Z軸滾珠絲桿，13表示滑臺，2表示砂輪主軸，20表示內(nèi)螺紋砂輪主軸，21表示外圓端面砂輪主軸，22表示內(nèi)螺紋砂輪修正裝置，23表示外圓端面砂輪修正裝置，24表示砂輪,240表示內(nèi)螺紋磨削砂輪,241表示外圓端面磨削砂輪，3表示工件主軸，30表示液壓卡盤，31表示液壓油缸，32表示工件，41表示定子部分，42表轉(zhuǎn)子部分,420表壓電測頭,421表電信號傳輸端，43表不信號處理器,5表不控制器。
【【具體實施方式】】
[0020]下面結(jié)合附圖和示例性實施例對本實用新型作進一步地描述，其中附圖中相同的標號全部指的是相同的部件。此外，如果已知技術的詳細描述對于示出本實用新型的特征是不必要的，則將其省略。
[0021]如圖1所示，本實用新型提供的數(shù)控內(nèi)螺紋磨削復合加工系統(tǒng)包括由X軸床身及垂直于X軸床身設置的Z軸床身組成的T型床身1、安裝在T型床身I上的控制器5、設于X軸床身上方的砂輪主軸2、設于Z軸床身11上方的工件主軸3及設于砂輪主軸2上的快速對刀裝置(未標號)。
[0022]所述X軸床身和所述Z軸床身上分別設置有X軸導軌10和Z軸導軌11。此外，所述X軸導軌10和所述Z軸導軌11上分別設置X向滑板101和Z向滑板111，所述X向滑板101上設有上述砂輪主軸2。所述砂輪主軸2包括一左一右設置在X向滑板101兩端的并且分別用于磨削外圓端面和內(nèi)螺紋的外圓端面砂輪主軸21和內(nèi)螺紋砂輪主軸20。
[0023]優(yōu)選地，所述工件主軸3設置在所述Z向滑板111上，并且所述工件主軸3為空心軸，工件主軸3的前端裝有用于夾緊工件32的液壓卡盤30，其后端裝有驅(qū)動該液壓卡盤的液壓油缸31，從而實現(xiàn)工件32的自動夾緊。
[0024]X向滑板101由X軸滾珠絲桿113驅(qū)動，X軸滾珠絲桿113由伺服電機驅(qū)動，外圓磨頭砂輪和內(nèi)圓磨頭砂輪分別設置在外圓端面砂輪主軸21和內(nèi)螺紋砂輪主軸20上，內(nèi)螺紋砂輪主軸20為變頻驅(qū)動的電主軸，用于磨削工件32的內(nèi)螺紋，內(nèi)螺紋砂輪主軸20可以上下擺動；外圓端面砂輪主軸21采用套筒式結(jié)構(gòu)，通過變頻電機及皮帶驅(qū)動，用于磨削工件的端面、外圓。
[0025]在X軸床身上、靠近內(nèi)螺紋砂輪主軸20的位置處還設有用于修正內(nèi)螺紋磨削砂輪240的內(nèi)螺紋砂輪修正裝置22。所述內(nèi)螺紋砂輪修正裝置22為套筒式結(jié)構(gòu)，由三相電機通過同步帶驅(qū)動，主軸上安裝成型金剛滾輪，可快速修正內(nèi)螺紋磨削砂輪240。此內(nèi)螺紋砂輪修正裝置22還可以上下擺動一定角度，可在加工過程中適時修正內(nèi)螺紋砂輪240。
[0026]Z向滑板111由Z軸滾珠絲桿114驅(qū)動，Z軸滾珠絲桿114的驅(qū)動電機為伺服電機，Z向滑板111上還裝有光柵尺(未標號)，以實現(xiàn)閉環(huán)控制，通過Z向滑板111前后往復運動可實現(xiàn)工件32的進給運動。所述Z向滑板111上還設有用于修正外圓端面磨削砂輪241的外圓砂輪修正裝置23，外圓砂輪修正裝置23可沿Z軸方向相對Z向滑板111運動。Z向滑板111上還設有一個滑臺13，滑臺13可沿Z軸方向移動，滑臺13相對于Z向滑板111運動，滑臺13由液壓油缸驅(qū)動可沿Z軸向前后往復運動，外圓砂輪修正裝置23安裝在所述滑臺13上，修正外圓砂輪241時滑臺前行。
[0027]外圓砂輪修正裝置23采用金剛筆修正結(jié)構(gòu)，兩支金剛筆裝在滑臺上，用于修正外圓砂輪。滑臺由液壓油缸驅(qū)動可沿Z向前后往復運動，修正外圓砂輪時滑臺前行，金剛筆伸出，此時X向滑板101與Z向滑板111聯(lián)動可實現(xiàn)外圓砂輪241的修正；又因為X向滑板101實現(xiàn)了閉環(huán)控制，可以針對加工過程中的砂輪修正量進行自動補償。
[0028]X軸、Z軸兩個方向的運動加上工件主軸3的回轉(zhuǎn)運動，形成了機床三個可控制的坐標軸，加工時依靠內(nèi)螺紋砂輪主軸20和外圓端面砂輪主軸21沿X軸方向的移動實現(xiàn)換刀(砂輪);依靠X、Z軸移動，工件主軸3回轉(zhuǎn)及內(nèi)螺紋砂輪主軸20回轉(zhuǎn)實現(xiàn)磨削內(nèi)螺紋；依靠內(nèi)螺紋砂輪主軸20在X軸方向的移動、內(nèi)螺紋砂輪主軸20回轉(zhuǎn)及內(nèi)螺紋砂輪修正裝置22主軸回轉(zhuǎn)實現(xiàn)修正螺紋砂輪240 ;依靠外圓砂輪主軸21的X軸移動、工件主軸3的Z軸移動、工件主軸3回轉(zhuǎn)及外圓砂輪主軸21回轉(zhuǎn)實現(xiàn)修正外圓砂輪241。
[0029]所述快速對刀裝置(未標號)包括砂輪主軸2、由轉(zhuǎn)子部分42和定子部分41組成的聲發(fā)射傳感器，所述轉(zhuǎn)子部分42包括聲發(fā)射傳感器的壓電測頭420和電信號傳輸端421,轉(zhuǎn)子部分42安裝在砂輪主軸2內(nèi)并隨砂輪主軸2 —起旋轉(zhuǎn)，其中壓電測頭420靠近砂輪24一端；所述定子部分41安裝在靠近轉(zhuǎn)子部分42的電信號傳輸端421 —側(cè)，轉(zhuǎn)子部分42通過無線傳輸方式將發(fā)射信號傳送給聲發(fā)射傳感器的定子部分41，聲發(fā)射信號經(jīng)信號處理器43處理后進入控制器5。
[0030]在磨削過程中，砂輪24與工件32彈性接觸、砂輪24粘接劑破裂、砂輪24磨粒崩、碎砂輪磨粒與工件32摩擦、工件32表面裂紋等狀態(tài)均可發(fā)射出聲發(fā)射信號，這為聲發(fā)射信號檢測砂輪24與工件32的接觸狀態(tài)提供了理論依據(jù)。在磨削過程中，當砂輪24與工件32接觸時，其接觸狀態(tài)可以通過聲發(fā)射信號反映出來。
[0031]本實用新型的工作原理是:為了實現(xiàn)較高的磨削精度，本實用新型預先設定好在不同磨削深度時的聲發(fā)射信號RMS門限值H ;當控制器5發(fā)出快速對刀信號后，磨削砂輪24以V(mm/min)的速度向X軸正方向移動到距離工件32螺紋底端h處，通過聲發(fā)射傳感器實時采集聲發(fā)射信號，并經(jīng)信號處理器43進行數(shù)字濾波以及與設定的RMS門限值H比較運算；然后砂輪24以Vl (mm/min)的速度向Z軸正方向移動，一直到砂輪24接觸到工件32中螺紋右側(cè)面發(fā)生磨削，當聲發(fā)射傳感器檢測到被測量信號RMS值變化超過預定門限值H時，控制器5立即停止Z軸方向進給運動，并記錄該點坐標(X1，Z1);同樣方法，砂輪24以Vl (mm/min)的速度向Z軸負方向移動，一直到砂輪24接觸到工件32中螺紋左側(cè)面發(fā)生磨削，當聲發(fā)射傳感器檢測到被測量信號RMS值變化超過預定門限值H時，控制器5立即停止Z軸在磨削方向進給運動，并記錄該點坐標(XI，Z2)，最后，控制器5計算出砂輪24對刀中心位置:Z0=(Zl+Z2)/2，砂輪24以速度Vl (mm/min)移動到坐標位置(XI，ZO)即為砂輪24對刀中心坐標。
[0032]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的數(shù)控內(nèi)螺紋磨削復合加工系統(tǒng)在砂輪主軸2設置聲發(fā)射傳感器，通過實時測量聲發(fā)射信號，實現(xiàn)了螺母內(nèi)螺紋磨削過程中自動快速對刀，能夠滿足螺母的高效率、高精度加工要求，對提高螺母磨削效率和磨削質(zhì)量有重要意義。
[0033]雖然上面已經(jīng)示出了本實用新型的一些示例性實施例，但是本領域的技術人員將理解，在不脫離本實用新型的原理或精神的情況下，可以對這些示例性實施例做出改變，本實用新型的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)控內(nèi)螺紋磨削復合加工系統(tǒng)，其特征在于包括:由X軸床身及垂直于X軸床身設置的Z軸床身組成的T型床身、安裝在T型床身上的控制器、設于X軸床身上方的砂輪主軸、設于Z軸床身上方的工件主軸及設于砂輪主軸上的快速對刀裝置；其中 所述X軸床身和所述Z軸床身上分別設置有X軸導軌和Z軸導軌，所述X軸導軌和所述Z軸導軌上分別設置X向滑板和Z向滑板，所述X向滑板上設有上述砂輪主軸，所述砂輪主軸包括一左一右設置在X向滑板兩端的并且分別用于磨削外圓端面和內(nèi)螺紋的外圓端面砂輪主軸和內(nèi)螺紋砂輪主軸，所述工件主軸設置在所述Z向滑板上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控內(nèi)螺紋磨削復合加工系統(tǒng)，其特征在于，所述快速對刀裝置包括由轉(zhuǎn)子部分和定子部分組成的聲發(fā)射傳感器及用于處理聲發(fā)射信號的信號處理器；所述砂輪主軸具有砂輪，所述轉(zhuǎn)子部分包括壓電測頭和電信號傳輸端，轉(zhuǎn)子部分安裝在砂輪主軸內(nèi)并隨砂輪主軸一起旋轉(zhuǎn)，其中壓電測頭靠近砂輪一端；所述定子部分安裝在靠近轉(zhuǎn)子部分的電信號傳輸端一側(cè)，轉(zhuǎn)子部分通過無線傳輸方式將發(fā)射信號傳送給聲發(fā)射傳感器的定子部分，聲發(fā)射信號經(jīng)信號處理器處理后進入控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)控內(nèi)螺紋磨削復合加工系統(tǒng)，其特征在于，所述X軸床身上、靠近內(nèi)螺紋砂輪主軸的位置處還設有內(nèi)螺紋砂輪修正裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)控內(nèi)螺紋磨削復合加工系統(tǒng)，其特征在于，工件主軸為空心軸，工件主軸的前端設有液壓卡盤，其后端裝有驅(qū)動液壓卡盤的液壓油缸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)控內(nèi)螺紋磨削復合加工系統(tǒng)，其特征在于，所述Z向滑板上還設有可沿Z軸相對于Z向滑板運動的外圓砂輪修正裝置。
【文檔編號】B23G1/48GK203459777SQ201320527775
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月27日
【發(fā)明者】林新達 申請人:廣東頂固集創(chuàng)家居股份有限公司