一种超精密同步卧式磨床的制作方法

1.本发明涉及零部件加工用卧式磨床设备领域，具体为一种超精密同步卧式磨床。

背景技术：

2.在机械加工设备中，磨床是一种常规精密加工机床，有内圆磨床、外圆磨床、平面磨床、工具磨床等等，按磨头主轴布局形式分为立轴和卧轴两种类型。
3.而根据对工件的不同位置进行磨削加工时，是直接移动刀头部件还是移动夹装固定的工件，又可以将磨床分为两种类型，其中在加工过程中对工件进行移动的磨床通常适用于工件整体尺寸、重量都较小的应用场景，便于对在加工过程中对工件自身的姿态和加工面进行调整和控制。
4.如申请号为cn201620949720.7的中国实用新型专利申请文件中公开的一种异形外圆磨床，包括机座，机座上设有相对机座z向活动设置的砂轮头装置和相对机座x向活动设置的工作头装置，x向与z向垂直。工作头装置设有用于夹持零件沿z向延伸的夹持部和用于驱动夹持的零件旋转的旋转部，砂轮头装置设置于工作头装置靠近夹持部一侧。该异形外圆磨床，工作头装置可夹持零件沿x轴方向移动，砂轮头装置可沿z轴方向移动，使得零件既可在径向相对砂轮头装置移动又可在轴向相对其移动，改变了传统工件移动砂轮进给研磨的结构形式。该设计使得砂轮头装置可对零件各位置进行加工，因而可对形状特殊、不规则的零件进行研磨。
5.又如申请号为cn201510925362.6的中国发明专利申请文件中公开的超高精度数控非圆曲面复合磨床，包括床身和前后可移动立柱，工作台处于床身前端，其上安装有头架和尾座和测量装置，可移动立柱上安装有一个卧轴和一个立轴砂，通过x轴、y轴、z轴和c轴四个伺服轴精准控制，实现了复合磨削的功能，工件一次装卡不仅可磨削外圆、平面、沟槽、棱柱多面体、端面，还可通过c轴和x轴联动差补磨削非圆曲面。该超高精度数控非圆曲面复合磨床具有加工精度高、适用面广、生产效率高等特点。
6.通过分析上述文件中所给出的磨床方案可以发现，在此类磨床中，大多都会包含有用于对所需加工工件进行夹装固定的机构，而这部分机构又会与所需加工的工件同时安装固定在一个能够进行移动的平台上，通过另一机构来带动该平台以及位于该平台上的部分进行平移运动。但是需要注意的是，在该状态下，当所需加工的工件的夹装精度、加工过程中的稳定性要求较高时，由于磨削过程中所产生的火星粉尘、高温碎屑等部分，极易导致进行夹装和移动的机构由于温度的变化，其中较为精密的部件由于温度变化而发生形变，进而影响加工过程中的精确程度；更进一步的，当前述机构中的一些高压油液发生泄露时，一旦高温的砂轮磨头、工件发生接触，极易导致瞬间的燃烧爆炸，影响生产安全。除此之外，由于夹装和移动的机构互相分离，因此用于实现导向的机构互相独立工作，无法不同操作阶段中部件的通用，不利于设备整体的精简化。
7.针对上述问题，本发明提供了一种结构精简、安全可靠同时具有高加工精度的超精密同步卧式磨床。

技术实现要素：

8.本发明提供了一种结构精简、安全可靠同时具有高加工精度的超精密同步卧式磨床。
9.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种超精密同步卧式磨床，包含有起到承载作用的基座平台，在所述基座平台的上方设置用于对所需磨削工件的位置进行控制的可调节夹装单元以及用于对所需磨削工件进行表面打磨加工处理可调节磨削单元，所述可调节夹装单元包含有用于在一侧对所述工件的一个端面进行支顶夹装的第一夹装模块，以及用于对所述工件的另一个端面进行支顶夹装的第二夹装模块；在所述基座平台上固定设置有用于引导所述第一夹装模块和所述第二夹装模块进行平移运动的导轨组件，所述第一夹装模块和所述第二夹装模块的上侧设置有夹头部，而下侧设置有与所述导轨组件相对应的导轨连接部；在所述第一夹装模块的导轨连接部和所述第一夹装模块的导轨连接部之间设置有用于控制两个夹装模块对所述工件进行夹紧的夹紧驱动装置，而所述第一夹装模块或第二夹装模块与所述基座平台之间设置有用于带动夹持有所述工件的所述第一夹装模块以及所述第二夹装模块整体沿所述导轨组件方向进行移动的平移驱动装置，在所述第一夹装模块和所述第二夹装模块之间还连接安装有能够将所述夹紧驱动装置相对于上方的所述工件相分隔的阻隔防护件。
10.作为对本发明的优选，所述可调节磨削单元包含有砂轮模块以及引导所述砂轮模块靠近或远离所述工件的引导机构，所述引导机构中包含有与所述导轨组件的延伸方向相垂直的另一导轨以及活动安装于该导轨上的滑动块，所述砂轮模块整体固定安装在所述滑动块上，所述砂轮模块中包含有呈圆盘状的砂轮以及用于带动所述砂轮进行旋转的第一驱动部件。
11.作为对本发明的优选，所述第一夹装模块和所述第二夹装模块的夹头部都呈锥形且两个所述夹头部的中心轴线相重合，所述砂轮的回转中心轴线与该轴线相平行且在同一高度上。
12.作为对本发明的优选，所述阻隔防护件的两端分别与所述第一夹装模块和所述第二夹装模块相固定连接，且所述阻隔防护件采用可伸缩折叠结构。
13.作为对本发明的优选，所述夹紧驱动装置中包含有与所述第一夹装模块相固定连接的夹装连接件，以及与所述第二夹装模块相固定连接的夹装配合件，所述夹装连接件和所述夹装配合件互相插接配合并且通过设置于两部件之间的动力部件驱使两部件互相靠近或远离运动。
14.作为对本发明的优选，所述动力部件为静压丝杆机构。
15.作为对本发明的优选，所述动力部件为滚珠丝杆机构。
16.作为对本发明的优选，所述平移驱动装置中包含有滚珠丝杆组件和驱动电机，所述驱动电机的输出端与所述滚珠丝杆组件的主轴相连接，而所述滚珠丝杆组件中的活动套与所述第二夹装模块或所述第一夹装模块相固定连接。
17.作为对本发明的优选，所述夹头部上还形成有用于与所述工件相连接固定的锁紧机构，所述夹头部能够在第二驱动部件的作用下带动所述工件相对于所述砂轮反向旋转。
18.作为对本发明的优选，在所述第二夹装模块或所述第一夹装模块上还安装设置有砂轮修整装置。
19.综上所述，本发明能够实现以下多项有益效果：1.本发明所给出的这种超精密同步卧式磨床相对于传统的卧式磨床，将用于对所需加工的工件进行夹装固定的夹装单元中用于直接与工件相接触的夹头部分改进为了一种相对于夹装单元整体固定的结构形式，从而使得两侧的两个夹装模块能够分别相对于工件进行移动完成夹装后，再通过一侧的平移驱动装置带动作为一个整体的工件以及两侧的夹装模块相对于砂轮移动完成磨削加工方式。这样的结构布局，能够让用于引导夹装模块进行移动的导轨以及传动部件远离所需加工的工件，避免由于磨削过程中产生的热量以及高温碎使得导轨部件以及传动部件发生形变，保证在夹装过程中以及磨削加工过程中的位移精度。除此之外，在该结构布局下，也便于夹装驱动装置和平移驱动装置与工件之间安装设置阻隔防护件，避免磨削过程中产生的碎屑进入精密的传动机构，导致内部磨损加剧或是卡死的情况发生。更进一步的，当用于驱动夹装模块进行移动的装置内部包含有油液时，即便由于油路破损导致高压油液泄露，也能够避免油液与高温的砂轮以及工件相接触，大大降低燃烧起火甚至是爆炸的危险事故发生，提升设备使用的安全性。
20.2.本发明所给出的这种超精密同步卧式磨床中，将与工件相接触的夹装模块设计为了一种整体式结构，而用于引导夹装模块进行移动的导轨组件或是用于驱动夹装模块进行移动的装置都安装设置在了远离加工位置区域的下方并在外侧安装设置有阻隔防护件，该结构一方面，降低了这些较为精密的部件受到碎屑碰撞损坏的风险，另一方面，当出现加工操作失误导致夹装模块损坏损坏或是长时间夹装使用后出现磨损误差时，可以方便地单独对夹装模块相对于下方的引导机构或是滑动块进行拆卸更换，而不会影响到原有的驱动装置部分的配合精度，同时也降低了使用、维护以及更换部件过程中的成本。
21.3.本发明所给出的这种超精密同步卧式磨床中的不论是在第一夹装模块与第二夹装模块互相靠近实现对工件的夹紧固定的过程中，还是在引导完成夹装固定后的夹装模块以及工件的整体相对于砂轮进行移动的过程中，对移动方向和轨迹起到引导作用的都是利用了基座平台上的导轨组件与第二夹装模块上靠下位置的导轨连接部之间的配合结构，使得该位置处的部件在不同的夹装阶段和磨削阶段都能够起到作用，对已有结构进行了充分的利用，有利于充分实现磨床设备的精简化，优化其结构布局。
附图说明
22.图1为超精密同步卧式磨床的整体结构布局示意图；图2为超精密同步卧式磨床的侧向结构布局示意图；图3为超精密同步卧式磨床的部件安装关系示意图；图4为采用滚珠丝杆结构的夹紧驱动装置独立结构示意图；图5为采用静压丝杆结构的夹紧驱动装置的局部放大示意图。
23.图中：a——工件；1——基座平台，1a——导轨组件；2——可调节夹装单元，2a——第一夹装模块，2b——第二夹装模块，201——夹头部，202——导轨连接部，203——第二驱动部件；3——可调节磨削单元，3a——砂轮模块，301——砂轮，302——第一驱动部件，
3b——引导机构，3c——滑动块；4——夹紧驱动装置，4a——夹装连接件，4b——夹装配合件，4c——动力部件；5——平移驱动装置，5a——滚珠丝杆组件，5b——驱动电机；6——阻隔防护件；7——砂轮修整装置。
具体实施方式
24.以下具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
25.本方案是通过以下技术手段实现的：实施例1：在本实施例中，给出了一种超精密同步卧式磨床的具体实施方式，以便于本领域技术人员更为清楚地理解本技术所给出的技术方案以及相对于的权利要求范围。
26.在本实施例中，高精度同步式磨床包含有一个呈块状基座平台1，该基座平台1采用钢铁制成具有较大的自身重量，可以对安装于上方起到稳定的承载作用的同时，有效防止发生倾覆翻转等情况的发生。在基座平台1的上表面，设置用于对所需磨削工件a的位置进行控制的可调节夹装单元2以及用于对所需磨削工件a进行表面打磨加工处理可调节磨削单元3这两个部分。
27.对于其中的可调节磨削单元3部分，主要包含有一个有砂轮模块3a以及引导所述砂轮模块3a靠近或远离所需加工工件a的引导机构3b。在本实施例中，所给出的引导机构3b中包含一段固定于基座平台1上表面的导轨以及活动安装于该导轨上的滑动块3c，所述砂轮模块3a整体固定安装在所述滑动块3c上，中包含有呈圆盘状的砂轮301以及用于带动所述砂轮301进行旋转的第一驱动部件302。这里的第一驱动部件302可以采用步进电机，其输出端能够带动砂轮301进行持续的旋转实现对工件a的切削或是打磨作用。为了实现该砂轮301靠近或远离工件a以及对砂轮301打磨工件a外周免时的给进深度进行调节，因此滑动块3c又会与另一个用于起到推拉作用的液压油缸或是气缸的输出端相固定连接。对于此处的可调节磨削单元3，由于并不是本技术所给出优化改进的重点，因此在本实施例中不再进行展开说明。
28.而对于其中的可调节夹装单元2的相关结构，首先需要在前述的基座平台1的上方设置有导轨组件1a。以本实施例中所给出的说明书附图为例，而在该导轨组件1a中，主要包含有一对沿水平方向延伸并向上凸起的导轨件，同时该导轨部件连接部所述基座平台1两端并包围形成位于两道所述导轨部件之间的安装区域。该可调节夹装单元2中又包含有用于对所需磨削的工件a的一个端面进行支顶夹装的第一夹装模块2a以及用于对所述工件a的另一个端面进行支顶夹装的第二夹装模块2b。
29.以其中的第一夹装模块2a为例，其整体也呈一种直立设置的块状，在该第一夹装模块2a的下部，是与前述导轨组件1a相对应的导轨连接部202，例如可以采用开设有由下向上凹陷的长条状卡口并嵌合在所述导轨组件1a中的导轨件上的结构形式，使该第一夹装模块2a能够沿导轨方向进行往复平移运动；当然在互相接触的两部件之间，还可以设置滚轮、滚珠或是涂抹润滑油脂等能够减小摩擦的结构。而在第一夹装模块2a的上部，是用于与工
件a相接触的夹头部201。具体的，同样以本技术附图中的结构为例，该夹头部201呈一种圆锥形，并且其呈一种中心轴线沿水平方向延伸的状态。与该第一夹装模块2a相类似的，第二夹装模块2b相对于所述第一夹装模块2a以中间的竖直平面呈一种镜像对称的状态，该第二夹装模块2b也通过自身靠下方的导轨连接部202与所述导轨组件1a相活动连接，且在所述第二夹装模块2b上的夹头部201指向所述第一夹装模块2a。分别位于两个夹装模块上的夹头部201都呈圆锥形并且中心轴线重合，因此当第一夹装模块2a与第二夹装模块2b互相移动靠近时，便能够在两个互相对顶设置的夹头部201之间放置一个呈圆柱形管状的工件a，通过两端锥形面的抵止作用，实现对该工件a的支承。作为一种优选的结构布置形式，可以选择将砂轮301的回转中心轴线与两个夹头部201的中心轴线设置为互相平行的状态并且位于同一高度位置上，同时将可调节夹装单元2与可调节磨削单元3中的导轨采用互相垂直状态设置于所述基座平台1上，。此时，砂轮模块3a的位移量变能够直观地变为砂轮301相对于所需加工工件a的磨削给进量，从而让打磨过程变得更加易于控制，提升工件a的加工精度。
30.为了在实现对上述圆柱形的管状工件a的夹装固定，应当设立有用于提供所述第一夹装模块2a与第二夹装模块2b之间夹紧作用力的夹紧驱动装置4。在本实施例中，以附图4为例，该夹紧驱动装置4包含有夹装连接件4a、夹装配合件4b以及动力部件4c这三个部分。具体的，其中的夹装连接件4a呈一种圆柱形的杆状并且其外侧设置有外螺纹槽，而另一夹装配合件4b主要包含有一个开设有内螺纹槽的连接套，所述夹装连接件4a套接在所述夹装配合件4b的外侧，并且在两部分的螺纹槽之间活动安装有若干滚珠，从而形成一种滚珠丝杆结构。此时，这里的夹装连接件4a与前述的第一夹装模块2a以一种可回转但不可相对移动的方式活动连接，例如安装推力轴承；而夹装配合件4b与前述的第二夹装模块2b完全固定连接为一体，而动力部件4c为一个液压马达或是步进电机并且其输送端与所述夹装连接件4a相连接固定。此时，当所需加工的工件a位于两个所述夹头部201之间时，只需要对动力部件4c进行调节以控制作为夹装连接件4a的回转圈数，便能够精确实现两个夹头部201之间的间距以及作用于工件a上的夹紧作用力。
31.当然，该卧式磨床中还应当设置有用于带动作为一个整体的所述第一夹装模块2a、第二夹装模块2b以及工件a共同相对于砂轮301进行平移运动以实现对工件a上不同位置处进行加工处理的平移驱动装置5。具体的，该平移驱动装置5中包含有类似的另一套滚珠丝杆组件5a以及一个固定设置于前述基座平台1上的驱动电机5b。该驱动电机5b的输出端与丝杆件相固定连接，而第一夹装模块2a或是第二夹装模块2b与该滚珠丝杆组件5a中的连接套固定为一体。此时便能够电机的正向或是逆向转动时，便能够控制工件a沿自身回转中心轴线的方向进行往复移动，从而实现砂轮301相对于工件a不同位置处的磨削加工处理。
32.为了将砂轮301、工件a这些在加工过程中温度较高并且容易向外飞溅高温碎屑的部件与所述基座平台1上用于控制移动的滚珠丝杆机构进一步相分隔，因此在所述第一夹装模块2a和所述第二夹装模块2b之间还连接安装有能够将所述夹紧驱动装置4相对于上方的所述工件a相分隔的阻隔防护件6。具体的，这里的阻隔防护件6可以采用氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯、聚氯乙烯这些具备弹性便能能力以及阻燃隔热性能的橡胶材料来进行制造，该阻隔防护件6整体呈一种平板状，其中包含有沿工件a中心轴线方向依次连接排布的若干个
截面形状呈v字形的连接单元从而形成一种可伸缩折叠结构。当该阻隔防护件6的两端分别与第一夹装模块2a以及第二夹装模块2b相连接固定在一起时，不管两个模块的状态是互相靠近还是远离，该阻隔防护件6都能够通过自身v字形结构开合变形来实现对下方的夹紧驱动机构中的各部件的覆盖遮挡效果，从而避免高温碎屑导致的温升和碰撞所导致的传动部件的变形损坏，保证了对磨床能够获得更高的加工精度。
33.作为进一步的优选，为了确保砂轮301在回转打磨的过程中具备更为精准的加工精度，在所述基座平台1靠近砂轮301的一侧还安装有一个砂轮修整装置7。
34.实施例2：在本实施例中，给出了一种与实施例技术方案在同一发明构思理念下的另一个实施例。在本实施例中所给出的这种超精密同步卧式磨床中，不管是基座平台1、可调节磨削单元3和可调节夹装单元2，还是平移驱动装置5和阻隔防护件6都与实施例1中所给出的技术方案相同。
35.在本实施例中，最主要的区别点在于，由于在本发明最为主要实施方式点，在于将较为精密易受影响的部件单元相对于高温砂轮301和工件a远离，因此相应的可以将其中的夹紧驱动装置4的驱动方式进行进一步的优化改进。具体的，这里的夹装连接件4a与夹装配合件4b之间不再是通过滚珠丝杆机构相配合连接，而是两部件之间改为在密封结构下的油路配合；与之相对应的动力部件4c也不再是步进电机而是变成了一种外置的油压控制系统。通过将油压控制系统向外引出的进油管和出油管分别连接到夹装连接件4a和夹装配合件4b之间，形成一种静压丝杆结构，利用进出油液之间的静态压力差，实现两部分夹装模块之间的间距调节以及对所需加工工件a更为稳定精确的夹持固定作用。此时，即便发生高压油液的泄露，由于阻隔防护件6的存在，能够避免油液直接与高温部件相接触，从而保证了磨床设备使用过程中的安全性。换言之，本实施例中超精密同步卧式磨床的技术方案，给出了利用油液进行驱动的静压丝杆以更可靠的工作环境条件。
36.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种超精密同步卧式磨床，包含有起到承载作用的基座平台（1），在所述基座平台（1）的上方设置用于对所需磨削工件（a）的位置进行控制的可调节夹装单元（2）以及用于对所需磨削工件（a）进行表面打磨加工处理可调节磨削单元（3），其特征在于：所述可调节夹装单元（2）包含有用于在一侧对所述工件（a）的一个端面进行支顶夹装的第一夹装模块（2a），以及用于对所述工件（a）的另一个端面进行支顶夹装的第二夹装模块（2b）；在所述基座平台（1）上固定设置有用于引导所述第一夹装模块（2a）和所述第二夹装模块（2b）进行平移运动的导轨组件（1a），所述第一夹装模块（2a）和所述第二夹装模块（2b）的上侧设置有夹头部（201），而下侧设置有与所述导轨组件（1a）相对应的导轨连接部（202）；在所述第一夹装模块（2a）的导轨连接部（202）和所述第一夹装模块（2a）的导轨连接部（202）之间设置有用于控制两个夹装模块对所述工件（a）进行夹紧的夹紧驱动装置（4），而所述第一夹装模块（2a）或第二夹装模块（2b）与所述基座平台（1）之间设置有用于带动夹持有所述工件（a）的所述第一夹装模块（2a）以及所述第二夹装模块（2b）整体沿所述导轨组件（1a）方向进行移动的平移驱动装置（5），在所述第一夹装模块（2a）和所述第二夹装模块（2b）之间还连接安装有能够将所述夹紧驱动装置（4）相对于上方的所述工件（a）相分隔的阻隔防护件（6）。2.根据权利要求1所述的超精密同步卧式磨床，其特征在于：所述可调节磨削单元（3）包含有砂轮模块（3a）以及引导所述砂轮模块（3a）靠近或远离所述工件（a）的引导机构（3b），所述引导机构（3b）中包含有与所述导轨组件（1a）的延伸方向相垂直的另一导轨以及活动安装于该导轨上的滑动块（3c），所述砂轮模块（3a）整体固定安装在所述滑动块（3c）上，所述砂轮模块（3a）中包含有呈圆盘状的砂轮（301）以及用于带动所述砂轮（301）进行旋转的第一驱动部件（302）。3.根据权利要求2所述的超精密同步卧式磨床，其特征在于：所述第一夹装模块（2a）和所述第二夹装模块（2b）的夹头部（201）都呈锥形且两个所述夹头部（201）的中心轴线相重合，所述砂轮（301）的回转中心轴线与该轴线相平行且在同一高度上。4.根据权利要求3所述的超精密同步卧式磨床，其特征在于：所述阻隔防护件（6）的两端分别与所述第一夹装模块（2a）和所述第二夹装模块（2b）相固定连接，且所述阻隔防护件（6）采用可伸缩折叠结构。5.根据权利要求4所述的超精密同步卧式磨床，其特征在于：所述夹紧驱动装置（4）中包含有与所述第一夹装模块（2a）相固定连接的夹装连接件（4a），以及与所述第二夹装模块（2b）相固定连接的夹装配合件（4b），所述夹装连接件（4a）和所述夹装配合件（4b）互相插接配合并且通过设置于两部件之间的动力部件（4c）驱使两部件互相靠近或远离运动。6.根据权利要求5所述的超精密同步卧式磨床，其特征在于：所述动力部件（4c）为静压丝杆机构。7.根据权利要求5所述的超精密同步卧式磨床，其特征在于：所述动力部件（4c）为滚珠丝杆机构。8.根据权利要求6或7所述的超精密同步卧式磨床，其特征在于：所述平移驱动装置（5）中包含有滚珠丝杆组件（5a）和驱动电机（5b），所述驱动电机（5b）的输出端与所述滚珠丝杆组件（5a）的主轴相连接，而所述滚珠丝杆组件（5a）中的活动套与所述第二夹装模块（2b）或所述第一夹装模块（2a）相固定连接。9.根据权利要求8任一所述的超精密同步卧式磨床，其特征在于：所述夹头部（201）上
还形成有用于与所述工件（a）相连接固定的锁紧机构，所述夹头部（201）能够在第二驱动部件（203）的作用下带动所述工件（a）相对于所述砂轮（301）反向旋转。10.根据权利要求8任一所述的超精密同步卧式磨床，其特征在于：在所述第二夹装模块（2b）或所述第一夹装模块（2a）上还安装设置有砂轮修整装置（7）。

技术总结

本发明的目的在于提供一种结构精简、安全可靠同时具有高加工精度的超精密同步卧式磨床，该磨床包含有基座平台，该基座平台上设置有可调节夹装单元以及可调节磨削单元，所述可调节夹装单元包含有第一夹装模块和第二夹装模块；在基座平台上设置有导轨组件，两个夹装模块的上侧设置有夹头部，而下侧设置有与导轨组件相对应的导轨连接部；在两个模块的导轨连接部之间设置有用于控制对所述工件进行夹紧的夹紧驱动装置，而其中一个模块与基座平台之间设置有用于带动模块与工件所形成的整体沿所述导轨组件方向进行移动的平移驱动装置，在所述两个模块之间还连接安装有能够将所述夹紧驱动装置相对于上方的所述工件相分隔的阻隔防护件。隔防护件。隔防护件。