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1、瑞士斯图德公司 S 系列外圆磨床(二) 北京第二机床厂杨钦澄陈耀昌刘德铃何文立 上海磨床研究所陈均蔡开麟 4 . 横进 给机 构 近年来国外磨床使用数控技未使磨削加工精度和加工效率达到目前最高水平 , 尤其高 效率切入磨削工艺以及在生产条件下达到高精度磨削已成为磨削加工发展的主要特征 。 斯图德公司迎合国际市场上的需要 , 在原 RHU 万能外圆磨床系列的基础上稳步发展 多功能磨床 。 根据性能的不同 , 发展多种适用的横进给机构 , 这些新的横进给机构除保 留原 结构的特点外 , 着重考虑了如下几方 面 : (1 )发展电气进给的型式 , 适应计算机数控技术的应 用;( 2)发展重切削横进给
2、系统 , 适应高效率重切削的磨削;侣)发展液 、 电组合控制的横进给 系统 , 以降低电气进给速比的 要求 , 简化控制系统 。 1) 52 0系 列横进给机构 该机构是一个典型 的纯机 械传动的横进给装置(图 60 ) 。 主要完成下列动作 : ( 1)手动进给 : 手轮通过 行星轮系传动 , 使丝杠回转并 带动螺母及拖板移动 , 实现砂 轮架横进给 。 手动进给行程为 25毫米 。 (2)微量 进给 : 回转微调 旋钮 , 转动 蜗轮(手轮轴为固定 隅鄂 匕一一一 。 淤 乙乙入入入入入 l l l l l l l l l l l l l l l口口 口口口口口口口口口口口口口口口口口口口
3、口 反反 习习习 豪豪芍移,头” ”盛 盛盛盛盛盛盛盛 找找找找找找找找找找找找找 奢奢玲铃器 漏樱搜 产终 淤月月以1产净犷 洲 山山.L六: : :挑扮认胡 胡 2一进给丝杆习一行星轮传动3一精调 节和磨削校正 ( J 、 于 1微米0 / . o oo o4 l) 4一手动快速进退占一进给 离合器 6一用于调整磨削余量的调节挡块 图50 52 0系列横进给机构原理图 轮系(通过行星轮传动 , 使丝杠回转实现进给 。 ( 3)快速进退 : 摆动手柄 , 通过凸轮槽带动螺母前后快速移动 。 快 速 行程为 30 毫 米 。 ( ) 自动进给 : 锁紧离合器 , 使直流电机通过皮带传动 , 驱
4、动手轮轴回转 , 实现进给 。 自动进给深 度为 0 . 85毫米 。 纵磨时 , 两端周期进给量每次可为 00 . 0 4 毫米 。 通 过调整刻 度盘上的零位挡块 , 可调 整自动进给的深度 。 该机构在半自动磨削完成后 , 通过电机反转可将自动进给深度退回 , 但砂轮架快速后退 仍由操作者手动控制 。 整个进给系统同时驱动两个砂轮架进给(图 51 ) 。 内圆磨削用砂轮架和外圆磨削用砂 轮架安装在进给拖板上 , 并有灯0毫米的大调整量 。 当进行内圆磨削时 , 在手柄杆轴上有一 离合器使砂轮架处于快速前进位置上锁紧 。 云云叔或 效书书 淤淤幽 ; ; ; 图 51 驱动两个砂轮架进给
5、图 52 80 3系列横进给机构原理图 2 ) 50 3系列横进给机构 53 0 系 列外圆磨床沿用 了原 R H U 系列的橄进给机构(图5 2) , 该机构是该公司的一项 专利 , 经过多年的验证 , 在控制加工精度方面有很好的可靠性和稳定性 。 该机构有如下一些 优点 : (1 ) 动作完善 , 操作方便该机构动作包括手动进给 、 微量进给 、 自动进给 (包括消除空 程 、 粗磨 、 精磨 、 光磨延时 、 自动退刀等程序) 、 快速进退 、 修整补偿进给及斜置砂轮架实现端 面外圆切入进给等 。 各动作调整方便 , 互不干捧 。 (幻传动链短手动进给时 , 转动手轮 , 通过蜗轮副传动
6、 , 带动凸轮回转实现进给 。 手 动进给行程为 20毫米 。 微量进给时 , 回转手轮中心的旋钮 , 经行星轮 、 蜗轮副 、 凸轮传动实现进给 。 手动和微量进给均不需要用离合器脱开 , 使用极为方便 。 自动进给 时 , 锁紧手轮轴前端的离合器 , 压力油推动回转油缸转动 , 驱动手轮轴同步回 转 , 实现自动进给 , 自动进给的深度为 o 85毫米, (3)实现无间隙传动手轮通过弹性涨紧圈与手轮轴连接;行星齿轮均采用预紧的滚 针轴承支承 , 并通过偏心套调整中心距 , 消除齿侧的啮合间隙 。 蜗轮副和凸轮传动的间隙均通过弹簧力予以消除 。 进给凸轮曲线是阿基米德螺旋线 , 因此滚柱和凸
7、轮在弹簧力作用下 的啮合点偏移其中心连线一个距离 , 经计算 , 该偏心距离为 1 . 72 . 7毫米 。 所以 , 作用在凸轮上的弹簧力在啮合点上产生一个分力 , 使蜗轮轴存在一 个扭转力矩 , 这个力矩使蜗轮预压在蜗杆上 , 其预压力约为 3 . 33 . 5公斤 。 这样 , 就实现了 寨寨效班 形纽黔多公例 例比怀澎 澎 涵涵阂取溺瘩舞鲜舞舞舞缝冲酬酬 七七拢毅洲黔琳)弱弱 刁 诊扮多多 r冷少 乡 二 少少 匕匕匕匕匕/认77丫 丫 蜗轮副的单面啮合 , 消除该传动副的啮 合间隙 。 魁魁夕戈不不下叮7 龙蒸之 之 绷绷蘸罄颧手 豁仁 仁仁仁仁仁仁仁仁仁睑睑睑努乡 了 了 匕今亿Z
8、在川川川 以以以以 介乃阴油印 ! ! ! ! ! 喀喀郭交交汪汪 冲, 卜 咐例( 夕夕夕夕之弓从少 划划 图53 滚圆柱间靠弹簧预紧图万住阳O系列徕速进给油缸 当手动砂轮架后退时 , 蜗杆逆时针转动 , 蜗轮依靠弹簧力作用 , 在进给凸轮上产生一个 力矩随动回转 。 同时 , 弹簧力也将砂轮架系统向后移动 , 消除正反向移动的空程 , 达到精确 、 稳定的进给传动 。 进给导轨是预负荷的十字交叉滚动导轨 , 如图53所示 。 一侧导轨除通过几件螺钉用定 力搬手 预紧外 , 其短滚圆柱之间还预加负荷 , 增加阻尼 , 以提高其抗振能力 。 在保持架上铆 合 4 个支承铜套 , 在孔中装入弹簧
9、及导套 。 滚圆柱之间分别用一铜垫隔开 , 通过弹簧力的作 用将滚圆柱 、 铜垫压紧在一起并支承在支承铜套上 , 使滚圆柱处于预紧状态下工作 。 这样的结构形式紧凑 、 承载能力大 、 传动刚性高 、 进给灵敏而稳定 。 ( 4 ) 快速油缸结构紧凑而简单该装置用以实现砂轮架液压快速进退 , 并起着一个中 间传动件的作用 。 油缸 为单油路控制 , 如图5 4所示 , 快速前进时 , 压力油克服弹簧力 , 通过活塞前后 的面 积 差推活塞向前 , 快到定位面时 , 活塞上的缓冲锥面逐渐封闭进油路 , 实现平稳缓冲并在油 缸中的环形面上定位;在快速后退时 , 油缸中的油孔通回油路 , 依靠弹簧力
10、将滑座 、 活塞拉向 后 , 实现后退 。 采用单油路控制进退 , 既简化结构又达到稳定可靠的性能 。 当机床失电时 , 砂轮架自动 后退 , 防止事故的发生 。 ( 5 )采用弹性轴连接方式 , 将前后进给部分连接起来由于前后进给部分不固定在一 个基体上 , 所以蜗杆轴和手轮轴不可能同心 。 该结构采用如 图 55所示的弹性轴 , 消除手轮轴 和 蜗杆轴固定时的变形 。 保证其传动精度 。 (的 扩大进给系统的机能 a . 由于采用凸轮进给 , 进给下滑座可在 士 46 “ 范围内回转 , 可作斜置砂轮架进给 。 斜 置时 , 通过气垫作用将下滑座悬浮起来 , 使斜 置操作方便而且准确 。
11、衍衍衍衍衍衍衍衍衍 ! _ 司司Inl内 撇撇 l l l! 一 r11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 口口口 _ 坦坦和日照照 云云瀚髦髦 决次弃门门 U U U U U 乙乙匕J 姆上女耸耸 r r r r r分侣侣脚, 侧甲们日 . ./ 了月 月 布一一n军军 蘸蘸 户 J - 占份 蘸蘸蘸蘸蘸鑫鑫鑫鑫鑫鑫鑫 夕夕 、 、 酒酒套套套套 子子 / / / / / / / / / / / / / 手手手手手手手 黝黝黝黝黝黝 习不寻荞么黔黔胶胶胶胶胶胶 】 贮贮坛粉玩P P P / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /
12、/ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / 霸霸 面面 口 目目目目目目 图55 前后进给部分的弹性连接轴 图5 6 系列修整 补偿进给装置 b . 在连接轴部分装入一个修整补偿进给装置 , 使安装在砂轮架上 的仿型修整器修整时 达到补偿进给的目的 。 图66为该装置的结构图 。 它由一个回转油缸驱动 , 通过棘爪 、 棘轮和一组变位差动行 星轮系传动 , 完成补偿进给 。 其左端和进给手轮轴相连 , 右端轴头和弹性连接轴固定在一 起 。 当机床在手动或自动进给磨削时 , 回转油缸在
13、压力油的作用下与转子形成一刚体 。 手 轮回转 , 经内齿轮 粗 、 棘轮 、 棘爪 、 转盘 、 行星齿轮 屯 、 内齿轮 , 3 直接驱动弹性连结轴回转 , 实现进给运动 。 而在砂轮修整补偿进给时 , 手轮轴固定 , 驱动修整进给的压力油同时经手轮 轴的油孔进入补偿进给装置的回转油缸内 , 使转予定程回转一个角度(36 “ ) , 和转子 连成一 体的棘轮挤着棘爪带着转盘同时回转 。 此时 , 内齿轮 赶 为一固定轮 , 齿轮 :。 就产生行星运 动 , 使内齿轮 :3 以一个很大的降速比回转一个角度 。 :, 和 :3 的齿数差为 2 , 所以能使 :3 以 四百分之 一的大降速比转动
14、 。 每次修整进给量和补偿进给量达到 0 . 0 0 25 毫米 。 由于修整 进给量靠定程油缸的行程来调整 , 因此可调整到与补偿进给量完全一致 , 达到很高的修整补 偿的精度 。 该装置所有的传动件均在预紧状态下工作 , 输出的传动件径向和轴向均支承在 预负荷的滚针轴承上 , 有极高的传动刚度 , 使传动精度得到保证 。 此外 , 该修整进给补偿装置还可作为修整器安装在工作台上作修整进给的动源 , 并在 8 30一11/12F 型磨床上使用 。 c . 采用电机驱动实现 电气自动进给 。 如图57所示 , 在 830 系列进给机构上 , 将液压 回 转油缸部分取消而改用直流电机驱动蜗轮副带
15、动手轮轴回转实现自动进给 。 该机构变动简 单 , 通用性强 , 而且适应于数控技术的应用 , 提高进给的稳定性和可靠性 , 避免热变形 。 聊聊聊 ! ! ! 轰寒 撼撼酥龚工工 鹭鹭鹭 图57电机驱动的自动横进给装置 图 5 8 53 0一11/1 2CN C 型进给 原理图 3)8 30 一1 1 / 1 2CNC 型横进给机构 由于机床的全部动作由计算机数字控制 , 原53 0系列 的普通进给型式不能使用 , 因此 取消手轮进给部分 , 在进给系统的 下滑座 后部直接使用直 流伺服电机驱动滚珠丝杠副 来实 现进给(图石) s 。 进给的最小分辨率为 0 . 石微米 , 整个切入深度为1
16、加毫米 , 重复定位精度 为0 . 0 0 1 毫米 , 进给速度范围为 0 . 06 6 0 00毫米 /分 。 该机构传动链简单 , 稳定 、 可靠 , 速比范围大 ; 既可快速进退 , 又可低速进给;消除了热变 形和液压系统的不稳定性 ; 亦能实现任意角度的砂轮架斜置切入进给 。 此外 , 该机构采用增量式光栅尺检测系统进行位置闭环控制 , 但所控制的加工尺寸精度 是有限的 , 一般在58微米以内 , 所以该机床仍配置 了相对式的自动测量仪控制加工 尺寸 精度 , 一般能达到 13 微米 。 如果在多台阶轴上有多个要求极高的加工尺寸精度 , 就要使 用多个自动测量仪来控制 。 4 )5 4 0系列横进给机构 84 0系列磨床是该公司在53 0 系列的基础上 试用微处理机控制的第一代新产品 。 由于 手动数据输入要比磁带 、 穿孔带输入要简单得多
