技术领域
[0001] 本
发明属于机床技术领域，涉及一种基于中间夹持旋转驱动的综合磨削机床。
背景技术
[0002] 在同一加
工件上的两端内孔、两端外圆或单端外圆都需要磨削的情况下，不仅对磨削
精度要求高，而且对磨削后的
同轴度要求非常高，现有加工工艺是由两台内圆磨床和一台外圆磨床来进行磨削加工,两台内圆磨床分别加工加工件两端的内孔，再由一台外圆磨床对该加工件的外圆进行磨床来完成整个加工件的磨削。这样的加工方式对于高精度且批量化的生产型企业而言，不仅由于多次装夹产品的精度和同轴度不易保证，并且加工效率低、工序分散，设备台数多占地面积大，设备和人员等方面的成本都会很高，这无疑给企业增加了生产的成本，产品的
质量也得不到有效控制。
发明内容
[0003] 本发明解决的技术问题在于提供一种基于中间夹持旋转驱动的综合磨削机床，由中间机构将加工件夹持并驱动旋转，在保证很高同轴度的同时可以实现对加工件两端内孔和/或外圆进行磨削，保证加工件的内孔和外圆的精度及同轴度加工要求。
[0004] 本发明是通过以下技术方案来实现：
[0005] 一种基于中间夹持旋转驱动的综合磨削机床，包括包括数控系统和液压系统，还包括设置在床身上的静压中间夹持旋转驱动机构，其两侧分别设有内圆磨削机构和/或外圆磨削机构，以及顶尖机构；
[0006] 所述的静压中间夹持旋转驱动机构包括与床身固定连接的机座，机座上设有伺服
电机驱动的静压旋转盘，静压旋转盘通过皮带与
驱动轮相连接，驱动轮与伺服
驱动电机的
输出轴相连接，静压旋转盘安装座上分别设置有与静压系统相连接的静压油入口、静压油出口；静压旋转盘的
内圈设有中空的液压卡盘，液压卡盘被独立的液压驱动油路驱动夹紧或松开；
[0007] 所述的内圆磨削机构包括设置在
砂轮位移机构上的砂轮安装座，砂轮
主轴固定在砂轮安装座上，内圆磨削砂轮通过夹持机构安装于砂轮主轴端部；
[0008] 所述的外圆磨削机构包括设置在砂轮位移机构上的砂轮安装座，砂轮主轴固定在砂轮安装座上，外圆磨削砂轮通过夹持机构安装于砂轮主轴端部；
[0009] 所述的砂轮位移机构包括叠层设置的
横向位移机构和纵向位移机构，横向位移机构、纵向位移机构分别驱动砂轮机构沿X轴、Y轴移动。
[0010] 所述的静压中间夹持旋转驱动机构左右两侧对称的设有内圆磨削机构；
[0011] 或者，所述的静压中间夹持旋转驱动机构左右两侧对称的设有外圆磨削机构；
[0012] 或者，所述的静压中间夹持旋转驱动机构一侧设有内圆磨削机构，另一侧设有外圆磨削机构。
[0013] 进一步的，当静压中间夹持旋转驱动机构左右两侧对称的设有内圆磨削机构时，还在其左侧或右侧设有外圆磨削机构，该侧的顶尖机构设置在内圆磨削砂轮的上层
工作台上以进行加工件的预
定位；
[0014] 当静压中间夹持旋转驱动机构左右两侧对称的设有外圆磨削机构时，还在其左侧或右侧设有内圆磨削机构，顶尖机构设置在内圆磨削砂轮的上层工作台上以进行加工件的预定位；
[0015] 当顶尖机构移动到
位置定位对加工件定位时，内圆磨削砂轮被移开，当顶尖机构定位完成后被移开，内圆磨削砂轮移动到中心磨削位置；
[0016] 在砂轮位移机构驱动下内圆磨削砂轮或外圆磨削砂轮移动至需要的工位，对静压中间夹持旋转驱动机构所夹持的部件两边同时内磨和/或外磨。
[0017] 进一步的，当静压中间夹持旋转驱动机构左右两侧对称的设有内圆磨削机构时，还在其上下两侧相对的设有外圆磨削砂轮；在砂轮位移机构驱动下内圆磨削砂轮或外圆磨削砂轮移动至需要的工位，对静压中间夹持旋转驱动机构所夹持的部件两边同时内磨和/或外磨。
[0018] 进一步的，所述的顶尖机构包括顶尖安装座，顶尖安装座内部设有直线
轴承，直
线轴承内部安装有顶尖套筒，直线轴承与顶尖套筒之间有配合精度，顶尖套筒前端安装有顶尖；顶尖安装座后端设置有液压驱动装置，在其驱使下顶尖前后往返移动。
[0019] 所述的砂轮机构还包括砂轮防护罩，其固定在砂轮座体壳上；
[0020] 所述的砂轮机构旁侧还配设有修砂机构，所述的修砂机构包括设置在修整机构座上的修整金刚滚轮或修整金刚笔。
[0021] 所述的横向位移机构包括由
丝杠驱动、可在
导轨横向移动的上
滑板，上滑板与丝杠固定连接，丝杠两端由轴承
支撑，其一端还通过
联轴器与驱动
伺服电机相连接，轴承通过轴承座固定连接；所述的上滑板的底端设有滑
块，导轨上端面嵌套在滑块内，导轨下端固定在床身上；上滑板分别通过上限位块、下限位块与床身相连接；
[0022] 所述的纵向位移机构包括由丝杠驱动、可在导轨横向移动的上滑板，上滑板与丝杠固定连接，两端套设有轴承的丝杠通过联轴器与驱动伺服电机相连接，轴承通过
螺母座与轴承座固定连接；所述的上滑板的底端设有滑块，导轨上端面嵌套在滑块内，纵向导轨下端固定在横向位移机构的上滑板上。
[0023] 所述横向位移机构、纵向位移机构是在数控系统控制下分别驱动砂轮机构沿X轴、Y轴移动：
[0024] 数控系统通过位移
控制器输出指令使伺服电机旋转，再通过连轴器驱动丝杠旋转，丝杠螺母将旋转运动变为直线运动，带动横向位移机构、纵向位移机构沿X轴或Y轴沿
直线导轨做直线运动，直线位移量依赖于伺服电机旋转
编码器和丝杠
螺距。
[0025] 所述的机床上还设有过滤冷却系统，其包括过
滤纸袋、冷却机、冷却
泵、
水箱、管路及冷却喷头；所述设有过滤纸袋的冷却机位于床身左后位，冷却机的
冷却液通过过滤纸袋进入冷却机再经管路输送到机床内部的冷却喷头，冷却喷头喷出冷却液对加工件磨削所产生的热量进行冷却。
[0026] 所述的床身上还设有外圆在线检测仪及端面定位仪，其设置在磨削加工件的前端下方位置，由控制仪、测量部分和液压油缸组成；在需要检测时，测仪通过液压油缸推出，对加工进行端面与外圆的在线测量；
[0027] 所述的测量部分包括通过油缸推动测杆与前端相连接的测头，测头在磨削过程中始终与加工件外圆面保持
接触，当加工件磨削达到设定的公差值时，测头将位移
信号转换为
电信号再传递给控制器；控制器接收的
信号传输给机床的数控系统，机床停止磨削；数控系统发出指令给液压油缸，
液压缸带动测量仪脱离与加工件外圆的接触。
[0028] 与
现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
[0029] 本发明提供的基于中间夹持旋转驱动的综合磨削机床，由静压中间夹持旋转驱动机构实现对工件的夹紧并驱动其旋转，其中旋转由伺服电机通过皮带带动静压旋转盘旋转，而夹紧由静压旋转盘通过静压将液压卡盘夹持，而液压卡盘由独立的液压驱动其夹紧或松开，从而实现了对工件的可靠夹持及旋转；尤为重要的是静压夹紧、液压驱
动能够实现对工件的精确控制；
[0030] 静压中间夹持旋转驱动机构两侧分别设有内圆磨削机构和/或外圆磨削机构，而两边的内圆磨削、外圆磨削的设立能够同时服务不同工件两端的内圆和外圆的磨削，而且通过砂轮位移机构来提供磨削机构的准确定位；再通过与顶尖机构的配合能够实现对加工部位的精确定位，尤其适合于高精度、同轴度高、加工复杂且精密的工件；从而实现加工件一次夹紧、多次磨削机构、顶尖机构移动走位完成对复杂精密工件的精确加工。
[0031] 本发明提供的基于中间夹持旋转驱动的综合磨削机床，结构紧凑，自动化程度高，生产效率高，加工精度高，还具有在线测量功能，保证产品的加工质量；并且能很大程度的降低企业的加工成本，减少设备投资；也可以很大程度的减少企业在设备上的投资，节约占地面积。
附图说明
[0032] 图1-1为本发明的总体结构示意图之一；
[0033] 图1-2为本发明的总体结构示意图之二；
[0034] 图2-1为静压中间夹持旋转驱动机构示意图之一；
[0035] 图2-2为静压中间夹持旋转驱动机构示意图之二；
[0036] 图3为内圆磨削砂轮的结构示意图；
[0037] 图4为左侧横向位移机构结构示意图；
[0038] 图5为左侧纵向位移机构结构示意图；
[0039] 图6为上滑板连接示意图；
[0040] 图7为丝杠、导轨、驱动机构连接示意图；
[0041] 图8为外圆磨削砂轮的结构示意图；
[0042] 图9为右侧横向位移机构结构示意图；
[0043] 图10为右侧纵向位移机构结构示意图之一；
[0044] 图11为外圆在线检测仪结构示意图；
[0045] 图12为左侧内圆、右侧内圆和右侧外圆同时进行磨削的示意图；
[0046] 其中，1为静压中间夹持旋转驱动机构，2为内圆磨削机构，3为外圆磨削机构，4为顶尖机构；5为砂轮位移机构，6为
基座，7为伺服电机，8为驱动轮；9为皮带，10为静压旋转盘，11为液压卡盘，12为静压油入口，13为静压油出口；
[0047] 601为砂轮安装座，602为主轴，603为砂轮；
[0048] 501为左侧横向上滑板，502为左侧横向驱动伺服电机，503为左侧横向左侧横向丝杠，504为左侧横向轴承，505为左侧横向导轨，506为左侧横向联轴器；507左侧横向轴承座；
[0049] 401为左侧纵向上滑板，402为左侧纵向导轨，403为左侧纵向伺服电机，404为左侧纵向丝杠，405为左侧纵向轴承，406为左侧纵向联轴器，407为左侧纵向轴承座，406为左侧纵向上限位块，407为左侧纵向下限位块；
[0050] 101为上滑板，102为导轨，103为滑块，104为轴承座，105为螺母座；
[0051] 801为右侧砂轮主轴，802为磨削主轴，803为右侧砂轮，804为砂轮防护罩；
[0052] 901为右侧横向上滑板，903为右侧横向驱动伺服电机，904为右侧横向丝杠，905为右侧横向轴承，906为右侧横向联轴器，907为右侧横向导轨，908为右侧横向轴承座；
[0053] 1002为右侧纵向上滑板，1003为右侧纵向导轨，1004为右侧纵向轴承座，1005为右侧纵向伺服电机，1006为右侧纵向丝杠；
[0054] 301为支撑座，302为过渡板，303为液压油缸，307为油缸支撑座，304为测子，305为测杆，306为测头。
具体实施方式
[0055] 下面结合附图对本发明做进一步详细描述，所述是对本发明的解释而不是限定。
[0056] 参见图1-1～图12，为了实现对精密加工件的高经度、保证同轴度的加工，本发明在现有机床的
基础上提供一种基于中间夹持旋转驱动的综合磨削机床，包括数控系统、静压系统、修砂系统、冷却过滤系统和液压系统(可以采用现有机床或进行适应性的调整)，还包括设置在床身上的静压中间夹持旋转驱动机构，其两侧分别设有内圆磨削机构和/或外圆磨削机构，以及顶尖机构；
[0057] 所述的静压中间夹持旋转驱动机构包括与床身固定连接的机座，机座上设有伺服电机驱动的静压旋转盘，静压旋转盘通过皮带与驱动轮相连接，驱动轮与伺服电机的输出轴相连接，静压旋转盘安装座上分别设置有与静压系统相连接的静压油入口、静压油出口；静压旋转盘的内圈设有中空的液压卡盘，液压卡盘被独立的液压驱动油路驱动夹紧或松开；
[0058] 所述的内圆磨削机构包括设置在砂轮位移机构上的砂轮安装座，砂轮主轴固定在砂轮安装座上，内圆磨削砂轮通过夹持机构安装于砂轮主轴端部；
[0059] 所述的外圆磨削机构包括设置在砂轮位移机构上的砂轮安装座，砂轮主轴固定在砂轮安装座上，外圆磨削砂轮通过夹持机构安装于砂轮主轴端部；
[0060] 所述的砂轮位移机构包括叠层设置的横向位移机构和纵向位移机构，横向位移机构、纵向位移机构分别驱动砂轮机构沿X轴、Y轴移动。
[0061] 进一步的，参见图1-1～图2-2，所述的静压中间夹持旋转驱动机构左右两侧对称的设有内圆磨削机构；
[0062] 或者，所述的静压中间夹持旋转驱动机构左右两侧对称的设有外圆磨削机构；
[0063] 或者，所述的静压中间夹持旋转驱动机构一侧设有内圆磨削机构，另一侧设有外圆磨削机构。
[0064] 所述的内圆磨削机构、外圆磨削机构可以根据需要再两侧组合设置，在工作是通过位移机构调配其位置，再由顶尖机构进行辅助的精确定位，最高可以实现同一工件两侧内圆、外圆同时被磨削加工；具体的，内圆磨削机构、外圆磨削机构的设置为：
[0065] 当静压中间夹持旋转驱动机构左右两侧对称的设有内圆磨削机构时，还在其左侧或右侧设有外圆磨削机构，该侧的顶尖机构设置在内圆磨削砂轮的上层工作台上以进行加工件的预定位(如图1-1所示)；
[0066] 当静压中间夹持旋转驱动机构左右两侧对称的设有外圆磨削机构时，还在其左侧或右侧设有内圆磨削机构，顶尖机构设置在内圆磨削砂轮的上层工作台上以进行加工件的预定位；
[0067] 当顶尖机构移动到位置定位对加工件定位时，内圆磨削砂轮被移开，当顶尖机构定位完成后被移开，内圆磨削砂轮移动到中心磨削位置；
[0068] 在砂轮位移机构驱动下内圆磨削砂轮或外圆磨削砂轮移动至需要的工位，对静压中间夹持旋转驱动机构所夹持的部件两边同时内磨和/或外磨。
[0069] 当静压中间夹持旋转驱动机构左右两侧对称的设有内圆磨削机构时，还在其上下两侧相对的设有外圆磨削砂轮；在砂轮位移机构驱动下内圆磨削砂轮或外圆磨削砂轮移动至需要的工位，对静压中间夹持旋转驱动机构所夹持的部件两边同时内磨和/或外磨。
[0070] 具体的，所述的顶尖机构包括顶尖安装座，顶尖安装座内部设有直线轴承，直线轴承内部安装有顶尖套筒，直线轴承与顶尖套筒之间有配合精度，顶尖套筒前端安装有顶尖；顶尖安装座后端设置有液压驱动装置，在其驱使下顶尖前后往返移动。
[0071] 参见图3，砂轮机构包括安装在砂轮座上的砂轮、主轴、砂轮安装
法兰及砂轮防护罩；砂轮主轴安装在砂轮座体壳内，砂轮由其法兰盘夹持后安装于主轴端部；砂轮防护罩固定在砂轮座体壳上。所述的砂轮安装座设置在砂轮位移机构上。
[0072] 参见图4-图10，所述的横向位移机构包括由丝杠驱动、可在导轨横向移动的上滑板，上滑板与丝杠固定连接，丝杠两端由轴承支撑，其一端还通过联轴器与驱动伺服电机相连接，轴承通过轴承座固定连接；所述的上滑板的底端设有滑块，导轨上端面嵌套在滑块内，导轨下端固定在床身上；上滑板分别通过上限位块、下限位块与床身相连接；
[0073] 所述的纵向位移机构包括由丝杠驱动、可在导轨横向移动的上滑板，上滑板与丝杠固定连接，两端套设有轴承的丝杠通过联轴器与驱动伺服电机相连接，轴承通过螺母座与轴承座固定连接；所述的上滑板的底端设有滑块，导轨上端面嵌套在滑块内，纵向导轨下端固定在横向位移机构的上滑板上。
[0074] 进一步的，所述横向位移机构、纵向位移机构是在数控系统控制下分别驱动砂轮机构沿X轴、Y轴移动：
[0075] 数控系统通过位移控制器输出指令使伺服电机旋转，再通过连轴器驱动丝杠旋转，丝杠螺母将旋转运动变为直线运动，带动横向位移机构、纵向位移机构沿X轴或Y轴沿直线导轨做直线运动，直线位移量依赖于伺服电机
旋转编码器和丝杠螺距。
[0076] 具体的，伺服电机旋转，通过连轴器驱动丝杠旋转，丝杠螺母将旋转运动变为直线运动，带动X轴和Y轴沿直线导轨做直线运动。直线位移量由伺服电机旋转编码器和丝杠螺距计算而得。
[0077] 进一步的，所述的砂轮机构旁侧还配设有修砂机构，所述的修砂机构包括设置在修整机构座上的修整主轴和滚轮或金刚修整笔。其作用有两个：一是对磨钝的砂轮进行修锐；二是对砂轮进行成型修整，使其满足磨削加工件的形状要求。
[0078] 进一步的，所述的机床上还设有过滤冷却系统，其包括过滤纸袋、冷却机、冷却泵、水箱、管路及冷却喷头；所述设有过滤纸袋的冷却机位于床身左后位，冷却机的冷却液通过过滤纸袋进入冷却机再经管路输送到机床内部的冷却喷头，冷却喷头喷出冷却液对加工件磨削所产生的热量进行冷却，防止热
变形。
[0079] 参见图11，所述的床身上还设有外圆在线检测仪及端面定位仪，其设置在磨削加工件的前端下方位置，由控制仪、测量部分和液压油缸组成；在需要检测时，测仪通过液压油缸推出，对加工进行端面与外圆的在线测量；
[0080] 所述的测量部分包括通过油缸推动测杆与前端相连接的测头，测头在磨削过程中始终与加工件外圆面保持接触，当加工件磨削达到设定的公差值时，测头将位移信号转换为电信号再传递给控制器；控制器接收的信号传输给机床的数控系统，机床停止磨削；数控系统发出指令给液压油缸，液压缸带动测量仪脱离与加工件外圆的接触。
[0081] 具体的，在磨削过程中始终与加工件磨削表面接触，随着磨削量的增加，加工件直径减小，当达到预期设定的公差值时，测子的位移量经测杆放大后传给测头，测头将位移信号转换为电信号再传递给控制仪；控制仪将此信号进一步进行放大处理后传输给数控系统；由数控系统发出指令控制液压油缸的电磁
阀工作，实现油液换向，液压油缸退回。
[0082] 基础以上陈述，本发明提供的基于中间夹持旋转驱动的综合磨削机床，由静压中间夹持旋转驱动机构实现对工件的夹紧并驱动其旋转，其中旋转由伺服电机通过皮带带动静压旋转盘旋转，而夹紧由静压旋转盘通过静压将液压卡盘夹持，而液压卡盘由独立的液压驱动其夹紧或松开，从而实现了对工件的可靠夹持及旋转；尤为重要的是静压夹紧、液压驱动能够实现对工件的精确控制；
[0083] 静压中间夹持旋转驱动机构两侧分别设有内圆磨削机构和/或外圆磨削机构，而两边的内圆磨削、外圆磨削的设立能够同时服务不同工件两端的内圆和外圆的磨削，而且通过砂轮位移机构来提供磨削机构的准确定位；再通过与顶尖机构的配合能够实现对加工部位的精确定位，尤其适合于高精度、同轴度高、加工复杂且精密的工件；从而实现加工件一次夹紧、多次磨削机构、顶尖机构移动走位完成对复杂精密工件的精确加工。
[0084] 本发明提供的基于中间夹持旋转驱动的综合磨削机床，结构紧凑，自动化程度高，生产效率高，加工精度高，还具有在线测量功能，保证产品的加工质量；并且能很大程度的降低企业的加工成本，减少设备投资；也可以很大程度的减少企业在设备上的投资，节约占地面积。
[0085] 参见图12所述的加工件，加工件夹紧后，实现了左侧内圆、右侧内圆和右侧外圆同时进行磨削。
[0086] 以上给出的
实施例是实现本发明较优的例子，本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本发明的保护范围。
