一種大尺寸陶瓷圓錐筒端面磨削裝置，屬于端面磨削加工設備領域。

背景技術(shù)：

造紙機械除渣器是陶瓷錐筒，有不同型號，最大直徑超過1000毫米，長度達3米，壁厚10—20mm的陶瓷圓錐筒與不銹鋼外層護套裝配后，因變形突出的陶瓷端面通常需要磨平。目前，生產(chǎn)企業(yè)使用的是人工手持角磨機修磨，因氣動角磨機的動力達不到要求，只能用手持電動角磨機且不能加水。由于因人工操作用電安全原因不能加水磨削，粉塵污染嚴重，是車間粉塵和噪聲的主要發(fā)生源。而且工人勞動強度大，環(huán)境惡劣，效率低。不但無水磨削消耗砂輪嚴重，而且人工磨削表面不平整，精度低。而一般通用的機械設備加工范圍小于大型陶瓷錐的端面尺寸，無法滿足要求。目前沒有現(xiàn)成的方法和設備能實現(xiàn)加工要求，急需專用機床改進工藝。

目前國內(nèi)外沒有超過200毫米的大端面的加工設備，主要是刀具的長度受制約，刀桿加長后剛性不足，會發(fā)生震顫。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種加工直徑較大、磨削平整、精度高、避免發(fā)生震顫的大尺寸陶瓷圓錐筒端面磨削裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種大尺寸陶瓷圓錐筒端面磨削裝置，包括底座和床身，床身上設有動力機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)磨削機構(gòu)，其特征在于：所述的床身底部通過直線進給機構(gòu)安裝在底座的頂部，旋轉(zhuǎn)磨削機構(gòu)的對立側(cè)設有固定安裝在底座上的工件夾緊機構(gòu)；所述的旋轉(zhuǎn)磨削機構(gòu)包括公轉(zhuǎn)機構(gòu)和自轉(zhuǎn)磨削機構(gòu)，公轉(zhuǎn)機構(gòu)為中部安裝在動力機構(gòu)輸出端上的平衡圓盤，平衡圓盤外端面上安裝自轉(zhuǎn)磨削機構(gòu)；動力機構(gòu)安裝在床身的上部，動力機構(gòu)的動力輸出端通過傳動機構(gòu)分別連接公轉(zhuǎn)機構(gòu)和自轉(zhuǎn)磨削機構(gòu)。

本發(fā)明改變傳統(tǒng)的端面磨削加工形式，采用將工件在專用工裝上定位不動，磨頭自傳的同時沿一定半徑公轉(zhuǎn)進行磨削操作的形式，克服了大型陶瓷錐的端面加工低效率、高強度、高污染的問題，避免加工大端面使用大型設備造價高，行程受限的問題。加工精度高，磨頭繞刀盤軸心旋轉(zhuǎn)時形成的加工端面，只要與工件端面平行即可，不受刀盤變形的影響，完全保證工件的加工精度。設備造價低。與加工大規(guī)格工件的通用磨床相比，設備造價不到十分之一。壽命長，操作簡單，用齒輪箱傳遞動力大，不易損壞。

所述的自轉(zhuǎn)磨削機構(gòu)包括至少兩組齒輪箱，第一齒輪箱固定在所述平衡圓盤上，第二齒輪箱通過圓盤調(diào)節(jié)導軌機構(gòu)安裝在第一齒輪箱輸出端上，第二齒輪箱的輸出端上安裝砂輪。

自轉(zhuǎn)主軸電機通過主軸箱連接齒輪箱砂輪。兩個齒輪箱作為動力傳遞，第一齒輪箱固定不動，第二齒輪箱可繞第一齒輪箱的被動輪軸線旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，第一齒輪箱的主動齒輪和第二齒輪箱的被動齒輪軸間距尺寸等于需要加工零件的半徑尺寸。第一齒輪箱上有圓盤軌道，第二齒輪箱沿軌道可整體旋轉(zhuǎn)，根據(jù)加工的零件半徑大小調(diào)整第二齒輪箱的位置，加工的陶瓷錐直徑范圍15—1000mm或更大。磨頭根據(jù)工件端面直徑大小，在不同半徑范圍旋轉(zhuǎn)，砂輪自身高速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)磨頭的運動半徑可調(diào)節(jié)大小，旋轉(zhuǎn)直徑可達1米或更大。電機動力經(jīng)過兩個齒輪箱的傳遞帶動磨頭旋轉(zhuǎn)。主軸齒輪通過第一中間輪傳遞給第一被動輪，再傳遞給第二齒輪箱主軸齒輪，經(jīng)第二中間輪傳遞給磨頭齒輪，帶動磨頭高速旋轉(zhuǎn)，解決磨頭與動力電機直聯(lián)時，磨頭按軌跡旋轉(zhuǎn)時的電纜纏繞線問題，實現(xiàn)用大轉(zhuǎn)盤加磨頭進行磨削。

所述的圓盤調(diào)節(jié)導軌機構(gòu)包括圓盤導軌，圓盤導軌和第二齒輪箱的外緣對應設有多組調(diào)節(jié)孔，并通過多個調(diào)節(jié)孔和多組螺栓連接為一體，且圓盤導軌上設有供第二齒輪箱周向轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)的環(huán)形凸臺。

所述的平衡圓盤端面上設有多個配重調(diào)節(jié)孔，通過多個配重調(diào)節(jié)孔安裝配重調(diào)節(jié)塊。

所述的傳動機構(gòu)包括各自獨立旋轉(zhuǎn)的公轉(zhuǎn)主軸和自轉(zhuǎn)主軸，公轉(zhuǎn)主軸和自轉(zhuǎn)主軸為內(nèi)外同心設置的兩個軸套，公轉(zhuǎn)主軸在外側(cè)，自轉(zhuǎn)主軸在內(nèi)側(cè)，公轉(zhuǎn)主軸和自轉(zhuǎn)主軸之間通過兩對向心軸承支撐，公轉(zhuǎn)主軸和自轉(zhuǎn)主軸一端分別連接動力機構(gòu)，另一端分別連接平衡圓盤和自轉(zhuǎn)磨削機構(gòu)。公轉(zhuǎn)主軸由主軸箱的兩個軸承支撐，公轉(zhuǎn)和自傳兩主軸各自獨立旋轉(zhuǎn)。

所述的床身包括滑動底座，滑動底座上部安裝動力機構(gòu)，動力機構(gòu)包括公轉(zhuǎn)動力機構(gòu)、自轉(zhuǎn)動力機構(gòu)和主軸箱，公轉(zhuǎn)動力機構(gòu)包括公轉(zhuǎn)主軸電機和減速機，公轉(zhuǎn)主軸電機輸出端連接減速機，通過減速機連接主軸箱，通過主軸箱連接平衡圓盤中部設置的圓盤主軸；所述的自轉(zhuǎn)動力機構(gòu)包括自傳主軸電機，自傳主軸電機輸出端通過主軸箱連接傳動機構(gòu)。

自轉(zhuǎn)主軸電機為調(diào)頻電機，可調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速，砂輪線速度在400—500m/分鐘時磨削效果較好，可根據(jù)砂輪直徑大小，調(diào)節(jié)砂輪轉(zhuǎn)速。磨削大錐端面時用直徑200mm左右的砂輪，主軸轉(zhuǎn)速在700轉(zhuǎn)/分左右，磨削小錐筒端面時用100mm左右的砂輪，主軸轉(zhuǎn)速在1400轉(zhuǎn)/分鐘左右。公轉(zhuǎn)主軸電機為可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，根據(jù)磨削進給量可調(diào)節(jié)公轉(zhuǎn)快慢。一般15--20轉(zhuǎn)/分鐘左右效果較好。

所述的直線進給機構(gòu)包括直線驅(qū)動電機、絲杠、導軌和滑塊，導軌水平鋪設在底座的頂部，導軌上方或一側(cè)設有與直線驅(qū)動電機連接的絲杠，絲杠上套裝滑塊，滑塊下部或一側(cè)滑動連接導軌，滑塊上部連接床身下部。

所述的工件夾緊機構(gòu)包括工裝限位塊、夾緊定位支架和調(diào)節(jié)底板。

定位支架為兩個直角三角形支架，兩垂直支架的中間各有一個定位孔，孔的中心高等于磨頭公轉(zhuǎn)的圓心高。陶瓷錐筒上不銹鋼護套法蘭均勻分布的螺栓孔作為定位孔，工件緊固到支架上，工件的圓心與磨頭公轉(zhuǎn)的圓心一致。垂直支架的端面作為定位面，工件法蘭的端面作為夾緊面，用螺栓夾緊后工件端面與磨頭公轉(zhuǎn)形成的端面保持平行。若平行度有微小誤差，可通過調(diào)節(jié)底板進行高低微調(diào)，使磨頭旋轉(zhuǎn)端面與工件端面保持平行。加工不同尺寸的圓錐筒時，只要調(diào)節(jié)兩個夾緊支架之間的距離，等于圓錐筒法蘭盤的直徑，就可保證工件的定位精度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果是：本發(fā)明克服了大型陶瓷錐筒的端面加工低效率、高強度、高污染的問題，避免加工大端面使用大型設備造價高，行程受限的問題。工件在專用工裝上定位不動，磨頭既自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn)，磨頭根據(jù)工件端面直徑大小，在不同半徑范圍旋轉(zhuǎn)，砂輪自身高速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)磨頭的運動半徑根據(jù)工件端面大小進行調(diào)節(jié)，旋轉(zhuǎn)直徑可達1米或更大。

消除污染，改善工作環(huán)境，極大降低勞動強度，磨頭加切削液潤滑防塵，磨削的材料被切削液帶走，流到水箱中，經(jīng)三級沉淀循環(huán)使用。

安全高效，人工磨削每個工作日加工1個圓錐，本方法及設備用3至5kw的主電機，只用十五分鐘即可加工一件，每個工作日加工三十多個，效率提高30倍。設備防護好，消除人工操作的安全隱患。

加工精度高，磨頭繞刀盤軸心旋轉(zhuǎn)時形成的加工端面，只要與工件端面平行即可，而兩端面的平行度由工裝夾緊裝置保證。不受刀盤變形的影響，完全保證工件的加工精度。設備造價低。與加工大規(guī)格工件的通用磨床相比，設備造價不到十分之一。壽命長，操作簡單，用齒輪箱傳遞動力大，不易損壞。

附圖說明

圖1為大尺寸陶瓷圓錐端面磨削裝置外形結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為大尺寸陶瓷圓錐端面磨削裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為兩組齒輪箱連接關系示意圖。

圖4為大尺寸陶瓷圓錐端面磨削裝置俯視圖示意圖。

其中，1、陶瓷工件2、工裝限位塊3、傳遞齒輪箱4、控制面板5、床身6、直線驅(qū)動電機7、夾緊定位支架8、底座9、旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)盤10、平衡圓盤11、圓盤主軸12、主軸箱13、圓盤齒輪安裝架14、調(diào)節(jié)底板15、減速機16、自轉(zhuǎn)主軸電機17、絲杠18、導軌19、滑塊20、滑動底座21、配重調(diào)節(jié)塊22、砂輪23、支撐筋板24、切削液管25、第二齒輪箱26、圓盤導軌27、公轉(zhuǎn)主軸28、第一齒輪箱29、外殼體30、公轉(zhuǎn)主軸電機31、自轉(zhuǎn)主軸。

具體實施方式

圖1~4是本發(fā)明的最佳實施例，下面結(jié)合附圖1~4對本發(fā)明做進一步說明。

參照附圖1~4：一種大尺寸陶瓷圓錐端面磨削裝置，包括底座8和床身5，床身5上設有動力機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)磨削機構(gòu)，床身5底部通過直線進給機構(gòu)安裝在底座8的頂部，旋轉(zhuǎn)磨削機構(gòu)的對立側(cè)設有固定安裝在底座8上的工件夾緊機構(gòu)；旋轉(zhuǎn)磨削機構(gòu)包括公轉(zhuǎn)機構(gòu)和自轉(zhuǎn)磨削機構(gòu)，公轉(zhuǎn)機構(gòu)為中部安裝在動力機構(gòu)輸出端上的平衡圓盤10，平衡圓盤10外端面上安裝自轉(zhuǎn)磨削機構(gòu)；動力機構(gòu)安裝在床身5的上部，動力機構(gòu)的動力輸出端通過傳動機構(gòu)分別連接公轉(zhuǎn)機構(gòu)和自轉(zhuǎn)磨削機構(gòu)。

自轉(zhuǎn)磨削機構(gòu)包括至少兩組齒輪箱，第一齒輪箱28固定在平衡圓盤10上，第二齒輪箱25通過圓盤調(diào)節(jié)導軌機構(gòu)安裝在第一齒輪箱28輸出端上，第二齒輪箱25的輸出端上安裝砂輪22。第一齒輪箱28的從動輪齒輪軸與第二齒輪箱25的主動輪齒輪軸之間用彈性聯(lián)軸器連接。圓盤調(diào)節(jié)導軌機構(gòu)包括圓盤導軌26，圓盤導軌26和第二齒輪箱25的外緣對應設有多組調(diào)節(jié)孔，并通過多個調(diào)節(jié)孔和多組螺栓連接為一體，且圓盤導軌26上設有供第二齒輪箱25周向轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)的環(huán)形凸臺。平衡圓盤10端面上設有多個配重調(diào)節(jié)孔，通過多個配重調(diào)節(jié)孔安裝配重調(diào)節(jié)塊21。

傳動機構(gòu)包括各自獨立旋轉(zhuǎn)的公轉(zhuǎn)主軸27和自轉(zhuǎn)主軸31，公轉(zhuǎn)主軸27和自轉(zhuǎn)主軸31為內(nèi)外同心設置的兩個軸套，公轉(zhuǎn)主軸27在外側(cè)，自轉(zhuǎn)主軸31在內(nèi)側(cè)，公轉(zhuǎn)主軸27和自轉(zhuǎn)主軸31之間通過兩對向心軸承支撐，公轉(zhuǎn)主軸27和自轉(zhuǎn)主軸31一端分別連接動力機構(gòu)，另一端分別連接平衡圓盤10和自轉(zhuǎn)磨削機構(gòu)。

床身5包括滑動底座20，滑動底座20上部安裝動力機構(gòu)，動力機構(gòu)包括公轉(zhuǎn)動力機構(gòu)、自轉(zhuǎn)動力機構(gòu)和主軸箱12，公轉(zhuǎn)動力機構(gòu)包括公轉(zhuǎn)主軸電機16和減速機15，公轉(zhuǎn)主軸電機16輸出端連接減速機15，通過減速機15連接主軸箱12，通過主軸箱12連接平衡圓盤10中部設置的圓盤主軸11；自轉(zhuǎn)動力機構(gòu)包括自傳主軸電機30，自傳主軸電機30輸出端通過主軸箱12連接傳動機構(gòu)的自轉(zhuǎn)主軸31。

直線進給機構(gòu)包括直線驅(qū)動電機6、絲杠17、導軌18和滑塊19，導軌18水平鋪設在底座8的頂部，導軌18上方或一側(cè)設有與直線驅(qū)動電機6連接的絲杠17，絲杠17上套裝滑塊19，滑塊19下部或一側(cè)滑動連接導軌18，滑塊19上部連接床身5下部。

工件夾緊機構(gòu)包括工裝限位塊2、夾緊定位支架7和調(diào)節(jié)底板14，工件夾緊機構(gòu)一側(cè)配裝切削液噴出機構(gòu)。

工作過程及工作原理：

根據(jù)工件的直徑大小，調(diào)節(jié)夾緊裝置的兩支撐之間距離，定位孔的距離等于工件法蘭盤上相對的兩孔的距離，夾緊工件。

根據(jù)工件的半徑調(diào)節(jié)磨頭旋轉(zhuǎn)半徑的大小，松開圓盤導軌26上的緊固螺栓，旋轉(zhuǎn)第二齒輪箱25，使砂輪22的外緣與工件1的加工半徑相等。緊固圓盤螺栓，固定第二齒輪箱25。由齒輪軸帶動砂輪22旋轉(zhuǎn)。同時平衡圓盤10低速轉(zhuǎn)動，砂輪22的磨頭在調(diào)整的半徑范圍內(nèi)進行磨削。同時由伺服電機實現(xiàn)進給。

本發(fā)明的組裝及加工步驟如下：

1）床身上安裝導軌18，工作臺前后移動由伺服電機控制，平衡圓盤10為直徑可達1米的金屬圓盤；由于齒輪箱重量20多千克，用金屬圓盤可有效解決磨頭的動平衡問題，方便加平衡塊。

2）公轉(zhuǎn)主軸27和自轉(zhuǎn)主軸31為兩根同心軸，4個軸承支撐，公轉(zhuǎn)主軸27和自轉(zhuǎn)主軸31各自獨立旋轉(zhuǎn)。外圓軸為公轉(zhuǎn)主軸27，安裝平衡圓盤10，內(nèi)軸為自轉(zhuǎn)主軸31，安裝主軸帶輪。

3）在第一齒輪箱28上設計圓盤導軌26，第二齒輪箱25可沿圓盤導軌26移動，根據(jù)工件1半徑大小調(diào)節(jié)磨頭的旋轉(zhuǎn)半徑。

4）在平衡圓盤10上安裝固定第一齒輪箱28，在第一齒輪箱28上安裝第二齒輪箱25，主軸電機16帶動主軸齒輪，經(jīng)過三級傳遞最終傳遞給磨頭齒輪，帶動砂輪22轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速大小由自轉(zhuǎn)主軸調(diào)頻電機調(diào)節(jié)。

5）調(diào)整磨削半徑時，因第一組齒輪箱28的從動輪齒輪軸與第二齒輪箱25的主動輪齒輪軸之間用彈性聯(lián)軸器連接。松開第二齒輪箱25底部的緊固螺栓，第二齒輪箱25可沿圓盤導軌26移動磨頭，位置以砂輪的外延不觸碰錐筒不銹鋼法蘭的內(nèi)沿為準。調(diào)整到位后緊固導軌螺栓。調(diào)整磨頭旋轉(zhuǎn)半徑，使半徑小于不銹鋼法蘭凹陷內(nèi)徑，大于法蘭小徑。緩慢旋轉(zhuǎn)大刀盤，微調(diào)第二齒輪箱25位置，調(diào)好后大盤停止旋轉(zhuǎn)，鎖緊第二齒輪箱25。

6）工件1裝夾定位好后，開機，根據(jù)砂輪22直徑大小調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速，伺服電機驅(qū)動砂輪22進給。磨頭砂輪22高速旋轉(zhuǎn)，平衡圓盤10帶動磨頭沿一定半徑旋轉(zhuǎn)。平衡圓盤10前后移動實現(xiàn)進給。

7）磨削液冷卻潤滑，除塵。

整臺設備體積小，造價低，精度高。原先人工每天最多加工1個，使用該設備后磨削時間十分鐘，加上工件安裝調(diào)整，總共不到十五分鐘一個，效率提高30倍。最關鍵的是磨削過程中加磨削液，實現(xiàn)自動加工，解決了污染問題。本發(fā)明的陶瓷端面的加工方法也適合于其他材料的端面加工，只要根據(jù)工件材料更換不同的刀具即可。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。