專利名稱：頂尖支撐磨削方法和機(jī)床、以及頂尖居中對(duì)齊方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圓柱形工件在外徑加工時(shí)被兩個(gè)頂尖夾持并且在旋轉(zhuǎn)時(shí)送進(jìn)到砂輪時(shí)的頂尖支撐磨削方法，頂尖支撐磨削機(jī)床，以及頂尖居中對(duì)齊的方法，特別是涉及一種適合磨削加工小直徑的圓柱形工件外表面時(shí)的頂尖支撐磨削方法、頂尖支撐磨削機(jī)床、以及頂尖居中對(duì)齊的方法，并且它易于使得磨削機(jī)床小型化。
背景技術(shù)：
在磨削加工小尺寸的圓柱形工件的圓柱表面時(shí)，例如，在磨削加工光學(xué)連接器的鋯金屬套圈的圓柱形表面時(shí)，0.125mm的光纖插入孔是在外徑為2.5mm～1.25mm與外徑同心的圓柱形頂尖上制成的，在插入孔與外徑之間的同心度要求為亞微米級(jí)。
當(dāng)今世界，汽車和家用電器市場(chǎng)已經(jīng)達(dá)到飽和，而對(duì)計(jì)算機(jī)和信息設(shè)備的需求增加了，由于不斷增加的需求，技術(shù)領(lǐng)域已擴(kuò)展到需要對(duì)組成用于這些產(chǎn)品機(jī)械結(jié)構(gòu)部分(硬盤的旋轉(zhuǎn)軸，攝影機(jī)的錄像頭旋轉(zhuǎn)軸，以及它們的軸承，等等)的小尺寸圓柱形工件的表面進(jìn)行精確的磨削加工。
順便提及，傳統(tǒng)的磨削機(jī)床已經(jīng)用于精確磨削這樣的小尺寸圓柱表面，這些磨削機(jī)床具有很大的質(zhì)量，高剛度，重載且結(jié)實(shí)的工作臺(tái)用來(lái)移動(dòng)工件和砂輪，這些工作臺(tái)上具有重載和結(jié)實(shí)的工件保持心軸和砂輪保持心軸。通常，這種傳統(tǒng)的用來(lái)加工小工件的磨削機(jī)床具有1m2的面積和將近一噸的重量。例如，一個(gè)直徑為4mm，長(zhǎng)度為10mm，重量為1g的工件在重量是它一百萬(wàn)倍的機(jī)床上加工。
另一方面，在磨削加工普通機(jī)械部件圓柱形表面時(shí)，例如，直徑4cm，長(zhǎng)度10mm，重量1kg的工件，它在面積和重量不超過(guò)10m2和10噸的機(jī)床上加工，這就意味著機(jī)床和工件重量比大約為一萬(wàn)。
因而，用來(lái)加工小尺寸工件的磨削機(jī)床占據(jù)和具有與工件相比超出比例的很大面積和重量。這種過(guò)分大的磨削機(jī)床是基于“越大加工用于越小”的觀點(diǎn)。也就是說(shuō)，這種用來(lái)加工小尺寸工件的磨削機(jī)床具有加工相對(duì)比較大的工件的能力，砂輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)很大很重并且相應(yīng)的具有較大的輸出?；诎惭b了大且重的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的砂輪不可避免的會(huì)很大很重。而且，安放工件和砂輪的工作臺(tái)也會(huì)很大很重。而且，用來(lái)移動(dòng)這些重的工作臺(tái)的進(jìn)給螺桿也會(huì)很粗，用來(lái)驅(qū)動(dòng)螺桿的馬達(dá)也會(huì)很大很重。
在這種過(guò)分大和重的機(jī)床上加工小尺寸工件的趨勢(shì)可以歸因于下面的傳統(tǒng)環(huán)境(1)用來(lái)加工小尺寸部件的機(jī)械工具沒有被商業(yè)生產(chǎn)。
(2)在生產(chǎn)機(jī)械工具時(shí)，一般認(rèn)為尺寸越大性能越好。
然而，在加工小尺寸工件時(shí)，例如套環(huán)、硬盤裝置的旋轉(zhuǎn)軸、攝像機(jī)錄像頭的旋轉(zhuǎn)軸、以及它們的軸承，被加工去除的部分很小，并且加工需要的力量也很小。
因而，用來(lái)加工小尺寸的工件時(shí)，通過(guò)大功率馬達(dá)來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)大且重的機(jī)床，建造一個(gè)大容量的用來(lái)安置這個(gè)即大且重的機(jī)床的建筑物，提供一個(gè)充分良好的空氣條件用來(lái)適應(yīng)這個(gè)機(jī)床，這些都是多余和浪費(fèi)的。
通過(guò)使用輸出，重量和尺寸適合加工小尺寸工件的馬達(dá)，并且合適的減小心軸箱、工作臺(tái)等等的尺寸，就可以加工小尺寸的工件而不會(huì)用到過(guò)分大的機(jī)床，過(guò)多的能量消耗，或者過(guò)分的廠房設(shè)備。
研究了這種可能性后，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)可以減少機(jī)床的尺寸和重量以實(shí)現(xiàn)重量大約為20到30kg，尺寸為20到30cm，可以用手舉起和移動(dòng)的機(jī)床。
如果這樣一個(gè)小尺寸的機(jī)床實(shí)現(xiàn)了，從經(jīng)濟(jì)角度可以提供以下好處?？梢詼p少為機(jī)床提供的能量。也可以減少機(jī)床的價(jià)格，廠房設(shè)備以及其運(yùn)轉(zhuǎn)例如空氣調(diào)節(jié)的成本。而且，當(dāng)機(jī)床出現(xiàn)問題時(shí)，與依靠傳統(tǒng)的需要較高成本和較長(zhǎng)時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)不同，可以通過(guò)使用郵遞服務(wù)從制造商那里獲得替代件，從而在較短的時(shí)間以較低的成本解決問題。
具體說(shuō)，在實(shí)現(xiàn)減少用來(lái)加工小尺寸部件的磨削機(jī)床的重量和尺寸的過(guò)程中，考慮到了以下問題供給和卸除小尺寸工件、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)、進(jìn)給、加工過(guò)程的尺寸測(cè)量等等。
在磨削圓柱形工件時(shí)，卡盤驅(qū)動(dòng)/頂尖支撐系統(tǒng)廣泛應(yīng)用，被主軸卡盤夾緊的工件卡盤的前端被頂尖支撐。而且，在熟知的使用卡盤驅(qū)動(dòng)/頂尖支撐系統(tǒng)的機(jī)床中，頂尖和卡盤同步旋轉(zhuǎn)來(lái)消除工件與頂尖之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)以用來(lái)提高旋轉(zhuǎn)的精確性(參見專利文獻(xiàn)1)。
JP2000-71104A(參見段落0019到0020，附
圖1和2)在這個(gè)卡盤驅(qū)動(dòng)/頂尖支撐系統(tǒng)中，然而卡盤具有較大的外徑，需要較大的空間，結(jié)果造成工件供給/卸除裝置、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置、進(jìn)給裝置以及加工過(guò)程的尺寸測(cè)量裝置等等的安置空間比較小。而且，磨削過(guò)程是基于外部構(gòu)造而非基于頂尖孔基礎(chǔ)。
一般而言，以高同心度的頂尖孔基礎(chǔ)加工圓柱形工件，可以采用的比較好的方式為兩個(gè)頂尖支撐類型的機(jī)床系統(tǒng)，圓柱形工件被一對(duì)頂尖的前端夾持，頂尖插入到位于圓柱形工件端部表面的頂尖孔內(nèi)。然而，在加工小直徑的圓柱形工件，例如鋯金屬套圈，必須安置諸如砂輪、工件送給/卸除裝置、測(cè)量裝置等等，在工件周圍一個(gè)小的空間內(nèi)互相靠近，如果采用一般的“承載式旋轉(zhuǎn)”(carriet turning)，這樣會(huì)導(dǎo)致比較差的操作性，從而影響尺寸和重量的減少。
與“承載式旋轉(zhuǎn)”(carriet turning)不同，專利文獻(xiàn)2給出了一種套圈旋轉(zhuǎn)方式，它應(yīng)用了如圖11所示的橡膠滾子。在圖11中，圓柱形工件套圈1彈性支撐在靜態(tài)的頂尖101與尾架頂尖102之間，尾架頂尖通過(guò)壓緊彈簧103的彈力在軸向可以移動(dòng)但不能旋轉(zhuǎn)，并且圓柱形工件1被旋轉(zhuǎn)橡膠滾子104從與旋轉(zhuǎn)砂輪20相反的方向壓住，通過(guò)摩擦力來(lái)旋轉(zhuǎn)圓柱形工件1。為了在圓柱形工件1與橡膠滾子104之間的接觸表面獲得足夠的摩擦力，圓柱形工件1與橡膠滾子104之間通過(guò)壓力接觸，這個(gè)壓力足夠大，以致能使得在橡膠滾子104上產(chǎn)生凹進(jìn)。
JP10-113852A(日本專利第3171434)(段落0017到0019，附圖2)在這種套筒旋轉(zhuǎn)方式中，沒有必要改變夾持位置并且在“承載式旋轉(zhuǎn)”過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)磨削兩次，在此處要磨削的圓柱形表面被夾持。因而，這種方式有較好的操作效率并且與圓柱形工件1的同心度提高了。
當(dāng)被兩個(gè)頂尖夾持的工件1旋轉(zhuǎn)時(shí)，頂尖101和102的前端與工件1的頂尖孔之間互相滑動(dòng)。由于圓柱形工件1通過(guò)橡膠滾子104在相反方向與砂輪20相壓，在磨削進(jìn)給的過(guò)程中可以獲得力的平衡。然而，在實(shí)際磨削前后條件下，砂輪20沒有與圓柱形工件1相接觸，并且在結(jié)束磨削步驟時(shí)，圓柱形工件1通過(guò)橡膠滾子104在徑向被壓住。圓柱形工件1在實(shí)際磨削前后旋轉(zhuǎn)的時(shí)間和結(jié)束磨削步驟的時(shí)間比磨削進(jìn)給的時(shí)間要長(zhǎng)，并且，頂尖101和102通過(guò)圓柱形工件1的頂尖孔在徑向上被壓。因而，當(dāng)大量的圓柱形工件1被重復(fù)磨削時(shí)，摩擦力會(huì)造成“局部磨損”。圓柱形工件的直徑和頂尖孔的直徑越小，這種“局部磨損”就變得越顯著。這歸因于頂尖與頂尖孔之間的接觸面積的減少。
而且通常這種頂尖的“局部磨損”在頂尖101和102之間并不一致。特別是當(dāng)位于圓柱形工件1右邊和左邊的頂尖孔直徑不同時(shí)，局部磨損經(jīng)常不一致。雖然在“承載式旋轉(zhuǎn)”情況下還不算很嚴(yán)重，但是在右邊和左邊的“局部磨損”的不一致導(dǎo)致一定程度上圓柱形工件1的被磨削圓柱形表面圓柱度的缺陷。
為了避免這種圓柱度的缺陷，圓柱形工件1的圓柱度在磨削后被檢測(cè)，當(dāng)允許的范圍達(dá)到后，或者當(dāng)固定數(shù)量的工件被磨削后，停止磨削機(jī)床，對(duì)頂尖位置進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)上的精確調(diào)整，或者替換頂尖來(lái)調(diào)整位置。
當(dāng)需要很高精確程度的圓柱度時(shí)，即使通過(guò)這種旋轉(zhuǎn)方式，頂尖調(diào)整和替換的頻率增加了，造成可用性下降以及頂尖消耗增加，這些構(gòu)成產(chǎn)品成本下降的障礙。
而且，現(xiàn)在對(duì)高精確磨削加工的需求增加，需要磨削加工具有非常小的大約1.25mm外徑的圓柱形工件并且要求具有高的圓柱度。然而，當(dāng)圓柱形工件1的外徑減少時(shí)，由橡膠滾子104所產(chǎn)生的滾動(dòng)變得困難。
而且，橡膠滾子的存在并不會(huì)造成尺寸的減??；它使得工件周圍的空間在某種程度上下降，并且減少了安置測(cè)量裝置，供給/卸除裝置等等的自由度。
為了達(dá)到上述目標(biāo)，本發(fā)明所述的頂尖支撐磨削方式其特征在于圓柱形工件被兩個(gè)頂尖支撐，并且工件被兩個(gè)頂尖旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中被磨削加工。
而且，本發(fā)明的頂尖支撐磨削方法其特征在于包括通過(guò)兩個(gè)頂尖夾持工件旋轉(zhuǎn)對(duì)圓柱形工件進(jìn)行粗磨削的粗磨削加工步驟；在粗磨削加工后以旋轉(zhuǎn)一個(gè)頂尖而另一個(gè)頂尖固定在位置上來(lái)完成對(duì)工件進(jìn)行精加工磨削的精加工磨削步驟。
在這些方法中，可以采用下述結(jié)構(gòu)，兩個(gè)頂尖通過(guò)獨(dú)立的內(nèi)置馬達(dá)驅(qū)動(dòng)相互間同步旋轉(zhuǎn)，或者兩個(gè)頂尖通過(guò)獨(dú)立的內(nèi)置馬達(dá)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，以用來(lái)使得一個(gè)頂尖可以通過(guò)內(nèi)置馬達(dá)的靜止約束力得到固定。
而且，本發(fā)明的頂尖支撐磨削機(jī)床，其特征在于包括一個(gè)主軸單元；一個(gè)由主軸單元可限定地旋轉(zhuǎn)的主心軸；一個(gè)由主心軸限定并與并且與圓柱形工件的一個(gè)頂尖孔相配合使用的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖；一個(gè)內(nèi)置于主軸單元并且適合于旋轉(zhuǎn)主心軸的主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置；一個(gè)尾架單元；一個(gè)由尾架單元限定以使可在軸向上滑動(dòng)的尾架心軸；一個(gè)由尾架心軸限定的尾架頂尖，它在同一軸上與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖相對(duì)，并且與圓柱形工件的另一個(gè)頂尖孔相配合使用，以用來(lái)與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)傳感器一起夾持圓柱形工件；一個(gè)用來(lái)將尾架頂尖彈性壓向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖方向的尾架頂尖壓緊裝置，使得將圓柱形工件夾持在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖與尾架頂尖之間；以及一個(gè)安裝有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖、主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置和尾架頂尖的進(jìn)給裝置，它以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形式移動(dòng)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖、主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置和尾架頂尖，因而使得夾持在頂尖之間的圓柱形工件相對(duì)于砂輪產(chǎn)生進(jìn)給操作。
此外，上述的頂尖支撐磨削機(jī)床，尾架心軸由尾架單元可旋轉(zhuǎn)限定，而且進(jìn)一步在尾架單元內(nèi)置尾架主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，用來(lái)和主心軸相同方向旋轉(zhuǎn)尾架心軸。并且，主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置與尾架主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置之間互相同步旋轉(zhuǎn)。另外，至少主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置和尾架主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置其中之一具有靜止約束力。
此外，尾架主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置是一個(gè)內(nèi)轉(zhuǎn)子類型的電馬達(dá)，馬達(dá)的內(nèi)轉(zhuǎn)子連接到尾架心軸，并且外定子固定到尾架單元使得當(dāng)尾架心軸在軸向上移動(dòng)時(shí)馬達(dá)的內(nèi)轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子在軸向上移動(dòng)。
此外，上述的頂尖支撐磨削機(jī)床可以采用下述方式，尾架頂尖壓緊裝置也充當(dāng)用來(lái)在軸向上移動(dòng)尾架心軸的尾架心軸軸向運(yùn)動(dòng)的裝置、或者在尾架單元內(nèi)提供尾架頂尖壓緊裝置，并且尾架單元可以在尾架心軸的軸向方向移動(dòng)，通過(guò)軸的軸向移動(dòng)裝置在尾架心軸的軸向上移動(dòng)。
此外，可以采用下述的機(jī)床，進(jìn)給裝置通過(guò)一個(gè)相應(yīng)于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖和尾架頂尖偏心安置的偏心軸承來(lái)限定旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖、主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置、和尾架頂尖，并且通過(guò)偏心軸承的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生進(jìn)給操作，或者進(jìn)給裝置具有一個(gè)安裝有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖，主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置和尾架頂尖的進(jìn)給杠桿，通過(guò)進(jìn)給杠桿的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生進(jìn)給操作。
本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖設(shè)備的居中對(duì)齊方式是頂尖分別安裝到位于一對(duì)在同一軸線上的心軸上相對(duì)的頂尖安裝孔內(nèi)，圓柱形工件在頂尖之間被夾持時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，其特征在于頂尖分別安裝在心軸上并且當(dāng)旋轉(zhuǎn)這些心軸時(shí)頂尖被一個(gè)磨削工具磨削用來(lái)居中對(duì)齊。
在本發(fā)明的上述方法中，可以采用下述方式，單個(gè)磨削工具安裝在磨削表面用來(lái)磨削一對(duì)相對(duì)的頂尖，用來(lái)頂尖支撐的頂尖被磨削工具同時(shí)得到磨削。
圖11是一個(gè)說(shuō)明圖顯示了工件如何夾持在傳統(tǒng)的磨削機(jī)床上，以及驅(qū)動(dòng)裝置的一個(gè)例子。
圖1到3顯示了本發(fā)明頂尖支撐磨削機(jī)床的第一個(gè)實(shí)施例。
在圖1中，附圖標(biāo)記1代表一個(gè)圓柱形工件例如套圈，在其端部表面裝備有頂尖孔1a和1b，工件具有例如1.25mm的外徑，附圖標(biāo)記20代表用來(lái)磨削圓柱形工件外周表面的砂輪并且在頂尖居中對(duì)齊下進(jìn)行磨削。
附圖標(biāo)記3代表通過(guò)主軸單元框架前后側(cè)使用軸承31旋轉(zhuǎn)支撐的主心軸。主心軸3固定于一個(gè)內(nèi)置的感應(yīng)馬達(dá)4(主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置)的內(nèi)轉(zhuǎn)子4a，并且主心軸3被感應(yīng)馬達(dá)4驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。主心軸3的前端部分有一個(gè)頂尖安裝孔3a，安裝時(shí)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖5插入頂尖安裝孔3a。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖5前端的圓錐形表面和圓柱形工件1的一個(gè)頂尖孔1a相配合。
感應(yīng)馬達(dá)4的外部定子4b安裝在主軸單元框架32內(nèi)部位置。
主軸單元框架32，主心軸3以及與主軸單元框架32一體化的主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置4一起形成主軸單元30。
附圖標(biāo)記6代表通過(guò)滾球軸承被尾架單元框架12支撐的尾架心軸，使得可以旋轉(zhuǎn)和軸向滑動(dòng)。尾架心軸6固定于一個(gè)內(nèi)置的感應(yīng)馬達(dá)7(尾架主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置)的內(nèi)轉(zhuǎn)子7a，并且尾架心軸6被感應(yīng)馬達(dá)7以與主心軸3相同的方向和相同的速度旋轉(zhuǎn)。尾架心軸6的前端部分具有頂尖安裝孔6a，安裝時(shí)尾架頂尖8插入頂尖安裝孔6a。尾架頂尖8前端的圓錐形表面與圓柱形工件1的另一個(gè)頂尖孔1b相配合。
感應(yīng)馬達(dá)7的外部定子7b安裝在尾架單元框架12內(nèi)部位置。
尾架單元框架12和與尾架單元框架12成一體的尾架心軸6一起形成尾架單元10。
主心軸3、兩個(gè)感應(yīng)馬達(dá)4和7、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖5、尾架心軸6、以及尾架頂尖8安置在同一軸線上。
滑桿9a插入尾架心軸6尾端的孔6b內(nèi)，在滑桿9a和位于尾架心軸6尾端的孔6b的底部之間安置有處于彈力下的尾架頂尖壓緊彈簧(尾架頂尖壓緊裝置)9，它與滑桿9a前端鄰接，滑桿9a與安裝在尾架單元框架12上的帽螺釘12a相靠。尾架心軸6通過(guò)尾架頂尖壓緊裝置9被壓向相反方向的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖5，并且旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖5和尾架頂尖8與圓柱形工件1上的頂尖孔1a和1b相接合和接觸用來(lái)在它們之間夾持圓柱形工件。
圓柱形工件1通過(guò)尾架頂尖壓緊裝置9產(chǎn)生的足夠大壓緊力夾持時(shí)，感應(yīng)馬達(dá)4和7產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩通過(guò)利用頂尖5和8與頂尖孔1a和1b之間的壓力而產(chǎn)生的摩擦力來(lái)使得圓柱形工件1旋轉(zhuǎn)。
為了收回尾架頂尖8來(lái)卸除圓柱形工件，尾架頂尖收回杠桿12b如圖1所示通過(guò)收回杠桿驅(qū)動(dòng)裝置(未示出)移向右邊并且相鄰對(duì)著尾架心軸防塵蓋6c，當(dāng)通過(guò)壓尾架心軸6到右側(cè)來(lái)壓縮頂尖壓緊彈簧9時(shí)，尾架頂尖收回。也就是說(shuō)，在本實(shí)施例中，尾架頂尖收回杠桿12b、收回杠桿驅(qū)動(dòng)裝置、以及尾架頂尖壓緊彈簧9構(gòu)成了尾架心軸軸向移動(dòng)的裝置，因此本機(jī)床可以適用于不同長(zhǎng)度的圓柱形工件。尾架頂尖壓緊裝置9也充當(dāng)軸向移動(dòng)尾架心軸6的尾架心軸軸向移動(dòng)裝置。
當(dāng)尾架心軸6軸向移動(dòng)時(shí)，馬達(dá)7的內(nèi)轉(zhuǎn)子7a也相對(duì)于外轉(zhuǎn)子7b軸向移動(dòng)。在本實(shí)施例中，定子寬度W和轉(zhuǎn)子寬度w設(shè)定為無(wú)論尾架心軸6位于軸向哪個(gè)位置，馬達(dá)7都可以提供足夠的轉(zhuǎn)矩。在所示的實(shí)施例中設(shè)定如下w＞W(wǎng)+尾架心軸行程。
互相軸向排列的主軸單元30和尾架單元10，通過(guò)一個(gè)連接框架13固定在一起。為了可以使得它盡可能遠(yuǎn)離單元10和30的一個(gè)軸線x1以及獲得需要的剛度，這個(gè)連接框架13具有弓形的部分。通過(guò)安置連接框架13使得它足夠遠(yuǎn)離軸線x1，可以確保在工件周圍供給和卸除、測(cè)量等等操作的空間。
此外，主軸單元30和尾架單元10的圓柱形外周表面30a和10a具有一個(gè)軸線x2，它在某一相角位置相對(duì)于單元10和30的軸線x1具有偏心距e(見圖2)。并且，兩個(gè)外周圓柱表面30a和10a通過(guò)底板40使用單元支撐軸承14(偏心軸承)可旋轉(zhuǎn)地支撐。
蝸輪15固定到主軸單元框架32的外周上用來(lái)和單元支撐軸承14同心，并且這個(gè)蝸輪15和底板40上的可旋轉(zhuǎn)蝸桿16相嚙合。并且，這個(gè)蝸桿16被伺服馬達(dá)17驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。這些驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)15，16以及17安置得也足夠遠(yuǎn)離工件1并且安裝在主軸單元30或者尾架單元10一邊，從而確保在工件周圍的用于供給和卸除、測(cè)量等等的空間。
當(dāng)蝸桿16通過(guò)伺服馬達(dá)17旋轉(zhuǎn)時(shí)，蝸輪15以低速按如圖2箭頭A的方向旋轉(zhuǎn)，主軸單元30和尾架單元10的軸線x1以一個(gè)小的角度圍繞主軸單元30和尾架單元10的圓柱形外周表面30a和10a的軸線x2旋轉(zhuǎn)。這個(gè)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致夾持在軸線x1的工件1移進(jìn)或移出如圖3所示的砂輪20，也就是進(jìn)行進(jìn)給操作。
換句話說(shuō)，本實(shí)施例的進(jìn)給裝置通過(guò)相對(duì)于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖5和尾架頂尖8偏心距為e的偏心軸承14限定了旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖5、主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置4、以及尾架頂尖8，并且通過(guò)偏心軸承1 4的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行進(jìn)給操作。
如圖1到3所示的本實(shí)施例的磨削過(guò)程操作如下。
當(dāng)尾架頂尖收回杠桿12b收回尾架心軸6，以及工件1在兩個(gè)頂尖5和8之間通過(guò)一個(gè)自動(dòng)供給設(shè)備(圖中未示出)供給時(shí)，收回尾架頂尖收回杠桿12b，和尾架心軸6通過(guò)彈簧9的彈力前進(jìn)使得在頂尖5和8之間夾持工件1。
其次，馬達(dá)4和7在同一方向上以同一速度旋轉(zhuǎn)兩個(gè)心軸3和6。轉(zhuǎn)矩傳遞到通過(guò)頂尖與頂尖孔之間的摩擦力彈性?shī)A持在頂尖5和8之間的工件1上，并且工件1和頂尖5和8以及心軸3和6一起旋轉(zhuǎn)。
操作伺服馬達(dá)17，以及主軸單元30、連接框架13、尾架單元10、工件1圍繞軸線x2旋轉(zhuǎn)移動(dòng)工件1到砂輪20使得工件1被砂輪20磨削，因而進(jìn)行磨削操作。
圖4和5是本發(fā)明頂尖支撐磨削機(jī)床的第二實(shí)施例。
在圖4和5中，和圖1到圖3中相同的部件用相同的參考附圖標(biāo)記顯示，并且一些細(xì)節(jié)描述將會(huì)被省略了。主軸單元30、主心軸驅(qū)動(dòng)裝置、主心軸、尾架單元10、尾架心軸驅(qū)動(dòng)裝置、尾架頂尖壓緊裝置、以及連接框架和圖1一樣，因而它們沒有詳細(xì)描述。
圖4詳細(xì)顯示了尾架心軸軸向移動(dòng)裝置。尾架心軸軸向移動(dòng)裝置裝備有氣缸19，在氣缸19中滑動(dòng)的活塞桿19a，以及尾架頂尖收回杠桿12b。
氣缸19裝備有一個(gè)進(jìn)給杠桿18。盡管沒有清楚地顯示出，尾架頂尖收回杠桿12b具有被進(jìn)給杠桿18支撐的杠桿支點(diǎn)21。而且，尾架頂尖收回杠桿12b的一端可以與活塞桿19a前端接合，另一端可以與圖1所示尾架心軸6接合。
當(dāng)尾架頂尖8從主心軸頂尖5一側(cè)收回，操作氣缸19使得活塞桿19a如圖所示前進(jìn)到右側(cè)并且和尾架頂尖收回杠桿12b鄰接同步旋轉(zhuǎn)，因而收回尾架心軸6。
下面將描述本實(shí)施例的進(jìn)給裝置。
主軸單元30和尾架單元10的單元框架32和12的圓柱形表面外周分別固定到進(jìn)給杠桿18和22。與圖1不同，單元框架32和12的圓柱形表面外周不是偏心的。并且，進(jìn)給杠桿18和22被杠桿軸23的尾端部分可旋轉(zhuǎn)地限定，杠桿軸23通過(guò)滾針軸承24水平于底板40安裝固定。
如圖5所示，進(jìn)給杠桿22具有一個(gè)突出部分22a，安裝在與杠桿軸23(進(jìn)給杠桿的支點(diǎn))相分離的位置，并且進(jìn)給操作的轉(zhuǎn)矩作用于這個(gè)突出部分22a。
此外，本實(shí)施例的進(jìn)給裝置具有一個(gè)安裝在突出部分22a的伺服馬達(dá)25，一個(gè)連接到伺服馬達(dá)25的輸出軸25a的進(jìn)給螺桿26，并且一個(gè)與進(jìn)給螺桿26螺紋接合的螺母27。
進(jìn)給螺桿26通過(guò)進(jìn)給杠桿22的突出部分22a中間的一個(gè)軸承28可旋轉(zhuǎn)地限定，并且螺母27的外周部分通過(guò)止推軸承33中間夾持一個(gè)振動(dòng)盤29。止推軸承33的結(jié)構(gòu)中由擋板限制的大量滾球被夾持在螺母27的平端面與振動(dòng)盤29之間，螺母27可以相對(duì)于振動(dòng)盤29在徑向和旋轉(zhuǎn)方向上都可以自由滑動(dòng)。而且，螺母27的上表面具有一個(gè)垂直銷27a，這個(gè)銷27a可以滑動(dòng)插入突出部分22a的引導(dǎo)孔36中，因而阻止由于進(jìn)給螺桿26的旋轉(zhuǎn)帶來(lái)的拖拉。
盡管在圖中未清楚示出，振動(dòng)盤29通過(guò)平行于頂尖軸線安置的軸承34中間被底板40限定，振動(dòng)時(shí)可以使用軸承34作為振動(dòng)軸。因而當(dāng)飼服馬達(dá)25旋轉(zhuǎn)進(jìn)給螺桿26時(shí)，進(jìn)給螺桿26被螺母7引導(dǎo)垂直移動(dòng)。初此外進(jìn)給螺桿26繞杠桿軸23和進(jìn)給杠桿22一起旋轉(zhuǎn)。
進(jìn)給杠桿22的旋轉(zhuǎn)致使安裝在進(jìn)給杠桿22上的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖5，主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置4，尾架頂尖8等等移動(dòng)，夾持在頂尖5和8之間的圓柱形工件1旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生相對(duì)于砂輪20的進(jìn)給操作。
圖6顯示了本發(fā)明頂尖支撐磨削機(jī)床的第三個(gè)具體實(shí)施例。
在圖6中，那些和圖1到5中相同的部件用相同的附圖標(biāo)記指示，并且省略了相關(guān)的細(xì)節(jié)描述。
在圖6中，主軸單元30和尾架單元10和圖4中的一樣，安置在同一個(gè)軸線上并且固定到進(jìn)給杠桿35上。在進(jìn)給杠桿35和尾架單元10的尾部上，進(jìn)一步提供了使用了汽缸裝置的尾架頂尖壓緊裝置9，并且致動(dòng)器9b(活塞桿)通過(guò)聯(lián)軸器50連接到尾架心軸6的尾端部分。聯(lián)軸器50包括止推軸承51，并且連接尾架心軸6和致動(dòng)器9b，其間有止推軸承51，把致動(dòng)器9b的軸向運(yùn)動(dòng)傳遞到尾架心軸6上。由于止推軸承51的旋轉(zhuǎn)，尾架心軸6的旋轉(zhuǎn)不會(huì)傳遞到致動(dòng)器9b上。
盡管未示出，進(jìn)給杠桿35裝備有如圖5所示的杠桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)執(zhí)行進(jìn)給操作。
當(dāng)操作尾架頂尖壓緊裝置9且其致動(dòng)器9b在軸向上移動(dòng)尾架心軸6時(shí)，轉(zhuǎn)子7a相對(duì)于定子7b在軸向上和尾架心軸6一起移動(dòng)。當(dāng)夾持在頂尖5和8之間的工件1被旋轉(zhuǎn)時(shí)，必須接通馬達(dá)7，否則當(dāng)工件1被連接、分離、或者類似情況時(shí)，沒有必要接通馬達(dá)。基于此觀點(diǎn)，此實(shí)施例采用轉(zhuǎn)子7a和定子7b在工件夾持的位置互相之間相對(duì)的安置。并且，當(dāng)轉(zhuǎn)子7a和定子7b中一個(gè)比另一個(gè)長(zhǎng)時(shí)，尾架心軸6即使在比縱向位移位置也可以旋轉(zhuǎn)，使得可以加工不同長(zhǎng)度的圓柱形工件。
在圖6的實(shí)施例中，當(dāng)尾架頂尖壓緊裝置9的壓緊力將圓柱形工件夾持在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖5與尾架頂尖8之間時(shí)，通過(guò)進(jìn)給砂輪20在圓柱形表面進(jìn)行磨削操作。主心軸驅(qū)動(dòng)裝置(馬達(dá))4使得旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖5旋轉(zhuǎn)。尾架心軸驅(qū)動(dòng)裝置(馬達(dá))7使得尾架頂尖8旋轉(zhuǎn)。圓柱形工件1被兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的頂尖5和8驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，并且圓柱形工件1通過(guò)頂尖和圓柱形工件1上的頂尖孔之間的摩擦力被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。進(jìn)給杠桿35相對(duì)于旋轉(zhuǎn)圓柱形工件1旋轉(zhuǎn)，開始進(jìn)行磨削加工的進(jìn)給操作。在本實(shí)施例中，尾架頂尖壓緊裝置9與尾架單元10一起進(jìn)行進(jìn)給旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
順便提及的，只要尾架心軸可以被壓緊，尾架頂尖壓緊裝置并不是絕對(duì)必要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。如果尾架頂尖壓緊裝置不旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上的負(fù)擔(dān)會(huì)減少很多。
圖7是本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的說(shuō)明圖，其中尾架頂尖壓緊裝置9安裝在尾架單元10的尾端，并且不能旋轉(zhuǎn)。
和圖1到3的實(shí)施例一樣，圖7的實(shí)施例也采用內(nèi)置偏心設(shè)置和旋轉(zhuǎn)進(jìn)給結(jié)構(gòu)。和圖1到3一樣的部件用相同的參考附圖標(biāo)記顯示，并且省略了有關(guān)的具體描述。
尾架頂尖壓緊裝置9安裝在底板40上，并且致動(dòng)器壓住尾架心軸的后端部。由于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的進(jìn)給大約為幾毫米，因此從設(shè)計(jì)的角度說(shuō)容易阻止致動(dòng)器和尾架心軸尾端部的分離。
除了上述的實(shí)施例，對(duì)尾架壓緊裝置的不同修改都是可以的。例如，可以采用尾架頂尖壓緊裝置9的致動(dòng)器通過(guò)一個(gè)軸承壓住整個(gè)限定尾架心軸6旋轉(zhuǎn)的套筒的安置方式，或者致動(dòng)器壓住整個(gè)尾架單元的安置方式。在這些情況下，沒有必要提供一種使得尾架心軸6與尾架單元框架12之間軸向相對(duì)滑動(dòng)的結(jié)構(gòu)。相反，增加了使得尾架單元框架12與進(jìn)給杠桿18之間相對(duì)滑動(dòng)的結(jié)構(gòu)。
下面，本發(fā)明的第五個(gè)實(shí)施例將參照?qǐng)D8和9描述。在圖8中，圖7的實(shí)施例中的主心軸與尾架心軸互相之間一起同步旋轉(zhuǎn)。圖9是一個(gè)顯示本發(fā)明頂尖支撐磨削方式的實(shí)施例的過(guò)程圖。
在圖8中，和圖7相同的部件用相同的參考附圖標(biāo)記代表，省略了詳細(xì)的描述。
在圖8的實(shí)施例中，主心軸旋轉(zhuǎn)控制裝置60控制主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置4和尾架心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置7的旋轉(zhuǎn)。主心軸旋轉(zhuǎn)控制裝置60安裝有一個(gè)脈沖控制裝置61，以及驅(qū)動(dòng)脈沖輸出裝置62和63。
主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置4和7包括脈沖馬達(dá)。主心軸的脈沖馬達(dá)4根據(jù)驅(qū)動(dòng)脈沖輸出裝置62提供的脈沖精確旋轉(zhuǎn)。尾架心軸的脈沖馬達(dá)7根據(jù)驅(qū)動(dòng)脈沖輸出裝置63提供的脈沖精確旋轉(zhuǎn)。
從驅(qū)動(dòng)脈沖輸出裝置62和63輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖輸出通過(guò)脈沖控制裝置61的控制信號(hào)單獨(dú)控制。
為了使得主心軸3與尾架心軸6互相之間同一方向同步旋轉(zhuǎn)，相同的控制信號(hào)同時(shí)從脈沖控制裝置61提供到驅(qū)動(dòng)脈沖輸出裝置62和63。通過(guò)這種控制，主心軸3和尾架心軸6產(chǎn)生同步的旋轉(zhuǎn)，夾持在頂尖之間工件1也同步旋轉(zhuǎn)而不會(huì)有什么滑動(dòng)。即使當(dāng)工件在穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)被磨削和獲得磨削阻力時(shí)，也不會(huì)在它與頂尖5和8之間產(chǎn)生滑動(dòng)，因而阻止頂尖的5和8的局部磨損。因而，就不會(huì)有旋轉(zhuǎn)過(guò)程中由于頂尖的局部磨損造成的精確性的損失，因此以一個(gè)滿意的方式保持了磨削加工的精度，例如圓度和同軸度。
為了旋轉(zhuǎn)主心軸3和尾架心軸6之一而保持另一個(gè)靜止，驅(qū)動(dòng)脈沖輸出信號(hào)相應(yīng)于被旋轉(zhuǎn)的心軸從脈沖控制裝置61提供到驅(qū)動(dòng)脈沖輸出裝置62和63中之一，而另一個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖輸出裝置沒有提供驅(qū)動(dòng)脈沖輸出信號(hào)。通過(guò)這種控制，沒有收到驅(qū)動(dòng)脈沖的脈沖馬達(dá)被轉(zhuǎn)子與定子之間的磁力約束，由于所謂的靜止約束力的存在而不旋轉(zhuǎn)，并且僅僅提供了驅(qū)動(dòng)脈沖的脈沖馬達(dá)旋轉(zhuǎn)。
在此情況下，當(dāng)頂尖與頂尖孔之間的接觸表面的表面條件相同，頂尖與頂尖孔的有效直徑越大，摩擦轉(zhuǎn)矩越大，并且當(dāng)心軸在頂尖與頂尖孔的有效直徑是比較大的一邊時(shí)，由兩個(gè)頂尖支撐的工件1被拖拉或者保持不動(dòng)。因而，為了使得工件1被旋轉(zhuǎn)心軸拖拉驅(qū)動(dòng)，在旋轉(zhuǎn)心軸一側(cè)的頂尖孔做的適當(dāng)大些?；蛘撸?dāng)頂尖孔之間沒有區(qū)別時(shí)，頂尖孔與頂尖之間的摩擦轉(zhuǎn)矩通過(guò)例如使用磨削溶液在支撐工件1之前潤(rùn)濕靜止一側(cè)的頂尖孔來(lái)得到減小。
因而，當(dāng)一個(gè)心軸和工件1旋轉(zhuǎn)而另一個(gè)心軸保持不動(dòng)時(shí)，在不動(dòng)的心軸和工件1的頂尖孔接觸面之間產(chǎn)生滑動(dòng)。當(dāng)磨削阻力相對(duì)比較低時(shí)，頂尖和工件1之間的夾持力(壓力)可以變得比較小，由于滑動(dòng)造成的頂尖孔局部磨損不顯著。當(dāng)心軸保持不動(dòng)時(shí)，心軸的旋轉(zhuǎn)精度錯(cuò)誤相應(yīng)地得到消除，因而提高了磨削精度。
在本實(shí)施例中，主心軸通過(guò)使用靜止側(cè)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的靜止約束力得以固定，因而，不像使用一些其他鎖定裝置或者類似的安置，不會(huì)產(chǎn)生心軸的未對(duì)準(zhǔn)，并且頂尖的軸線不會(huì)偏離，因而提高了磨削加工的精度，特別是提高了頂尖孔和磨削加工表面的同軸度。
當(dāng)如圖8所示的實(shí)施例中描述了使用脈沖馬達(dá)作為主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生開環(huán)同步旋轉(zhuǎn)控制時(shí)，也可以執(zhí)行閉環(huán)控制。
因而，當(dāng)工件需要粗磨削和精加工磨削時(shí)，可以采用如圖9所示的磨削方式。
在圖9中，在粗磨削步驟901中，圓柱形工件1被頂尖5和8支撐，并且頂尖5和8互相之間通過(guò)內(nèi)置的馬達(dá)以相同的轉(zhuǎn)數(shù)/分同步同方向旋轉(zhuǎn)，來(lái)對(duì)工件1進(jìn)行粗磨削而不產(chǎn)生任何滑動(dòng)。即使在粗磨削的過(guò)程中砂輪的加載到工件1，由于頂尖5和8以及工件1整體旋轉(zhuǎn)，在頂尖5和8也不容易產(chǎn)生滑動(dòng)。因而，不容易產(chǎn)生局部磨損。
其次，在粗磨削步驟901后，通過(guò)一個(gè)精加工磨削步驟902在工件1上進(jìn)行精加工磨削，其中一個(gè)頂尖，在本實(shí)施例中在尾架心軸6一邊的尾架頂尖8被旋轉(zhuǎn)，而另一個(gè)頂尖，例如，主心軸3的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖5通過(guò)脈沖馬達(dá)4的靜止約束力固定。在精加工磨削磨削步驟中，磨削阻力是比較低的，因此從砂輪到工件1上的加載是比較低的，并且即使固定主心軸頂尖5和工件1之間產(chǎn)生滑動(dòng)，實(shí)際上也不會(huì)在主心軸頂尖產(chǎn)生局部磨損。由于主心軸5是固定的，工件1可以獲得滿意的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)精度，因而提高了加工精度。
下面本發(fā)明的頂尖支撐磨削機(jī)床的頂尖居中對(duì)齊的方式將參照?qǐng)D10描述。
頂尖支撐磨削機(jī)床的頂尖必須精確地和磨削機(jī)床夾持工件的軸線對(duì)齊。否則，不可能執(zhí)行頂尖孔基準(zhǔn)的精確磨削。在頂尖連接到心軸的頂尖孔的條件下，頂尖的軸線并沒有精確地和磨削機(jī)床的軸線對(duì)齊?；诖诵枰M(jìn)行居中對(duì)齊。為了此目的，在圖10所示的例子中，砂輪2具有圓柱形磨削表面2a用來(lái)對(duì)圓柱形工件1進(jìn)行磨削以及在兩邊具有圓錐形的磨削表面2b。
在對(duì)頂尖5和8進(jìn)行了居中對(duì)齊的條件下，選擇圖10A的安置，并且通過(guò)使用圓柱形磨削表面2a對(duì)圓柱形工件1進(jìn)行磨削操作。在由于頂尖替換或者其他類似情況時(shí)不進(jìn)行頂尖居中對(duì)齊時(shí)，選擇如圖10B的安置，并且通過(guò)使用圓錐形磨削表面2b對(duì)頂尖5和8進(jìn)行居中對(duì)齊。
當(dāng)對(duì)支撐在已經(jīng)進(jìn)行居中對(duì)齊的頂尖5和8之間的圓柱形工件1進(jìn)行磨削加工時(shí)，圓柱形工件1通過(guò)尾架頂尖壓緊裝置9的壓緊力被夾持在兩個(gè)頂尖5和8之間。并且，在此條件下，感應(yīng)馬達(dá)4和7的轉(zhuǎn)矩通過(guò)頂尖5和8轉(zhuǎn)移到圓柱形工件1上故而使得圓柱形工件1旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的砂輪2通過(guò)在徑向上的進(jìn)給操作送進(jìn)到旋轉(zhuǎn)的圓柱形工件1上，并且圓柱形磨削表面2a和圓柱形工件1的圓柱形表面相鄰接來(lái)進(jìn)行磨削操作。在此時(shí)，圓錐形磨削表面2b不與頂尖5和8相接觸。
當(dāng)對(duì)頂尖5和8還沒有進(jìn)行居中對(duì)齊時(shí)，尾架心軸6輕微的回收到如圖10B所示的居中對(duì)齊位置，并且當(dāng)旋轉(zhuǎn)心軸3和6以及砂輪2來(lái)使得位于砂輪2兩邊的圓錐形磨削表面2b與頂尖5和8鄰接來(lái)同時(shí)進(jìn)行磨削加工時(shí)，在砂輪2與頂尖5和8之間產(chǎn)生相對(duì)的進(jìn)給。因而，伴隨著它們的前端與心軸3和6的軸線對(duì)齊，頂尖5和8產(chǎn)生居中對(duì)齊。
當(dāng)在圖10的實(shí)施例中通過(guò)砂輪2同時(shí)對(duì)頂尖5和8進(jìn)行居中對(duì)齊時(shí)，本發(fā)明的居中對(duì)齊方式并不局限于此。例如，本發(fā)明的的實(shí)施方式也可以通過(guò)下面的居中對(duì)齊方式實(shí)現(xiàn)1)在替換了砂輪的機(jī)床上磨削加工當(dāng)保持底板上的主軸單元30和居中對(duì)齊單元10，也就是在為磨削操作進(jìn)行設(shè)置時(shí)，將砂輪20與砂輪底座(圖中未示出)分離，并且替換安放了一個(gè)頂尖的居中對(duì)齊砂輪(圖中未示出)。然后，當(dāng)被旋轉(zhuǎn)來(lái)進(jìn)行居中對(duì)齊時(shí)，安裝在心軸3或者6上的頂尖5或8被磨削。
由于在底板上的砂輪底座，主軸單元30，和居中對(duì)齊單元10的高度和平行度都是一樣的，這種布置也便于頂尖的居中對(duì)齊以用來(lái)使它們精確地和軸線對(duì)齊?？梢允褂脝为?dú)的砂輪作為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖5和尾架頂尖8的頂尖的居中對(duì)齊砂輪并且改變它們來(lái)進(jìn)行居中對(duì)齊?？商鎿Q地，可以僅僅在一個(gè)砂輪上提供兩個(gè)居中對(duì)齊磨削表面并且成功地對(duì)兩個(gè)頂尖上進(jìn)行居中對(duì)齊。
2)使用移動(dòng)到另一裝置上的主軸單元和居中對(duì)齊單元進(jìn)行磨削加工提供準(zhǔn)備了另一個(gè)用來(lái)保持磨削底板，主軸單元30，以及居中對(duì)齊單元10之間相對(duì)位置關(guān)系的居中對(duì)齊設(shè)備。主軸單元30和居中對(duì)齊單元10和底板分離，并且安裝在這個(gè)居中對(duì)齊設(shè)備上，并且連接到主軸單元30的主心軸或者居中對(duì)齊單元10的尾架心軸6上的頂尖5或8在旋轉(zhuǎn)時(shí)被磨削從而產(chǎn)生居中對(duì)齊。
在這個(gè)設(shè)備中砂輪和主軸單元30或者居中對(duì)齊單元10之間的相對(duì)位置關(guān)系和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖裝置中的一樣，當(dāng)主軸單元30和居中對(duì)齊單元10被重新安裝到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖裝置的底板上時(shí)，對(duì)單元10和30的頂尖5和8產(chǎn)生居中對(duì)齊，同時(shí)頂尖精確地和軸線對(duì)齊。
在上述的如圖1到10所示的實(shí)施例中，彈簧或者氣缸設(shè)備被用作尾架頂尖壓緊裝置，也可以用液壓設(shè)備，電磁彈力設(shè)備，除了彈簧外的機(jī)械彈力設(shè)備等等來(lái)替換它們。
進(jìn)一步地，作為主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置或者尾架主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，除了內(nèi)轉(zhuǎn)子型的感應(yīng)馬達(dá)和脈沖馬達(dá)，可以使用依靠其他一些原理的不同結(jié)構(gòu)的電馬達(dá)，例如超音速馬達(dá)，外轉(zhuǎn)子型馬達(dá)，或者軸向間隙型馬達(dá)，液壓馬達(dá)，氣渦輪等等。
在上述的頂尖支撐磨削機(jī)床中，圓柱形工件1在導(dǎo)致對(duì)頂尖“局部磨損”的磨削過(guò)程中，沒有被驅(qū)動(dòng)橡膠滾子壓住，因此頂尖的磨損或者局部磨損即使在磨削加工了大量的工件后也不會(huì)發(fā)生，因而經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間，所加工工件的圓柱形表面可以保持滿意的圓柱度。
進(jìn)一步地，需要很多時(shí)間的頂尖位置調(diào)整和頂尖替換的頻率減少，并且機(jī)床的運(yùn)行可使用性提高了，使得操作者可以更加高效的工作和操作更大數(shù)量的機(jī)床。進(jìn)一步，頂尖的使用壽命增加了并且儲(chǔ)存消費(fèi)開支下降了，導(dǎo)致生產(chǎn)成本的下降。
根據(jù)本發(fā)明的頂尖支撐磨削方式，在粗磨削步驟，通過(guò)兩個(gè)頂尖旋轉(zhuǎn)工件對(duì)工件進(jìn)行粗磨削，并且在隨后的精加工磨削步驟，通過(guò)一個(gè)頂尖旋轉(zhuǎn)工件另一個(gè)頂尖處于靜止?fàn)顟B(tài)，進(jìn)行精加工磨削。
在粗加工步驟中，工件受到較大的磨削阻力，由于兩個(gè)頂尖驅(qū)動(dòng)在頂尖與工件之間沒有產(chǎn)生滑動(dòng)，使得頂尖上局部磨損的產(chǎn)生得到限制。在精加工磨削步驟，磨削阻力是比較小的，工件一邊的頂尖孔被靜止的頂尖支撐。靜止的頂尖不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且不會(huì)產(chǎn)生由于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而帶來(lái)的旋轉(zhuǎn)精度錯(cuò)誤，使得精加工磨削過(guò)程以更高的精度進(jìn)行。雖然在精加工磨削過(guò)程中在靜止的頂尖與工件之間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，由于較小的加載實(shí)際上不會(huì)產(chǎn)生局部磨損。
在上述的磨削方式中，當(dāng)兩個(gè)通過(guò)不同的內(nèi)置馬達(dá)互相之間同步旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩個(gè)頂尖與工件成整體的產(chǎn)生同步旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致對(duì)靜止頂尖局部磨損的滑動(dòng)得到消除，使得局部磨損的消除作用進(jìn)一步提高。
當(dāng)兩個(gè)頂尖被不同的內(nèi)置馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，并且一個(gè)頂尖通過(guò)內(nèi)置馬達(dá)的靜止約束力固定時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生靜止一邊的頂尖未對(duì)齊現(xiàn)象，因而同軸度得到提高。
如上所述，在本發(fā)明的設(shè)備中，主軸單元安裝有一個(gè)主心軸和一個(gè)內(nèi)置的主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，并且尾架單元安裝有一個(gè)尾架心軸，或者進(jìn)一步安裝有一個(gè)尾架主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。并且，安裝了主軸單元和尾架單元的進(jìn)給裝置產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使得旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖和尾架頂尖產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。通過(guò)這種運(yùn)動(dòng)，夾持在主心軸頂尖與尾架心軸頂尖之間并且旋轉(zhuǎn)的圓柱形工件相對(duì)于砂輪產(chǎn)生進(jìn)給操作。
在本發(fā)明的裝置的結(jié)構(gòu)中，沒有必要提供轉(zhuǎn)化外部轉(zhuǎn)矩的裝置，例如皮帶和皮帶輪，并且用來(lái)夾持和旋轉(zhuǎn)工件的旋轉(zhuǎn)的部件，例如馬達(dá)轉(zhuǎn)子和心軸，它們的慣性矩減少。當(dāng)慣性矩比較小時(shí)，連接或者分離工件時(shí)用來(lái)停止和開始旋轉(zhuǎn)所需要的(非加工)時(shí)間會(huì)顯著減少，因而獲得生產(chǎn)效率的提高。
進(jìn)一步地，當(dāng)工件保存，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，以及進(jìn)給的結(jié)構(gòu)保持必要和足夠的剛度時(shí)，本發(fā)明的裝置可以制造的非常緊湊并且減少尺寸和重量。由于這個(gè)高剛度，小尺寸，以及輕重量結(jié)構(gòu)，可以旋轉(zhuǎn)小的工件并且精確進(jìn)給，因而進(jìn)行精確磨削。
作為將本發(fā)明裝置制造的緊湊的結(jié)果，使得可以安排工件保存，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)以及進(jìn)給結(jié)構(gòu)在一個(gè)具有長(zhǎng)度不多于20到30cm和剖面尺寸不多于6cm×8cm的長(zhǎng)方體內(nèi)。如果砂輪軸系統(tǒng)進(jìn)一步減少尺寸，可以實(shí)現(xiàn)將磨削機(jī)床安置于一邊為20到30cm的立方體內(nèi)。
進(jìn)一步地，由于減少了外部轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化裝置，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)被制造的緊湊并且在尺寸上減少，可以有更多的空間，并且使得在安排外圍設(shè)備，例如小工件的供給和卸除裝置，加工過(guò)程中的尺寸測(cè)量設(shè)備等等，對(duì)外圍設(shè)備空間有更少的限制，從而實(shí)現(xiàn)高效的安排。這也導(dǎo)致未加工時(shí)間的減少并且提高了外圍設(shè)備的操作可用性。
進(jìn)一步地，由于尺寸和重量的減少，可以減少磨削機(jī)床本身的價(jià)格，并且減少所需能源和維護(hù)費(fèi)用。
進(jìn)一步地，作為磨削機(jī)床尺寸和重量的減少的結(jié)果，也可以減少工廠設(shè)備，空氣條件調(diào)節(jié)等等運(yùn)行費(fèi)用。而且，當(dāng)磨削機(jī)床出問題時(shí)，與依靠傳統(tǒng)的需要較高成本和較長(zhǎng)時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)不同，可以從制造商那里獲得替代件用來(lái)替換，從而在較短的時(shí)間以較低的成本解決問題。
進(jìn)一步地，通過(guò)采用下面的安置，和尾架頂尖成整體移動(dòng)的大部分被減少，因而使得可以容易地進(jìn)行將工件與頂尖連接和分離的操作。也就是說(shuō)，尾架主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置包括內(nèi)轉(zhuǎn)子型電馬達(dá)，連接到尾架心軸的內(nèi)轉(zhuǎn)子，同時(shí)外定子固定到尾架單元。并且，當(dāng)尾架心軸進(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)，馬達(dá)的轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子軸向移動(dòng)。
進(jìn)一步地，通過(guò)使用尾架頂尖壓緊裝置同時(shí)它也用作在軸向上移動(dòng)尾架心軸的尾架心軸軸向移動(dòng)裝置，可以進(jìn)一步地減小旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖設(shè)備的尺寸和重量。
進(jìn)一步地，尾架頂尖壓緊裝置安裝在尾架單元上，并且這個(gè)尾架單元可以通過(guò)心軸的軸向移動(dòng)裝置在尾架心軸的軸向上移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖設(shè)備的結(jié)構(gòu)被制造的簡(jiǎn)單緊湊。
而且，進(jìn)給裝置通過(guò)一個(gè)相對(duì)于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖和尾架頂尖偏心的偏心軸承夾持了旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖，主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，以及尾架頂尖，并且進(jìn)給操作通過(guò)旋轉(zhuǎn)偏心軸承進(jìn)行，從而頂尖保存，驅(qū)動(dòng)，以及進(jìn)給結(jié)構(gòu)變得充分同軸并且形成于一個(gè)緊湊的單元。
當(dāng)主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置與尾架主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置之間互相同步旋轉(zhuǎn)時(shí)，頂尖與頂尖孔之間的滑動(dòng)完全消除，從而進(jìn)一步提高阻止局部磨損的效果。
當(dāng)主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置和尾架主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置其中至少一個(gè)是一個(gè)具有靜止約束力的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)，可以通過(guò)靜止約束力來(lái)固定心軸，并且不會(huì)產(chǎn)生在通過(guò)夾具或者類似物固定的情況下頂尖未對(duì)齊現(xiàn)象。
而且，當(dāng)進(jìn)給裝置具有一個(gè)安裝有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖，主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，以及尾架頂尖的進(jìn)給杠桿，并且進(jìn)給操作通過(guò)這個(gè)進(jìn)給杠桿旋轉(zhuǎn)進(jìn)行時(shí)，進(jìn)給量通過(guò)杠桿支點(diǎn)和頂尖之間距離與杠桿支點(diǎn)和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部分之間的距離的比率來(lái)決定，使得進(jìn)給速度可以容易地控制。
根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，一對(duì)頂尖分別連接到心軸上，并且當(dāng)旋轉(zhuǎn)它們時(shí)通過(guò)磨削工具的磨削進(jìn)行居中對(duì)齊，在此安裝條件下被這些頂尖夾持的圓柱形工件被旋轉(zhuǎn)，使得頂尖的居中對(duì)齊可以容易，高效，精確地進(jìn)行，因而使得可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的工件旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
而且，當(dāng)一個(gè)單獨(dú)的磨削工具具有用來(lái)磨削一對(duì)相對(duì)的頂尖的磨削表面，并且頂尖同時(shí)被磨削工具磨削用來(lái)居中對(duì)齊時(shí)，沒有必要進(jìn)行尾架頂尖的分離，安裝專用的居中對(duì)齊工具等等操作，使得可以更加高效地進(jìn)行居中對(duì)齊操作。
權(quán)利要求
1.一種頂尖支撐磨削方法，其特征在于包括如下步驟圓柱形工件被兩個(gè)頂尖支撐；以及工件被兩個(gè)頂尖旋轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行磨削。
2.一種頂尖支撐磨削方法，其特征在于包括通過(guò)兩個(gè)頂尖支撐圓柱形工件并且當(dāng)工件被兩個(gè)頂尖驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)在圓柱形工件上進(jìn)行粗磨削加工步驟；以及在粗磨削加工步驟后，以一個(gè)頂尖旋轉(zhuǎn)工件而另一個(gè)頂尖固定在位置上時(shí)，對(duì)工件進(jìn)行精加工磨削的精加工磨削步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的頂尖支撐磨削方法，其特征在于兩個(gè)頂尖通過(guò)單獨(dú)的內(nèi)置馬達(dá)互相之間同步旋轉(zhuǎn)。
4.如權(quán)利要求2所述的頂尖支撐磨削方法，其特征在于兩個(gè)頂尖通過(guò)單獨(dú)的內(nèi)置馬達(dá)互相之間同步旋轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求2所述的頂尖支撐磨削方法，其特征在于兩個(gè)頂尖被單獨(dú)的內(nèi)置馬達(dá)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，并且一個(gè)頂尖可以通過(guò)內(nèi)置馬達(dá)的靜止約束力的作用得到固定。
6.一種頂尖支撐磨削機(jī)床，其特征在于包括一個(gè)主軸單元；一個(gè)在主軸單元內(nèi)可旋轉(zhuǎn)限定的主心軸；一個(gè)由主心軸限定并與圓柱形工件的一個(gè)頂尖孔相配合使用的驅(qū)動(dòng)頂尖；一個(gè)內(nèi)置于主軸單元并適合于旋轉(zhuǎn)主心軸的主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置；一個(gè)尾架單元；一個(gè)在尾架單元內(nèi)限定以使可在軸向上滑動(dòng)的尾架心軸；一個(gè)由尾架心軸限定的尾架頂尖，它在同一軸線上與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖相對(duì)，并與圓柱形工件的另一個(gè)頂尖孔相配合使用，以用來(lái)與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)傳感器一起夾持圓柱形工件；一個(gè)用來(lái)將尾架頂尖彈性壓向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖方向的尾架頂尖壓緊裝置，使得將圓柱形工件夾持在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖與尾架頂尖之間；以及一個(gè)安裝有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖、主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置和尾架頂尖的進(jìn)給裝置，它以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形式移動(dòng)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖、主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置和尾架頂尖，因而使得夾持在頂尖之間的圓柱形工件相對(duì)于砂輪產(chǎn)生進(jìn)給操作。
7.如權(quán)利要求6所述的頂尖支撐磨削機(jī)床，其特征在于尾架心軸由尾架單元旋轉(zhuǎn)支撐，并且它進(jìn)一步地安裝了內(nèi)置于尾架單元的尾架主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，使得適合和主心軸同方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)尾架心軸。
8.如權(quán)利要求7所述的頂尖支撐磨削機(jī)床，其特征在于主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置與尾架主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置之間同步旋轉(zhuǎn)。
9.如權(quán)利要求7所述的頂尖支撐磨削機(jī)床，其特征在于至少主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置和尾架主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置之一具有靜止約束力。
10.如權(quán)利要求7所述的頂尖支撐磨削機(jī)床，其特征在于尾架主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置是一個(gè)內(nèi)轉(zhuǎn)子型電馬達(dá)，馬達(dá)的內(nèi)轉(zhuǎn)子固定到尾架心軸并且外定子固定到尾架單元，使得當(dāng)尾架心軸在軸向移動(dòng)時(shí)，馬達(dá)的內(nèi)轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子在軸向上移動(dòng)。
11.如權(quán)利要求6所述的頂尖支撐磨削機(jī)床，其特征在于尾架頂尖壓緊裝置也用來(lái)作為在軸向上移動(dòng)尾架心軸的尾架心軸軸向移動(dòng)裝置。
12.如權(quán)利要求6所述的頂尖支撐磨削機(jī)床，其特征在于在尾架單元提供有尾架頂尖壓緊裝置，并且通過(guò)軸的軸向移動(dòng)裝置在尾架心軸的軸向上移動(dòng)，尾架單元可以在尾架心軸的軸向上移動(dòng)。
13.如權(quán)利要求6所述的頂尖支撐磨削機(jī)床，其特征在于進(jìn)給裝置通過(guò)一個(gè)相對(duì)于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖和尾架頂尖偏心安置的偏心軸承限定旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖、主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置、以及尾架頂尖，并且適合于通過(guò)偏心軸承的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生進(jìn)給操作。
14.如權(quán)利要求6所述的頂尖支撐磨削機(jī)床，其特征在于進(jìn)給裝置具有安裝有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖、主心軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置、以及尾架頂尖的進(jìn)給杠桿，進(jìn)給操作通過(guò)進(jìn)給杠桿的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生。
15.一種居中對(duì)齊方法，其特征在于包括頂尖分別安裝到位于一對(duì)在同一軸線上的心軸上相對(duì)的頂尖安裝孔內(nèi)；圓柱形工件在頂尖之間被夾持時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；頂尖分別安裝在心軸上；并且當(dāng)旋轉(zhuǎn)心軸時(shí)頂尖被一個(gè)磨削工具磨削用來(lái)居中對(duì)齊。
16.如權(quán)利要求15所述的頂尖居中對(duì)齊方法，其特征在于一個(gè)單獨(dú)的磨削工具具有用來(lái)磨削一對(duì)相對(duì)的頂尖的磨削表面，并且兩個(gè)頂尖同時(shí)被磨削工具磨削用來(lái)居中對(duì)齊。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一個(gè)磨削機(jī)床和頂尖的居中對(duì)齊方法，其中工件的頂尖支撐旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和進(jìn)給機(jī)構(gòu)所需要的空間減少到便利的小型化，并且容易保證供給和卸除工件以及尺寸測(cè)量的空間。限定了一個(gè)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖的內(nèi)置馬達(dá)類型主心軸和限定了一個(gè)尾架頂尖的內(nèi)置馬達(dá)類型尾架心軸通過(guò)偏心支撐它們的進(jìn)給裝置旋轉(zhuǎn)，從而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頂尖和尾架頂尖相對(duì)于砂輪產(chǎn)生進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)B24B41/06GK1439486SQ0214003
公開日2003年9月3日 申請(qǐng)日期2002年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月17日
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