專利名稱：Zc型蝸桿磨削用砂輪的cnc修整器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于磨削加工與磨床技術領域，涉及一種ZC型蝸桿磨削用砂輪的CNC修整器，專用于ZC型蝸桿磨削用砂輪的修型。
背景技術：
蝸輪蝸桿傳動具有減速比大、結構緊湊等優(yōu)點，在各種傳動裝置，尤其是精密分度機構中得到了廣泛的應用。圓弧圓柱蝸桿(ZC)傳動與普通圓柱蝸桿傳動相比，具有承載能力大、傳動效率高、設計靈活等優(yōu)點。經(jīng)長期的對比試驗證明，該類型蝸桿傳動具有更好的傳動性能和更佳的綜合效果，而且傳動更加穩(wěn)定。ZC蝸桿是由軸截面為圓弧的圓盤砂輪包絡成形。國內(nèi)外眾多學者對ZC蝸桿的工作特性及加工制造方面進行較多研究，并取得一定的成果。而對于砂輪修整器的設計一直沿用通用的二維坐標結構形式，利用直線或圓弧插補方法實現(xiàn)復雜截型砂輪的修型，在砂輪的修型效率和修型精度等方面存在不足。隨著現(xiàn)代制造技術的飛速發(fā)展，對蝸輪蝸桿副的承載能力、傳動效率和傳動精度等方面提出了更高的要求。CNC技術的引入為任意母線砂輪修整器的設計與實現(xiàn)創(chuàng)造了條件。在具體磨削時，根據(jù)預先設計的計算機程序在短時間內(nèi)生成高精度的砂輪廓形曲線，此曲線數(shù)據(jù)傳輸給CNC砂輪修整器控制完成砂輪的修型，再用修好的砂輪對工件進行磨削，對磨削后的工件進行測量，找出實際得到工件的誤差，再用軟件的形式對砂輪修型程序進行修正，這樣既可以提高砂輪修整的效率和修整的精度，同時使螺紋磨床的生產(chǎn)率及加工柔性進一步提聞。因此，根據(jù)ZC蝸桿的成型機理和數(shù)學模型的特點，利用現(xiàn)有的CNC技術，開發(fā)一種專用的ZC型蝸桿磨削用砂輪的CNC修整器是提高蝸桿磨削效率和精度的關鍵。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供一種ZC型蝸桿磨削用砂輪的CNC修整器，采用兩正交直線進給和一個旋轉(zhuǎn)進給聯(lián)合驅(qū)動金剛筆尖的圓弧進給，實現(xiàn)ZC型圓弧圓柱蝸桿磨削用砂輪的高效、高精度修型。本實用新型所采用的技術方案是，ZC型蝸桿磨削用砂輪的CNC修整器采用上、中、下三層結構，每層均分為活動單元和固定單元兩部分，上層的固定單元與中層的活動單元固定聯(lián)接，中層的固定單元與下層的活動單元聯(lián)接；刀架(3-3)、伺服系統(tǒng)3 (3-1)和蝸輪蝸桿(3-2)構成的旋轉(zhuǎn)進給系統(tǒng)布置在上層；伺服系統(tǒng)2 (2-1)、滾珠絲杠2 (2-2)、V向拖板(2-3)和V向?qū)к?2-4)構成的直線進給系統(tǒng)布置在中層；伺服系統(tǒng)I (1-1)、滾珠絲杠I (1-2)、U向拖板(1-3)和U向?qū)к?1-4)構成的直線進給系統(tǒng)布置在下層。用于砂輪修型的金剛筆安裝在刀架(3-3)上，金剛筆筆尖的運動由刀架(3-3)的運動直接驅(qū)動，刀架(3-3)的運動由三部分組成，分別是繞W軸的轉(zhuǎn)動和沿V、U方向的移動；其中U水平向左為正向，V豎直向上為正向，U、V、W三個方向正交且遵循右手定則，刀架(3-3)繞W軸的旋轉(zhuǎn)運動由伺服系統(tǒng)3(3-1)通過蝸輪蝸桿(3-2)驅(qū)動，沿V方向的運動是由伺服系統(tǒng)2(2-1)通過滾珠絲杠2(2-2)驅(qū)動V向拖板(2-3)沿V向?qū)к?2_4)滑移，沿U方向的運動是由伺服系統(tǒng)1(1-1)通過滾珠絲杠1(1-2)驅(qū)動U向拖板(1-3)沿U向?qū)к?1-4)滑移。用于安裝金剛筆的刀架(3-3)三個分運動采用同一計算機、操作面板和運動控制器進行控制，驅(qū)動部分、執(zhí)行機構和伺服電機等相互分開實現(xiàn)三個不同的分運動。本實用新型的有益效果是一種ZC型蝸桿磨削用砂輪的CNC修整器取代了傳統(tǒng)的手工靠模砂輪修型方法，實現(xiàn)了砂輪修型的自動化和數(shù)控化，所修整的砂輪截型精度高、修型效率高，修型操作簡便，不受經(jīng)驗的限制。對提高ZC型蝸桿磨削加工精度，擴展蝸桿磨床工藝范圍的具有很大的促進作用。

圖IZC型蝸桿磨削用砂輪的CNC修整器的傳動原理·[0011]圖2ZC型蝸桿磨削用砂輪的CNC修整器的數(shù)控系統(tǒng)組成圖；圖3ZC型蝸桿磨削用砂輪的CNC修整器的控制方案圖。圖中，1-1伺服系統(tǒng)1，1-2滾珠絲杠1，1-3U向拖板，1-4U向?qū)к墸?-1伺服系統(tǒng)2，2-2滾珠絲杠2，2-3V向拖板，2-4V向?qū)к墸?_1伺服系統(tǒng)3，3-2蝸輪蝸桿，3_3刀架。
具體實施方式
ZC型蝸桿磨削用砂輪的CNC修整器是在數(shù)控技術和任意母線砂輪修形技術的基礎上，依照數(shù)控仿行原理設計而成。伺服系統(tǒng)驅(qū)動兩組滾珠絲杠實現(xiàn)兩個相互垂直方向的進給，另一組伺服系統(tǒng)驅(qū)動蝸輪蝸桿實現(xiàn)對不同曲率半徑砂輪的修整，從而實現(xiàn)一個二維的運動組合。如圖1，ZC型蝸桿磨削用砂輪的CNC修整器采用上、中、下三層結構，每層均分為活動單元和固定單元兩部分，上層的固定單元與中層的活動單元固定聯(lián)接，中層的固定單元與下層的活動單元聯(lián)接；即下層的沿U向的直線進給部分直接驅(qū)動中層的沿V向的直線進給和繞W軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動中心的U向坐標值；V向的直線進給部分可以帶動繞W軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動中心的V向坐標；因此，U、V向的直線進給用于調(diào)整砂輪截型圓弧的中心位置，而繞W軸的轉(zhuǎn)動用于調(diào)整砂輪截型圓弧的圓弧半徑，由此實現(xiàn)任意圓弧半徑和不同圓弧中心位置的砂輪截型修整。ZC型蝸桿磨削用砂輪的CNC修整器的坐標分解為水平向左為U正向，豎直向上為V正向，U、V、W三個方向正交且遵循右手定則，即垂直U、V平面向內(nèi)為W正向。按照此砂輪修整器的坐標標定，用于砂輪修型的金剛筆安裝在刀架上，金剛筆筆尖的運動由刀架的運動直接驅(qū)動，刀架的運動由三部分組成，分別是繞W軸的轉(zhuǎn)動和沿V、U方向的移動，這三個運動中的U、V向的直線運動可以單獨分開，也可以聯(lián)動實現(xiàn)插補。如圖3，本修整器三個分運動采用同一計算機、操作面板和運動控制器進行控制，而驅(qū)動部分、執(zhí)行機構和伺服電機等相互分開分別實現(xiàn)砂輪修整器的三個分運動。在每一個分運動的伺服系統(tǒng)中，均存在驅(qū)動單元、執(zhí)行單元和反饋單元；具體工作時，用戶通過外接I/o設備和操作面板將CNC修型程序傳輸至修整器的I/O設備中，經(jīng)轉(zhuǎn)化傳輸至運動控制器和伺服系統(tǒng)中的電機驅(qū)動單元，驅(qū)動單元驅(qū)動電機運行，驅(qū)動電機的輸出經(jīng)傳動機構帶動蝸桿磨床中的砂輪修整器進行砂輪修整，同時將砂輪修整中諸如速度、位移信號反饋至運動控制器；運動控制器和將反饋數(shù)據(jù)送至計算機進行分析優(yōu)化，將優(yōu)化之后的數(shù)據(jù)通過I/o設備重新傳輸至驅(qū)動單元和執(zhí)行單元，重新驅(qū)動蝸桿磨床上砂輪修整器進行砂輪修整。如此反復，直至砂輪被修成理想的軸向截型。 如圖2，砂輪修整器中的三個分運動中的伺服系統(tǒng)均由I/O設備接口、CNC設備、主軸驅(qū)動單元、進給伺服驅(qū)動單元和機床電氣控制單元幾部分組成，I/o設備接口用于外接數(shù) 據(jù)的輸入，主軸驅(qū)動單元用于伺服電機的驅(qū)動；進給伺服驅(qū)動單元用于補償實際驅(qū)動電機運行量與理想驅(qū)動電機運行量之間的差值，輔助位移和速度檢測進行誤差量的補償；機床電氣邏輯控制單元用于機床中的冷卻、潤滑、進給位置等單元的控制。
權利要求1.一種ZC型蝸桿磨削用砂輪的CNC修整器，其特征在于CNC修整器采用上、中、下三層結構，每層均分為活動單元和固定單元兩部分，上層的固定單元與中層的活動單元固定聯(lián)接，中層的固定單元與下層的活動單元聯(lián)接；刀架(3-3)、伺服系統(tǒng)3(3-1)和蝸輪蝸桿(3-2)構成的旋轉(zhuǎn)進給系統(tǒng)布置在上層；伺服系統(tǒng)2 (2-1)、滾珠絲杠2 (2-2)、V向拖板(2-3)和V向?qū)к?2-4)構成的直線進給系統(tǒng)布置在中層；伺服系統(tǒng)I (1-1)、滾珠絲杠I (1-2)、U向拖板(1-3)和U向?qū)к?1-4)構成的直線進給系統(tǒng)布置在下層。
2.如權利要求I所述的ZC型蝸桿磨削用砂輪的CNC修整器，其特征在于用于砂輪修型的金剛筆安裝在刀架(3-3)上，金剛筆筆尖的運動由刀架(3-3)的運動直接驅(qū)動，刀架(3-3)的運動由三部分組成，分別是繞W軸的轉(zhuǎn)動和沿V、U方向的移動；其中U水平向左為正向，V豎直向上為正向，U、V、W三個方向正交且遵循右手定則，刀架(3-3)繞W軸的旋轉(zhuǎn)運動由伺服系統(tǒng)3(3-1)通過蝸輪蝸桿(3-2)驅(qū)動，沿V方向的運動是由伺服系統(tǒng)2(2-1)通過滾珠絲杠2(2-2)驅(qū)動V向拖板(2-3)沿V向?qū)к?2-4)滑移，沿U方向的運動是由伺服系統(tǒng)I (1-1)通過滾珠絲杠I (1-2)驅(qū)動U向拖板(1-3)沿U向?qū)к?1-4)滑移。
3.如權利要求I所述的ZC型蝸桿磨削用砂輪的CNC修整器，其特征在于用于安裝金剛·筆的刀架(3-3)三個分運動采用同一計算機、操作面板和運動控制器進行控制，驅(qū)動部分、執(zhí)行機構和伺服電機等相互分開實現(xiàn)三個不同的分運動。
專利摘要本實用新型涉及一種ZC型蝸桿磨削用砂輪的CNC修整器，采用上、中、下三層結構，實現(xiàn)兩正交直線進給和一個旋轉(zhuǎn)進給聯(lián)合驅(qū)動金剛筆筆尖的圓弧運動，實現(xiàn)ZC型圓弧圓柱蝸桿磨削用砂輪的高效、高精度修型。安裝在刀架上的金剛筆三個分運動采用同一計算機、操作面板和運動控制器進行集中控制，驅(qū)動部分、執(zhí)行機構和伺服電機等相互分開。本實用新型實現(xiàn)了砂輪修型的自動化和數(shù)控化，所修整的砂輪截型精度高、效率高，修型過程操作簡便，對于ZC型蝸桿磨削加工精度的提高和蝸桿磨床工藝范圍的擴展具有積極的作用。
文檔編號B24B53/085GK202684747SQ201220359100
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月17日 優(yōu)先權日2012年7月17日
發(fā)明者李志峰, 趙永強, 魏偉鋒 申請人:陜西理工學院