導軌磨床立磨頭數(shù)控自動旋轉(zhuǎn)機構的設計與開發(fā)

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對機械零件加工的精度、粗糙度要求日益提高，且加工效率及生產(chǎn)成本愈來愈重要。在數(shù)控龍門導軌磨床中，立磨頭的旋轉(zhuǎn)精度、效率及性能，對整機的精度、效率及性能尤顯重要。YM-K2212W萬能龍門導軌磨床是某公司開發(fā)的新產(chǎn)品，為了提高整機性能，該公司進行了認真的分析和研究，并對立磨頭的結(jié)構進行創(chuàng)新設計。在采用了新技術的同時，對整機進行了優(yōu)化匹配，使整機精度和性能都有較大提升，滿足了市場需求。

1  現(xiàn)有結(jié)構的類型及結(jié)構特點分析

（1）普通手動旋轉(zhuǎn)機構的特點如圖1。用手動方式松開夾緊螺釘旋轉(zhuǎn)定位后，用夾緊螺釘夾緊固定立磨旋轉(zhuǎn)機構，進行角度磨削加工。其特點是結(jié)構簡單，造價低廉。缺點是定位精度差，效率低下，適用普通的燕尾導軌磨床。如某公司生產(chǎn)的Y2-1003A等燕尾導軌磨床。

（2）蝸輪，蝸桿手動旋轉(zhuǎn)機構的特點如圖2。用手動方式松開夾緊螺釘后，再用扳手扳動蝸桿軸，從而帶動蝸輪旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)定位后，用夾緊螺釘夾緊固定立磨旋轉(zhuǎn)機構，進行角度磨削加工。其特點是結(jié)構簡單，造價低廉，由于蝸輪蝸桿有自鎖性，定位精度，效率較第一種結(jié)構好，定位精度也與蝸輪蝸桿加工精度，裝配精度有關，適用于小型導軌磨床，如某公司生產(chǎn)的YM-KD3008,YM-KD2010龍門導軌磨床。

（3）交流伺服開環(huán)數(shù)控旋轉(zhuǎn)機構的特點如圖3。該機構為開環(huán)控制，工作時由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令，液壓夾緊裝置松開，伺服電機帶動蝸輪旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)到位后，液壓夾緊裝置夾緊立磨旋轉(zhuǎn)機構，進行角度磨削加工。其特點是開環(huán)控制定位精度與蝸輪蝸桿加工精度、裝配精度及電器控制精度有關，適用于大，中型導軌磨床，如威海華東數(shù)控出產(chǎn)的SGN30130A 定梁式數(shù)控龍門導軌。缺點是夾緊軸體積相對較大，且開環(huán)控制無法檢測角度是否旋轉(zhuǎn)到位。

（4）某公司自主創(chuàng)新開發(fā)的閉環(huán)數(shù)控旋轉(zhuǎn)機構如圖4?？偨Y(jié)上述三種結(jié)構的優(yōu)缺點，某公司在大，中型導軌磨床開發(fā)中，創(chuàng)新設計了立磨閉環(huán)數(shù)控旋轉(zhuǎn)機構。該結(jié)構由置于滑枕頂部的伺服電機及減速機驅(qū)動置于滑枕內(nèi)部的垂直長傳動軸，再經(jīng)蝸桿-蝸輪副驅(qū)動立磨頭繞水平軸實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)進給運動，該結(jié)構緊湊、使用性能好。

立磨閉環(huán)數(shù)控旋轉(zhuǎn)機構的研發(fā)成功，實現(xiàn)了成型磨削所需的全閉環(huán)高精度角度控制。為實現(xiàn)該立式磨頭繞水平軸旋轉(zhuǎn)的高精度角度伺服控制，采用了伺服電機直接驅(qū)動蝸桿-蝸輪帶動立式磨頭繞水平軸旋轉(zhuǎn)所需角度，并經(jīng)同軸的圓光柵實現(xiàn)轉(zhuǎn)角的全閉環(huán)控制，以提高角度伺服控制的精度。同時，為實現(xiàn)與之匹配的磨頭松開，定位旋轉(zhuǎn)及鎖緊功能，采用了均布三油缸+蝶形彈簧+剎盤的緊湊結(jié)構（如圖5），在數(shù)控平面（導軌）磨床上配上該磨頭，可實現(xiàn)成型磨削，延展了機床的類型。

實現(xiàn)立磨閉環(huán)數(shù)控旋轉(zhuǎn)機構磨頭松開、定位旋轉(zhuǎn)及鎖緊功能的液壓控制原理見圖6。當磨頭處于夾緊狀態(tài)時，油泵打出的油經(jīng)電磁換向閥4回油箱，系統(tǒng)處于卸荷狀態(tài)，此時磨頭由碟型彈簧夾緊。磨頭旋轉(zhuǎn)時，電磁換向閥電磁鉄得電，壓力油進入磨頭夾緊油缸，當磨頭夾緊油缸里的壓力達到松開碟型彈簧的壓力時，壓力繼電器發(fā)出信號，磨頭由伺服電機直接驅(qū)動蝸桿-蝸輪帶動立式磨頭繞水平軸旋轉(zhuǎn)到所需角度后，電磁換向閥電磁鉄失電,系統(tǒng)卸荷，磨頭被碟型彈簧夾緊。

某公司開發(fā)的單磨頭萬能龍門導軌磨床YM-K2212W,就采用了閉環(huán)數(shù)控旋轉(zhuǎn)機構，整機性能可靠，定位精度高，磨削精度為0.02mm/1000mm,粗糙度為0.063，整機實物見圖7。該結(jié)構屬國內(nèi)先進技術，高精度、高效率地實現(xiàn)成型磨削，降低了產(chǎn)品成本，提升了產(chǎn)品性價比，拓寬了市場空間。

本文來源：《企業(yè)科技與發(fā)展》：http://m.k2057.cn/w/qk/21223.html