大型磨齒機砂輪架回轉(zhuǎn)裝置及其回轉(zhuǎn)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于數(shù)控機床領(lǐng)域，具體涉及一種大型磨齒機砂輪架回轉(zhuǎn)裝置及其回轉(zhuǎn)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]磨齒機砂輪架上安裝有磨削主軸，修整裝置及其他附件，負載不對稱，處于偏重狀態(tài)。磨削斜齒輪時，砂輪架需要回轉(zhuǎn)一定角度，使砂輪磨削切入方向與齒槽螺旋角相適應(yīng)，這樣更加劇了負載的不對稱，尤其磨削大型齒輪時，由于齒輪模數(shù)大，齒深大，所用成形砂輪直徑達500毫米，厚度130毫米，磨削負載大。要克服偏重引起的負載扭矩及磨削扭矩，需要砂輪架支撐機構(gòu)具有非常高的剛性，才能保證磨削精度穩(wěn)定性。另外，在大型齒輪精密磨削過程中，需要砂輪磨削切入角度作微量精確調(diào)整，這需要砂輪架回轉(zhuǎn)機構(gòu)具有高靈敏度及精確的位置控制精度。
[0003]現(xiàn)有磨齒機砂輪架回轉(zhuǎn)裝置，要么采用第一種方案:伺服電機直聯(lián)減速器驅(qū)動主軸帶動砂輪架回轉(zhuǎn)；要么采用第二種方案:力矩電機直接驅(qū)動。
[0004]第一種方案中，伺服電機需要承受非常大的負載慣量，并且由于結(jié)構(gòu)限制，驅(qū)動砂輪架回轉(zhuǎn)的主軸直徑較小，砂輪架回轉(zhuǎn)直徑是主軸直徑的數(shù)倍，在拖動砂輪架回轉(zhuǎn)過程中，主軸承受非常大的扭轉(zhuǎn)負載，在生產(chǎn)實踐中常出現(xiàn)砂輪架在回轉(zhuǎn)過程中抖動的現(xiàn)象。
[0005]第二種方案中，采用力矩電機直接驅(qū)動，轉(zhuǎn)臺軸承支撐。力矩電機在靜止狀態(tài)，輸出扭矩急速下降，在磨削過程中，砂輪架靜止，力矩電機對砂輪架的支撐性能降低。另外，回轉(zhuǎn)座懸伸較長，臺面軸承安裝在回轉(zhuǎn)座前端，砂輪架上的負載直接通過臺面軸承作用在回轉(zhuǎn)座前端，而回轉(zhuǎn)座支撐位于后端，這樣使得回轉(zhuǎn)座承受較大的彎曲扭矩，影響磨削精度。
[0006]對于大型磨齒機，砂輪架負載大，依靠一個轉(zhuǎn)臺軸承支撐回轉(zhuǎn)，難以滿足高剛性要求。圓光柵通過一根中間軸安裝在回轉(zhuǎn)座后端，距離控制目標遠，由于安裝誤差，以及中間軸的偏擺，精度較差，難以實現(xiàn)高精度、高靈敏度控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種大型磨齒機砂輪架回轉(zhuǎn)裝置及其回轉(zhuǎn)控制方法。
[0008]為達到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0009]一種大型磨齒機砂輪架回轉(zhuǎn)裝置，該砂輪架回轉(zhuǎn)裝置包括轉(zhuǎn)筒、回轉(zhuǎn)座、主軸、砂輪架、用于定位砂輪架回轉(zhuǎn)角度的若干個夾緊機構(gòu)以及用于在砂輪架回轉(zhuǎn)中由回轉(zhuǎn)座的前端面下部向外頂推砂輪架的若干個卸荷機構(gòu)，所述主軸固定在回轉(zhuǎn)座上，轉(zhuǎn)筒通過一組高剛性軸承支撐在主軸上，砂輪架的后端面與轉(zhuǎn)筒相連，回轉(zhuǎn)座的前端面與砂輪架的后端面相對并構(gòu)成滑動導(dǎo)軌副。
[0010]所述砂輪架回轉(zhuǎn)裝置還包括雙導(dǎo)程消隙蝸輪副，伺服電機通過雙導(dǎo)程消隙蝸輪副驅(qū)動轉(zhuǎn)筒回轉(zhuǎn)。
[0011]所述伺服電機為抱閘電機，所述雙導(dǎo)程消隙蝸輪副安裝在遠離砂輪架重心一側(cè)。
[0012]所述砂輪架回轉(zhuǎn)裝置還包括設(shè)置在主軸前端的用于控制砂輪架旋轉(zhuǎn)位置的圓光柵。
[0013]所述一組高剛性軸承包括設(shè)置于主軸上的圓錐滾子軸承以及雙列圓柱滾子軸承，圓錐滾子軸承設(shè)置在主軸的后端，雙列圓柱滾子軸承設(shè)置在圓錐滾子軸承與所述圓光柵之間，轉(zhuǎn)筒通過雙列圓柱滾子軸承與圓錐滾子軸承組成的軸承組支撐在主軸上。
[0014]所述回轉(zhuǎn)座為雙層筋板筒狀結(jié)構(gòu)，回轉(zhuǎn)座的前端面開設(shè)有徑向溝槽，所述溝槽將回轉(zhuǎn)座的前端面均勻分割為多份，夾緊機構(gòu)布置在分割后的回轉(zhuǎn)座的前端面對應(yīng)區(qū)域內(nèi)，所述溝槽中設(shè)置有壓縮空氣釋放管路。
[0015]所述夾緊機構(gòu)包括設(shè)置于回轉(zhuǎn)座的前端內(nèi)的夾緊油缸、設(shè)置于夾緊油缸內(nèi)的相互配合的夾緊機構(gòu)活塞和碟簧，以及與夾緊機構(gòu)活塞相連的夾緊拉桿，砂輪架的后端面上開設(shè)有環(huán)狀T型槽，所述夾緊拉桿前端為圓弧狀T型結(jié)構(gòu)，夾緊拉桿由回轉(zhuǎn)座的前端面伸出，夾緊拉桿的前端插入環(huán)狀T型槽中并與環(huán)狀T型槽形成間隙配合。
[0016]所述卸荷機構(gòu)包括設(shè)置在回轉(zhuǎn)座前端內(nèi)底部的體殼、設(shè)置在體殼內(nèi)的卸荷機構(gòu)活塞，以及與卸荷機構(gòu)活塞相連的頂桿，頂桿的前端設(shè)置有可以與砂輪架的后端面相對滾動的卸荷滾動軸承，卸荷滾動軸承由回轉(zhuǎn)座的前端面伸出或收回，體殼內(nèi)的前端設(shè)置有活塞限位臺階，體殼內(nèi)的后端設(shè)置有與頂桿后端配合的活塞定位銷，經(jīng)過預(yù)緊的碟簧設(shè)置于卸荷機構(gòu)活塞與卸荷滾動軸承之間。
[0017]上述大型磨齒機砂輪架回轉(zhuǎn)裝置的回轉(zhuǎn)控制方法，包括以下步驟:
[0018]I)利用所述夾緊機構(gòu)將砂輪架沿預(yù)定角度位置定位并夾緊在回轉(zhuǎn)座上；
[0019]2)當需要重新轉(zhuǎn)動砂輪架時，所述夾緊機構(gòu)停止夾緊砂輪架，然后在回轉(zhuǎn)座的前端面釋放壓縮空氣，同時，所述卸荷機構(gòu)向外頂推砂輪架，然后驅(qū)動轉(zhuǎn)筒帶動砂輪架轉(zhuǎn)動，當砂輪架轉(zhuǎn)動至新的預(yù)定角度位置后，使卸荷機構(gòu)停止頂推砂輪架，同時，停止在回轉(zhuǎn)座的前端面釋放壓縮空氣，然后按照步驟I)對砂輪架進行定位并夾緊。
[0020]本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
[0021]本發(fā)明中的砂輪架直接由主軸支撐，可以提高砂輪架支撐剛性，提升回轉(zhuǎn)速度及回轉(zhuǎn)精度，本發(fā)明中主軸和回轉(zhuǎn)座剛性連接，砂輪架負載可以剛性傳遞到回轉(zhuǎn)座后端，靠近回轉(zhuǎn)座支持部位，實現(xiàn)力的剛性傳遞，避免了回轉(zhuǎn)座的扭曲變形，本發(fā)明中主軸固定，轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動，在有限的空間內(nèi)可以實現(xiàn)最大的驅(qū)動力臂，本發(fā)明中卸荷機構(gòu)將砂輪架后端面導(dǎo)軌底部微微頂出，使砂輪架后端導(dǎo)軌面壓力分布均勻，同時結(jié)合壓縮空氣氣動卸荷，使砂輪架回轉(zhuǎn)平穩(wěn)、流暢，因而，本發(fā)明可以滿足大型磨齒機砂輪架高剛性支撐，平穩(wěn)靈活運動，以及精確定位的要求。
[0022]進一步的，本發(fā)明中圓光柵安裝在主軸前端，位于砂輪架導(dǎo)軌面，阿貝誤差小，可以獲得更高的控制精度。
[0023]進一步的，本發(fā)明中，回轉(zhuǎn)座端面導(dǎo)軌分割成若干份，所述夾緊機構(gòu)布置在分割后的回轉(zhuǎn)座的前端面對應(yīng)區(qū)域內(nèi)，在夾緊時夾緊拉桿與環(huán)狀T型槽四周結(jié)合面可以獲得更高的接觸強度，提高了夾緊效果，避免了采用整體導(dǎo)軌面夾緊時，夾緊力不均及零件加工誤差造成的回轉(zhuǎn)精度丟失問題。
[0024]進一步的，本發(fā)明中夾緊拉桿端部采用圓弧狀T型結(jié)構(gòu)，拉緊狀態(tài)時，接觸面積比普通T型結(jié)構(gòu)大一倍，可提高夾緊力。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明所述夾緊機構(gòu)與卸荷機構(gòu)分布示意圖；
[0027]圖3為本發(fā)明所述卸荷機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4為本發(fā)明所述夾緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖5為本發(fā)明所述夾緊拉桿的圓弧狀T型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖6為本發(fā)明所述回轉(zhuǎn)座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖7為本發(fā)明所述砂輪架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖中:轉(zhuǎn)筒1、回轉(zhuǎn)座2、主軸3、雙導(dǎo)程消隙蝸輪副4、圓光柵5、砂輪架6、夾緊拉桿7、夾緊機構(gòu)8、卸荷機構(gòu)9、活塞定位銷10、體殼11、卸荷機構(gòu)活塞12、頂桿13、碟簧14、卸荷滾動軸承15、碟簧16、夾緊機構(gòu)活塞17、夾緊油缸18、環(huán)狀T型槽19、溝槽20、卸荷機構(gòu)伸縮孔21、夾緊機構(gòu)伸縮孔22、雙列圓柱滾子軸承23、圓錐滾子軸承24、圓弧狀T型結(jié)構(gòu)25。
【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細說明。
[0034]參見圖1?圖7，本發(fā)明所述大型磨齒機砂輪架回轉(zhuǎn)裝置包括轉(zhuǎn)筒1、回轉(zhuǎn)座2、主軸3、砂輪架6、圓光柵5、雙導(dǎo)程消隙蝸輪副4、用于定位砂輪架回轉(zhuǎn)角度的若干個夾緊機構(gòu)8以及用于在砂輪架回轉(zhuǎn)中由回轉(zhuǎn)座的前端面下部向外頂推砂輪架的若干個卸荷機構(gòu)9，所述主軸3固定在回轉(zhuǎn)座2上，所述圓光柵5設(shè)置在主軸3前端，砂輪架旋轉(zhuǎn)位置由圓光柵控制，圓光柵5靠近砂輪架6，減小了阿貝誤差，真實可靠的反饋砂輪架實際位置，提高了控制精度。主軸3上設(shè)置有圓錐滾子軸承24以及雙列圓柱滾子軸承23，圓錐滾子軸承24設(shè)置在主軸3的后端，雙列圓柱滾子軸承23設(shè)置在圓錐滾子軸承24與所述圓光柵5之間，轉(zhuǎn)筒I通過雙列圓柱滾子軸承23與圓錐滾子軸承24組成的軸承組支撐在主軸3上。砂輪架6的后端面與轉(zhuǎn)筒I相連，回轉(zhuǎn)座2的前端面與砂輪架6的后端面相對，構(gòu)成滑動導(dǎo)軌副。伺服電機通過雙導(dǎo)程消隙蝸輪副驅(qū)動轉(zhuǎn)筒，實現(xiàn)砂輪架回轉(zhuǎn)。所述伺服電機為抱閘電機，可在砂輪架回轉(zhuǎn)到目標位置后鎖住蝸桿，進一步提高剛度；根據(jù)受力分析，所述雙導(dǎo)程消隙蝸輪副的蝸桿安裝在遠離砂輪架重心一側(cè)，使負載扭矩施加在蝸桿上的力為軸向壓力，提高穩(wěn)定性。
[0035]所述回轉(zhuǎn)座2為雙層筋板圓筒狀結(jié)構(gòu)，回轉(zhuǎn)座2的前端面沿徑向方向開設(shè)有溝槽20，溝槽20將回轉(zhuǎn)座的前端面均勻分割為多份，分割份數(shù)與所述夾緊機構(gòu)數(shù)量相等，即所述夾緊機構(gòu)8布置在分割后的回轉(zhuǎn)座的前端面對應(yīng)區(qū)域內(nèi)，所述溝槽20中設(shè)置有壓縮空氣釋放管路。所述夾緊機構(gòu)8為液壓夾緊、碟簧放松，包括設(shè)置于回轉(zhuǎn)座2的前端內(nèi)的夾緊油缸18、設(shè)置于夾緊油缸內(nèi)的相互配合的夾緊機構(gòu)活塞17和碟簧16，以及與夾緊機構(gòu)活塞相連的夾緊拉桿7，砂輪架6的后端面上開設(shè)有環(huán)狀T型槽19，所述夾緊拉桿7前端為圓弧狀T型結(jié)構(gòu)25，夾緊拉桿7由回轉(zhuǎn)座6的前端面伸出，夾緊拉桿7的前端插入所述環(huán)狀T型槽19中并與環(huán)狀T型槽形成間隙配合，砂輪架可通過夾緊機構(gòu)鎖緊在回轉(zhuǎn)座上。所述卸荷機構(gòu)9包括設(shè)置在回轉(zhuǎn)座前端內(nèi)底部的體殼11、設(shè)置在體殼內(nèi)的卸荷機構(gòu)活塞12，以及與卸荷機構(gòu)活塞相連的頂桿13，頂桿13的前端設(shè)置有可以與砂輪架6的后端面相對滾動的卸荷滾動軸承15，卸荷滾動軸承15由回轉(zhuǎn)座2的前端面伸出或收回，體殼11內(nèi)的前端設(shè)置有活塞限位臺階，體殼11內(nèi)的后端設(shè)置有與頂桿后端配合的活塞定位銷10，經(jīng)過預(yù)緊的碟簧14設(shè)置于卸荷機構(gòu)活塞12與卸荷滾動軸承15之間。