数控龙门导轨磨床A／C回转轴磨头的设计研究

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机 床工具行业是为装备制造业提供工作母 机的战略性行业，为航空航天、国防军工、能源装备、现代交通等行业提供基醇术装备。以高速、精密、复合、智能为特征的高档 数控机床 是 国防军工各种 尖端武 器制造 的战 略装备 ，是实现国防军工现代化的必要保证 。实现高档数控机床与基础制造装备的产业化 ，对高新技术产业发展 ，推动装备制造业升级 ，实现 国民经济平稳较快发展有着重大战略意义 。

近年来 ，我 国机床行业发展迅猛 ，与国外先进技术水平的差距不断缩校数控龙门导轨磨床作为磨削精密加工的关键工作母机 ，其技术水平的高低直接影响到我 国机床行业乃至装备制造业 的水平与发展 。早期磨 削机床导轨的工艺 曲线时 ，依靠调整工作母机床身导轨或用外力直接将工件顶 出变形曲线 ，费时费力且精度无法保证 ，随着技术水平的发展 ，特别是数控系统 的快速发展 ，现在的数控龙门导轨磨床具备了凹凸磨削功能 ，实现 了在水平平 面和垂 直平 面内对复杂工艺 曲线的高效磨削加工 ，轮廓度误差可以控制在 0.005mm以内。虽然如此，对于倾斜面 曲线的磨削加工 ，以及双 向曲面的磨削加工等 ，数控龙门导轨磨床还 是无能为力 ，主要原 因在于数控龙 门导轨磨床的磨头无法作为数控进给轴参与磨削加工。

1 NC回转轴磨头的设计研究上世纪五十年代德国瓦德里希 ·科堡生产 了第-台龙门导轨磨床 ，之后 ，意大利法力 图、德 国赫克特、西班牙达诺 巴特 、日本 冈本 、住重 、长懒等公 司相继开发 出了 自己的龙门导轨磨床。国内的龙门导轨磨床起步较晚，早期只有险峰机床 厂和上海重型机床厂专业 生产龙 门导轨平面磨床↑几年来，威海华东数控股份有限公司、杭州机床厂、桂北机床厂等纷纷研发生产出龙门导轨磨床产品。上述龙 门导轨磨床 的配置基本都是-个卧式周边磨头和-个立式万能磨头，磨削加工时磨头都固定不动，而万能磨头也只能作为调转角度 ，然后 固定下来 ，从而实现磨削不同角度的斜面导轨 ，不能作为进给轴参与加工 。然而对于龙门镗铣床的 A/C摆角头在 国内外 已经发展多年 ，技术 已经非常成熟 ，我们认为在龙 门导轨磨床的磨头应用 A/C回转轴技术是可行 ，关键是 回转机构如何适应龙门导轨磨床 的结构以及回转精度控制 问题。

由于磨头受结构限制，无法使磨头 自身具备回转功能 ，只能考虑通过带有 A/C回转轴的箱体 与垂直滑板过渡连接 。如果 A/C回转轴箱体的位置像立式万能磨头那样至于垂直滑板前面 ，则无法实现 c轴 回转。悬挂于滑板底端 ，既可 以获得较大空间尺寸 ，方便 结构设 计 ，又能有效减小磨 头主轴轴线至滑板导轨之间的距离 ，提高磨 削精度及表面质量。磨头采用大功率电主轴结构 ，不用考虑A、C轴回转时磨头旋转驱动问题 ，不用像龙 门铣床机械主轴 A/C摆角时用螺旋伞齿传递扭矩那样复杂 ，磨头旋转 、A轴 回转 、C轴回转相互独立，最大限度 的降低 了设计难度。C轴回转运动经减速箱、链条传动，A轴回转运动也是经减速箱 、链 条传动 ，磨头与箱体 、箱体与滑板之 间轴承连接。回转轴具备夹紧装置，通过斜面增力机构利用液压夹紧，当 A/C轴需要旋转时 ，可以通过 PLC控制液压站自动打开锁紧装置 。具体结构如图 13所示。

在图 1、图 2、图 3中，减速箱(3)通过支架(1)与机床滑枕 (13)固定在-起 ，连接轴 (20)上端与大链轮(18)用涨套 (19)紧固在-起 ，下 端与轴承外圈 (22)、箱 体(8)固定在-起 ，轴承 内圈(21)固定于机床滑枕(13)底部 ，伺服电机 (2)带动小链 轮(4)旋转 ，通过链 条(11)带动大链轮(18)旋转 ，同时砂轮(10)、电主轴(17)也跟随转动形成 C轴 。轴承 内圈(21)、轴承外 圈(22)可以配带磁栅尺及测头，对 C轴进行闭环控制 ，也可 以通过夹紧油缸(5)，夹紧支座(6)及 C轴夹紧盘(12)进行液压锁紧。

在图 1、图 2、图 3中，减速箱(26)通过支架(27)与箱体(8)固定在-起，连接轴(25)-端通过连接板(16)用螺钉与电主轴(17)紧固在-起 ，另-端与轴承内圈(24)固定在-起，轴承外圈(23)用螺钉固定于箱体(8)上，伺服电机(32)带动齿轮轴(28)旋转，与轴承内圈(24)上的内齿圈啮合，带动砂轮(10)、电主轴(17)跟随转动形成 A轴∏度编码器(30)对 A轴进行闭环控制，其壳体通过螺钉及固定板(29)固定于箱体(8)上，旋转轴通过连接板(31)固定于连接轴(25)上。A轴可以通过夹紧油缸进行液压锁紧，夹紧油缸(36)通过夹紧支座(33)固定在箱体(8)上 ，带动螺母 (35)、楔块 (34)移动，通过斜面产生的径 向位移将 A轴夹紧盘(9)夹紧在夹紧支座(33)和摩擦板(15)之间。 (下转第 84页)现代制造技术与装备 2013第3期总第214期正轨的开始。要使企业始终保持稳定而领先的产品质量 ，必须正确认识质量管理体系建设 ，克服各种因素的干扰 ，坚持以顾客为导 向，建立科学的质量管理 目标体系，采用各种有效的评价审核方法 ，不断的寻求 自我改进 ，完善企业质量管理体系，努力提高质量管理水平 ，创出产品质量名牌。企业实施质量管理体系必须坚持持续改进，才能保证质量体系的有效性 ，使企业立于市澈争的不败之地。