專利名稱：高精度球面數(shù)控珩磨機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于磨削機(jī)械設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于加工球面 工件的高精度球面數(shù)控珩磨機(jī)。
背景技術(shù)：
珩磨機(jī)是一種用于工件表面光整精加工的低速磨削機(jī)械。目前公 知的珩磨機(jī)大部分都是珩磨孔或平面的珩磨機(jī)床，球面珩磨機(jī)較少。 而現(xiàn)有的球面加工設(shè)備大都采用準(zhǔn)定心式結(jié)構(gòu)的研磨機(jī),準(zhǔn)定心式結(jié) 構(gòu)是指設(shè)備中的擺臂始終圍繞工件的曲率半徑的中心擺動的結(jié)構(gòu),擺
臂分為左右擺動或前后擺動，例如Q875型研磨機(jī)。這種機(jī)床利用電 機(jī)帶動減速箱使主軸轉(zhuǎn)動，進(jìn)而通過蝸輪蝸桿驅(qū)動曲柄搖桿機(jī)構(gòu)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(jié)構(gòu)的球面加工設(shè)備在實際應(yīng)用中相應(yīng)還存在有擺臂受 力情況不好，擺角調(diào)整不方便、磨具自轉(zhuǎn)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(nèi)容
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，進(jìn)而提供一種 結(jié)構(gòu)合理、操作方便、加工效果好的高精度球面數(shù)控珩磨機(jī)。
用于實現(xiàn)上述發(fā)明目的的技術(shù)解決方案是這樣的:所提供的高精 度球面數(shù)控珩磨機(jī)由按上下位擠壓在被加工零件兩端的磨具和轉(zhuǎn)動 主軸、設(shè)置在磨具上端的壓力桿、連接在壓力桿上的可控摩擦力矩球 型鉸鏈以及可帶動壓力桿做往復(fù)擺動的擺動軸隨動彈性加力機(jī)構(gòu)組 成，所說的擺動軸隨動彈性加力機(jī)構(gòu)由調(diào)整桿、可繞擺架定位塊轉(zhuǎn)動 的擺架、可在氣動元件帶動下做橫向往復(fù)運動的自調(diào)心接頭以及由
DSP控制器控制的直流伺服電機(jī)組成，其中擺架與壓力桿并行設(shè)置， 調(diào)整桿鉸連在擺架和壓力桿之間，擺架下端鉸裝在自調(diào)心接頭上,直 流伺服電機(jī)通過帶滾珠導(dǎo)軌的擺軸拖板裝置機(jī)座上，其輸出軸連接在 擺架定位塊一側(cè)桿上。此外，本實用新型還在直流伺服電機(jī)和氣動元 件后部鉸接連裝有帶數(shù)字顯示器的力傳感器，在擺架定位塊的連接桿 上裝有光電測頭與數(shù)字顯示器。 -
本實用新型在定心變角球面展成原理的基礎(chǔ)上，在珩磨機(jī)壓力頭 部位設(shè)置了由主軸、磨具、可控摩擦力矩球型鉸鏈、壓力桿、被加工 零件組成的可控摩擦力矩球型鉸鏈軸系，當(dāng)主軸在直流力矩電機(jī)帶動 下以角速度co轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動，co、 0、 "l三個參數(shù)相互關(guān)聯(lián)，工作中可通過DSP控制系統(tǒng) 來控制協(xié)調(diào)"、P、 col三個參數(shù)的最佳匹配。在本實用新型結(jié)構(gòu)中 還設(shè)計了由調(diào)整桿、擺架、自調(diào)心接頭、氣動元件、擺架定位塊及直 流伺服電機(jī)組成的擺動軸隨動彈性力卩力機(jī)構(gòu)，在珩磨加工過程中當(dāng)由 于種種誤差引起球心變化時，隨動彈性加力機(jī)構(gòu)會隨著球心的變化而 跟著變化角位移(Y )。結(jié)構(gòu)中采用的DSP控制器可控制直流伺服電機(jī) 并通過直流伺服電機(jī)直接驅(qū)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(shè)備中還設(shè)置了用于調(diào)整和 檢測研磨壓力的力傳感器數(shù)字顯示器和用于在加工過程中測量被加 工零件尺寸的光電測頭與數(shù)字顯示器。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有的有益效果是(1)、設(shè)備中設(shè) 置的可控摩擦力矩球型鉸鏈軸系結(jié)構(gòu)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(xiàn)有技術(shù)設(shè)備存在的co 1角速 度不可控制的問題，實現(xiàn)了控制協(xié)調(diào)"、e、 col三個參數(shù)的最佳匹 配；(2)、擺動軸隨動彈性加力機(jī)構(gòu)、隨動力測量系統(tǒng)和隨動光電測長 系統(tǒng)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(tǒng)可數(shù)字顯示，極大地提高了設(shè)備的操作、控制性能；隨動 光電測長系統(tǒng)實現(xiàn)了在線測量，為數(shù)控珩磨機(jī)奠定了基礎(chǔ)；(3)、直流 伺服電機(jī)直接驅(qū)動擺動軸，省略了曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，通過DSP控制器實 現(xiàn)磨具擺動角度P的大小和擺動頻率的控制，擴(kuò)大了珩磨球面角范 圍，極大地降低了設(shè)備噪聲，提高了操作控制性能；DSP控制器對隨 動力測量系統(tǒng)和隨動光電測長系統(tǒng)速行數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸，提高 了高精度球面數(shù)控珩磨機(jī)的自動化和數(shù)字化水平。

附圖為本實用新型一個具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中各標(biāo)號名稱分別為l一主軸，2_磨具，3 —可控摩擦力矩 球型鉸鏈，4一壓力桿，5_調(diào)節(jié)桿，6—擺架，7—自調(diào)心接頭，8_ 氣動元件，9一擺架定位塊，IO—直流伺服力矩電機(jī)，ll一精密角接 觸軸承，12—力傳感器，13 —數(shù)字顯示器，14一被加工零件，15—DSP 控制器，16—光電測頭與數(shù)字顯示器，17—珩磨液循環(huán)泵，18—珩磨 機(jī)基座，19一擺軸拖板與滾珠導(dǎo)軌，^0—金屬波紋管聯(lián)軸器，21_主 軸直流力矩電機(jī)，"一主軸角速度，"1一磨具自轉(zhuǎn)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(xiàn)— 研磨壓力，F(xiàn)l—氣動拉力，F(xiàn)2—傳感器被測力，F(xiàn)=F1=F2。
具體實施方式
以下將結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的內(nèi)容做進(jìn)一步說明，但 本實用新型的實際制作結(jié)構(gòu)并不僅限于下述的實施例。
參見附圖，本實用新型所述的高精度球面數(shù)控珩磨機(jī)由主軸l、
磨具2、可控摩擦力矩球型鉸鏈3、壓力桿4、擺動軸隨動彈性加力
機(jī)構(gòu)以及隨動力測量系統(tǒng)和隨動光電測長系統(tǒng)等組成。主軸1可在直 流力矩電機(jī)21帶動下以角速度"轉(zhuǎn)動，磨具2在壓力桿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(zhuǎn)動后， 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(zhuǎn)動，通過DSP控制器15控制協(xié)調(diào)"、P、 "l三個參 數(shù)的最佳匹配，進(jìn)而實現(xiàn)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(jī)構(gòu)由調(diào)整桿5、擺架6、自調(diào)心接頭7、氣動元件8、 擺架定位塊9及直流伺服電機(jī)10組成，擺架6可繞擺架定位塊9轉(zhuǎn) 動，自調(diào)心接頭7在可氣動元件8帶動下做橫向往復(fù)運動。擺架6 與壓力桿4并行設(shè)置,調(diào)整桿5鉸連在擺架6和壓力桿4之間，擺架 6下端鉸裝在自調(diào)心接頭7上，直流伺服電機(jī)10通過帶滾珠導(dǎo)軌的 擺軸拖板19設(shè)置在機(jī)座18上，其輸出軸連接在擺架定位塊9 一側(cè)桿 上。當(dāng)出現(xiàn)球心變化時，隨動彈性加力機(jī)構(gòu)會隨著球心的而跟著變化 角位移Y。隨動力測量系統(tǒng)包括自調(diào)心接頭7、氣動元件8、力傳感 器12和數(shù)字顯示器12等組件，用于調(diào)整和檢測研磨壓力F， F=F1 =F2。隨動光電測長系統(tǒng)由擺架定位塊9、光電測頭與數(shù)字顯示器、 擺架16組成，用于在加工過程中測量被加工零件尺寸。
權(quán)利要求1.一種高精度球面數(shù)控珩磨機(jī)，其特征在于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(shè)置在磨具(2)上端的壓力桿(4)、連接在壓力桿(4)上的可控摩擦力矩球型鉸鏈(3)以及可帶動壓力桿(4)做往復(fù)擺動的擺動軸隨動彈性加力機(jī)構(gòu)組成，所說的擺動軸隨動彈性加力機(jī)構(gòu)由調(diào)整桿(5)、可繞擺架定位塊(9)轉(zhuǎn)動的擺架(6)、可在氣動元件(8)帶動下做橫向往復(fù)運動的自調(diào)心接頭(7)以及由DSP控制器(15)控制的直流伺服電機(jī)(10)組成，其中擺架(6)與壓力桿(4)并行設(shè)置，調(diào)整桿(5)鉸連在擺架(6)和壓力桿(4)之間，擺架(6)下端鉸裝在自調(diào)心接頭(7)上，直流伺服電機(jī)(10)通過帶滾珠導(dǎo)軌的擺軸拖板(19)設(shè)置在機(jī)座(18)上，其輸出軸連接在擺架定位塊(9)一側(cè)桿上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度球面數(shù)控珩磨機(jī)，其特征是在 直流伺服電機(jī)(10)和氣動元件(8)后部鉸接連裝有帶數(shù)字顯示器(13) 的力傳感器(12),在擺架定位塊(9)的連接桿上裝有光電測頭與數(shù)字 顯示器(16)。
專利摘要本實用新型涉及一種用于加工球面工件的高精度球面數(shù)控珩磨機(jī)，由主軸、磨具、可控摩擦力矩球型鉸鏈、壓力桿、擺動軸隨動彈性加力機(jī)構(gòu)及隨動力測量系統(tǒng)和隨動光電測長系統(tǒng)等組成。主軸轉(zhuǎn)動后，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(zhuǎn)動，通過DSP控制器控制協(xié)調(diào)實現(xiàn)磨具對零件的研磨加工。擺動軸隨動彈性加力機(jī)構(gòu)由調(diào)整桿、擺架、自調(diào)心接頭及直流伺服電機(jī)等組成，擺架與壓力桿并行設(shè)置，調(diào)整桿鉸連在二者之間，擺架下端鉸裝在自調(diào)心接頭上，直流伺服電機(jī)輸出軸連接在擺架定位塊一側(cè)桿上，當(dāng)出現(xiàn)球心變化時，隨動彈性加力機(jī)構(gòu)會隨著球心的變化而跟著變化角位移。產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)合理、操作方便、加工效果好、精度高等優(yōu)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(yōu)先權(quán)日2008年5月9日
發(fā)明者波 馬 申請人:西安航志機(jī)電設(shè)備科技有限公司