[发明专利]一种可实现高速和超高速平面磨削的方法和设备

说明书

技术领域：

本发明涉及机械制造领域，具体涉及一种可实现高速及超高速平面磨削方法及根据该方法所设计的设备。

背景技术：

高速和超高速磨削是先进制造技术领域内的一项关键技术。随着对零件精加工精度与效率越来越高的要求，国际上许多发达国家均把高速和超高速磨削工艺与装备的研究作为加工技术领域的重要课题列入研究范围。高速和超高速磨削较之线速度较低的普通磨削的显著特点在于：当磨削速度超过某临界值后，磨削力和磨削问题显著降低，加工效率和加工质量大幅度提高。由于高速精密磨削能极大地提高生产效率和产品质量，降低成本，实现难加工材料的精加工，因为该技术的应用将产生巨大的经济效益和社会效益。同时由于高速和超高速磨削能够将粗精加工融为一体，由毛坯一次加工成成品，使制造业的生产方式、产业结构和组织模式发生深刻变化，其关联效应和辐射能力难以估量。我国目前还不能生产超高速磨床产品。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是怎样实现高速和超高速平面磨削加工，以提高加工效率和加工精度。

本发明的技术问题是由下述技术方案来解决的。其方法特征在于主轴上装有砂轮的砂轮架固定设置在磨床床身上，砂轮绕砂轮架主轴轴心线作高速旋转，可置放工件的工作台作纵向、横向和垂直进给运动。由上述方法而设计的设备包括床身、纵向工作台和砂轮架，所述砂轮架内装有与电机相接之砂轮架主轴，该主轴上装有砂轮，其特征在于所述砂轮架固定设置在磨床床身上，砂轮架主轴轴心线与纵向工作台纵向及纵向工作台下滑槽相配合的导轨，横向工作台下设垂向工作台，其上设有与横向工作台下滑槽相配合的导轨，侧面与床身上之导轨相配合。为保证加工精度，其纵向、横向、垂向工作台的进给运动均采用交流伺服电机驱动，所用的丝杆为高精度滚珠丝杆，导轨为具有预紧载荷的直线滚动导轨。

本发明通过对目前现有磨削加工方法及设备进行该经，可适应高速和超高速磨削加工的需要，解决我国现有磨削装备从结构上不适应高速及超高速加工需要的行业技术难题，对于提升我国在该领域的整体水平，为开发我国高速和超高速平面磨床，进而推进我国高速磨床的产业化具有重要的实用价值。

附图说明：

图1为本发明结构实施例示意图。

图中：

1-砂轮；    2-纵向工作台；    3-工件；    4-砂轮架主轴；

5-砂轮架；

6-横向工作台；    7-垂向工作台；    8-床身。

具体实施方式：

目前国内外平面磨床的总体运动方案均由以下几个运动组成；①砂轮的旋转运动；②工件的纵向运动；③砂轮架的垂向进给运动；④砂轮架的横向进给运动。由于超高速磨削条件下机床必须具有很高的刚性，而超高速运转的砂轮是一个重要的振动源，若其既要做旋转运动，又要做垂向和横向进给运动，由于增加了接触面而势必降低砂轮架的刚度，增大砂轮架的振动，降低其运动精度，同时给砂轮的平衡带来极大的困难。因此，砂轮架不宜再进行垂向和横向进给运动。目前的平面磨床结构不适合于进行超高速磨削。

本发明提供了一种适用于高速及超高速加工的平面磨削方法，其特征在于装有砂轮且与主轴相连的砂轮架固定设置在磨床床身上，砂轮绕砂轮架主轴轴心作高速旋转，只完成砂轮的旋转运动，不进行任何其他方向的进给运动，工件的纵向、横向和垂向进给运动均由工作台完成。这样，可实现砂轮架的高速和超高速运转，大大提高了砂轮架的刚性，避免了现有技术中由于砂轮架的进给运动所带来的振动、砂轮架整体刚性不足的缺陷，机床加工精度和工件加工质量亦大大提高。

本发明根据上述加工方法设计了一可进行高速及超高速平面磨削设备。图1展示了这种设备的一个实施例，它包括床身8，砂轮架5，纵向工作台2，本发明取消了原平面磨床用于砂轮安装的立柱，另行设计制造一个砂轮架5，固定设置在床身8上，该砂轮架5内装有与电机直接相接的砂轮架主轴4，砂轮架主轴4一端装有砂轮1，砂轮1可在砂轮架主轴4的带动下绕其轴心线作高速或超高速旋转，砂轮架主轴4轴心线与纵向工作台2纵向与垂向垂直，与横向平行。现有磨床的工作台只完成纵向、横向进给中的一种或两种磨削方式。本发明由于砂轮1只作旋转运动，则工件3的纵向、横向和垂向进给运动均由工作台完成，如图所示，本发明在纵向工作台2下面设置了一横向工作台6，该工作台上设有导轨，可与纵向工作台2下对应开设的滑槽相配合，可使纵向工作台2作纵向滑移；在横向工作台6下面设置一垂向工作台7.该工作台上亦开设有导轨，可与横向工作台6下对应开设的滑槽相配合，可使横向工作台6作横向滑移；在垂向工作台7侧面，还开设有滑槽，可与床身8上对应所设的导轨相配合，使垂向工作台7作垂直方向的位移。这样，通过垂向工作台7可实现横向工作台6和纵向工作台2的垂向位移，由横向工作台6实现了纵向工作台2的纵向和横向的位移，从而实现了设置在纵向工作台2上之工件的纵向、横向和垂向进给，且三个方向的进给运动均不采用液压系统，而采用交流伺服电机驱动，所用的丝杆为高精度滚珠丝杆，导轨为具有预紧载荷的直线滚动导轨，以保证进给的精度。上述结构既提高了运动部件如纵向、横向工作台的结合刚度，同时又使其运动非常灵敏，从而使机床结构大为简化。