无固定夹紧的盘类工件定位支撑装置及磨床的制作方法

本技术涉及磨削设备，具体地说是一种无固定夹紧的盘类工件定位支撑装置及磨床。

背景技术：

1、众所周知，汽车制动系统是汽车的关键部件，刹车片与刹车盘组成一对摩擦副，通过刹车片对偶件制动达到制动功能。

2、碳陶复合刹车材料是 20 世纪 90 年代发展起来的一种以高强度碳纤维为增强体，以热解碳、碳化硅（sic）等为基体的多相复合刹车材料，是在碳/碳复合刹车材料的基础上引入具有“1、碳陶瓷刹车盘在摩擦的时候产生的损耗很小，这是区别与金属刹车盘的最大的优势。刹车盘在摩擦的时候，金属材质的刹车盘多多少少会有噪音，而碳陶瓷刹车盘通常不会有异响，2、关于使用寿命，碳陶瓷刹车盘的使用寿命比普通刹车盘的使用寿命长很多，3、碳陶瓷刹车盘有很好的物理性能，而且碳陶瓷刹车盘的机械强度很高，可以承受很大的剪切力和压力，散热也很快，4、碳陶瓷刹车盘的制动性能也很不错，耐高温。如果想要制动性能更好，就选择更高的摩擦系数，摩擦系数不会因为工作温度的升高而降低；而普通的金属刹车盘摩擦产生热量后，摩擦系数会随着温度的变化而变化。在走陡坡或者需要频繁刹车的时候这个优势就体现出来了，普通的刹车盘容易发软和发热，碳陶瓷刹车盘的制动性能更稳定。”优异抗氧化性能的碳化硅（sic）陶瓷硬质材料作为基体的一种刹车材料，其具有既保持了碳/碳复合刹车材料密度低、耐高温的优点，又克服了碳/碳刹车材料静摩擦系数低、湿态衰减大、摩擦寿命不足及环境适应性差等缺点，成为新一代刹车材料，在汽车和高速列车等现代交通工具的刹车制动领域具有广阔的应用前景。

3、而超高的车速，加上电车本身较大的质量，普通的制动系统在极限状态下确实难堪重任，所以将来很多汽车厂家准备给电动汽车换上碳陶瓷刹车盘，并且四个轮子均采用碳陶盘，以实现最强的制动效果。

4、但目前，由于碳陶瓷刹车盘的硬度非常高，且在利用双端面磨床磨削端面时，由于碳陶瓷刹车盘整个在双端面磨削过程中会产生非常高的温度，而碳陶瓷刹车盘的优点则是，温度越高，其摩擦系数越高，因此，加工难度非常大，现有的双端面磨床在磨削碳陶瓷刹车盘时，每个部件的加工工时一般在3个多小时，一个工人一个班只能加工2件工件，由此造成碳陶瓷刹车盘总体的高昂价格。请看网上公开了2021 年 11 月，特斯拉宣布将在 2022年中期，为旗下最快量产车 model s plaid 车型提供碳陶瓷刹车套件，该套装的成本已达2 万美元，约合人民币 12.78 万元。由此可见，虽然碳陶瓷刹车盘未来市场前景一片广阔，但由于加工成本特别高，进而造成很多汽车厂商无法接受。

5、由此可见，对于碳陶瓷刹车盘加工时间长、磨削难度大，总体成本高，国内外业界都在研究这一难题，到目前为止，还没有解决该问题的方法和设备。

技术实现思路

1、本实用新型为了解决上述现有技术的实质性不足，提供了一种具有结构新颖、加工速度快、加工效率高、加工成本低、加工质量高的无固定夹紧的盘类工件定位支撑装置及磨床。

2、本实用新型解决上述技术问题采用的技术手段是：

3、一种无固定夹紧的盘类工件定位支撑装置，其特征在于设有拨轮（3-3）、旋转驱动装置（3-2）和支轴（3-5），所述支轴经旋转驱动装置（3-2）驱动，所述支轴上设有拨轮，所述拨轮（3-3）外圆部间隔设有与工件相配合且限制工件周向旋转的限制部，以限制工件（6）相对于拨轮（3-3）周向旋转，且轴向无固定夹紧，所述拨轮（3-3）的厚度小于工件厚度，以利于方便对硬度高的诸如碳陶瓷刹车盘类工件（6）进行双端面加工，避免双端面磨削机构（2）触碰到拨轮（3-3），硬度高的碳陶瓷刹车盘类工件的两端面在进入双端面磨削装置中磨削时，能够使得（6）的两个磨削端面随着双端面磨削装置的双端面的平行度、厚度和平面度轴向移动浮动调整，进而实现了硬度高的工件在磨削过程中两端面的厚度、平行度、平面度和粗糙度的加工要求。

4、本实用新型所述旋转驱动装置（3-2）可以由旋转驱动电机（3-2-1）、传动装置（3-2-2）组成，所述旋转驱动电机（3-2-1）固定在座板（3-1）上，所述旋转驱动电机（3-2-1）的输出轴经传动装置（3-2-2）与支轴（3-5）相连接。

5、本实用新型所述传动装置（3-2-2）可以是由齿轮和驱动齿轮组成的传动箱（3-4），所述驱动齿轮固定在旋转驱动电机的输出轴上，所述驱动齿轮与齿轮相啮合来传动动力，所述齿轮固定在支轴上，所述支轴与传动箱可转动连接。

6、本实用新型也可在所述驱动齿轮和齿轮间啮合有中间齿轮，所述中间齿轮经中间轴与传动箱（3-4）可转动连接。

7、本实用新型所述传动箱（3-4）前端自支轴（3-5）轴心向前（指的是向双端面磨削装置方向）的伸出长度小于拨轮（3-3）的半径，以避免砂轮磨削到传动箱。

8、本实用新型所述限制部是由所述拨轮（3-3）外周间隔设有与工件（6）内孔相配合且限制工件（6）周向旋转的凸起和/或凹槽首尾连接而成，通过凸起和/或凹槽与刹车盘内圈设有的凹槽和/或凸起相配合插接；也可以是在所述拨轮外部表面圆周间隔设有刹车盘定位插销，所述刹车盘定位插销用于带动刹车盘旋转。

9、本实用新型还可通过如下措施得到：

10、如附图2所示，一种无固定夹紧的盘类工件定位支撑装置，其特征在于设有拨轮（3-3）、工件安装齿轮（3-6）、齿轮箱（3-7）、驱动齿轮（3-8）和旋转驱动装置（3-2），所述拨轮（3-3）的内圈圆周设有与工件（6）外圈相配合且限制工件周向旋转的限制部，以限制工件相对于拨轮（3-3）周向旋转，所述拨轮（3-3）外周与工件安装齿轮（3-6）内圈固定连接，所述工件安装齿轮（3-6）外周与齿轮箱（3-7）上设有的圆形光孔（3-14）相配合轴向定位且周向可转动连接，以利于通过圆形光孔（3-14）对工件安装齿轮（3-6）进行定心，所述工件安装齿轮（3-6）一侧与驱动齿轮（3-8）相啮合，所述驱动齿轮（3-8）经齿轮轴与齿轮箱（3-7）可转动连接，所述驱动齿轮（3-8）经旋转驱动装置（3-2）驱动，所述工件安装齿轮（3-6）两端与齿轮箱的左右封板之间有间隙，以防止工件安装齿轮（3-6）与齿轮箱(3-7)脱离，所述齿轮箱（3-7）的厚度小于工件的厚度，以利于方便对硬度高的诸如碳陶瓷刹车盘类超薄工件进行双端面加工，避免双端面磨削机构（2）触碰到拨轮（3-3）、齿轮箱（3-7），硬度高的碳陶瓷刹车盘类工件（6）的两端面在进入双端面磨削装置中磨削时，能够使得工件（6）的两个磨削端面随着双端面磨削装置的双端面的平行度、厚度和平面度轴向配合浮动移动调整，进而实现了硬度高的工件（6）在磨削过程中两端面的厚度、平行度、平面度和粗糙度的加工要求，同时，由于在磨削过程中，旋转驱动装置（3-2）驱动驱动齿轮（3-8）带动工件安装齿轮（3-6）旋转，工件安装齿轮（3-6）带动拨轮上的工件旋转，显著增大工件的磨削速度。

11、本实用新型所述齿轮箱（3-7）上设有支撑旋转机构（3-10），所述支撑旋转机构（3-10）安装在齿轮箱（3-7）上，所述支撑旋转机构（3-10）与工件安装齿轮（3-6）连接，支撑工件安装齿轮（3-6）稳定旋转。

12、本实用新型所述支撑旋转机构（3-10）包括支撑齿轮（3-11）、支撑齿轮轴（3-12），所述工件安装齿轮（3-6）外周设有支撑齿轮（3-11），所述支撑齿轮（3-11）与工件安装齿轮（3-6）相啮合转动，所述支撑齿轮（3-11）设置在齿轮箱（3-7）的支撑孔（3-13）内，所述支撑孔（3-13）与工件安装齿轮（3-6）所在的圆形光孔（3-14）相连通，所述支撑齿轮（3-11）经轴承与支撑齿轮轴（3-12）固定连接，所述支撑齿轮轴（3-12）两端与齿轮箱（3-7）固定连接，或者所述支撑齿轮（3-11）固定在支撑齿轮轴（3-12）上，所述支撑齿轮轴（3-12）两端经轴承与齿轮箱（3-7）固定连接，以利于通过支撑齿轮支撑并导向工件安装齿轮旋转，确保工件安装齿轮轴心位置不偏移，工件安装齿轮旋转稳定，顺畅。

13、本实用新型所述支撑齿轮（3-11）设置在工件安装齿轮（3-6）的下端，以通过支撑齿轮支撑工件安装齿轮，防止工件安装齿轮下移。

14、本实用新型所述支撑齿轮（3-11）圆周分布在工件安装齿轮（3-6）外周，以通过多个支撑齿轮更好的导向支撑工件安装齿轮。

15、本实用新型可在所述工件安装齿轮（3-6）和驱动齿轮（3-8）之间设有中间齿轮（3-9），所述中间齿轮（3-9）分别与工件安装齿轮（3-6）和驱动齿轮（3-8）相啮合，所述中间齿轮（3-9）外周与齿轮箱（3-7）上的第二个圆形光孔周向可转动连接，以利于通过驱动齿轮经中间齿轮（3-9）带动工件安装齿轮旋转，进而使得工件安装齿轮带动拨轮内的工件旋转，通过设置中间齿轮，进一步延长了工件的磨削深度，所述中间齿轮（3-9）两端与齿轮箱两侧的左右封板之间有间隙，以防止中间齿轮（3-9）与齿轮箱(3-7)上的第二个圆形光孔脱离。

16、本实用新型所述工件安装齿轮（3-6）和/或中间齿轮（3-9）的材质可以采用耐磨度高的工程塑料制成，以达到耐磨性能高、重量轻、使用寿命长的作用。

17、本实用新型所述中间齿轮（3-9）为空心齿轮，以使得重量进一步减轻，方便快速传递动力。

18、本实用新型所述限制部可以是在所述拨轮（3-3）内圈圆周间隔设有与工件（6）外圈相配合且限制工件（6）周向旋转的内凸起和/或内凹槽，通过内凸起和/或内凹槽与刹车盘外圈设有的凹槽和/或凸起相配合插接；也可以是在所述拨轮内圈表面圆周间隔设有刹车盘定位插销，所述刹车盘定位插销用于带动刹车盘旋转。

19、一种磨床，包括床身（1）、双端面磨削机构（2）和控制系统，所述双端面磨削机构（2）经控制系统控制，其特征在于还设有如上所述无固定夹紧的盘类工件定位支撑装置（3）和直线导轨往复驱动装置（4），所述盘类工件定位装置（3）和双端面磨削机构（2）其中之一与固定在床身（1）上的直线导轨往复驱动装置（4）固定连接，其中另一与床身（1）固定连接，通过直线导轨往复驱动装置（4）带动所述盘类工件定位装置（3）和双端面磨削机构（2）相对运动，来达到实现盘类工件定位装置（3）上的工件做直线往复磨削的作用。

20、本实用新型可在双端面磨削机构（2）的进料端一侧面上设有滚动导入装置5，当所述盘类工件定位装置（3）带动工件进入双端面磨削机构（2）中磨削时，滚动导入装置5与工件间隙配合，以利于通过滚动导入装置5对工件进入双端面磨削机构（2）的磨削区磨削时进行导向，同时，在工件逐渐进入磨削区时，通过双端面磨削机构（2）自动调整工件的轴向位置时，使得工件在悬浮状态下自动随着双端面磨削机构（2）的左砂轮（2-1）和右砂轮（2-2）的磨削面调整工件加工面与磨削面的平行度和平面度，同时，还通过滚动导入装置5对工件的轴向移动距离进行限制，防止工件在磨削过程中脱离支轴（3-5），达到了无固定夹持时的安全磨削。

21、本实用新型所述滚动导入装置5是由滚动固定架（5-1）、辊轴（5-2）、导辊（5-3）组成，所述滚动固定架（5-1）固定在进料端侧面，所述滚动固定架（5-1）的自由端可转动地设有辊轴（5-2），所述辊轴（5-2）上固定有导辊（5-3），导辊（5-3）的侧面切线与左砂轮（2-1）或右砂轮（2-2）的磨削面在同一平面上，在工件进入磨削区时，通过导辊（5-3）对工件的轴向位移进行限位，避免工件未进入磨削区的部分向一侧移动而脱离支轴（3-5），同时还能随着工件的旋转而旋转地对工件进行导向，以保证工件的轴向悬浮磨削。

22、本实用新型所述滚动导入装置5设置两个，两个滚动导入装置5沿着进料端侧面垂直排列、且分别相对于支轴（3-5）上下镜像设置，以保证工件在进入磨削空间时的平稳移动。

23、本实用新型所述直线导轨往复驱动装置（4）是由线性导轨（4-1）、往复滑板（4-2）、直线伺服电机、丝杠和丝母组成，两个相平行的线性导轨（4-1）下端固定在床身（1）上，线性导轨（4-1）间设有丝杠，所述丝杠经轴承与固定在床身（1）上的轴承座相连接，所述丝杠一端与直线伺服电机驱动，所述丝杠上螺纹连接有丝母，所述丝母上端与往复滑板（4-2）固定连接，所述往复滑板（4-2）与线性导轨（4-1）滑动连接，所述直线伺服电机经输出轴与支轴（3-5）相连接，所述直线伺服电机经控制系统控制，所述盘类工件定位装置（3）下端与往复滑板（4-2）固定连接，或者所述双端面磨削机构（2）下端与往复滑板（4-2）固定连接。

24、本实用新型所述双端面磨削机构（2）是由左砂轮（2-1）、右砂轮（2-2）、左砂轮旋转驱动装置（2-3）、右砂轮旋转驱动装置（2-4）、左移动驱动装置（2-5）和右移动驱动装置（2-6），所述左砂轮（2-1）和右砂轮（2-2）镜像设置，所述左砂轮（2-1）经左砂轮旋转驱动装置（2-3）驱动，所述左砂轮（2-1）的横向移动经安装在左砂轮旋转驱动装置（2-3）下端的左移动驱动装置（2-5）驱动，所述右砂轮（2-2）经右砂轮旋转驱动装置（2-4）驱动，所述右砂轮（2-2）的横向移动经安装在右砂轮旋转驱动装置（2-4）下端的右移动驱动装置（2-6）驱动，所述左移动驱动装置（2-5）和右移动驱动装置（2-6）安装在床身（1）上或者安装在往复滑板（4-2）上，所述左砂轮旋转驱动装置（2-3）、右砂轮旋转驱动装置（2-4）、左移动驱动装置（2-5）和右移动驱动装置（2-6）分别经控制系统控制。

25、本实用新型所述左砂轮旋转驱动装置（2-3）、右砂轮旋转驱动装置（2-4）分别是由砂轮旋转伺服电机、旋转支轴支撑套、旋转支轴组成，所述左砂轮旋转驱动装置（2-3）中的旋转支轴经支撑轴承穿过旋转支轴支撑套一端与左砂轮（2-1）固定连接，另一端与砂轮旋转伺服电机的输出轴固定连接，所述右砂轮旋转驱动装置（2-4）中的旋转支轴经支撑轴承穿过旋转支轴支撑套一端与右砂轮（2-2）固定连接，另一端与砂轮旋转伺服电机的输出轴固定连接。

26、本实用新型所述左砂轮（2-1）和右砂轮（2-2）端面呈阶梯状，且分别为内圈（7）厚度大于外圈（8）厚度的阶梯状砂轮，以利于对台阶状盘类工件进行加工，达到快速磨削的作用。

27、本实用新型由于采用上述结构，具有结构新颖、加工速度快、加工效率高、加工成本低、加工质量高等优点。