数字化砂轮滑座精密往复运动装置制造方法及图纸

一种用于金属切削加工技术领域的数字化砂轮滑座精密往复运动装置，本发明专利技术包括：砂轮滑座往复运动机构、砂轮滑座位置检测装置、砂轮滑座运动平衡与刹车装置、砂轮传动与皮带恒张力机构，其连接关系为：砂轮滑座位置检测装置、砂轮传动与皮带恒张力机构设在砂轮滑座往复运动机构和砂轮架箱体上，砂轮滑座运动平衡与刹车装置设在砂轮滑座往复运动机构和砂轮架箱体之间，砂轮滑座往复运动机构直接设在砂轮架箱体上。本发明专利技术实现任意位置、任意速度、任意行程的往复运动，并可以与其它伺服运动轴联动，可以应用于数字化精密曲线磨床中，实现各种复杂工件的精密磨削加工。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种用于金属切削加工
的往复运动装置，特别是一种数字化砂轮滑座精密往复运动装置。
技术介绍
精密的光学曲线轮廓磨床是加工各种模具、复杂曲面零件、刀具的精密机床。无论是普通的光学曲线(曲面)磨床，还是数控的光学曲线(曲面)磨床，其基本结构都是由砂轮架、工作台、光学系统和控制系统四大部分组成。砂轮架除了一些辅助的运动功能外，一个主要的功能就是砂轮滑座的往复运动。砂轮滑座往复运动装置是曲线磨床中的关键部件，它的功能和性能直接影响到曲线磨床的加工质量。传统的砂轮滑座的往复驱动方式，主要有两种，一种是曲柄滑块机构，还有一种是液压驱动机构。在曲柄滑块机构中，砂轮滑座只能在曲柄回转中心的上下作等距离的往复运动，往复距离也只能依靠手动调节曲柄滑块距离来实现，该装置无法实现数字化控制在任意位置任意行程的往复运动。在液压驱动机构中，砂轮滑座的行程依赖油缸行程来确定，由于油缸下死点位置是固定的，因此工件的高低位置需要工作台来调整，该装置也无法实现数字化控制在任意位置任意行程的往复运动。上述两种机构都只能作为砂轮滑座的上下往复运动，不能实现任意行程、任意位置的数字化精密往复运动控制，也没有伺服位置精度的运动控制，这就给一些特殊的零件加工带来了困难。经对现有技术文献的检索发现，中国专利号为01255420.0，为一种玻璃磨边机的波浪边加工机构，该专利技术自述为“一种新型的用于玻璃磨边机的波浪边加工机构，该机构采用了几何锁合方式即是依靠偏心轮和从动件(推杆及推杆座)的特殊几何形状而始终维持高副接触，使用磨损后调节推杆维持其高副接触，免除了弹簧的附加阻力，且用滚动直线导轨来支撑导向。把原动件的回转运动转换为从动件的直线往复运动。采用本机构后，实现了所有磨头往复运动同步精确度的可靠性。”该专利技术虽然解决了磨头往复运动同步问题，但不能实现磨头任意位置、任意速度、任意行程的往复运动。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足和缺陷，提供一种数字化砂轮滑座精密往复运动装置，使其实现任意位置、任意速度、任意行程的往复运动，并可以与其它伺服运动轴联动，实现各种复杂工件的精密磨削加工。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术包括砂轮滑座往复运动机构、砂轮滑座位置检测装置、砂轮滑座运动平衡与刹车装置、砂轮传动与皮带恒张力机构，其连接关系为砂轮滑座位置检测装置、砂轮传动与皮带恒张力机构设在砂轮滑座往复运动机构和砂轮架箱体上，砂轮滑座运动平衡与刹车装置设在砂轮滑座往复运动机构和砂轮架箱体之间，砂轮滑座往复运动机构直接设在砂轮架箱体上。砂轮滑座往复运动机构包括电磁绕组、电磁板、砂轮滑座、滚珠滑块、直线导轨，其连接关系为电磁绕组和直线导轨用螺栓垂直固定在砂轮架箱体上，电磁板和滚珠滑块用螺栓固定在砂轮滑座上，电磁板与电磁绕组之间的间隙为1mm，滚珠滑块设在直线导轨上。砂轮滑座位置检测装置包括直线光栅尺、双限位光栅读数头，其连接关系为直线光栅尺设在砂轮架箱体的一侧，双限位光栅读数头固定在砂轮滑座上。砂轮滑座运动平衡与刹车装置包括空气平衡气缸、刹车装置，其连接关系为空气平衡气缸和刹车装置的轴顶端用螺栓固定在砂轮滑座上，空气平衡气缸和刹车装置的底座端用螺栓固定在砂轮架箱体上。砂轮传动与皮带恒张力机构包括砂轮主轴装置、皮带、皮带轮、张力调整机构，其连接关系为砂轮主轴装置固定在砂轮滑座上，张力调整机构和皮带轮设在砂轮架箱体上，皮带绕在皮带轮、张力调整机构和砂轮主轴装置上。本专利技术砂轮滑座位置检测装置获得砂轮滑座的精确位置，反馈给控制器构成闭环控制，驱动砂轮滑座往复运动机构实现砂轮滑座往复的频率、位置、行程的数字化运动控制，砂轮滑座运动平衡与刹车装置保持砂轮滑座运动时力的平衡和停机时的可靠制动，砂轮传动与皮带恒张力机构把主轴电机动力传递到砂轮主轴，使砂轮旋转，并保持往复运动时皮带张力的恒定。砂轮滑座通过滚珠滑块在直线导轨上运动，电磁绕组向电磁板提供可控制的电磁力，通过控制器控制电磁绕组电流大小和方向就可以控制电磁板的运动速度和方向，从而带动砂轮滑座作上下往复运动。砂轮滑座上下移动时，通过双限位光栅读数头读取直线光栅尺的位置信号，获得砂轮滑座的移动位置数据，反馈给控制器闭环控制电磁绕组的电流大小和方向，从而实现砂轮滑座数字化运动控制。由于砂轮滑座是垂直安装的，为了克服重力影响，通过控制空气平衡气缸的空气压力，使其与重力保持相对平衡，失电或停机时，控制刹车装置对砂轮滑座进行制动。由于主轴电机设在砂轮架箱体的最左侧(为了减少高速主轴电机发热引起砂轮主轴的热变形)，因此通过皮带把动力传递到皮带轮上，再通过砂轮主轴装置带动砂轮旋转。为了克服由于砂轮滑座上下移动而引起的皮带松紧变化，采用皮带张力调整机构来保持皮带张力的恒定。本专利技术采用先进的线性电机驱动技术，实现了磨头在垂直方向上速度、位置、行程的无间隙的任意数字化自动调节控制，解决了传统光学曲线磨削中磨头往复运动固有间隙引起的磨削振纹问题。本专利技术可应用于复杂曲线的精密磨削，由于砂轮滑座上下运动实现了数字化伺服控制，这样就可以与其它运动轴组合，实现多用途的磨削加工要求，具有较高的精度和优良的性能，砂轮滑座最大往复速度400次/min，最小分辨率0.001mm，往复定位精度≤0.005m，砂轮线速度70m/s，通过试磨工件，加工表面粗糙度达到Ra0.32μm；轮廓加工精度达到0.005mm。附图说明图1为本专利技术主视结构示意2为本专利技术俯视结构示意3为砂轮滑座运动平衡与刹车装置结构示意图具体实施方式如图1、2、3所示，本专利技术包括砂轮滑座往复运动机构1、砂轮滑座位置检测装置2、砂轮滑座运动平衡与刹车装置3、砂轮传动与皮带恒张力机构4，其连接关系为砂轮滑座位置检测装置2、砂轮传动与皮带恒张力机构4设在砂轮滑座往复运动机构1和砂轮架箱体5上，砂轮滑座运动平衡与刹车装置3设在砂轮滑座往复运动机构1和砂轮架箱体5之间，砂轮滑座往复运动机构1直接设在砂轮架箱体5上。砂轮滑座往复运动机构1包括电磁绕组6、电磁板7、砂轮滑座8、滚珠滑块9、直线导轨10，其连接关系为电磁绕组6和直线导轨10用螺栓垂直固定在砂轮架箱体5上，电磁板7和滚珠滑块9用螺栓固定在砂轮滑座8上，电磁板7与电磁绕组6之间的间隙为1mm，滚珠滑块9设在直线导轨10上。砂轮滑座位置检测装置2包括直线光栅尺11、双限位光栅读数头12，其连接关系为直线光栅尺11设在砂轮架箱体5的一侧，双限位光栅读数头12固定在砂轮滑座8上。砂轮滑座运动平衡与刹车装置3包括空气平衡气缸13、刹车装置14，其连接关系为空气平衡气缸13和刹车装置14的轴顶端用螺栓固定在砂轮滑座8上，空气平衡气缸13和刹车装置14的底座端用螺栓固定在砂轮架箱体5上。砂轮传动与皮带恒张力机构4包括砂轮主轴装置15、皮带16、皮带轮17、张力调整机构18，其连接关系为砂轮主轴装置15固定在砂轮滑座8上，张力调整机构18和皮带轮17设在砂轮架箱体5上，皮带16绕在皮带轮17、张力调整机构18和砂轮主轴装置15上。权利要求1.一种数字化砂轮滑座精密往复运动装置，包括砂轮滑座往复运动机构(1)、砂轮滑座位置检测装置(2)、砂轮滑座运动平衡与刹车装置(3)、砂轮传动与皮带恒张力机构(4)，其特征在于，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字化砂轮滑座精密往复运动装置，包括：砂轮滑座往复运动机构（１）、砂轮滑座位置检测装置（２）、砂轮滑座运动平衡与刹车装置（３）、砂轮传动与皮带恒张力机构（４），其特征在于，所述的砂轮滑座往复运动机构（１）包括：电磁绕组（６）、电磁板（７）、砂轮滑座（８）、滚珠滑块（９）、直线导轨（１０），电磁绕组（６）和直线导轨（１０）用螺栓垂直固定在砂轮架箱体（５）上，电磁板（７）和滚珠滑块（９）用螺栓固定在砂轮滑座（８）上，滚珠滑块（９）设在直线导轨（１０）上，砂轮滑座位置检测装置（２）、砂轮传动与皮带恒张力机构（４）设在砂轮滑座往复运动机构（１）和砂轮架箱体（５）上，砂轮滑座运动平衡与刹车装置（３）设在砂轮滑座往复运动机构（１）和砂轮架箱体（５）之间，砂轮滑座往复运动机构（１）直接设在砂轮架箱体（５）上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡德金，范浩，万大平，姚丹，许黎明，陆旭红，
申请(专利权)人：上海交通大学，上海第三机床厂，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]