CN101941176B - 滚磨光整设备 - Google Patents

Abstract

本发明为解决现有滚磨光整设备加工效果不佳，效率不高的问题，提供一种滚磨光整设备。它包括机架，机架上部设置有升降架，升降架上设置有主驱动机构，升降架还设置有水平装夹机构，水平装夹机构包括设置于所述升降架上的主轴箱和顶尖架，主轴箱设置有主轴，顶尖架设置有顶尖，主轴和顶尖位于同一水平线上，升降架下方还设置有磨料箱，磨料箱沿弧形轨迹做往复运动。本发明改变了磨料的运动轨迹，由此增大了磨料的加速度，提高了光整效果，节约了加工时间。

Description

滚磨光整设备

技术领域

本发明属于自由磨具光整加工设备，特别涉及一种滚磨光整设备。

背景技术

属于自由磨具光整加工技术领域范畴的加工方法有研磨、滚磨、磁磨、磨料流挤压琦磨等。其中滚磨光整加工的基本原理是:将被加工工件置于盛有磨料和磨液等介质的磨料箱中，在特定方式的运动作用下，强制流动的磨料以一定的压力对工件表面进行碰撞、滚压及微量磨削，从而细化工件表面粗糙度，去除加工毛刺和表面缺陷，改善工件表面的物理性能。

中国专利：200420117206.4号公开了一种轴类零件滚磨光整机，包括机架、设置于机架上的磨料箱、由动力源驱动的夹装、升降、传动机构;磨料箱上方的升降架上设有纵向往复运动的水平夹装机构，水平夹装机构包括设置于升降架上的主轴箱、与主轴箱连接的驱动主轴，与驱动主轴位于同一水平线、通过顶尖架连接的顶尖;顶尖为沿其轴线方向具有伸缩性的顶尖，顶尖架沿水平方向与升降架滑动配合。磨料箱由曲柄连杆机构驱动，沿水平面做垂直于驱动主轴轴线方向的往复运动。该设备解决了以往立轴式光整设备加工范围窄，扩大了加工范围，但是其磨料箱采用直线式往复运动，磨料箱中磨料的速度方向只有一个方向，并且磨粒的速度大小受限于驱动机构本身，故加工效果不佳，效率不高。

发明内容

为了提高光整设备的光整效果和效率，设计一种滚磨光整设备。

本发明的技术方案是：一种滚磨光整设备，包括机架，机架上部设置有升降架，升降架上设置有主驱动机构，升降架还设置有水平装夹机构，水平装夹机构包括设置于所述升降架上的主轴箱和顶尖架，主轴箱设置有主轴，顶尖架设置有顶尖，主轴和顶尖位于同一水平线上，升降架下方还设置有磨料箱，磨料箱沿弧形轨迹做往复运动。

作为本发明的一种改进，机架下部设置有弧形导轨，磨料箱在弧形导轨上做往复运动。磨料箱的往复运动由曲柄连杆机构驱动，磨料箱底部还设有滑轮，滑轮与弧形导轨滚动配合。

根据《表面质量与光整技术》一书：滚磨光整加工过程中的作用分为三种。其一，碰撞作用，当质量为m的游离磨块，以相对工件的速度v撞击到工件表面时，产生一个F=m△v/△t（△v为磨块作用到工件后的速度变化量、△t为接触时间）的撞击力，使工件表面产生弹性和塑性变形，改变了工件表面的微观几何形状和物理力学性能。其中公式：F=m△v/△t中，△v/△t即为磨粒的加速度，那么本发明采用在弧形轨道上作往复作用的磨料箱，磨粒在弧形轨道的最高点和最低点之间往复运动受到重力作用而产生一个加速度，另外曲柄连杆机构给磨料箱一个力使之产生一个水平加速度，如此两个加速度合成一个加速度，其比单一水平直线往复运动产生的加速度要大，那么在磨粒质量相同的情况下，所产生的力即公式中提到的F也更大，因此碰撞效果更好，达到相同表面质量所需的时间也更短。

其二，滚压作用，当游离的磨块以F力挤压于工件表面时，在相对运动过程下形成了滚压加工，工件表面的微观高峰在滚压力作用下产生塑性变形而被碾平。同理采用本发明的磨粒所产生的F力更大，工件表面的微观高峰产生塑性变形的几率更大，故也能提高零件表面的光整效果。

其三，微量磨削作用，游离的磨块在F力的作用下，以相对速度v在工件表面上滑移，于是磨块表面的磨粒便像砂轮表面的磨粒一样，在工件表面进行滑擦、刻划和切削。由于滚磨过程中作用力相对较小和磨粒为负前角作用，所以，磨块表面的磨粒切削刃的作用主要是滑擦和刻划，当磨粒一次或多次滑擦和刻划工件表层金属时，表层金属发生一次或多次塑变及塑变叠加，当塑变程度超过材料允许的塑变极限时，微小切屑便会从金属体上脱落，以实现微量磨削加工。如此在F力更大的情况下，使工件表层发生塑性变形所需的碰撞次数更少，相应地节约了整个滚磨加工过程所需要的时间。

作为本发明的一种改进，主轴箱和顶尖架沿主轴轴向方向与升降架滑动配合，主轴箱和顶尖架之间设置有移动油缸。

作为本发明的一种改进，主驱动机构包括固定在升降架上的主轴减速电机,主轴减速电机连接驱动轴，驱动轴滑动配合主动链轮，主动链轮驱动被动链轮，被动链轮连接在主轴上。

作为本发明的一种改进，机架还包括侧座，侧座沿升降架移动方向滑动配合导柱，导柱连接升降架，升降架下方连接升降油缸的一端，升降油缸的另一端连至机架的下部。

作为本发明的一种改进，机架一侧还设置有送料机构，送料机构包括支架，支架上设有送料导轨,支架上还设有沿送料导轨轴线滑动的托盘，托盘设有数个支撑滚轮，托盘两侧还设有支撑臂。

作为本发明的一种改进，顶尖后部连接有弹性元件。

作为本发明的一种改进，还设置有电控柜。

作为本发明的一种改进，还设置有冷却水系统。

工作时，工件被安放在送料机构上，然后推动托盘沿导轨滑动，送至机架内。启动升降油缸，调整至顶尖和主轴至零件轴线高度。再调整移动油缸，使主轴箱和顶尖架动作，直至顶住工件，如此便实现了工件的自动装夹。再次启动升降油缸，提升工件高度，抽出托盘，并缓缓下降工件至磨料箱内。再启动主轴减速电机和曲柄连杆机构，进行加工。

综上所述，本发明具有以下优点：

1、本发明设置了在弧形轨道上作往复运动的磨料箱，改变了磨料的运动轨迹，由此增大了磨料的加速度，这样磨粒和工件碰撞时的产生的力更大，能更容易改变工件的表面质量，切削下不需要的微小颗粒，提高了光整效果，节约了加工时间，经发明人实验得知在加工相同表面要求的零件时，采用本发明装置可节省10%的加工时间。

2、本发明设置了与升降架滑动配合的主轴箱和顶尖架，并且采用了和驱动轴滑动配合的链轮传动系统，实现了工件的自动装夹。

3、本发明还设置了送料机构，送料机构上设置带有支撑臂的托盘，增加了托盘的刚性，使其不易损坏。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的俯视图；

图4为图2中送料机构的K向视图。

图中，1、机架；2、升降架；3、主驱动机构；4、水平装夹机构；5、主轴箱；6、顶尖架；7、磨料箱；8、弧形导轨；9、送料机构；11、侧座；12、导柱；13、底座；14、导柱孔；15、直线轴承；21、升降油缸；22、冷却水管；31、主轴减速电机；32、驱动轴；33、主动链轮；34、链条；35、被动链轮；41、移动油缸；42、水平移动导轨；51、主轴；61、顶尖架；62、弹簧；71、曲柄连杆机构；72、滑轮；73、连杆； 91、支架；92、送料导轨；93、托盘；94、支撑滚轮；95、支撑臂。

具体实施方式

下面结合附图以实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1

如图1至4所示，本发明包括放置于地面的机架1，机架包括长方形的底座13，底座13两侧固定有两块侧座11，底座11上固定有两条弧形导轨8，该弧形导轨的曲率半径为2000mm，弧形导轨8上放有磨料箱7，磨料箱7的底部设有对称分布的两对滑轮72，滑轮72和弧形导轨8滚动配合。磨料箱7和连杆73通过螺栓固定连接，连杆73设置于曲柄连杆机构71上，曲柄连杆机构71也固定在底座13上。这样曲柄连杆机构71可以推动磨料箱7沿弧形导轨8往复运动。

每块侧座11上开有两个导柱孔14，导柱孔14内装有直线轴承15，导柱12的一端安装在直线轴承15内，另一端和升降架2固定连接。升降油缸21的一端固定在底座13上，另一端和升降架2固定连接。这样升降架2在升降油缸21的推动下，压迫导柱12在直线轴承15内上下移动，实现升降架2的上下移动。

在升降架2的上部设置有主驱动机构3，主驱动机构3包括固定在升降架2上的主轴减速电机31，主轴减速电机31直接带动驱动轴32，驱动轴32上开有外花键，主动链轮33开有内花键，主动链轮33套在驱动轴32上，这样主动链轮33就能沿驱动轴32轴线滑动。主动链轮33连有链条34，链条34连至被动链轮35。水平装夹机构4包括固定在升降架2下部的水平移动导轨42，主轴箱5和顶尖架6都卡在移动导轨42内，并可以沿水平移动导轨42滑动。主轴箱5设置有主轴51，主轴51前端为圆锥形，主轴51套有两个轴承，轴承装在主轴箱的轴承孔内，主轴51上还套有被动链轮35，并对被动链轮35进行了轴向固定。顶尖架6设置有顶尖61，顶尖61后顶有弹簧62。主轴箱5和顶尖架6之间设置有移动油缸41，启动移动油缸41，主轴箱5和顶尖架6就能同时沿水平移动导轨42滑动，实现了自动装夹。在升降架2上还装有冷却水管22，用以输出冷却水。本发明的一些电路控制元件，都被置于电气柜内，电气柜外置有控制开关，可以调节各个驱动部件的动作。

在机架1一侧安放有送料机构9，送料机构9包括焊接结构的支座91，支座91，支架91上设有送料导轨92,支架91上还设有沿送料导轨92轴线滑动的托盘93，托盘93设有4对支撑滚轮94，托盘93两侧还设有支撑臂95。托盘93由液压缸驱动。待加工零件可放置支撑滚轮94上，然后启动液压缸推动。

本实施例采用一根1m长，最大轴径是200mm,最小轴径是70mm的曲轴作为待加工零件，进行滚磨光整加工。设置零件的验收标准是曲轴轴颈表面粗糙度达到Ra1.6，圆角表面粗糙度达到Ra3.2，轴颈表面无毛刺、划痕，并记录加工所耗费时间，以及加工前后同一轴颈处直径尺寸变化量。在测量粗糙度时在曲轴上任取5点作为测量点。经加工后所得数据如下：

实施例二

与实施例1类似，其主要区别在于采用曲率半径为2800mm的弧形导轨8。所得实验数据如下：

实施例三

与实施例1类似，其主要区别在于采用曲率半径为3200mm的弧形导轨8。所得实验数据如下：

实施例四

与实施例1类似，其主要区别在于采用曲率半径为3600mm的弧形导轨8。所得实验数据如下：

实施例五

与实施例1类似，其主要区别在于采用曲率半径为4000mm的弧形导轨8。所得实验数据如下：

对比实施例

与实施例1类似，其主要区别在于磨料箱7不在弧形导轨8上做往复运动，而是直接在底座13上做直线式往复运动。所得实验数据如下：

通过以上实验数据可知，实施例1至5滚磨零件达到所需粗糙度时间明显少于对比实施例滚磨零件所需的时间，并且加工后的零件表面粗糙度更均匀。

Claims (8)

1.一种滚磨光整设备，包括机架(1)，所述机架(1)上部设置有升降架(2)，所述升降架(2)上设置有主驱动机构(3)，所述升降架(2)还设置有水平装夹机构(4)，所述水平装夹机构(4)包括设置于所述升降架(2)上的主轴箱(5)和顶尖架(6)，所述主轴箱(5)设置有主轴(51)，所述顶尖架(6)设置有顶尖(61)，所述主轴(51)和所述顶尖(61)位于同一水平线上，所述升降架(2)下方还设置有磨料箱(7)，其特征在于：所述磨料箱(7)沿弧形轨迹做往复运动；所述机架(1)下部设置有弧形导轨(8)，所述磨料箱(7)在所述弧形导轨(8)上做往复运动，所述磨料箱(7)的往复运动由曲柄连杆机构(71)驱动，所述磨料箱(7)底部还设有滑轮(72)，所述滑轮(72)与所述弧形导轨(8)滚动配合；所述磨料箱(7)在弧形轨道(8)的最高点和最低点之间往复运动受到重力作用而产生一个加速度。

2.根据权利要求1所述的一种滚磨光整设备，其特征在于：所述主轴箱(5)和所述顶尖架(6)沿所述主轴(51)轴向方向与所述升降架(2)滑动配合，所述主轴箱(5)和顶尖架(6)之间设置有移动油缸(41)。

3.根据权利要求2所述的一种滚磨光整设备，其特征在于：所述主驱动机构(3)包括固定在所述升降架(2)上的主轴减速电机(31)，所述主轴减速电机(31)连接驱动轴(32)，所述驱动轴(32)滑动配合主动链轮(33)，所述主动链轮(33)驱动被动链轮(35)，所述被动链轮(35)连接在所述主轴(51)上。

4.根据权利要求2所述的一种滚磨光整设备，其特征在于：所述机架(1)还包括侧座(11)，所述侧座(11)沿所述升降架(2)移动方向滑动配合导柱(12)，所述导柱(12)连接所述升降架(2)，所述升降架(2)下方连接升降油缸(21)的一端，所述升降油缸(21)的另一端连至所述机架(1)的下部。

5.根据权利要求3所述的一种滚磨光整设备，其特征在于：所述顶尖(61)后部连接有弹性元件(62)。

6.根据权利要求5所述的一种滚磨光整设备，其特征在于：还设置有电控柜。

7.根据权利要求2所述的一种滚磨光整设备，其特征在于：所述机架(1)一侧还设置有送料机构(9)，所述送料机构(9)包括支架(91)，所述支架(91)上设有送料导轨(92)，所述支架(91)上还设有沿所述送料导轨(92)轴线滑动的托盘(93)，所述托盘(93)设有数个支撑滚轮(94)，所述托盘(93)两侧还设有支撑臂(95)。

8.根据权利要求2所述的一种滚磨光整设备，其特征在于：还设置有冷却水系统。

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