[0001] 本发明属于复合磨削装置技术领域，具体涉及行星滚柱丝杠螺纹滚柱齿部和螺纹联合磨削装置，还涉及行星滚柱丝杠螺纹滚柱齿部和螺纹联合磨削方法。

[0002] 齿轮磨削作为一种高精度齿轮加工方法，主要用于淬硬齿轮的齿廓精加工，旨在提高齿轮的精度和表面光洁度。齿轮磨削主要分为两种方法：成形法和展成法。展成法磨齿装置加工精度及效率较高，应用较为广泛。成形法磨齿装置相对于展成法磨齿装置，其无展成运动，结构简单，控制与调整更为方便。

[0003] 螺纹磨削作为一种高精度螺纹加工方法，主要用于淬硬工件的精密螺纹加工，旨在提高螺纹的精度和表面光洁度。按砂轮截面形状不同分为两种：单线砂轮磨削和多线砂轮磨削。其中单线砂轮磨削精度高，砂轮修整较为方便。多线砂轮磨削生产效率较高，但精度较低，砂轮修整较为复杂。

[0004] 针对典型零件行星滚柱丝杠螺纹滚柱加工方法，其主要的工艺步骤为：毛坯—热处理—校直—加工端面及中心孔—粗车—时效—加工端面及中心孔—半精车—滚齿—铣—粗磨—氮化—研中心孔—粗磨—探伤—时效—研中心孔—半精磨—时效—铣键槽—磨端部螺纹—研中心孔—精磨—检验。此工序需要多种专用设备、工序多、劳动强度大、生产管理成本高和周期长等特点。如图1，目前，对于零件齿部和螺纹精加工通常是采用两种或者三种设备进行磨齿、粗磨螺纹和精磨螺纹，即需要一台齿轮磨削装置，至少一台具备粗磨和精磨螺纹的装置，或者粗磨螺纹装置和精磨螺纹装置各一台，生产成本高，生产周期长。因此，在结合上述情况的基础上，发明了一种齿部和螺纹联合磨削装置，将工序中的齿部磨削和螺纹磨削集成于一种装置上，一次装夹即可完成零件齿部和螺纹的磨削，极大的节约加工时间和加工成本。

[0051] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

[0052] 实施例1

[0053] 本发明行星滚柱丝杠螺纹滚柱齿部和螺纹联合磨削装置，结构如图1、图4所示，包括床身1,在床身1前部活动安装有Z轴移动机构3，Z轴移动机构3上连接有Z轴托板4，Z轴托板4上连接有尾架托板7，头架5通过螺栓安装在Z轴托板4上，尾架6通过螺栓安装在尾架托板7上；工件17(如图2所示)顶紧安装于头架5和尾架6之间；

[0054] 床身1后方活动安装有X轴移动机构10，X轴移动机构10通过立柱2连接有Y轴移动机构8；Y轴移动机构8与A轴旋转机构12通过Y轴托板9活动相连，A轴旋转机构12能够绕X轴旋转；A轴旋转机构12朝向Z轴移动机构3的一端集成有磨削头组件。

[0055] 磨削头组件包括螺纹磨削头Ⅰ13、螺纹磨削头Ⅱ14、齿部磨削头Ⅰ15、齿部磨削头Ⅱ16，四个磨削头依次沿上下左右四个方向交错布置。

[0056] X轴移动机构10上连接有X轴托板11，立柱2固定在X轴托板11上，Y轴移动机构8能够沿立柱2上下运动，

[0057] 如图3所示，Y轴移动机构8包括固定于立柱2上的Y轴伺服电机，Y轴伺服电机通过联轴器18与丝杆19相连，丝杆19上套接有丝杆螺母20，连接座21通过螺栓安装在丝杆螺母20上，Y轴托板9固定安装在连接座21上、与A轴旋转机构12的支撑安装座12‑1固定连接，A轴旋转机构12包括绕X方向的旋转轴12‑2，旋转轴12‑2通过轴承A12‑3与支撑安装座12‑1活动连接，A轴旋转机构12通过电机驱动。

[0058] 如图5所示，头架包括C轴驱动机构5‑2，C轴驱动机构5‑2连接在C轴旋转机构支座5‑1上，C轴驱动机构5‑2包括与C轴旋转机构支座5‑1相连接的固定部分和通过电机驱动的旋转部分中心轴B5‑4；中心轴B5‑4与轴承B5‑3内圈过盈配合，轴承B5‑3外圈和C轴驱动机构固定部分间隙配合，中心轴B5‑4远离C轴旋转机构支座5‑1的一端设有头架顶尖5‑5，头架顶尖5‑5与尾架顶尖6‑5位置相对，用于顶紧工件17。

[0059] 如图6‑7所示，尾架6固定于尾架托板7上，尾架6包括滑动连接在尾架托板7上的尾架滑板6‑1，尾架滑板6‑1上通过螺栓连接有尾架导轨座6‑2，油缸6‑6通过螺栓连接在尾架导轨座6‑2上，尾架导轨座6‑2沿导轨活动连接有滑座6‑3，滑座6‑3上固定有顶尖座6‑4，顶尖座6‑4上靠近头架一侧设置有尾架顶尖6‑5；

[0060] 油缸推杆6‑7通过螺母连接在滑座6‑3上，油缸推杆6‑7能够推动滑座6‑3沿着Z轴方向移动从而带动尾架顶尖6‑5顶紧工件。

[0061] 尾架顶尖6‑5与C轴旋转机构同轴相对应。

[0062] 中心轴B5‑4上还设有编码器，编码器能够实现C轴精确定位；中心轴B5‑4沿Z向设置，通过电机驱动绕Z轴回转。

[0063] 螺纹磨削头Ⅰ13、螺纹磨削头Ⅱ14的结构一致，通过主轴、支座连接在A轴旋转机构12上，螺纹磨削头Ⅰ13和螺纹磨削头Ⅱ14轴线角度相差90度；

[0064] 螺纹磨削头Ⅰ13采用集成于主轴前部的多线砂轮、或者单线与多线砂轮；螺纹磨削头Ⅱ14采用集成于主轴前部的单线砂轮；多线砂轮用于工件螺纹的粗磨削，单线砂轮用于工件螺纹的精磨削。

[0065] 齿部磨削头Ⅰ15和齿部磨削头Ⅱ16的结构一致，包括装于主轴中的刀柄、前端通过砂轮固定座将齿部磨削砂轮固定其中；齿部磨削头Ⅰ15和齿部磨削头Ⅱ16通过主轴、支座连接在A轴旋转机构12上，齿部磨削头Ⅰ15和齿部磨削头Ⅱ16轴线角度相差90度。

[0066] 实施例2

[0067] 本发明装置的使用状态为齿部磨削如图8所示，采用粗磨和精磨分开方式，粗磨采用多线砂轮，精磨采用单线砂轮；螺纹磨削方式如图9(a)‑图9(c)所示，如螺纹部长度较长，采用粗磨(图9(a)所示)和精磨(图9(b)所示)分开方式，粗磨采用多线砂轮，精磨采用单线砂轮，螺纹磨削头Ⅰ用于粗磨螺纹，螺纹磨削头Ⅱ用于精磨螺纹，可以解决一个磨头上集成粗磨和精磨两种砂轮磨头轴系悬伸过长，影响磨头刚性；如螺纹部长度较短，采用粗磨和精磨组合方式(图9(c)所示)，在螺纹磨削头Ⅰ上集成粗磨和精磨两种砂轮，不用切换磨削头，一种磨削头实现螺纹粗磨和精磨，实现螺纹高效磨削。

[0068] 实施例3

[0069] 本发明用于行星滚柱丝杠螺纹滚柱齿部和螺纹联合磨削方法，具体操作步骤如下：

[0070] 步骤1：装置各轴处于初始位，手动调节尾架滑板使头架顶尖和尾架顶尖距离大于工件总长30‑50mm距离，放置工件至夹持位，油缸通油，油缸推杆通过连接板推动滑座和顶尖座沿着Z轴负向移动，两个顶尖顶紧工件；

[0071] 步骤2：对工件齿部进行磨削；

[0072] A轴旋转机构顺时针回转切换至齿部磨削头Ⅰ，使齿部磨削头Ⅰ砂轮轴线和Y轴平行，同时实现齿部螺旋角偏转，通过Z轴和Y轴插补运动实现工件齿部和砂轮对中，X轴移动机构为进给机构，采用展成法完成齿部粗磨削；A轴旋转机构顺时针回转切换至齿部磨削头Ⅱ，使齿部磨削头Ⅱ砂轮轴线和Y轴平行，同时实现齿部螺旋角偏转，通过Z轴和Y轴插补运动实现工件齿部和砂轮对中，X轴移动机构为进给机构，采用展成法完成齿部精磨削；

[0073] 步骤3：对工件螺纹部分进行磨削；

[0074] 如工件螺纹部分长度较短，采用螺纹磨削头Ⅰ即可完成工件螺纹的粗精磨削，A轴旋转机构顺时针回转切换至螺纹磨削头Ⅰ，使螺纹磨削头Ⅰ砂轮轴线和Z轴平行，同时实现螺纹升角偏转，通过Z轴和Y轴插补运动实现螺纹和砂轮对中，X轴移动机构为进给机构，采用展成法一次性完成螺纹粗精磨削；

[0075] 如工件螺纹部分长度较长，采用螺纹磨削头Ⅰ和螺纹磨削头Ⅱ分别完成螺纹粗精磨削，A轴旋转机构顺时针回转切换至螺纹磨削头Ⅰ，使螺纹磨削头Ⅰ砂轮轴线和Z轴平行，同时实现螺纹升角偏转，通过Z轴和Y轴插补运动实现螺纹和砂轮对中，X轴移动机构为进给机构，采用展成法完成螺纹粗磨削，A轴旋转机构顺时针回转切换至螺纹磨削头Ⅱ，使螺纹磨削头Ⅱ砂轮轴线和Z轴平行，同时实现螺纹升角偏转，通过Z轴和Y轴插补运动实现螺纹和砂轮对中，X轴移动机构均作为进给机构，采用展成法完成螺纹精磨削。

[0076] 本发明装置即具有齿部磨削功能，又具有螺纹磨削的功能。并且设计了一种齿部磨头和螺纹磨头转动切换磨头结构，该机构也可实现齿部磨头和螺纹磨头分别改变齿部螺旋角和螺纹升角，使装置更加具有合理性。尾架配置自动顶紧装置顶紧工件，方便零件自动化批量加工。更为关键的是通过一种回转机构即实现了磨削功能切换，也实现了零件加工时改变齿部螺旋角和螺纹升角，装置集成度高，应用范围广。