CN104227546B - 一种轴承滚道超精机超精头主轴进、退机构及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种轴承滚道超精机超精头主轴进、退机构及其使用方法，其回转轴竖直放置相对于床身固定，基座一端与回转轴转动配合，弹性变形体的第一端下端面与基座固定、第二端上端面与主轴安装台底部固定，气动顶升杆竖向贯穿主轴安装台、与主轴安装台滑动配合，气动顶升杆位于主轴安装台的下方，拉紧弹簧一端安装于基座，一端安装于主轴安装台，气动牵引杆一端铰接于基座，一端铰接于床身，超精头主轴安装在主轴安装台顶面上。本发明完全实现了导轨滑台机构的功能，并且超精机主体结构得到了明显及有效的简化，制作及维护成本均大幅降低，精度控制变得更加容易，实现了高效低成本的有益效果。

Description

一种轴承滚道超精机超精头主轴进、退机构及其使用方法

技术领域

本发明涉及轴承滚道超精机技术领域，尤其是超精头主轴进、退机构。

背景技术

目前，利用轴承滚道超精机对轴承滚道进行加工时，油石需要在工作位置和移出位置之间不断切换，此过程包括两个动作，一是油石从轴承滚道里跳进、跳出，二是油石在跳出状态下移进、移出轴承套圈内部(如图1所示)。

而传统方法中，油石这两个动作都是通过直线导轨实现的。如图2所示，传统方法中采用直线运动导轨的横、纵向滑台，其构件及安装方式如下：滑台底座11安装固定于床身，其上表面两侧安装相互平行的导轨14，大滑台12下表面两侧安装导轨15，大滑台12安装在滑台底座11上方，导轨14与导轨15配合，实现大滑台12相对滑台底座纵向的移动；大滑台上表面两端安装有与导轨15垂直的导轨16，小滑台13底部两端安装有与导轨16配合的导轨17，进而实现小滑台13相对大滑台12的横向移动；超精头主轴18安装在小滑台13上。轴承套圈19位置相对于床身固定，通过大滑台12和小滑台13的移动带动超精头主轴18上的油石移动，实现了轴承滚道加工过程中油石的两个动作。

由于在加工过程中，油石每个动作执行的距离较小，且每天一个班需要执行3000～5000次左右，直线运动导轨的滚子重复在小范围内磨损导轨，易造成导轨局部异常损坏。同时，传统的导轨滑台系统还存在一下缺点：钢导轨属精密零件，长度长，成本高，寿命短；安装导轨的滑台必须与导轨具有同等的精度，加工成本高，体积大；导轨需要单独液压系统驱动；需要润滑并且定期维护检查。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种轴承滚道超精机超精头主轴进、退机构及其使用方法，完全实现了导轨滑台机构的功能，并且超精机主体结构得到了明显及有效的简化，制作及维护成本均大幅降低，精度控制变得更加容易，实现了高效低成本的有益效果。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种轴承滚道超精机超精头主轴进、退机构，包括回转轴、基座、拉紧弹簧、气动牵引杆、气动顶升杆、弹性变形体、主轴安装台、超精头主轴、跳进限位挡块、跳出限位挡块、工位限位挡块和移出限位挡块。

所述回转轴竖直放置相对于床身固定，

所述基座一端与所述回转轴转动配合，

所述弹性变形体的第一端下端面与所述基座固定、第二端上端面与所述主轴安装台底部固定，

所述气动顶升杆竖向贯穿主轴安装台、与所述主轴安装台滑动配合，所述气动顶升杆位于所述主轴安装台的下方，

所述拉紧弹簧一端安装于基座，一端安装于主轴安装台

所述气动牵引杆一端铰接于基座，一端铰接于床身，

所述超精头主轴安装在所述主轴安装台顶面上。

所述跳进限位挡块和所述跳出限位挡块沿所述超精头主轴的轴向分别布置在所述主轴安装台的上下两侧，位于弹性变形体和气动顶升杆之间，相对于基座固定。

所述工位限位挡块和所述移出限位挡块沿所述基座以所述回转轴为轴的转动方向布置在基座的两侧，相对于所述床身固定。

进一步地，所述弹性变形体上开有一组中心对称的U型凹槽，所述弹性变形体的变形点为这组U型凹槽的旋转对称中心，变形点在所述超精头主轴轴线上，

所述弹性变形体第一端上端面与所述主轴安装台底面之间以及所述弹性变形体第二端下端面与所述基座顶面之间设有空隙。

所述一种轴承滚道超精机超精头主轴进、退机构的使用方法，包括如下步骤：

第一步，所述气动顶升杆向上升将所述主轴安装台顶起直至所述主轴安装台靠住所述跳出限位挡块，所述气动牵引杆拉住所述基座靠住所述移出限位挡块；

第二步，所述气动牵引杆推动所述基座绕所述转轴转动直至所述基座被所述工位限位挡块挡住，所述主轴安装台带动所述超精头主轴随基座转动至加工工位，所述油石移入轴承套圈内部；

第三步，所述气动顶升杆向下运动，使主轴安装台靠住跳进限位挡块，此时油石跳入所述轴承滚道，并与所述轴承滚道表面贴合；

第四步，待超精加工完成后，所述气动顶升杆将所述主轴安装台顶起直至所述主轴安装台被所述移出限位挡块挡住，气动牵引杆拉动基座，使其转动直至靠住移出工位挡块。

本发明一种轴承滚道超精机超精头主轴进、退机构及其使用方法，通过弹性变形零件产生少量位移实现油石在工件滚道内的跳进跳出，通过超精头系统整体旋转实现油石进出工件工位。用弹性变形取代了导轨直线运动，零件的制作成本大大降低，弹性材料在弹性模量范围内寿命永久，结构简单紧凑，体积小，无需润滑，无运动磨损，利用气动系统驱动即可，各方面均优于传统导轨滑台系统；同样，采用了回转轴和轴承，使回转运动取代了导轨直线运动，易加工，精度高，成本低，维护方便。

附图说明

图1所示从左到右依次为本发明和现有技术中油石在工作位置、油石跳出轴承滚道、油石移出轴承套圈的示意图；

图2所示从左到右依次为现有技术中利用直线运动导轨的横、纵向滑台使油石处于工作位置、跳出轴承滚道和移出轴承套圈的示意图；

图3所示从上到下依次为本发明中的油石位于工作位置时的主视和俯视示意图；

图4所示从上到下依次为本发明中的油石跳出轴承滚道时的主视和俯视示意图，其中箭头表示气动顶升杆向上移动时，油石跳出出轴承滚道的方向；

图5所示从上到下依次为本发明中的油石移出轴承套圈时的主视和俯视示意图，其中箭头表示为实现油石移出轴承套圈，主轴安装台随基座23转动的方向；

图6所示从上到下依次为本发明中所述弹性变形体的未变形时示意图和变形后示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1、3至6所示的一种轴承滚道超精机超精头主轴进、退机构及其使用方法，包括回转轴28、基座23、气动顶升杆24、弹性变形体22、拉紧弹簧27、气动牵引杆212、主轴安装台21、超精头主轴18、跳进限位挡块26、跳出限位挡块25、工位限位挡块210和移出限位挡块211。

回转轴28相对于床身217固定。基座23一端设有竖向贯穿的通孔，回转轴28穿过该通孔，通过位于该通孔内顶端和底端的轴承29与基座23转动配合。弹性变形体22的第一端221下端面与基座23固定、第二端222上端面与主轴安装台21底部固定。气动顶升杆24安装在基座23上，并竖向贯穿基座23、与基座23滑动配合。气动顶升杆24端头位于主轴安装台21的下方、弹性变形体22的外侧，其位于弹性变形体22第一端221和第二端222连线的延长线上。拉紧弹簧27安装在靠近气动顶升杆24的位置，其一端安装于基座23，一端安装于主轴安装台21。气动牵引杆212位于基座23侧面，一端铰接于基座23，一端铰接于床身217，即是轴承29滚道超精机机床。超精头主轴18安装在主轴安装台21顶面上，超精头主轴18包括油石和用于安装油石的油石架，在此可看做一个部件。

弹性变形体22上开有一组中心对称的U型凹槽，弹性变形体22的变形点为这组U型凹槽的旋转对称中心223，而且此变形点落在超精头主轴18轴线上。弹性变形体22第一端221上端面与所述主轴安装台21底面之间以及弹性变形体22第二端222下端面与基座23顶面之间设有空隙。

跳进限位挡块26和跳出限位挡块25沿超精头主轴的轴向分别布置在主轴安装台21的上下两侧，位于弹性变形体22和气动顶升杆24之间，相对于基座23固定。工位限位挡块210和移出限位挡块211沿基座23以回转轴28为轴的转动方向布置在基座23的两侧，相对于床身217固定。跳进限位挡块26安装在主轴安装台21下方的基座23上，其作用是定位主轴安装台21面，在与其上方主轴安装台21面贴合时，超精头主轴18轴线竖直，且油石跳进滚道，其控制油石跳进位置并有位置精度要求。跳进限位挡块26高度在装配调试后固定，不可再调。定位时，主轴安装台21靠住跳进限位挡块26，并被连接在基座23上的拉紧弹簧27牢牢拉住。跳出限位挡块25位于主轴安装台21上方，控制主轴安装台21向上方移动的移动量，进而控制油石的跳出量，其与主轴安装台21的距离按待加工工件的规格不同进行调整。通过设置工位限位挡块210和移出限位挡块211，基座23的转动被限制在一定范围内。基座23紧贴工位限位挡块210时，主轴安装台21带动超精头主轴18随基座23转动至油石刚好位于待加工轴承套圈19内部，并对应滚道超精工位，保证位置精度。工件超精完成后，油石需移出轴承套圈，此时基座23旋转至靠住移出限位挡块211，移出限位挡块211的位置要保证油石刚好完全移出，并留有一定安全距离，满足工件自动上下料不干涉。

使用时，机构先处于图5所示的初始状态：气动顶升杆24保持顶升状态，主轴安装台21靠住跳出限位挡块25，气动牵引杆212拉住基座23靠住移出限位挡块211，此时油石处于跳出滚道并移出工件的状态。首先，待加工轴承套圈19由其他机构自动上料到指定工位，气动牵引杆212推动基座23绕回转轴28转动，直至基座23被工位限位挡块210挡住并保持，使得主轴安装台21带动超精头主轴18随基座23转动至加工工位，此时油石移入轴承套圈内部，如图4所示。接着，气动顶升杆24向下运动，弹性变形体22恢复原始形状，使主轴安装台21靠住跳进限位挡块26，并被拉紧弹簧27拉住，此时油石跳入轴承滚道，并与轴承滚道表面贴合，如图3所示，超精头主轴进入工位动作完成。待超精加工完成后，气动顶升杆24克服弹性变形体22的弹性变形力和拉紧弹簧27的拉力将主轴安装台21顶起，直至主轴安装台21被移出限位挡块211挡住，此时油石跳出工件滚道。紧接着，气动牵引杆拉动基座23，使其转动至靠住移出工位挡块211，此时油石移出轴承套圈19，恢复到图5所示状态，超精头主轴退出工位动作完成。待轴承套圈19自动上下料后，机构再次循环动作。

本发明一种轴承滚道超精机超精头主轴进、退机构及其使用方法，通过弹性变形零件产生少量位移实现油石在工件滚道内的跳进跳出，通过超精头系统整体旋转实现油石进出工件工位。用弹性变形取代了导轨直线运动，零件的制作成本大大降低，弹性材料在弹性模量范围内寿命永久，结构简单紧凑，体积小，无需润滑，无运动磨损，利用气动系统驱动即可，各方面均优于传统导轨滑台系统；同样，采用了回转轴和轴承，使回转运动取代了导轨直线运动，易加工，精度高，成本低，维护方便。

Claims (3)

1.一种轴承滚道超精机超精头主轴进、退机构，其特征在于，包括回转轴、基座、拉紧弹簧、气动牵引杆、气动顶升杆、弹性变形体、主轴安装台、超精头主轴、跳进限位挡块、跳出限位挡块、工位限位挡块和移出限位挡块，

所述回转轴竖直放置相对于床身固定，

所述基座一端与所述回转轴转动配合，

所述弹性变形体的第一端下端面与所述基座固定、第二端上端面与所述主轴安装台底部固定，

所述气动顶升杆竖向贯穿主轴安装台、与所述主轴安装台滑动配合，所述气动顶升杆位于所述主轴安装台的下方，

所述拉紧弹簧一端安装于基座，一端安装于主轴安装台，

所述气动牵引杆一端铰接于基座，一端铰接于床身，

所述超精头主轴安装在所述主轴安装台顶面上；

所述跳进限位挡块和所述跳出限位挡块沿所述超精头主轴的轴向分别布置在所述主轴安装台的上下两侧，位于弹性变形体和气动顶升杆之间，相对于基座固定；

所述工位限位挡块和所述移出限位挡块沿所述基座以所述回转轴为轴的转动方向布置在基座的两侧，相对于所述床身固定。

2.如权利要求1所述一种轴承滚道超精机超精头主轴进、退机构，其特征在于，所述弹性变形体上开有一组中心对称的U型凹槽，所述弹性变形体的变形点为这组U型凹槽的旋转对称中心，变形点在所述超精头主轴轴线上，

所述弹性变形体第一端上端面与所述主轴安装台底面之间以及所述弹性变形体第二端下端面与所述基座顶面之间设有空隙。

3.如权利要求1所述一种轴承滚道超精机超精头主轴进、退机构的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，所述气动顶升杆向上升将所述主轴安装台顶起直至所述主轴安装台靠住所述跳出限位挡块，所述气动牵引杆拉住所述基座靠住所述移出限位挡块；

第二步，所述气动牵引杆推动所述基座绕所述转轴转动直至所述基座被所述工位限位挡块挡住，所述主轴安装台带动所述超精头主轴随基座转动至加工工位，油石移入轴承套圈内部；

第三步，所述气动顶升杆向下运动，使主轴安装台靠住跳进限位挡块，此时油石跳入所述轴承滚道，并与所述轴承滚道表面贴合；

第四步，待超精加工完成后，所述气动顶升杆将所述主轴安装台顶起直至所述主轴安装台被所述移出限位挡块挡住，气动牵引杆拉动基座，使其转动直至靠住移出工位挡块。