CN103213053B - 一种可磨削、超精、抛光内外曲面的机械和磨削压头组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可磨削、超精、抛光内外曲面的机械和磨削压头组件。该机械包括控制装置、压头装置、压头装置直线导轨、自调定位装置和磨削压头组件，磨削压头组件设置在压头装置上，压头装置设置在压头装置直线导轨上，待加工工件设置在自调定位装置上，控制装置分别与压头装置、自调定位装置、磨削压头组件连接，磨削压头组件包括压头和磨削层，压头设为转动体，转动体的周面为成型面，磨削层可载覆在转动体的成型面上。与现有技术相比，本发明的超精机械可同时加工二个工件，被加工件的曲面中心和转动体的成型面的中心在同一直线上，二个工件同时加工时其同心度保持一致，大大提高了磨削、超精、抛光精度，且生产效率高，提高自动化程度。

Description

一种可磨削、超精、抛光内外曲面的机械和磨削压头组件

技术领域

本发明涉及内/外曲面工件的加工领域，特别涉及一种切入式可磨削、超精、抛光内外曲面的机械和磨削压头组件。

背景技术

目前，曲面工件的表面加工主要通过各种机器利用砂轮、油石、人工研磨的磨削实现。由于曲面加工件的表面起伏不平，传统的磨削、超精方法往往采用砂轮、油石，存在砂轮、油石磨损，曲面中心和砂轮、油石中心不在同一直线上等缺点，导致超精精度低。

以加工件轴承为例，现在深沟球轴承滚道超精研工艺是用油石按工件的沟道曲率中心作左右摇摆运动的研磨方式。此超精研工艺中，油石的磨损将会影响加工精度。其次，目前超精研工艺中油石摆动中心相对工件为固定，前道工序中存在着的沟底径偏差、沟曲率半径偏差、沟位置偏差等因素，使实际加工时油石磨损后的工作面的摆动并不在理想状态，因此常常破坏了滚道的几何精度。

在申请号为200910067471.3、申请日为2009-09-01的中国发明专利申请中公开了一种曲面精整加工装置，它是用于表面加工的设备，特别是涉及一种使用(柔)性磨料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。该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。请参阅图1，该装置包括：(柔)性轴1、柔性轴支撑机构2、表面加工工具3、支架4、底座6以及工作台7，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。表面加工工具由柔性轴1带动旋转，表面加工工具由一个或多个为一组，在不同组表面加工工具之间设置柔性轴支撑机构，表面加工工具为包括砂轮、砂带、磨条、毛刷或钢丝刷的抛光轮研具或铣刀工具。加工工件时，电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来实现表面加工。这种装置虽然提供了一种比较灵活的加工工艺，但是，针对超精研加工来说，这种方法还是没有解决加工件的精度的问题，不能使得加工出来的加工件的加工精度在一个预设的范围内。

发明内容

本发明目的在于提供一种切入式可磨削、超精、抛光内外曲面的机械，以解决现有技术中的曲面工件的表面加工方法存在的砂轮、油石磨损，曲面中心和砂轮、油石中心不在同一直线上等缺点，导致超精精度低的技术性问题。

本发明的第二目的在于提供一种磨削压头组件，以解决砂轮、油石磨损而导致形位差的技术性问题。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种可磨削、超精、抛光内外曲面的机械，包括控制装置、压头装置、压头装置直线导轨、自调定位装置和磨削压头组件，所述磨削压头组件设置在所述压头装置上，所述压头装置设置在所述压头装置直线导轨上，待加工工件设置在所述自调定位装置上，所述控制装置分别与所述压头装置、所述自调定位装置、所述磨削压头组件连接，所述磨削压头组件包括压头和磨削层，所述压头设为转动体，所述转动体的周面为成型面，所述磨削层可载覆在所述转动体的成型面上。

优选地，所述磨削层可相对所述转动体运动，所述磨削层活动载覆在所述转动体的成型面上。

优选地，所述转动体包括转轮，所述转轮可导向所述磨削层运动。

优选地，所述自调定位装置为若干个，所述若干个自调定位装置的转动定位孔或轴的同心度一致。

优选地，所述自调定位装置上设有工件中心自调装置，所述工件中心自调装置包括支承装置和连杆，所述支承装置设置在所述连杆上部，所述支承装置为缩变特性体，与待加工工件抵接。

优选地，所述连杆包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和所述第二连杆通过轴枢转连接，所述支承装置设置在所述第一连杆和所述第二连杆的上部，所述第一连杆和所述第二连杆的下部与调节装置连接，所述调节装置为缩变特性体。

优选地，所述缩变特性体包括弹性体、气压缸、液压缸、连杆和组合件。

优选地，所述控制装置包括微处理器，所述微处理器与所述压头装置、所述自调定位装置连接。

优选地，所述控制装置还包括磨削层连动装置，所述磨削层连动装置与所述微处理器连接，所述磨削层连动装置可带动所述磨削层运动。

优选地，所述控制装置还包括压头连动装置，所述压头连动装置与所述微处理器连接，所述压头连动装置带动压头运动。

优选地，还包括挡板装置直线导轨和机床，所述挡板装置直线导轨设置在所述机床上，所述挡板装置直线导轨上设置有二个挡板装置。

一种磨削压头组件，包括压头和磨削层，所述压头设为转动体，所述转动体的周面为成型面，所述磨削层可载覆在所述转动体的成型面上。

优选地，所述磨削层可相对所述转动体运动，所述磨削层活动载覆在所述转动体的成型面上。

优选地，所述转动体包括转轮，所述转轮可导向所述磨削层运动。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：

1、本发明的磨削、超精、抛光机械可同时加工二个或配套的二个工件，工件的曲面中心和压头的成型面中心在同一直线上，磨削、超精、抛光精度高，可提高生产效率和降低劳动强度；

2、由于采用切入式磨削/超精/抛光的工艺装置，消除使用砂轮、油石磨削内/外曲面型导致的形、位偏差，可修整前道生产留下的精度不足的缺陷，可大大降低产品的不合格率；

3、切入式磨削、超精、抛光技术的特点其一，同一个压头不论加工多少数量的工件，其曲面型体可保持基本一致，其二只要改变压头周面的形状就可以加工任何形状的内/外曲面，应用范围广；

4、本发明的磨削、超精、抛光机械可同时加工二个工件，被加工件的曲面中心和转动体的成型面的中心在同一直线上，大大提高了超精精度，且生产效率高，提高自动化程度。

附图说明

图1为现有曲面精整加工装置的原理图；

图2为本发明的切入式可磨削、超精、抛光内外曲面的机械的原理图；

图3为本发明的磨削压头组件的结构示意图；

图4为本发明的自调定位装置的结构一例示意图；

图5为本发明的磨削、超精、抛光机械超内圈时的原理图；

图6为本发明的磨削、超精、抛光机械超外圈时的原理图。

具体实施方式

以下结合附图，详细说明本发明。

请参阅图2、3，本发明的切入式可磨削、超精、抛光内外曲面的机械，包括控制装置、压头装置21、压头装置直线导轨22、挡板装置直线导轨23、自调定位装置24、磨削压头组件25，磨削压头组件25设置在压头装置21上，压头装置21设置在压头装置直线导轨22上，待加工工件设置在自调定位装置24上，挡板装置直线导轨23设置在机床上，控制装置分别与压头装置21、自调定位装置24、磨削压头组件25连接，磨削压头组件25包括压头251和磨削层253，压头251设为转动体，转动体的周面为加工工艺而定的成型面，磨削层253可载覆在转动体的成型面上。

转动体的型体可根据需要任意选择，而其周面的形状是与待加工工件的曲面技术工艺要求加工定型，采用材料为金属与非金属均可，但要有刚性、耐磨，其大小根据机器设备的条件而定。转动体的周面的形状与待加工工件曲面吻合，转动体的硬度根据待加工件的要求而定。转动体的硬度可设在一预设范围内，这种硬度的设计主要是指转动体不变形、耐磨。转动体的周面的形状与待加工工件的曲面吻合，这样，转动体通过压紧磨削层打磨待加工工件时，即可将待加工工件打磨出对应的曲面来。

磨削层253可采用磨削材料或复合磨削材料：所述复合磨削材料，可以具有高强度、不易断裂、吻合性好、耐热、具备磨削/研磨/抛光作用。磨削层可以采用非常薄(比如厚度不超过3mm)的，比如本实例可以采用现有的超精带，具有一定的柔性，不仅有磨削功效，而且还具有抛光功效。磨削具有修正尺寸功效，研磨具有修正和降低粗糙度的功效，而抛光最主要是为了降低粗糙度。磨削层253可以采用不同的磨削材料来达到不同的效果，磨削层可以是复合磨削材料制成，它包含磨料、研磨粉、研磨膏、胶水等各种材料，其中根据不同的配比来达到磨削/研磨/抛光的功效，根据不同磨削/研磨/抛光要求只需采用不同的磨削层来实现即可。本实例中，磨削/研磨/抛光功效是一次性实现，根据需要也可以选用多次性实现。在磨削时，磨削层253复合磨削材料直接与待加工工件的曲面相接触。

另外，同一规格内/外曲面的工件采用至少一周面为成型面的压头；当加工不同规格内/外曲面工件时，更换压头即可。切入式磨削/超精/抛光技术的特点其一，同一个压头体不论加工多少数量的工件，其曲面型体可保持基本一致，其二只要改变压头周面的形状就可以加工任何形状的内/外曲面，应用范围广。

控制装置包括压头连动装置，压头连动装置连接压头装置，压头装置连接压头，压头连动装置带动压头装置运动以控制整个工件的磨削/研磨/抛光。压头连动装置至少包括电机、液压、气压阀等用于控制压头装置水平运动的水平控制机构和用于控制压头装置垂直运动的垂直控制机构，电机、液压、气压阀分别连接水平控制机构和垂直控制机构。水平控制机构和垂直控制机构包括液压、汽压、压簧和杠杆等的其中之一。当然控制压头装置具有一定角度运动也可以。

控制装置包括磨削层连动装置，连接于磨削层，磨削层连动装置可带动磨削层运动，用以通过带动磨削层的移动来更换载覆在压头周面上的磨削层。磨削层连动装置包括用于放置的磨削层的容器、电机、轴承、齿轮及压轮、滑轮等。在加工一新工件之前，更换与待加工工件相接触的磨削层253。比如，磨削层253可以为卷状或叠状，采用磨削层连动装置在加工一新工件之前完成磨削层步进一预定距离。这样，每一次磨削/研磨/抛光时，磨削层都是新的，磨削/研磨/抛光出来的工件具有统一品质，精度更高。当然如工件精度要求不高也可往复使用即磨削层往复运动。

控制装置包括微处理器，微处理器与压头装置、自调定位装置连接。微处理器还分别连接压头连动装置和磨削层连动装置，用以通过控制压头连动装置的动作来带动压头装置通过磨削层对待加工工件的曲面的进行磨削或超精或抛光，并且通过控制磨削层连动装置的动作来更新磨削层与待加工工件曲面的接触面。

在本实例中，转动体为转轮，转轮可导向磨削层运动。工作时，磨削层可相对转轮运动，磨削层活动载覆在转轮的成型面上。

多个压头装置21设置在同一压头装置直线导轨22上，多个压头装置在同一导轨上可做直线运动，从而提高了直线度。

作为本发明的一种实施例，当待加工工件为轴承的内圈261、外圈262时，内外圈设置在不同的自调定位装置24上，该些自调定位装置的转动定位孔或轴的同心度基本一致，从而使得内外圈的同心度一致，使得超出的内外圈更合套。

挡板装置直线导轨23设置在机床上，挡板装置27设置在挡板装置直线导轨23上，可使得在加工二个成套工件时，在同一直线上的两个挡板装置27能同时压紧二个工件。

请参阅图2、4，自调定位装置24上设有工件中心自调装置30，工件中心自调装置30包括支承装置和连杆，支承装置设置在连杆上部，支承装置为缩变特性体，与待加工工件31抵接。连杆包括第一连杆32和第二连杆33，第一连杆32和第二连杆33通过轴交叉枢转连接，连接处O”'可用螺栓固定，螺栓外套设有弹性轴套体。支承装置设置在第一连杆32和第二连杆33的上部，支承装置与待加工工件31抵接，支撑点为O'、O”。第一连杆和第二连杆的下部与调节装置34连接，调节装置34为缩变特性体。上述的缩变特性体为弹性体、气压缸、液压缸、连杆和组合件的其中一种。弹性体可为弹簧或橡胶垫。组合件可包括缩变材料上装轴承、滚轮、支承块。

通过调整α角度来调整中心高h，由于交叉连接处套有弹性轴套微调了中心高方向的震动，再加上支承装置有伸缩性，可通过支承装置和调节装置的配合自动微调工件的形位差引起的震动，这样就可基本保证工件的中心和压头的中心在同一直线上，使得磨削、超精、抛光的精度更高。

以下以超内外圈为例，描述本发明的切入式可磨削、超精、抛光内外曲面的机械工作过程。

将内外圈放置于不同的自调定位装置上，再用挡板装置27对内外圈进行限位，更换新的磨削层，通过微控制器控制压头连动装置和磨削层连动装置，使压头装置和磨削层运动，使转轮压紧磨削层并导向磨削层，使磨削层与待加工工件曲面接触以磨削、超精、抛光待加工工件曲面，同时，通过微处理器控制自调定位装置使内外圈转动，如图5、6所示。当要进行粗超时，使用粗超的压头装置，当要进行精超时，使用精超的压头装置。由于二组压头装置在同一直线导轨上运动，自调定位装置的转动定位孔或轴的同心度基本一致，可使得超出的内外圈更合套。

本发明的磨削、超精、抛光机械可同时加工二个和二个配套的工件，工件的曲面中心和压头的成型面中心在同一直线上，磨削、超精、抛光精度高，可提高生产效率和降低劳动强度。

以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种可磨削、超精、抛光内外曲面的机械，其特征在于，包括控制装置、压头装置、压头装置直线导轨、自调定位装置和磨削压头组件，所述磨削压头组件设置在所述压头装置上，所述压头装置设置在所述压头装置直线导轨上，待加工工件设置在所述自调定位装置上，所述控制装置分别与所述压头装置、所述自调定位装置、所述磨削压头组件连接，所述磨削压头组件包括压头和磨削层，所述压头设为转动体，所述转动体的周面为成型面，所述磨削层能载覆在所述转动体的成型面上；

所述自调定位装置上设有工件中心自调装置，所述工件中心自调装置包括支承装置和连杆，所述支承装置设置在所述连杆上部，所述支承装置为缩变特性体，与待加工工件抵接；

所述连杆包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和所述第二连杆通过轴枢转连接，所述支承装置设置在所述第一连杆和所述第二连杆的上部；轴枢转连接处用螺栓固定，螺栓外套设有弹性轴套体。

2.如权利要求1所述的可磨削、超精、抛光内外曲面的机械，其特征在于，所述磨削层能相对所述转动体运动，所述磨削层活动载覆在所述转动体的成型面上。

3.如权利要求1所述的可磨削、超精、抛光内外曲面的机械，其特征在于，所述转动体包括转轮，所述转轮能导向所述磨削层运动。

4.如权利要求1所述的可磨削、超精、抛光内外曲面的机械，其特征在于，所述自调定位装置为若干个，所述若干个自调定位装置的转动定位孔或轴的同心度一致。

5.如权利要求1所述的可磨削、超精、抛光内外曲面的机械，其特征在于，所述第一连杆和所述第二连杆的下部与调节装置连接，所述调节装置为缩变特性体。

6.如权利要求1或5所述的可磨削、超精、抛光内外曲面的机械，其特征在于，所述缩变特性体为弹性体、气压缸、液压缸的其中一种。

7.如权利要求1所述的可磨削、超精、抛光内外曲面的机械，其特征在于，所述控制装置包括微处理器，所述微处理器与所述压头装置、所述自调定位装置连接。

8.如权利要求7所述的可磨削、超精、抛光内外曲面的机械，其特征在于，所述控制装置还包括磨削层连动装置，所述磨削层连动装置与所述微处理器连接，所述磨削层连动装置能带动所述磨削层运动。

9.如权利要求8所述的可磨削、超精、抛光内外曲面的机械，其特征在于，所述控制装置还包括压头连动装置，所述压头连动装置与所述微处理器连接，所述压头连动装置带动压头运动。

10.如权利要求1所述的可磨削、超精、抛光内外曲面的机械，其特征在于，还包括挡板装置直线导轨和机床，所述挡板装置直线导轨设置在所述机床上，所述挡板装置直线导轨上设置有二个挡板装置。