CN103192316B - 一种电推杆驱动双模式加载研磨抛光机机械结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电推杆驱动双模式加载研磨抛光机机械结构，包括机头、立柱、底座三部分。机头能够通过手动控制绕立柱旋转并在工作位置可靠锁紧。具有单点力和中间力两种加载模式，中间力由工作头整体下降加压，能够将一批样品加工到相同深度；单点力通过一组独立气泵驱动独立气缸加压，能够将同一批样品加工到不同深度。采用电推杆作为机头升降的动力机构和传动机构，以及中间力模式下的施力机构和力大小调整控制机构，在电推杆驱动下，机头能够沿立柱升降，同时配合力传感器的使用，能够实现对加载力大小的控制。本发明结构简单，自动化程度、加工精度和工作效率高，易于操作，可换性强。

Description

一种电推杆驱动双模式加载研磨抛光机机械结构

技术领域

本发明涉及研磨抛光实验设备领域，具体为一种电推杆驱动双模式加载研磨抛光机机械结构。

背景技术

研磨、抛光是重要的超精密加工手段，其目的是为了获得产品在使用过程中所需要的形状和表面质量。影响研磨和抛光质量的工艺参数因素有许多，包括：被研磨和抛光的工件材料类型、研磨和抛光过程当中加工工艺参数的选择等。通过对研磨和抛光工艺的试验研究，找到这些参数的最佳组合，就能满足产品的形状和表面质量要求并提高研磨、抛光效率，为生产、生活带来更大效益。

目前，市场上的研磨抛光设备存在以下局限性：升降机构多采用传统的丝杠螺母机构，该机构安装过程较为繁杂，且在工作过程中，由于部件在工作时摩擦生热,会引起丝杠温度的上升,导致丝杠热变形,造成不可忽略的热误差；研磨抛光加工过程中加载力需要通过力学装置手动调节，既不能节省加工时间又不能精确地控制加工过程的工艺参数；机器零部件可换性不高，导致整机使用寿命不长，难以节约成本。

发明内容

针对现有技术中研磨抛光机所存在的不足，本发明的目的是提供一种电推杆驱动双模式加载研磨抛光机机械结构。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种电推杆驱动双模式加载研磨抛光机机械结构，包括有底座，及水平转动安装在底座顶部一侧的研磨抛光底盘，所述底座顶部另一侧固定有竖向设置的立柱，其特征在于：还包括有位于底座上方的机头，所述立柱顶部伸入机头中，且立柱与机头下壁结合处滑动配合，所述立柱顶部安装有与立柱顶部相对转动配合的顶套，顶套上、下端分别向立柱一侧的机头内延伸构成支撑架，支撑架之间固定有竖向设置出口向下的电推杆，所述电推杆杆臂的端头竖直向下固定在机头下壁底部，所述机头下壁底部对应研磨抛光底盘位置设有直管状的安装口，安装口中转动安装有中心轴竖直的主轴，所述主轴顶端在机头内伸向机头上壁顶部，所述机头上壁顶部通过一个过孔式集电滑环的外圈固定有该过孔式集电滑环，所述主轴顶部安装在过孔式集电滑环的内圈中，主轴底端从机头下壁伸出后竖直伸向研磨抛光底盘，且主轴底部安装有悬于研磨抛光底盘上方的载样盘，所述主轴位于机头内的轴身上通过气泵安装体固定有气泵，所述气泵的电线通过过孔式集电滑环与外部电源及电控系统连接，气泵安装体下方的主轴轴身上固定有从动齿轮，所述机头上壁侧部固定有电机，电机输出轴上安装有与从动齿轮传动啮合的主动齿轮，安装口中的主轴轴身上同轴安装有底部从安装口伸出的气缸安装体，气缸安装体内竖向设置有多个沿圆周均匀环绕在主轴周围的气缸，每个气缸的活塞杆底部分别竖直向下从气缸安装体伸出并指向载样盘，所述载样盘中设置有多个供气缸活塞杆一一对应穿过的通孔，所述气泵通过多个分别穿过从动齿轮的气管供气至气缸，所述气缸安装体外壁与安装口内壁之间设置有角接触球轴承，以及过盈装配在角接触球轴承上并与安装口内壁之间间隙配合的轴承衬套。

所述的一种电推杆驱动双模式加载研磨抛光机机械结构，其特征在于：所述立柱上设置有横截面水平的安装轴肩，轴肩正上方转动安装与立柱顶部相对转动配合的顶套，顶套上、下端分别向立柱一侧的机头内延伸构成支撑架，支撑架下端面设置为斜面，机头上壁侧部开有开口，开口中转动安装有螺杆，螺杆杆端水平伸向立柱，且螺杆杆端连接有与支撑架下端面截面形状及轴肩截面面形状匹配可卡入轴肩与支撑架间隙的斜楔。

所述的一种电推杆驱动双模式加载研磨抛光机机械结构，其特征在于：所述气缸安装体底部外壁具有环沿，且气缸安装体底部外壁的环沿抵顶在角接触球轴承底部，所述安装口顶部固定有传感器安装座，传感器安装座中设置有力传感器，且力传感器内部弹性感应装置通过竖向的弹簧与角接触球轴承顶部连接。

所述的一种电推杆驱动双模式加载研磨抛光机机械结构，其特征在于：所述机头下壁底部通过向机头内设置的内台安装立柱，且立柱与内台之间设置有滑动轴承。

所述的一种电推杆驱动双模式加载研磨抛光机机械结构，其特征在于：所述立柱顶部与顶套之间安装有角接触球轴承。

所述的一种电推杆驱动双模式加载研磨抛光机机械结构，其特征在于：所述底座内设置有由电机驱动的齿轮轴，所述研磨抛光底盘安装在齿轮轴上。

本发明所提供的研磨抛光机具有以下特点:

通过手动操作，机头能绕立柱90°范围内转动。手动旋转螺杆，带动与之固接的楔形块移动，斜楔摩擦锁紧作用随之开始或解除，继而可使机头方便地在工作位置锁紧或绕立柱旋转。研磨抛光时，转动机头到工作位置并将其周向锁紧；将机头沿立柱周向转动90度，即可方便地更换试件或载样盘。此种设计增加了机器的周向空间利用率，避免了增加机头沿立柱的轴向行程，既能节约材料和电力，又能增加机器刚度。

具有单点力、中间力两种加载模式。中间力模式下能够对不同样品施加相同大小、相同时长的力，将不同样品加工到同样深度，用于研究不同材料的研磨抛光性质；单点力模式下可以将相同或不同材质样品加工到不同深度，主要用于研究不同加工工艺参数对研磨抛光质量的影响。在不同加载模式下，载样盘可快速更换，每种载样盘的孔结构直径具有系列值，可用于加工不同直径样品。

采用电推杆作为机头升降的动力机构和传动机构，以及中间力模式下的施力机构和力大小调整控制机构。通过控制电推杆杆臂的伸缩，能够带动研磨抛光机机头沿立柱上升和下降。在中间力加载模式下，当电推杆驱动的机头下降，使试样与研磨抛光底盘接触时，配合力传感器的使用，能够实时监测试样与研磨抛光底盘间正压力的大小，并通过反馈调节使力的大小保持在预设定值。相对于传统的选择丝杠螺母副作为升降机构的研磨抛光设备，本发明中选用电推杆的研磨抛光机具有造价低、能耗低、无油液污染、维护功用完美、装置维护简略便利等显著优点。

单点力加载模式下，采用6个独立的气泵带动气缸对试件施加压力，力的大小、时长均可独立设定。该设计使得对研磨抛光条件的控制更加快捷，从而可以清晰准确地研究力的大小、作用时间对研磨抛光质量的影响，同时，机器零部件的可更换性大大提高。

本发明使研磨抛光试验机具有更高的自动化程度、精密程度，提高了工作效率及加工质量，同时增强了机器零部件的可更换性，延长了机器使用寿命。

附图说明

图1是本发明中研磨抛光机的总体结构图。

图2是本发明中研磨抛光机的全剖视图。

图3是本发明中研磨抛光机的机头转位锁紧部分结构图。

图4是本发明中研磨抛光机的机头升降部分结构图。

图5是本发明中研磨抛光机中间力加载装置结构图。

图6是本发明中研磨抛光机单点力加载装置结构图。

具体实施方式

一种电推杆驱动双模式加载研磨抛光机机械结构，包括有底座1，及水平转动安装在底座1顶部一侧的研磨抛光底盘2，底座1顶部另一侧固定有竖向设置的立柱24，还包括有位于底座1上方的机头20，立柱24顶部伸入机头20中，且立柱24与机头下壁22结合处滑动配合，立柱24顶部安装有与立柱24顶部相对转动配合的顶套，顶套上、下端分别向立柱24一侧的机头内延伸构成支撑架16，支撑架16之间固定有竖向设置出口向下的电推杆，电推杆杆臂23的端头竖直向下固定在机头下壁22底部，机头下壁22底部对应研磨抛光底盘2位置设有直管状的安装口，安装口中转动安装有中心轴竖直的主轴9，主轴9顶端在机头20内伸向机头20上壁顶部，机头20上壁顶部通过一个过孔式集电滑环12的外圈固定有该过孔式集电滑环12，主轴9顶部安装在过孔式集电滑环12的内圈中，主轴9底端从机头下壁22伸出后竖直伸向研磨抛光底盘2，且主轴9底部安装有悬于研磨抛光底盘2上方的载样盘3，主轴9位于机头20内的轴身上通过气泵安装体11固定有气泵10，气泵10的电线通过过孔式集电滑环12与外部电源及电控系统连接，气泵安装体11下方的主轴9轴身上固定有从动齿轮，机头20上壁侧部固定有电机，电机输出轴上安装有与从动齿轮传动啮合的主动齿轮，安装口中的主轴9轴身上同轴安装有底部从安装口伸出的气缸安装体25，气缸安装体25内竖向设置有多个沿圆周均匀环绕在主轴周围的气缸8，每个气缸8的活塞杆底部分别竖直向下从气缸安装体25伸出并指向载样盘3，载样盘3中设置有多个供气缸8活塞杆一一对应穿过的通孔，气泵10通过多个分别穿过从动齿轮的气管供气至气缸8，气缸安装体25外壁与安装口内壁之间设置有角接触球轴承4，以及过盈装配在角接触球轴承4上并与安装口内壁之间间隙配合的轴承衬套5。

立柱24上设置有横截面水平的安装轴肩，轴肩正上方转动安装与立柱24顶部相对转动配合的顶套，顶套上、下端分别向立柱24一侧的机头内延伸构成支撑架16，支撑架16下端面设置为斜面，机头20上壁侧部开有开口，开口中转动安装有螺杆17，螺杆17杆端水平伸向立柱24，且螺杆17杆端连接有与支撑架16下端面截面形状及轴肩截面面形状匹配可卡入轴肩与支撑架间隙的斜楔18。

气缸安装体25底部外壁具有环沿，且气缸安装体25底部外壁的环沿抵顶在角接触球轴承4底部，安装口顶部固定有传感器安装座，传感器安装座中设置有力传感器7，且力传感器7内部弹性感应装置通过竖向的弹簧6与角接触球轴承4顶部连接。

电推杆由固定在支撑架之间的电推杆杆筒19、滑动安装在电推杆杆筒19中的电推杆杆臂23、固定在电推杆杆筒19侧部并驱动电推杆杆臂23动作的电推杆电机13构成。

机头20下壁底部通过向机头20内设置的内台安装立柱24，且立柱24与内台之间设置有滑动轴承21。

立柱24顶部与顶套之间安装有角接触球轴承15。

底座1内设置有由电机驱动的齿轮轴，研磨抛光底盘2安装在齿轮轴上。

如附图1、2所示，本发明中研磨抛光机机械结构由机头20、立柱24、底座1三部分构成，机头20上安装载样盘3，底座1上安装研磨抛光底盘2。

如附图3所示，机头20由研磨抛光位置转换为装夹位置时，逆时针转动螺杆手柄17的同时，为阻止机头20因自身重力作用而下降压紧斜楔18带来阻力，轻托机头20，则螺杆17在旋转运动的同时使斜楔远离立柱24和支撑架16，这样便能使机头20相对立柱24轻松地旋转所需角度；由装夹位置转向研磨抛光位置时，采取相同方式旋转，转到合适位置后，顺时针转动螺杆手柄，斜楔锁紧机头20和立柱24，即对机头的周向和轴向自由度进行了限定，防止其窜动。

如附图4所示，在本发明中，选择电推杆13、19、23作为机头20升降的动力源，其杆臂部分23在电机13的正反转的驱动下沿杆筒19进行竖直方向的伸缩直线运动，带动与之连接的研磨抛光机机头20在竖直方向升降。研磨抛光机机头下壁22与立柱24之间有频繁的轴向相对滑动，为保证滑动顺畅，同时减轻磨损、延长寿命，在此安装滑动轴承21。

如附图5所示，电推杆杆臂23的外伸带动机头20整体下降，试样与研磨抛光底盘2接触后，轴承衬套5以内各零部件不再做宏观上的下降运动，此时，电推杆杆臂23继续外伸，与之固结的研磨抛光机机头20下壁继续下降，对轴承衬套5以内零部件产生挤压作用力，最终表现为对试样的加载力。如图所示，与机头下壁22固结、与轴承衬套5接触的力传感器7用于实时监测加载力的大小，配合与之连接的电控系统来反馈调节电推杆杆臂23伸缩，直到施加力的大小达到设定值。弹簧6和力传感器7内部弹性感应装置处于串联状态，增大力传感器的灵敏度。轴承衬套5内壁与轴承4外圈过盈配合，与机头下壁22内孔间隙配合，其作用在于避免轴承4外圈与机头22内孔直接接触并产生周向滑动，损坏轴承4。

气动加载装置结构如附图6所示。6个独立的气缸8安装于机头20上，用气缸安装体25将其连接，沿主轴9周向均匀排列，由主轴9上端6个气泵10对其独立供气。对气泵10输出压力及工作时间进行分别控制，实现对不同试样加载力大小及加载时间的分别控制。为解决绕线问题，采用过孔式集电滑环12，该环外圈与机头上壁14固结，与外部电源及电控系统接通；内圈与主轴9同步转动，与气泵10电线接通，内外圈间是导电的。

Claims (4)

1.一种电推杆驱动双模式加载研磨抛光机机械结构，包括有底座，及水平转动安装在底座顶部一侧的研磨抛光底盘，所述底座顶部另一侧固定有竖向设置的立柱，其特征在于：还包括有位于底座上方的机头，所述立柱顶部伸入机头中，且立柱与机头下壁结合处滑动配合，所述立柱顶部安装有与立柱顶部相对转动配合的顶套，顶套上、下端分别向立柱一侧的机头内延伸构成支撑架，支撑架之间固定有竖向设置出口向下的电推杆，所述电推杆杆臂的端头竖直向下固定在机头下壁底部，所述机头下壁底部对应研磨抛光底盘位置设有直管状的安装口，安装口中转动安装有中心轴竖直的主轴，所述主轴顶端在机头内伸向机头上壁顶部，所述机头上壁顶部通过一个过孔式集电滑环的外圈固定有该过孔式集电滑环，所述主轴顶部安装在过孔式集电滑环的内圈中，主轴底端从机头下壁伸出后竖直伸向研磨抛光底盘，且主轴底部安装有悬于研磨抛光底盘上方的载样盘，所述主轴位于机头内的轴身上通过气泵安装体固定有气泵，所述气泵的电线通过过孔式集电滑环与外部电源及电控系统连接，气泵安装体下方的主轴轴身上固定有从动齿轮，所述机头上壁侧部固定有电机，电机输出轴上安装有与从动齿轮传动啮合的主动齿轮，安装口中的主轴轴身上同轴安装有底部从安装口伸出的气缸安装体，气缸安装体内竖向设置有多个沿圆周均匀环绕在主轴周围的气缸，每个气缸的活塞杆底部分别竖直向下从气缸安装体伸出并指向载样盘，所述载样盘中设置有多个供气缸活塞杆一一对应穿过的通孔，所述气泵通过多个分别穿过从动齿轮的气管供气至气缸，所述气缸安装体外壁与安装口内壁之间设置有角接触球轴承，以及过盈装配在角接触球轴承上并与安装口内壁之间间隙配合的轴承衬套；所述立柱上设置有横截面水平的安装轴肩，轴肩正上方转动安装与立柱顶部相对转动配合的顶套，顶套上、下端分别向立柱一侧的机头内延伸构成支撑架，支撑架下端面设置为斜面，机头上壁侧部开有开口，开口中转动安装有螺杆，螺杆杆端水平伸向立柱，且螺杆杆端连接有与支撑架下端面截面形状及轴肩截面形状匹配可卡入轴肩与支撑架间隙的斜楔；所述气缸安装体底部外壁具有环沿，且气缸安装体底部外壁的环沿抵顶在角接触球轴承底部，所述安装口顶部固定有传感器安装座，传感器安装座中设置有力传感器，且力传感器内部弹性感应装置通过竖向的弹簧与角接触球轴承顶部连接。

2.根据权利要求1所述的一种电推杆驱动双模式加载研磨抛光机机械结构，其特征在于：所述机头下壁底部通过向机头内设置的内台安装立柱，且立柱与内台之间设置有滑动轴承。

3.根据权利要求1所述的一种电推杆驱动双模式加载研磨抛光机机械结构，其特征在于：所述立柱顶部与顶套之间安装有角接触球轴承。

4.根据权利要求1所述的一种电推杆驱动双模式加载研磨抛光机机械结构，其特征在于：所述底座内设置有由电机驱动的齿轮轴，所述研磨抛光底盘安装在齿轮轴上。