一种转盘式自动送料无心磨削加工装置及其方法与流程

1.本发明涉及磨削装置技术领域，具体为一种磁力双转盘柔性驱动自动送料无心磨削加工装置及其方法。


背景技术：

2.现有技术的无心磨削自动送料较为普遍，主要采用的是两种，一是贯穿式进给无心磨削，工件沿着自身轴线做直线运动，导轮形状复杂、长度大、直径大，因此形状修整和更换的成本高，生产柔性低而且导轮转速低，材料去除率低；二是切入式进给无心磨削，需要配置机械手才能实现自动化加工，因此生产效率低，且只能用于较大尺寸的圆柱或圆锥工件，不能用于小尺寸的工件。因此，本专利针对短圆柱、短圆锥的外圆表面的自动化精密磨削加工进行设计。
3.为了解决上述问题，本案由此而生。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种转盘式自动送料无心磨削加工装置及其方法，解决了上述背景技术中提出的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种转盘式自动送料无心磨削加工装置，适用于短圆柱或短圆锥工件的自动化精密磨削加工，包括底座、砂轮、导轮、保持架，所述砂轮、导轮、保持架分别由设于底座上的砂轮驱动机构、导轮驱动机构、保持架驱动机构来驱动旋转；所述保持架和导轮作顺时针旋转，砂轮做逆时针旋转，三者转速数值各不相同；所述砂轮轴心与导轮轴心呈水平放置，且砂轮外圆表面与导轮外圆表面在半径方向具有间隙，该间隙等于工件外圆直径与预期加工余量的差；所述导轮与保持架同心放置，保持架呈环形，且外圆圆周均匀开设有孔槽，工件置于保持架的孔槽中，且与导轮接触，工件从保持架的上方进料、下方出料。
8.优选的，所述保持架驱动机构包括磁力双转盘机构、电机一，磁力双转盘机构包括主驱动盘、从驱动盘，主驱动盘连接于电机一的输出轴上，从驱动盘通过轴承设于输出轴上并连接保持架，其中主驱动盘和从驱动盘轴向紧挨设置，在磨削区域作业时，主驱动盘通过磁力柔性传动从驱动盘进行转动。
9.优选的，所述主驱动盘和从驱动盘的端面均开有多个矩形槽，矩形槽呈环形分布，所述矩形槽内设置磁钢片，磁钢片的下方放置有橡胶垫，在磁钢片的上方通过矩形端盖和螺钉将磁钢片锁紧固定，所述主驱动盘和从驱动盘上的磁钢片正对放置，实现磁钢片相向吸引。
10.优选的，所述导轮驱动机构包括电机二，导轮连接于电机二的输出轴上，所述电机一与电机二的输出端相对设置，且两者输出轴的轴心线相重合。
11.优选的，所述砂轮驱动机构包括砂轮驱动电机，砂轮通过砂轮驱动电机驱动转动，砂轮的两侧分别通过砂轮卡盘和砂轮端盖进行固定，所述砂轮外圆表面与导轮外圆表面在半径方向的间隙通过传动机构控制。
12.优选的，所述传动机构包括砂轮进给电机、滚珠丝杠，其中砂轮驱动电机的底部连接有底板，底座上设有与底座侧边平行的导轨，底板底部滑动连接于导轨上，所述砂轮进给电机通过驱动滚珠丝杠，使得底板沿着导轨进行水平运动。
13.优选的，所述工件为短圆柱或短圆锥，工件为短圆柱时，导轮和砂轮形状均为圆柱形，保持架的孔槽为矩形；工件为短圆锥时，导轮和砂轮形状均为圆锥形，锥角与工件相同，保持架的孔槽为梯形。
14.一种转盘式自动送料无心磨削加工装置的加工方法，包括如下步骤：
15.(1)进料过程中，工件从上方的进料处落入到保持架的孔槽中，保持架旋转，将该工件转动至砂轮与导轮之间的加工区域；
16.(2)加工过程中，保持架对工件施加推力作为加工载荷，工件在导轮旋转驱动下做旋转运动，同时砂轮旋转，对工件外圆表面的材料进行去除，工件外圆直径不断减小，直至工件外圆直径小于砂轮表面与导轮表面的间隙，此时在保持架的旋转作用下，工件与砂轮脱离接触，离开加工区域；
17.(3)保持架继续旋转，驱动工件的位置转动至保持架下方，此时工件受到自身重力作用实现自由落体，工件离开保持架落入到下方料槽中。
18.(三)有益效果
19.采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比，具备以下优点：
20.1、本发明一种转盘式自动送料无心磨削加工装置，根据圆柱工件尺寸调整砂轮的位置，配合导轮的转动实现圆柱工件的外圆表面材料磨削去除，同时保持架对工件施加推力作为加工载荷将磨削完成的圆柱工件送出磨削区域，因此工件可连续自动进料、自动加工、自动出料，实现较高的生产效率，工件直径可自动筛选保证了较高的尺寸和形状精度，此外采用较短的导轮，大幅降低了导轮形状修整和更换的成本。
21.2、本发明一种转盘式自动送料无心磨削加工装置，设置磁力双转盘机构，其中当主驱动盘旋转会带动从驱动盘旋转，在当圆柱工件进入磨削区，从驱动盘旋转受阻而速度减缓时，主驱动盘依旧可以恒速旋转，为从驱动盘持续提供动力，作为保持架对工件施加推力，直至圆柱工件穿过磨削区域，这种结构可以实现柔性传动。此外主驱动盘提供给从驱动盘的力矩恒定，同时从驱动盘的转速可以根据实际情况柔性变化，对电机也起到了保护作用。
附图说明
22.图1为本发明示意图；
23.图2为本发明俯视图；
24.图3为本发明图1中a向视图；
25.图4为本发明图1中b向视图；
26.图5为本发明磁力双转盘机构局部放大示意图；
27.图6为本发明主驱动盘轴向视图；
28.图7为本发明从驱动盘轴向视图；
29.图8为本发明加工示意图。
30.图中：1电机一、2支座、3联轴器、4轴承、5磁力双转盘机构、51主驱动盘、52从驱动盘、6保持架、7工件、8矩形孔、9导轮、10电机二、11砂轮、12砂轮进给电机、13底座、14导轨、15滚珠丝杠、16砂轮驱动电机、17锥齿轮减速器、18砂轮卡盘、19砂轮端盖、20行星齿轮减速器一、21底板、22磁钢片、23橡胶垫、24螺钉、25磁钢片盖板、26行星齿轮减速器二、27砂轮主轴、28孔槽、29砂轮主轴支座、30导轨滑块、31轴套、32转轴一、33转轴二、34磨削液喷头。
具体实施方式
31.下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细阐述。
32.如图1
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8所示：一种转盘式自动送料无心磨削加工装置及其方法，包括底座13、砂轮11，砂轮11设于底座13上，砂轮11通过砂轮驱动电机16进行驱动旋转，并在传动机构的带动下水平移动。
33.具体为传动机构包括砂轮进给电机12、滚珠丝杠15，其中砂轮驱动电机16的底部连接有底板21，底座13上设有与底座13侧边平行的导轨14，底板21底部设有的导轨滑块30与导轨14滑动连接，砂轮进给电机12通过驱动滚珠丝杠15，使得底板21沿着导轨14进行水平运动，继而带动砂轮11朝向磨削区域靠近或远离。
34.砂轮驱动电机16输出端连接有锥齿轮减速器17，其输出的砂轮主轴27上连接砂轮11，砂轮11的两侧分别通过砂轮卡盘18和砂轮端盖19进行固定，砂轮主轴27连接于砂轮主轴支座29上以得到支撑。
35.底座13的另一侧设有呈环形状的保持架6，保持架6外周周向均匀开设有多个孔槽28，每个孔槽28均与保持架6的中部相连通，且用于放置需磨削的工件7(短圆柱或短圆锥工件)。
36.保持架6中部悬空安置有导轮9，而落入保持架6外周孔槽28的工件7的内侧与导轮9相抵，在导轮9旋转作用下，工件7也做旋转运动，随着保持架6的转动，工件7的外侧可与移至磨削区域的砂轮相抵，从而进行磨削。
37.其中保持架6和导轮9的驱动各自采用保持架驱动机构和导轮驱动机构实现。保持架驱动机构和导轮驱动机构间隔布置，且输出端的方向相对设置，在保持架驱动机构和导轮驱动机构的带动下保持架6和导轮9各自旋转的轴心线重合。
38.需注意的是，考虑到工件7磨削时会受到砂轮的阻力而无法随保持架6转动，如果停止保持架驱动机构带动保持架6转动，则难以分辨工件7是否已经磨削完成，而如果保持架驱动机构始终保持驱动，工件7施加的力会反作用于电机一1，导致电机一1输出轴停转，进而导致作用力的硬着陆对电机一1本身产生损伤。
39.因此，本方案设计了磁力双转盘机构5(参见附图5
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7)，通过磁力双转盘机构5一侧与电机一连接，另一侧与保持架6连接，进而将电机一1施加旋转的作用力柔性传导以驱使保持架6进行转动。这样的优点在于，工件7在磨削区域磨削时，电机一1依旧能够正常运转并可无伤带动保持架6转动，在磨削完成时又能即刻带动相应的工件7旋转脱离磨削区域供下一个工件7进行磨削作业，实现连续自动进料、自动加工、自动出料。
40.具体的，磁力双转盘机构5包括主驱动盘51、从驱动盘52，主驱动盘51通过保持架
驱动机构驱动转动，从驱动盘52连接保持架6，其中主驱动盘51和从驱动盘52轴向紧挨设置，在磨削区域作业时，主驱动盘51通过磁力柔性传动从驱动盘52进行转动。
41.主驱动盘51和从驱动盘52的端面均开有多个矩形槽，矩形槽呈环形分布，矩形槽内设置磁钢片22，磁钢片22的下方放置有橡胶垫23，在磁钢片22的上方通过矩形端盖和螺钉24将磁钢片22锁紧固定，主驱动盘51和从驱动盘52的磁钢片22面对面放置，并使用轴套31使两个盘之间保持较小的间隙，实现磁钢片相向吸引。
42.使用时，当主驱动盘51旋转会带动从驱动盘52旋转，但是当工件7进入磨削区，从驱动盘52旋转受阻而速度减缓时，主驱动盘51依旧可以恒速旋转，为从驱动盘52持续提供动力，直至工件7穿过磨削区域。这种结构可以实现柔性传动，主驱动盘51提供给从驱动盘52的力矩恒定，但从驱动盘52的转速可以根据实际情况柔性变化，对电机也起到了保护作用。
43.本方案使用的保持架驱动机构包括电机一1，电机一1通过支座一固定于底座13上，电机一1的输出端连接有行星齿轮减速器一20，且输出端通过联轴器3连接有转轴一32，其中主驱动盘51连接于转轴一32上随转轴一32同步转动，从驱动盘52通过轴承4连接于转轴二33上，并在主驱动盘51的磁力带动下进行转动。导轮驱动机构包括电机二10，电机二10通过支座二固定于底座13上，电机二10的输出端连接有行星齿轮减速器二26，且输出端通过联轴器3连接有转轴二33，导轮9连接于该转轴二33上，并与之同步转动。
44.本方案中待加工工件主要为短圆柱或短圆锥工件。具体的，工件为短圆柱时，导轮和砂轮形状均为圆柱形，保持架的孔槽为矩形；工件为短圆锥时，导轮和砂轮形状均为圆锥形，锥角与工件相同，保持架的孔槽为梯形。
45.参见附图8，本方案中一个工件的磨削加工分为三个阶段：
46.(1)进料过程中，工件7从进料口落入到保持架6的孔槽中，保持架旋转，将该工件转动至砂轮11与导轮9之间；(2)加工过程中，保持架6对工件施加推力作为加工载荷，工件7在导轮9旋转驱动下做旋转运动，同时砂轮11旋转，对工件7外圆表面的材料进行去除，工件7外圆直径不断减小，直至工件7外圆直径小于砂轮11表面与导轮9表面的间隙，此时在保持架6的旋转作用下，工件7与砂轮9脱离接触，离开加工区域；(3)出料过程中，保持架6继续旋转，驱动工件的位置转动至保持架6下方，此时工件受到自身重力作用实现自由落体，工件7离开保持架6落入到料槽中，供后续加工处理。
47.磨削区域(加工区域)还使用到磨削液喷头34喷射磨削液，起到冷却和润滑作用。
48.以上所述依据实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项使用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其保护的范围。