高精度球面數控珩磨機的製作方法

2023-08-04 09:40:26 3

專利名稱：高精度球面數控珩磨機的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於磨削機械設備技術領域，涉及一種用於加工球面 工件的高精度球面數控珩磨機。
背景技術：
珩磨機是一種用於工件表面光整精加工的低速磨削機械。目前公 知的珩磨機大部分都是珩磨孔或平面的珩磨工具機，球面珩磨機較少。 而現有的球面加工設備大都採用準定心式結構的研磨機,準定心式結 構是指設備中的擺臂始終圍繞工件的曲率半徑的中心擺動的結構,擺
臂分為左右擺動或前後擺動，例如Q875型研磨機。這種工具機利用電 機帶動減速箱使主軸轉動，進而通過蝸輪蝸杆驅動曲柄搖杆機構使擺 臂擺動，裝在擺臂上的壓力頭再通過氣動元件和磨具給工仵'施加研磨 壓力。但上述結構的球面加工設備在實際應用中相應還存在有擺臂受 力情況不好，擺角調整不方便、磨具自轉角度"l不可控制、加工精 度低(圓度》2um)、操作不方便、噪聲大等缺陷。
實用新型內容
本實用新型的目的在於克服現有技術存在的缺陷，進而提供一種 結構合理、操作方便、加工效果好的高精度球面數控珩磨機。
用於實現上述發明目的的技術解決方案是這樣的:所提供的高精 度球面數控珩磨機由按上下位擠壓在被加工零件兩端的磨具和轉動 主軸、設置在磨具上端的壓力杆、連接在壓力杆上的可控摩擦力矩球 型鉸鏈以及可帶動壓力杆做往復擺動的擺動軸隨動彈性加力機構組 成，所說的擺動軸隨動彈性加力機構由調整杆、可繞擺架定位塊轉動 的擺架、可在氣動元件帶動下做橫嚮往復運動的自調心接頭以及由
DSP控制器控制的直流伺服電機組成，其中擺架與壓力杆並行設置， 調整杆鉸連在擺架和壓力杆之間，擺架下端鉸裝在自調心接頭上,直 流伺服電機通過帶滾珠導軌的擺軸拖板裝置機座上，其輸出軸連接在 擺架定位塊一側杆上。此外，本實用新型還在直流伺服電機和氣動元 件後部鉸接連裝有帶數字顯示器的力傳感器，在擺架定位塊的連接杆 上裝有光電測頭與數字顯示器。 -
本實用新型在定心變角球面展成原理的基礎上，在珩磨機壓力頭 部位設置了由主軸、磨具、可控摩擦力矩球型鉸鏈、壓力杆、被加工 零件組成的可控摩擦力矩球型鉸鏈軸系，當主軸在直流力矩電機帶動 下以角速度co轉動以及可控摩擦力矩球型鉸鏈帶動磨具以角速度e 擺動時，在珩磨摩擦力矩的作用下，磨具可繞自身軸線以角速度"l 轉動，co、 0、 "l三個參數相互關聯，工作中可通過DSP控制系統 來控制協調"、P、 col三個參數的最佳匹配。在本實用新型結構中 還設計了由調整杆、擺架、自調心接頭、氣動元件、擺架定位塊及直 流伺服電機組成的擺動軸隨動彈性力卩力機構，在珩磨加工過程中當由 於種種誤差引起球心變化時，隨動彈性加力機構會隨著球心的變化而 跟著變化角位移(Y )。結構中採用的DSP控制器可控制直流伺服電機 並通過直流伺服電機直接驅動擺架定位塊,完成由可控摩擦力矩球型 鉸鏈帶動磨具以角速度e擺動。此外，在設備中還設置了用於調整和 檢測研磨壓力的力傳感器數字顯示器和用於在加工過程中測量被加 工零件尺寸的光電測頭與數字顯示器。
與現有技術相比，本實用新型具有的有益效果是(1)、設備中設 置的可控摩擦力矩球型鉸鏈軸繫結構保證了磨具均勻磨損和球面工
件均勻珩磨，提高了加工精度，其呷度《0.5um、表面粗糙度Ra《 0. 2 y m，可控摩擦力矩球型鉸鏈解決了現有技術設備存在的co 1角速 度不可控制的問題，實現了控制協調"、e、 col三個參數的最佳匹 配；(2)、擺動軸隨動彈性加力機構、隨動力測量系統和隨動光電測長 系統保證了磨具的跟隨性和球面展開性，從而保證了銜磨加工精度； 力測量系統可數字顯示，極大地提高了設備的操作、控制性能；隨動 光電測長系統實現了在線測量，為數控珩磨機奠定了基礎；(3)、直流 伺服電機直接驅動擺動軸，省略了曲柄搖杆機構，通過DSP控制器實 現磨具擺動角度P的大小和擺動頻率的控制，擴大了珩磨球面角範 圍，極大地降低了設備噪聲，提高了操作控制性能；DSP控制器對隨 動力測量系統和隨動光電測長系統速行數據採集、處理、傳輸，提高 了高精度球面數控珩磨機的自動化和數位化水平。

附圖為本實用新型一個具體實施例的結構示意圖。 圖中各標號名稱分別為l一主軸，2_磨具，3 —可控摩擦力矩 球型鉸鏈，4一壓力杆，5_調節杆，6—擺架，7—自調心接頭，8_ 氣動元件，9一擺架定位塊，IO—直流伺服力矩電機，ll一精密角接 觸軸承，12—力傳感器，13 —數字顯示器，14一被加工零件，15—DSP 控制器，16—光電測頭與數字顯示器，17—珩磨液循環泵，18—珩磨 機基座，19一擺軸拖板與滾珠導軌，^0—金屬波紋管聯軸器，21_主 軸直流力矩電機，"一主軸角速度，"1一磨具自轉角速度，e—磨 具擺動軸角速度，Y—擺架角位移，SR—被加工零件球面半徑，F— 研磨壓力，Fl—氣動拉力，F2—傳感器被測力，F=F1=F2。
具體實施方式
以下將結合附圖和實施例對本實用新型的內容做進一步說明，但 本實用新型的實際製作結構並不僅限於下述的實施例。
參見附圖，本實用新型所述的高精度球面數控珩磨機由主軸l、
磨具2、可控摩擦力矩球型鉸鏈3、壓力杆4、擺動軸隨動彈性加力
機構以及隨動力測量系統和隨動光電測長系統等組成。主軸1可在直 流力矩電機21帶動下以角速度"轉動，磨具2在壓力杆4和可控摩 擦力矩球型鉸鏈3作用下與被加工零件14擠壓接觸，主軸1轉動後， 可控摩擦力矩球型鉸鏈3帶動磨具以角速度P擺動，磨具繞自身軸線 以角速度col轉動，通過DSP控制器15控制協調"、P、 "l三個參 數的最佳匹配，進而實現磨具2對被加工零件14的研磨加工。擺動 軸隨動彈性加力機構由調整杆5、擺架6、自調心接頭7、氣動元件8、 擺架定位塊9及直流伺服電機10組成，擺架6可繞擺架定位塊9轉 動，自調心接頭7在可氣動元件8帶動下做橫嚮往復運動。擺架6 與壓力杆4並行設置,調整杆5鉸連在擺架6和壓力杆4之間，擺架 6下端鉸裝在自調心接頭7上，直流伺服電機10通過帶滾珠導軌的 擺軸拖板19設置在機座18上，其輸出軸連接在擺架定位塊9 一側杆 上。當出現球心變化時，隨動彈性加力機構會隨著球心的而跟著變化 角位移Y。隨動力測量系統包括自調心接頭7、氣動元件8、力傳感 器12和數字顯示器12等組件，用於調整和檢測研磨壓力F， F=F1 =F2。隨動光電測長系統由擺架定位塊9、光電測頭與數字顯示器、 擺架16組成，用於在加工過程中測量被加工零件尺寸。
權利要求1.一種高精度球面數控珩磨機，其特徵在於它由按上下位擠壓在被加工零件(14)兩端的磨具(2)和主軸(1)、設置在磨具(2)上端的壓力杆(4)、連接在壓力杆(4)上的可控摩擦力矩球型鉸鏈(3)以及可帶動壓力杆(4)做往復擺動的擺動軸隨動彈性加力機構組成，所說的擺動軸隨動彈性加力機構由調整杆(5)、可繞擺架定位塊(9)轉動的擺架(6)、可在氣動元件(8)帶動下做橫嚮往復運動的自調心接頭(7)以及由DSP控制器(15)控制的直流伺服電機(10)組成，其中擺架(6)與壓力杆(4)並行設置，調整杆(5)鉸連在擺架(6)和壓力杆(4)之間，擺架(6)下端鉸裝在自調心接頭(7)上，直流伺服電機(10)通過帶滾珠導軌的擺軸拖板(19)設置在機座(18)上，其輸出軸連接在擺架定位塊(9)一側杆上。
2、 根據權利要求1所述的高精度球面數控珩磨機，其特徵是在 直流伺服電機(10)和氣動元件(8)後部鉸接連裝有帶數字顯示器(13) 的力傳感器(12),在擺架定位塊(9)的連接杆上裝有光電測頭與數字 顯示器(16)。
專利摘要本實用新型涉及一種用於加工球面工件的高精度球面數控珩磨機，由主軸、磨具、可控摩擦力矩球型鉸鏈、壓力杆、擺動軸隨動彈性加力機構及隨動力測量系統和隨動光電測長系統等組成。主軸轉動後，可控摩擦力矩球型鉸鏈帶動磨具擺動，同時磨具繞自身軸線轉動，通過DSP控制器控制協調實現磨具對零件的研磨加工。擺動軸隨動彈性加力機構由調整杆、擺架、自調心接頭及直流伺服電機等組成，擺架與壓力杆並行設置，調整杆鉸連在二者之間，擺架下端鉸裝在自調心接頭上，直流伺服電機輸出軸連接在擺架定位塊一側杆上，當出現球心變化時，隨動彈性加力機構會隨著球心的變化而跟著變化角位移。產品具有結構合理、操作方便、加工效果好、精度高等優點。
文檔編號B24B33/00GK201198115SQ20082002906
公開日2009年2月25日 申請日期2008年5月9日 優先權日2008年5月9日
發明者波 馬 申請人:西安航志機電設備科技有限公司