CN101648358B - 曲面精整加工装置 - Google Patents

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Abstract

曲面精整加工装置是用于表面加工的设备，特别是涉及一种使用柔性轴与表面加工工具精整或光整加工三维曲面的加工装置，属于机械工程领域。本发明的目的在于改变传统的通过刚性轴带动工具精整平面工件表面的加工方式，为工件三维表面的精整加工提供解决方案。该装置包括：柔性轴、柔性轴支撑机构、表面加工工具、支架、底座以及工作台，其特征在于：所述的柔性轴(1)有一组或多组，每组柔性轴(1)上装有多个表面加工工具(3)，柔性轴(1)通过多个柔性轴支撑机构(2)装在支架(4)上，柔性轴(1)的轴线随着待加工工件(5)的表面被动弯曲。

Description

曲面精整加工装置
技术领域
曲面精整加工装置是用于加工三维曲面工件表面的设备，属于机械工程领域。
背景技术
目前，三维曲面工件的表面加工主要通过各种研磨机实现。由于三维曲面工件的表面起伏不平，传统的打磨方法往往采用手工操作，存在工件表面受力不均、打磨耗时耗力等缺点，导致打磨质量差、生产效率低、劳动强度大。
发明内容
本发明提供一种使用柔性轴与表面加工工具精整或光整工件三维表面的加工装置，其目的在于改变传统的通过刚性轴带动表面加工工具精整平面工件的加工方式，并为三维曲面工件的表面精整加工提供解决方案。
本发明的上述目的是这样实现的，结合附图说明如下：
一种曲面精整加工装置，包括柔性轴、柔性轴支撑机构、表面加工工具、支架、底座以及工作台，所述的柔性轴1至少一组，每组柔性轴1上装有多个表面加工工具3，柔性轴1通过多个柔性轴支撑机构2装在支架4上，柔性轴1的轴线随着待加工工件5的表面被动弯曲；所述的表面加工工具3由柔性轴1带动旋转，表面加工工具3由一个或多个为一组，在不同组表面加工工具3之间设置柔性轴支撑机构2，表面加工工具3为抛光轮研具，即砂轮、砂带、磨条、毛刷、钢丝刷或铣刀工具。
所述的柔性轴1由钢丝、软轴、钢丝绳、螺旋弹簧或聚氨酯橡胶等弹性元件中的一种或数种组成。
所述的柔性轴支撑机构2由气缸、液压缸或弹簧实现其伸缩功能。
所述的工作台7在驱动机构作用下带动待加工工件5前后移动或旋转。
所述的支架4可以带动柔性轴1及柔性轴支撑机构2前后移动。
当柔性轴支撑机构2采用弹簧结构时，将弹簧结构安装于活动梁9上，活动梁9可以沿支架4上下移动。
所述的柔性轴1由若干个刚性短轴10组成，相邻的刚性短轴10之间通过万向节连接，每个刚性短轴10上装有两个或多个表面加工工具3，并在每个刚性短轴10上分别设置支撑机构2，所述刚性短轴10的高度与摆角可以变化。
所述的柔性轴支撑机构2采用伺服控制，通过数控系统与检测机构实现闭环精整加工或超精加工。
本发明主要是把传统的刚性传动轴柔性化，以实现三维曲面工件的表面加工。加工工件时，电机带动柔性轴与表面加工工具旋转；柔性轴的轴线弯曲度由待加工工件表面形状决定；靠支架的前后移动或工作台的前后移动或旋转实现表面加工。待加工工件可以是机械零件或者模具，也可以是任何需要进行表面精整的三维曲面材料。这种技术与传统的表面加工技术相比，工件适应性广、加工过程连续、加工效率高、工件表面受力均匀且表面精度高，使生产成本大大降低。
附图说明
图1a是采用气缸或液压缸支撑柔性轴的曲面精整加工装置结构示意图，柔性轴上安装的表面加工工具为抛光轮，支架固定，工作台可平移；
图1b是图1a的A-A剖面示意图；
图2是采用气缸或液压缸支撑柔性轴的曲面精整加工装置结构示意图，支架固定，工作台可旋转；
图3是采用弹簧结构支撑柔性轴的曲面精整加工装置结构示意图，工作台固定，支架可平移，活动梁可上下移动；
图4是由若干个刚性短轴构成柔性轴的曲面精整加工装置局部结构示意图；
图5是一种手持式曲面精整加工装置的结构示意图，采用气缸作为柔性轴支撑机构，柔性轴由小型电机驱动旋转。
图中：1.柔性轴 2.柔性轴支撑机构 3.表面加工工具 4.支架 5.待加工工件 6.底座7.工作台 8.旋转驱动机构 9.活动梁 10.刚性短轴 11.小型电机 12.软轴固定座
具体实施方式
下面结合附图所示实施例进一步说明本发明的具体内容及其工作过程。
曲面精整加工装置由柔性轴、柔性轴支撑机构、表面加工工具、支架、底座以及工作台构成，所述的柔性轴由电机驱动旋转，柔性轴的轴线可以随着待加工工件表面被动弯曲。
所述的柔性轴由钢丝、软轴、钢丝绳、螺旋弹簧、聚氨酯橡胶等弹性元件中的一种或数种组成，也可由若干个刚性短轴组成，相邻的刚性短轴之间通过万向节连接，刚性短轴的高度与摆角可以变化。在所述的柔性轴或刚性短轴上设置若干个支撑机构，柔性轴与不同高度的待加工工件表面作用时，支撑机构产生相应的被动伸缩，从而促使柔性轴上的表面加工工具与待加工工件表面贴合。
所述的表面加工工具可以是抛光轮等研具，也可以是砂轮、砂带、磨条、毛刷、钢丝刷、铣刀等工具。
所述的支撑机构伸缩部分由气缸或液压缸或弹簧构成。当采用气缸或液压缸时，还可以采用伺服控制，通过数控系统与检测机构实现闭环精整加工或超精加工；当采用弹簧结构时，所述的活动梁可以带动支撑机构与柔性轴上下移动。
所述的工作台可以在驱动机构作用下带动待加工工件前后移动或旋转。
所述的支架可以前后移动。
参考图1a、1b：曲面精整加工装置采用两组并排的柔性轴(1)，两组柔性轴(1)上的表面加工工具(3)错位布置，保证加工的均匀性；柔性轴支撑机构(2)由气缸或液压缸构成。
加工过程中，工作台(7)可以带动待加工工件(5)前后移动，由电机带动柔性轴(1)与表面加工工具(3)旋转，通过压缩柔性轴支撑机构(2)促使柔性轴(1)上的表面加工工具(3)与待加工工件(5)的表面贴合。
参考图2：通过旋转驱动机构(8)驱使工作台(7)做旋转运动，从而实现待加工工件(5)的表面加工。
参考图3：曲面精整加工装置的柔性轴支撑机构(2)由弹簧结构组成。
加工过程中，工作台(7)固定，支架(4)可以前后移动，通过压缩柔性轴支撑机构(2)促使柔性轴(1)上的表面加工工具(3)与待加工工件(5)的表面贴合。还可以通过上下移动活动梁(9)带动柔性轴支撑机构(2)上拉或下压柔性轴(1)来调整表面加工工具(3)与待加工工件(5)的间距以及表面加工工具(3)对待加工工件(5)的作用力。
参考图4：柔性轴由若干个刚性短轴(10)构成，相邻的刚性短轴(10)之间通过万向节连接，每个刚性短轴(10)上装有两个表面加工工具(3)。
参考图5：采用一组柔性轴的手持式曲面精整加工装置，柔性轴支撑机构(2)由气缸构成。
加工过程中，电机带动柔性轴(1)与表面加工工具(3)旋转，通过控制气缸的压力来调整柔性轴支撑机构(2)的伸缩力，使柔性轴(1)上的表面加工工具(3)与待加工工件(5)的表面贴合。
以上结合具体实施方式对本发明进行了详细描述。曲面精整加工装置只需工作台(7)的直线或旋转运动或支架(4)的前后移动就可以使柔性轴(1)与待加工工件(5)的表面贴合并使柔性轴(1)受压后的轴线位置产生变化，再利用电机带动柔性轴(1)与表面加工工具(3)旋转实现工件三维表面的精整或光整加工，装置的结构简单，操作方便。
很明显，以上描述以及附图中所示的内容均应被理解为是示例性的，而非意味着对本发明的限制。对于本领域的技术人员来讲，显然可以在本发明的基础上对其进行各种变形或修改。尽管说明书中给出了具有两组柔性轴的示范性例子，但如前所述，本领域的技术人员可以根据实际需要自由选择其它或更多数量的柔性轴以及布置形式，等等。显然，这些变形或修改均应包含在本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种曲面精整加工装置，包括柔性轴、柔性轴支撑机构、表面加工工具、支架、底座以及工作台，其特征在于：所述的柔性轴(1)至少一组，每组柔性轴(1)上装有多个表面加工工具(3)，柔性轴(1)通过多个柔性轴支撑机构(2)装在支架(4)上，柔性轴(1)的轴线随着待加工工件(5)的表面被动弯曲；所述的表面加工工具(3)由柔性轴(1)带动旋转，表面加工工具(3)由一个或多个为一组，在不同组表面加工工具(3)之间设置柔性轴支撑机构(2)，表面加工工具(3)为包括砂轮、砂带、磨条、毛刷或钢丝刷的抛光轮研具或铣刀工具。
2.根据权利要求1所述的曲面精整加工装置，其特征在于，所述的柔性轴(1)由钢丝、软轴、钢丝绳、螺旋弹簧或聚氨酯橡胶等弹性元件中的一种或数种组成。
3.根据权利要求1所述的曲面精整加工装置，其特征在于，所述的柔性轴支撑机构(2)由气缸、液压缸或弹簧实现其伸缩功能。
4.根据权利要求1所述的曲面精整加工装置，其特征在于，所述的工作台(7)在驱动机构作用下带动待加工工件(5)前后移动或旋转。
5.根据权利要求1所述的曲面精整加工装置，其特征在于，所述的支架(4)可以带动柔性轴(1)及柔性轴支撑机构(2)前后移动。
6.根据权利要求1所述的曲面精整加工装置，其特征在于，当柔性轴支撑机构(2)采用弹簧结构时，将弹簧结构安装于活动梁(9)上，活动梁(9)可以沿支架(4)上下移动。
7.根据权利要求1所述的曲面精整加工装置，其特征在于，所述的柔性轴(1)由若干个刚性短轴(10)组成，相邻的刚性短轴(10)之间通过万向节连接，每个刚性短轴(10)上装有多个表面加工工具(3)，并在每个刚性短轴(10)上分别设置柔性轴支撑机构(2)，所述刚性短轴(10)的高度与摆角可以变化。
8.根据权利要求1所述的曲面精整加工装置，其特征在于，所述的柔性轴支撑机构(2)采用伺服控制，通过数控系统与检测机构实现闭环精整加工或超精加工。
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