本發明屬于機械加工領域，具體為一種多工位超硬材料砂輪端面加工轉臺。

背景技術：

超硬材料制品類產品在高效率、高加工精度、高精密制造技術等領域得到了長足的發展。杯碗碟型超硬砂輪是超硬材料制品中典型產品，主要應用于硬而脆的材料加工磨削，如石英、鉆石、光學玻璃、半導體、金剛石復合片，金剛石刀具等材料。

杯碗碟型砂輪主要使用位置是砂輪層端面。目前國內超硬材料杯碗碟型砂輪端面加工主要在M7480A型立式磨床上進行，加工方法主要有兩種方式：

一種是單個旋轉加工，即被加工砂輪固定在加工設備工作轉臺中心，加工時被加工砂輪隨著轉臺旋轉，采用連續磨削的方式進行砂輪層端面加工，這種加工方法簡單、精度高、成品率高、適合小批量生產，但是存在效率低、單位成本高等缺點；加工轉速不大于120rpm，單個生產工時0.25h，端面平面度0.02，端面與基準面平行度0.02。

另外一種是多個相對固定加工，這種方式是在加工設備轉臺上固定一個法蘭，多個被加工砂輪固定在法蘭上，加工時法蘭隨著轉臺旋轉，被加工砂輪相對法蘭固定采用斷續磨削的方式進行砂輪層端面加工，這種方法加工效率高、單位成本低、適合批量生產，但是存在容易崩邊、加工精度較低、成品率低等缺點。加工轉速不大于120rpm，單個生產工時0.05h,端面平面度0.03，端面與基準面平行度0.05。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是：目前超硬材料杯碗碟型砂輪端面加工過程中存在加工難度大、加工效率低、單位成本高等特性，生產效率低一直是一個困擾該類產品批量生產的瓶頸，為解決上述問題，提供一種多工位超硬材料砂輪端面加工轉臺。

本發明的目的是以下述方式實現的：

多工位超硬材料砂輪端面加工轉臺，包括箱體，箱體的上端鉸接有轉臺，箱體內設置有中心支座，中心支座上設置有主齒輪，轉臺上設置有至少一個安裝工件的工件臺，工件臺下端設置有驅動工件旋轉的行星輪，行星輪與主齒輪嚙合，箱體上分別安裝有電機一和電機二，電機一驅動轉臺旋轉，電機二驅動主齒輪旋轉。

電機一的輸出端與傳動軸一連接，傳動軸一的前端設置有錐齒輪一，轉臺與旋轉主軸連接，旋轉主軸上設置有與錐齒輪一嚙合的端面齒輪一。

旋轉主軸的上端設置有旋轉連接體，旋轉連接體與轉臺連接，旋轉連接體與中心支座鉸接。

電機二的輸出端與傳動軸二連接，傳動軸二上設置有錐齒輪二，錐齒輪二與鉸接在中心支座上的端面齒輪二嚙合，端面齒輪二上端連接有主齒輪。

工件臺內鉸接有工作軸，工作軸下端設置有行星輪，工作軸的上端設置有工件連接裝置。

工作軸通過軸承設置在軸承座內，軸承座與轉臺連接。

工作軸包括大端和小端，大端直徑大于小端直徑，大端設置在軸承座的上端，小端與軸承座配合，軸承座上端設置有環形凸臺一，環形凸臺一的直徑小于大端的直徑，工作軸大端上設置有與環形凸臺一配合的凹槽一。

箱體包括工作底板和外殼，中心支座設置在工作底板上，轉臺、電機一和電機二設置在外殼上。

轉臺通過防水法蘭與外殼鉸接，防水法蘭下端設置有環形凸臺二，外殼上設置有環形凸臺二配合的凹槽二。

相對于現有技術，本發明通過電機一帶動轉臺旋轉，工件臺隨轉臺公轉，由于工件臺下端設置有與主齒輪嚙合行星輪，工件臺在隨轉臺公轉時同時自轉，可以用來實現多個工件的低速加工，若同時啟動電機二，電機二帶動主齒輪旋轉，增加工件臺的自轉速度，實現多個工件的高速加工，若只開啟電機二，只有工件臺的自轉，可以用來加工單個工件。本發明采用行星輪雙向增速機械傳動結構，可以實現多個超硬材料杯碗碟型砂輪的連續磨削加工，生產效率能提高5倍以上，能為大規模批量生產提供有效手段。

附圖說明

圖1是本發明結構示意圖。

圖2是圖1俯視圖。

圖3是工件臺結構示意圖。

圖4是本發明總體技術方案圖。

其中，1是工作底板；2是外殼；3是電機連接板二；4是聯軸器二；5是傳動軸二；6是電機二；7是錐齒輪二；8是支撐軸承；9是端面齒輪二；10是行星輪；11是主齒輪；12是防水法蘭；13是工作上板；14是軸承座；15是工作軸；16是軸承定位法蘭；17是中心支座；18是轉臺軸承一；19是旋轉連接體；20是旋轉主軸；21是連接法蘭；22是端面齒輪一；23是錐齒輪一；24是傳動軸一；25是轉臺軸承二；26是聯軸器一；27是電機連接板一；28是電機一；29是工件。

具體實施方式

如圖1-圖4所示，多工位超硬材料砂輪端面加工轉臺，包括箱體，箱體的上端鉸接有轉臺，箱體內設置有中心支座17，中心支座17上設置有主齒輪11，轉臺上設置有至少一個安裝工件的工件臺，工件臺下端設置有驅動工件旋轉的行星輪10，行星輪10與主齒輪11嚙合，箱體上分別安裝有電機一28和電機二6，電機一28驅動轉臺旋轉，電機二6驅動主齒輪11旋轉。

電機一28的輸出端與傳動軸一24連接，傳動軸一28的前端設置有錐齒輪一23，轉臺與旋轉主軸20連接，旋轉主軸20上設置有與錐齒輪一23嚙合的端面齒輪一22。

旋轉主軸20的上端設置有旋轉連接體19，旋轉連接體19與轉臺連接，旋轉連接體19與中心支座17鉸接。轉臺包括工作上板13和連接法蘭21，旋轉連接體19上端與連接法蘭21連接，連接法蘭21與工作上板13連接，工件臺設置在工作上板13上。

電機二6的輸出端與傳動軸二5連接，傳動軸二5上設置有錐齒輪二7，錐齒輪二7與鉸接在中心支座17上的端面齒輪二9嚙合，端面齒輪二9上端連接有主齒輪11。

工件臺內鉸接有工作軸15，工作軸15下端設置有行星輪10，工作軸15的上端設置有工件連接裝置。工作軸15通過軸承設置在軸承座14內，軸承座14與轉臺連接。

箱體包括工作底板1和外殼2，中心支座17設置在工作底板1上，轉臺、電機一28和電機二6設置在外殼2上。轉臺通過防水法蘭12與外殼2鉸接，防水法蘭下端設置有環形凸臺二，外殼上設置有環形凸臺二配合的凹槽二，防水法蘭12與外殼2之間形成迷宮密封結構。

工作底板1與外殼2通過8個均布的M12高強度內六角螺釘固定；電機一28和電機二6與外殼2分別通過電機連接板一27和電機連接板二3連接；由于端面齒輪二9位置固定，傳動軸二5上套裝頭蝶形彈簧，蝶形彈簧設置在錐齒輪二7與外殼2內壁之間，錐齒輪二7通過蝶形彈簧產生軸向預緊力F，與端面齒輪二9嚙合時自動修正嚙合角度，使兩者運行平穩；端面齒輪二9與轉臺軸承二25外圈過渡配合，轉臺軸承二25內圈與中心支座17外圓過渡配合，通過專用法蘭進行固定；主齒輪11與端面齒輪二9通過6個均布的M8高強度內六角螺釘固定，主齒輪11端面壓緊轉臺軸承二25外圈，保證了轉臺軸承二25的外圈固定；中心支座17內圓與轉臺軸承一18外圓過渡配合，用8個均布的M6高強度內六角螺釘固定；轉臺軸承一18與旋轉連接體19間隙配合，用8個均布的M6高強度內六角螺釘固定；旋轉連接體19與旋轉主軸20花鍵間隙配合，旋轉主軸20下端用深溝球軸承與工作底板1連接，以保證旋轉主軸20徑向和軸向定位；旋轉主軸20與端面齒輪一22間隙配合，旋轉主軸20與端面齒輪一22通過平鍵連接，旋轉主軸20下端由圓螺母固定；端面齒輪一22與錐齒輪一23嚙合；錐齒輪一23與電機一28通過聯軸器一26和傳動軸一24連接，起到輸入軸的作用。行星齒輪10與主齒輪11嚙合時的間隙通過調整軸承座14保證；工作軸15和軸承座14通過兩套深溝球軸承連接，工作軸15包括大端和小端，大端直徑大于小端直徑，大端設置在軸承座14的上端，小端與軸承座14配合，軸承座14上端設置有環形凸臺，環形凸臺的直徑小于大端的直徑，工作軸15大端上設置有與環形凸臺配合的凹槽，工作軸15和軸承座14之間能形成迷宮密封，起到防水防塵的作用。防水法蘭12和工作上板13之間也形成迷宮密封，有效的防止水和灰塵進入工作臺內部。

多個工件高速加工狀態的具體實現方式：電機一28驅動→帶動錐齒輪一23旋轉→端面齒輪一22旋轉→旋轉主軸20旋轉→旋轉連接體19旋轉→連接法蘭21→工作上板13旋轉→行星輪10旋轉→工作軸15公轉+自轉；電機二6旋轉→錐齒輪二7旋轉→端面齒輪二9、主齒輪11旋轉→加速行星輪10旋轉→加速工作軸15自轉→實現多個工件29高速連續加工。

本發明工作原理

1.1單個工件29加工狀態

電機一28鎖止，錐齒輪一23、端面齒輪一22、工作上板13靜止不動。電機二6轉動，通過聯軸器二4帶動傳動軸二5旋轉；傳動軸二5與錐齒輪二7平鍵鏈接，錐齒輪二7旋轉；錐齒輪二7與端面齒輪二9嚙合，端面齒輪二9旋轉；端面齒輪二9與主齒輪11通過螺釘連接，主齒輪11旋轉；主齒輪11與行星輪10嚙合，行星輪10旋轉；行星輪10與工作軸15平鍵連接，工作軸15轉動；至此，可以實現工件29單獨加工。

在這種工況下，可以通過調整電機二6的速度，實現單個工件29不同速度下的單獨加工。

1.2多個工件29低速加工狀態

電機二6鎖止，傳動軸二5、錐齒輪二7、端面齒輪二9、主齒輪11靜止不動。電機一28旋轉，通過聯軸器一26帶動傳動軸一24旋轉；傳動軸一24與錐齒輪一23固定連接，錐齒輪一23旋轉；錐齒輪一23與端面齒輪一22嚙合，端面齒輪一22旋轉；端面齒輪一22與旋轉主軸20平鍵連接，旋轉主軸20旋轉；旋轉主軸20與旋轉連接體19花鍵連接，旋轉連接體19旋轉；旋轉連接體19與轉臺軸承一25和連接法蘭21分別螺釘連接，連接法蘭21與工作上板13連接，工作上板13旋轉，即實現公轉功能；工作上板13旋轉帶動與主齒輪11嚙合的行星輪10轉動，行星輪10與工作軸15平鍵連接，實現工作軸15相對工作上板13的自轉；至此，實現了工作軸15的公轉+自轉功能，可以進行工件29多個低速連續加工。

在這種工況下，可以通過調整電機一28的速度，實現多個工件29不同公轉速度下的連續加工。

1.3多個工件29高速加工狀態

在1.2的功能基礎上，改變電機二6的靜止狀態，使電機二6旋轉，可以依次帶動傳動軸二5、錐齒輪二7、端面齒輪二9、主齒輪11旋轉，主齒輪11與行星輪10嚙合，加速了行星輪10的旋轉速度，即工作軸15在保證公轉的同時，增加了自轉速度，可以提高單個工件29的加工行程，以此實現高效率加工，同時實現了工件29多個高速連續加工的功能。

在多個工件29高速加工的工況下，可以分別調節電機一28和電機二6的速度，實現多種工作軸15公轉+自轉的工況組合，以適應不同類型、規格、粒度、結合劑、加工速度和條件要求的生產需要。

(六)有益效果

本發明通過一種行星齒輪機械雙向增速傳動結構，可以實現單個工件29加工、多個工件29低速加工和多個工件29高速加工的多種不同生產要求下的工作方式。

單個工件29加工狀態適用于小批量、零星產品以及加工要求高的加工需求，可以同時裝夾不小于5個工件29，加工完一個工件29后，可以控制電機一28的轉動角度，實現對下一個工件29的單獨加工。自轉速度可達到1200rpm，工件端面平面度可達到0.02，工件端面與基準面的平行度能達到0.03，單個工件29加工工時可達到0.15h，生產效率提高，生產精度明顯提高。

多個工件29低速加工狀態適用于批量、尺寸精度要求低的產品，可以裝夾不小于6個工件29，實現多個工件29的加工。公轉速度可達到240rpm，工件自轉速度能達到1800rpm，工件端面平面度可達到0.03，工件端面與基準面的平行度能達到0.03，單個工件加工工時可達到0.05h，生產效率可達到以往水平，生產精度明顯提高。

多個工件高速加工狀態適用于批量、尺寸精度要求高的產品，可以裝夾不小于6個工件，如圖2所示，實現多個工件29的加工。通過調節電機二6的速度，可以增加單個工件29被加工行程，以滿足每個工件29充分修整要求。公轉速度可達到400rpm，工件29自轉速度能達到3000rpm，工件端面平面度可達到0.02，工件端面與基準面的平行度能達到0.02，單個工件29加工工時可達到0.03h，生產效率和加工精度都大大提高。

具體參數對比如下：

表1超硬材料杯碗碟型砂輪加工參數

以上所述的僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本領域的技術人員來說，在不脫離本發明整體構思前提下，還可以作出若干改變和改進，這些也應該視為本發明的保護范圍。