CN1015968B - 使用研磨带的超精研磨机 - Google Patents

Abstract

一种使用研磨带的超精研磨机，用来超精研磨往复旋转或转动的待抛光工件。可通过驱动转换装置来变换和控制一对研磨带卷轴的转动方向。与这一转换控制相配合的还有由制动装置控制的从动侧的从动摩擦轮。因此，可有效地利用研磨带的整个加工表面。同时，可防止过多地拉出研磨带。另外还有将研磨带压向工件待抛光表面的加压装置，因此沿加工表面可得到高精度的抛光效果。

Description

本发明是一种使用研磨带的超精研磨机，更具体地说，是用于往复旋转或转动的工件抛光的超精研磨机。

《机械技术》月刊1987年1月号公布过一种使用研磨带精磨各种辊子表面的研磨机。

这种机床使用的研磨带运动方向与辊子转动方向相反，用一个可沿辊子轴向往复运动的接触辊将研磨带沿一定方向压紧在辊子表面（需抛光表面）上，辊子表面即可得到均匀的研磨。

然而，在这种传统的研磨机中，研磨带从一个固定方向压紧在工件（辊子）表面上，工件沿反方向旋转，进行抛光，如果工件需抛光的表面是曲面，曲面上有曲率半径很小的弧形段，如摇臂的滑动面，则研磨带通过曲面段而利用不上的部分长度和能用在抛光曲面上的那部分长度的比例就太大了，造成研磨带大量浪费。

另一方面，当研磨机设计得使工件绕摆动中心摆动时，在工件摆动方向与研磨带运动方向相反时研磨带张紧，而在工件摆动方向与研磨带运动方向相同而且工件摆动速度很快时，研磨带会过多地从卷轴上拉出。研磨带在被抛光表面上绷得太紧时也会严重影响抛光效果。

采用传统的单向传送研磨带的结构，每当研磨带用过后需要换装新研磨带时，抛光工作必须停止，因而使工作效率大大降低。

这种采用接触辊将研磨带压紧在工件抛光表面上的结构，如果遇 到工件上有曲率不大的横向曲面，如上述的摇臂滑动面曲面，要抛光这种横向曲面是不可能的。

本发明的目的是提出一种研磨效率高、可充分利用研磨带的研磨面，对被抛光面在研磨带横向有不大的曲面也可以进行抛光的使用研磨带的超精研磨机。

为达到本发明的目的。在本发明中提出一种使用研磨带的超精研磨机。研磨带的一对卷轴安装在同一平面内，卷轴下有从动摩擦轮，摩擦轮装在卷轴旋转轴的另一端。从动摩擦轮用位于可旋转的π形摆动构件两端的从动齿轮或装于其共用轴上的主动摩擦轮压紧。摆动构件上的从动齿轮与主动齿轮啮合，主动齿轮由驱动电机带动旋转。摆动件的π形部分包括一个液压缸，当测出研磨带已卷到末端时，此液压缸可将转动摆动件的驱动装置换向。在两个卷轴之间的加压液压缸上装有一个弹性加压件，将研磨带压向工件抛光面的方向。卷轴上装有制动液压缸，以防止从动摩擦轮上卷绕一侧的研磨带松驰。

由于本设计是使一对研磨带卷轴的旋转方向可以变换，而且是由使驱动装置换向的液压缸来带动，故可以实现研磨带研磨面的充分利用。

因卷轴从动摩擦轮部分装有制动液压缸，当从动摩擦轮转到从动面（被动面）时，如果摆动工件产生一个与研磨带运动方向相同的摆动力，此制动液压缸可产生一个压力，这样即可防止过多地拉出研磨带，保持一定的张力，实现摆动工件的抛光。即使工件抛光面为弧形截面，如摇臂，也能进行抛光，抛光时使工件抛光表面一直与研磨带抛光面保持接触，这样在抛光时即可高效利用研磨带的整个研磨面。

而且，由于研磨带被弹性加压件压紧在工件的抛光面上，即使被抛光面在研磨带的横向有不大的曲面，也能将这一曲面进行抛光。

下面结合附图对本发明做进一步说明。

图1是本发明一种实施例中使用研磨带的超精研磨机平面图。

图2是上述超精研磨机的后视图，为局部剖视。

图3是上述超精研磨机沿图2中Ⅲ-Ⅲ线的平面剖视图。

图4是上述超精研磨机主要零件的侧视图，是图1中部分零件的剖面。

图5是本发明另一种实施例中使用研磨带的超精研磨机平面图。

图6是上述超精研磨机的后视图，是图5的部分剖面图。

图7是上述超精研磨机主要零件的侧视图，有图5的部分剖面。

图1至图4是本发明一种实施例中使用研磨带的超精研磨机。

按图中零件编号，1是水平顶板，位于超精研磨机上部。在此顶板1上，旋转轴4、5支承在轴承6、7上，用以将研磨带卷轴2、3保持在同一水平面内。旋转轴4、5下端装有直径相同、外周上有V形槽的从动摩擦轮8、9。

顶板1内有向下伸出的枢轴10，其位置与旋转轴4、5的距离相等。平板状摆动件（图3）可转动地安装在枢轴10的下端，摆动件两端上安装有与从动摩擦轮8、9轮缘形状可以啮合的主动摩擦轮12、13，主动摩擦轮与从动齿轮16、17同轴，从动齿轮16、17齿数相同。

19是中间板，借助立轴18、18保持与顶板1平行。在此中间板上装有驱动电机20，其安装位置可使驱动轴21向上引升，其轴线与枢轴10的轴线重合。驱动轴21上端安装的主动齿轮22同时与两个从动齿轮16、17啮合。因此，与从动齿轮16、17同轴安装的主动摩擦轮12、13转动方向相同，转速也相同。

卷轴2、3中哪一个被驱动决定于顶杆24运动方向的转换，顶杆24由驱动转换用的双杆液压缸23带动，液压缸安置在摆动构件11的π形部分中间。

当研磨带25末端上粘贴的反射带上的反光被光电管（图中未 示）接收时，液压缸23中的工作液推动顶杆24向左或向右运动（见图3），从而实现方向转换。如图3所示，顶杆24向右方移动，摆动件11绕枢轴10逆时针方向转动，主动摩擦轮12被从动摩擦轮8压紧，卷轴2被驱动，卷轴2即将研磨带25从未驱动的卷轴3上卷走。

与卷轴2、3同轴安装的从动摩擦轮8、9备有制动液压缸26、26，以一个预定的力压紧从动摩擦轮8、9的外周，当从动摩擦轮没有被主动摩擦轮12、13带动而成为从动侧时，此力可在研磨带25上产生张力。27是加压液压缸，位于卷轴2、3之间，研磨带25由弹性加压件29压紧在工件30的抛光面上。弹性加压件可用硬聚胺脂橡胶制成，用夹持件29a装在加压液压缸27的压杆28顶端。

下面说明用这种研磨机抛光摇臂曲的程序。

摇臂（工件）30上有曲面（弧形截面）30a，安装在固定轴32上。轴32从夹具31向上伸出。摇臂30尾端由加压件33推至止动器34，以保持其与夹具31的相对位置。夹具31垂直地安装在摆动轴37上。摆动轴由伺服电机35通过减速器36带动。当伺服电机35驱动后，摇臂30与夹具31一起绕摆动中心O摆动。

加压液压缸27启动时，压杆28顶端的弹性加压件29推出，从从动侧卷轴3向主动侧卷轴2缠绕的研磨带25以一预定的力压紧在摇臂30的曲面30a上。

在这种情况下，当驱动电机20和伺服电机35启动后，在主动齿轮22所带动的卷轴2一侧的从动摩擦轮8不受制动液压缸26的压力，而在从动侧卷轴3一侧的从动摩擦轮9则受到制动液压缸26的压力，无论伺服电机35使摇臂30向任何方向摆动，研磨带25 都保持绷紧状态，因此可将曲面30a抛光。

因此，在水平方向摆动的摇臂30的曲面30a可在短时间内高效地抛光到规定的表面光洁度。

摇臂30摆动预定的次数，当驱动电机20停转时，曲面30a停在一个不与弹性加压件29接触的位置。在这一停止位置上，加压件33的压力解除，摇臂30从固定轴32上取出，再将一新摇臂30安装到固定轴32上，摇臂30尾端由加压件33压到止动器34上，驱动电机20和伺服电机35再次起动，重复同样的抛光工序。

研磨工序多次重复后，研磨带25快用到末端，其末端上粘贴的反光带（图中未示）发出反光，此反光由光电管（图中未示）感知。光电管的输出可使液压缸23的顶杆24转换方向，从向右加压（见图3）改为向左加压，摆动件11绕枢轴10顺时针方向转动。因此，原来压紧并带动从动摩擦轮8的主动摩擦轮12不再起传动作用，而另一个主动摩擦轮13则压紧并带动另一个从动摩擦轮9，从而使卷轴2和3的主动方和从动方转换位置。

光电管的输出将两个制动液压缸26、26压杆的加压方向同时变换。当研磨带25在一个方向卷绕完毕后，研磨带25自动沿反方向重新卷绕。仍有抛光能力的研磨带25可高效地反复利用，使摇臂30的曲面30a抛光到要求的表面光洁度。

在上述实施例中，曲面30a是在研磨带25连续移动的状态下抛光的，但也可以将研磨带25输送一定数量后即停止，摆动摇臂30的抛光曲面30a。

如若研磨带25往复运动时回程上的光洁度不理想，则可将回程时摇臂30的摆动次数增加到稍高于前进行程中的摆动次数。

图5至图7为本发明的另一个实施例，本实施例中有一个和前述实施例相似的顶板1，从顶板1向下方伸出两个管件38，38，分别套在竖轴18、18上，在管件与竖轴之间装有滚珠39、39，以便于管件沿竖轴上下滑动。

管件38、38用一水平连接杆40连接在一起。驱动电机20的驱动轴21延伸至连接件40为止。驱动轴上端有一轴承41，可以旋转。此轴承顶在主动齿轮22的凸台部分22a的下表面上。

在驱动电机20内，驱动轴21大部分插入管件49内。管件49通过键和螺钉与电机轴20a联结成一整体，以便在垂直方向滑动。

管件49上套着轴承43，43，可以转动。半圆键44顶在轴承43、43之间的空心管50的内壁上，嵌在管件49内，并插入驱动轴21上纵向的键槽42内。这样管件就可以沿驱动轴21纵向平滑移动。

垂直运动的液压缸45，它有一个推杆46。推杆46垂直向下安装。垂直运动液压缸45、45用L形件47、47安装在管件38、38外侧。其推杆46下端固定在中间板19上。当向下的液体压力作用在推杆46、46上时，推杆46并不能向下运动，而垂直运动液压缸45、45向上运动。与这一运动同时，由装有垂直运动液压缸45、45的管件38、38带动顶板1向上运动，同时，因连接件40与管件38、38连接，连接件上的轴承41使装有主动齿轮22的传动轴21向上运动。因此，当顶板1在垂直方向运动时，主动齿轮22与从动齿轮16、17之间的啮合可保持正常状态。

在本实施例中，前述实施例中伺服电机35与减速器36的连接是在中间板19上实现的，而装在固定轴32上的摇臂30与夹具 31一起绕摆动中心O摆动，48是磨轮，磨轮上有U形截面的抛光面。磨轮48可向摇臂30移动，它有一个曲面30a，曲面的曲率中心即摇臂30的摆动中心O。

本实施例的工作程序说明如下。

如图5所示，当摇臂30内成形一个规定半径的曲面30a时，磨轮48旋转的点划线所示的夹具31夹持的摇臂30摆动给垂直运动液压缸45、45的推杆46上加了一个向下的力，以便移动，使加压液压缸27的压杆28前端上夹持件29a和弹性加压件29的下表面可以定在稍高于夹具31中的摇臂30和加压件33上表面的位置。

用磨轮48成形曲面30a的工序完毕后，摇臂30先停在向外摆动的位置（图5中逆时针方向），以便使曲面30a和磨轮48不接触，然后曲面30a由伺服电机35转动到正对弹性加压件29的位置。在转动停止的同时，垂直运动液压缸45、45的推杆46上的液体压力方向也转换了，顶板1下降到原来高度。

此时加压液压缸27启动，通过压杆28顶端上的弹性加压件29以一个预定的力将研磨带25压紧在曲面30a上。

然后，由于驱动电机20的驱动，研磨带25沿一个方向移动，同时伺服电机35使摇臂30绕摆动中心O在规定角度范围内摆动，通过共同使用摇臂30弧形曲面30a成形机构摆动部件，曲面30a经过磨轮48成形后可立即用研磨带25进行超精研磨。

本实施例这种研磨机的其它功效与图1至图4中实施例相同。

本实施例的这种机型，如磨轮48设计成可与其旋转驱动装置一起相对于摇臂30前后移动，并在磨轮48向后移动后使夹具31绕摆动中心O顺时针方向转动，则顶板1的垂直运动装置可以省去。

从以上说明可以看到，本发明可达到以下良好的效果：

（1）设计中考虑了研磨带的一对卷轴可以变换旋转方向，此种换向工序由驱动转换液压缸控制，所以研磨带的全部研磨面皆可有效地利用，在抛光工件表面时未经利用即通过的研磨带部分完全消除。而且，由于研磨带可做往复运动，一个研磨带可重复利用，与传统方法相比，研磨带的寿命要长得多了，成本因而大大降低。

（2）因为制动液压缸产生的压力可以在从动侧卷轴的从动摩擦轮上，研磨带可以绷紧在摆动的工件的抛光面上，移动的研磨带可以高效地进行超精研磨。

（3）由于摆动的工件表面可以进行超精研磨，因与工件表面接触不到而得不到利用的研磨带研磨面浪费现象消除了，而且研磨带的整个研磨面可以得到有效的利用。

（4）当研磨带的卷绕端或末端被测出时，摆动件绕枢轴转动，卷绕的驱动侧变换，这样，根据研磨情况仍有充分抛光能力的研磨带可以在反绕时进行重复抛光。

（5）因弹性加压件将研磨带压紧在工件抛光面上，即使抛光面在横向稍有曲率，也可以全部得到抛光。

Claims (3)

1、一种超精研磨机，它使用有磨料面的研磨带，可抛光工件的表面，工件可往复旋转或转动，本研磨机包括一对研磨带卷轴(2、3)，套在旋转轴(4、5)上，可以旋转；加压机构，将研磨带(25)压紧在工件(30)的抛光面(30a)上；

其特征在于：该超精研磨机还包括从动磨擦轮(8、9)，装在旋转轴(4、5)的另一端；

一个摆动构件(11)，装在枢轴(10)上，可摆动；

工件夹持机构，夹持工件(30)可摆动和旋转；

主动摩擦轮(12、13)，可转动，位于摆动构件(11)的两端，与从动摩擦轮(8、9)啮合，摩擦传动；

驱动机构，用于旋转和带动主动摩擦轮(12、13)；

驱动转换机构，用以测出卷轴(2、3)上研磨带(25)的末端和使摆动件(11)在两个位置之间的摆动；以及

制动机构，可将成为从动侧的从动摩擦轮(8、9)制动，与驱动转换机构结合使用。

2、一种按照权利要求1所述之使用研磨带的超精研磨机，其特征在于：

所述的驱动机构、驱动转换机构和加压机构，可相对于工件夹持机构在垂直方向移动。

3、一种使用研磨带的超精研磨机，该研磨机包括

一对研磨带卷轴（2、3），装在同一平面内，其特征在于：该研磨机的从动摩擦轮（8、9）位于其旋转轴（4、5）的另一端;

从动摩擦轮（8、9）由装在π形摆动构件（11）两端的从动齿轮（16、17）或与从动齿轮同轴安装在主动摩擦轮（12、13）压紧;

从动齿轮（16、17），装在摆动件（11）上，与主动齿轮（22）啮合，主动齿轮由驱动电机带动旋转;

一个驱动转换液压缸（23），当卷绕的研磨带（25）末端测出时它可使摆动构件（11）绕枢轴（10）转动，安置在摆动件（11）的π形部分中间;

一个弹性加压件（29），与加压液压缸（24）连接，用于将研磨带（25）压紧在工件（30）的抛光面（30a）上，位置在卷轴（2、3）之间;

卷轴（2、3），配备有制动液压缸（26），用以防止研磨带（25）在从动摩擦轮（8、9）上方在卷起侧松驰。

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