[发明专利]数控捏合元件磨床

说明书

技术领域

本发明涉及磨削加工技术领域，具体涉及一种双功能数控磨床，用于磨削平行双螺杆挤出机中螺杆元件，包括捏合盘和螺纹套的廓形磨削，属于数控磨床技术领域。

背景技术

高分子聚合物的混合、多功能陶瓷材料的制取、金属与非金属复合材料的配置使得材料共混机械的使用日益广泛，许多复合材料的重要性能指标与这些材料制作过程中的混炼效果密切相关。平行双螺杆挤出机是材料混炼中使用最广泛，混炼效果很好的一种机型。平行双螺杆挤出机的螺杆由积木化的捏合元件组成，捏合元件包含捏合盘与螺纹套两类零件。其中捏合盘元件的主要功能是混炼，螺纹套元件的主要功能是输送物料，由于运动机理复杂，这些捏合元件都有非常复杂的轮廓形状，设计曲面可由方程表达。捏合元件使用于高温高压环境中，必须使用硬质耐磨材料和表面硬化处理工艺制成，而且应使用精密磨削工艺作为最终工序，才能满足机器功能要求的尺寸精度和表面粗糙度。

目前捏合盘和螺纹套的廓形分散在多台机床切削加工，存在如下缺陷：

1、捏合盘的轴剖面廓形为窄深沟槽形，现在使用的铣削加工方法精度差、现有的磨床不能完成窄深沟槽端面的正常磨削；

2、对于如超音速喷涂等表面处理后的高硬度的表面无法加工；

3、按现行工艺制造的捏合元件制造精度达不到设计要求，混炼效果差，元件寿命短，贵重金属浪费严重；

4、捏合盘和螺纹套联结部位不光顺，互换性差，影响螺杆元件的组合效果。

针对上述缺陷，国内、外有报道称研制了一些捏合元件的加工机床和工艺，但因其功能单一，各元件加工质量差异很大，捏合元件组合的综合效果不能体现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种数控捏合元件磨床，实现平行双螺杆挤出机中两种不同捏合元件——捏合盘和螺纹套曲面外廓的磨削以作为其最终的精加工。

本发明的目的是这样实现的: 数控捏合元件磨床，包括磨床工作台上安装设置的前、后顶尖，砂轮及驱动砂轮旋转的砂轮电机，伺服电机及数控装置，其特征在于，设有用于磨削捏合盘磨头和用于磨削螺纹套磨头的两套磨头，两套磨头并列设置在磨床的滑台上，所述滑台设有驱动两套磨头纵向（X轴方向）前后移动的滚珠丝杠和滑轨，磨床上设有工作台横向（Z轴方向）左右移动的导轨，前顶尖和后顶尖之间设有装夹工件的芯轴，所述伺服电机分别驱动C轴的旋转运动、沿Z轴的直线运动、沿X轴的直线运动，C轴伺服电机驱动支承在前、后顶尖上的芯轴和 芯轴上安装的工件同步旋转，X轴伺服电机驱动滚珠丝杠带动两套磨头沿滑轨前后移动，Z轴伺服电机驱动滚珠丝杠带动工作台沿导轨左右移动。

所述导轨方向与Z轴同向。

所述滑轨方向与X轴同向。

所述数控装置包括控制系统上位机和专用数控装置。

所述砂轮为立方氮化硼（CBN）砂轮和刚玉类成形砂轮，立方氮化硼砂轮设置在磨削捏合盘磨头上，刚玉类成形砂轮设置在磨削螺纹套磨头上。

所述砂轮的修整设有金刚石滚轮机构。两种砂轮的修整设置同一金刚石滚轮机构，使用磨削机械传动链实现砂轮修整所需运动。

本发明结构合理科学，生产制造容易，成本低，使用效果好。磨削捏合盘和螺纹套这两种零件表面时，使用同一套数控系统和机械传动链。针对捏合盘元件和螺纹套元件都具有复杂的轮廓表面，并且模块化的这两种零件最后将拼装在一起，而且须保证光顺过渡的特点，把两类零件的精加工设计在同一台磨床磨削。数控装置驱动伺服电机在相同传动链下驱动三轴联动，实现砂轮修整、位置补偿和零件磨削所需的运动。捏合盘的窄深沟槽在端面磨削时，很容易使薄片砂轮的尖角处磨损为圆角，造成工件过大的平面度误差和槽底圆弧过大，薄片砂轮端面又不宜频繁修整，因此，这种零件的磨削应采用形状保持性极好的砂轮，并采用很高的线速度。螺纹套的磨削表面为螺旋曲面，且规格、品种繁多，砂轮需根据工件的磨削表面经常修整，适宜采用刚玉类砂轮在中低线速度下磨削。两类砂轮采用不同的线速度，要求砂轮架采用不同的磨头主轴装置。本发明中，两套磨头处于并列的相邻位置，以运动轨迹实现捏合盘的廓形磨削时，使用一套磨头，磨头主轴上安装立方氮化硼砂轮。成形磨削螺纹套廓形时，使用另一套磨头，一般情况下，磨头主轴上安装刚玉类砂轮。以该磨削工艺替代铣削作为捏合元件的精加工后，能保证捏合盘与螺纹套零件表面精度和端面形状的高度相同，满足组合后的光顺过渡。该技术方案的实现可以极大地降低制造时的运行成本，提高制造中的自动化程度。