CN103586775A

CN103586775A - 离线式气囊抛光工具修整器

Info

Publication number: CN103586775A
Application number: CN201310613813.3A
Authority: CN
Inventors: 郭隐彪; 白志扬; 杨平
Original assignee: Xiamen University
Current assignee: Xiamen University
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2013-11-27
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2033-11-27
Also published as: CN103586775B

Abstract

离线式气囊抛光工具修整器，涉及一种气囊抛光装置。提供效率较高、成本较低、易操作、可靠性较高的一种离线式气囊抛光工具修整器。设有摆动电机、行星减速器、摆动主轴箱、底座、摆动轴、气囊主轴箱、摆臂、主动轮、皮带、旋转接头、旋转接头支架、从动轮、进给电机、防护罩、气囊主轴、气囊工具、丝杆支架、砂轮主轴、修整砂轮、砂轮主轴箱、丝杆、滑块、摆臂支撑座、支撑轴承、倒钩架、倒钩轴承、圆弧导轨、导轨、气囊驱动电机和砂轮驱动电机。能有效提高气囊抛光机床的工作效率；同时，在提高气囊工具的修整效率、提高修整过程的可靠性、降低修整设备的成本和尺寸等方面都有显著的作用。

Description

离线式气囊抛光工具修整器

技术领域

本发明涉及一种气囊抛光装置，尤其是涉及一种离线式气囊抛光工具修整器。

背景技术

气囊抛光技术是20世纪90年代伦敦光学实验室提出的一种新的非球面抛光方法，其不仅可以保证抛光头与被抛光工件表面吻合性，而且可以通过调节压力控制抛光效率和被抛光工件的表面质量，是一种具有发展潜力的非球面抛光方法。（参见文献：龚金成，谢大纲，宋剑锋，姚英学.气囊抛光曲面光学零件工艺参数对抛光接触区特征影响的研究[J].燕山大学学报，2008,32（3）：197-200）。目前，国外的气囊抛光工艺技术已逐步实现商业化，英国的Zeeko公司开发的IRP系列抛光机床可实现口径达2300mm的光学元件的抛光加工。

气囊抛光技术采用具有一定充气压力的球形气囊作为抛光工具，其表面粘贴有聚氨酯抛光垫。随着气囊抛光时间和次数的增加，气囊和抛光垫都会发生一定的磨损，而且磨损的速度随着抛光垫表面质量的下降迅速加快。同时，由于气囊使用的是弹性比较好的橡胶材料，当充气压力发生改变时，气囊的形状会发生轻微的改变。在抛光过程中，抛光垫的磨损和气囊形状的改变会影响抛光接触区的变化，从而影响抛光加工的精度和加工过的确定性。因此，需要有专门的装置对气囊工具进行修整，以保证气囊的形状和表面质量。

公开号为CN103128663A的中国专利提供一种气囊抛光工具修整器。该修整器采用立式结构，安装于气囊抛光机床上。修整时，需要停止抛光加工过程，然后将抛光工具主轴水平放置。配合抛光工具主轴的旋转，修整装置通过摆动和进给实现对气囊工具的修整。它填补了国内气囊工具修整技术的空白，但是该修整装置存在以下缺点：（1）该修整器采用在位修整方式，修正时需要抛光机主轴的辅助；因此，修整器修整时，需要停止抛光加工过程，这就影响了气囊抛光机床的工作效率；（2）该修整器操作繁琐，每次修整需要进行大量的准备工作。

发明内容

本发明的目的在于针对现有气囊工具修整装置效率低、操作麻烦等问题，提供效率较高、成本较低、易操作、可靠性较高的一种离线式气囊抛光工具修整器。

本发明设有摆动电机、行星减速器、摆动主轴箱、底座、摆动轴、气囊主轴箱、摆臂、主动轮、皮带、旋转接头、旋转接头支架、从动轮、进给电机、防护罩、气囊主轴、气囊工具、丝杆支架、砂轮主轴、修整砂轮、砂轮主轴箱、丝杆、滑块、摆臂支撑座、支撑轴承、倒钩架、倒钩轴承、圆弧导轨、导轨、气囊驱动电机和砂轮驱动电机；

所述修整砂轮安装于砂轮主轴上，砂轮主轴安装于砂轮主轴箱上并由砂轮驱动电机带动旋转；砂轮主轴箱通过导轨和滑块固定于摆臂上，并可由进给电机带动丝杆实现修整砂轮的进给，丝杆安装在丝杆支架上；摆臂安装于摆动轴上，摆动轴安装于摆动主轴箱中，摆动主轴箱固定于底座上；摆动轴由摆动电机通过行星减速器带动并可绕其轴线摆动；支撑轴承固定于摆臂支撑座上，倒钩轴承固定于倒钩架上，支撑轴承和倒钩轴承分别在圆弧导轨的上下端面上滑动，摆臂支撑座和倒钩架固定于摆臂上；气囊工具安装于气囊主轴上，气囊主轴安装于气囊主轴箱上，气囊主轴箱安装于底座上，气囊驱动电机通过主动轮、皮带和从动轮带动气囊主轴旋转；旋转接头安装于气囊主轴上可随气囊主轴旋转，旋转接头的自由度由安装在气囊主轴箱的旋转接头支架限制；防护罩安装于底座上。

所述摆动轴的轴线与修整砂轮的轴线的交点必须落在气囊工具的球心，并且摆动轴的轴线必须垂直于修整砂轮的轴线与气囊工具的轴线构成的平面；上述位置要求能够保证经过修形的气囊工具的形状为球冠形。

本发明使用旋转接头将气体从静止的气管送入到旋转的气囊工具中；旋转接头可分为静止部分和旋转部分，静止部分安装于旋转接头支架上，旋转接头的自由度由旋转支架限制；旋转部分安装于气囊主轴上并可随气囊主轴旋转；气体从旋转接头的静止部分上的进气口进入旋转接头，然后从旋转接头的旋转部分进入到气囊主轴内部的通气孔，最后达到气囊工具的内部，以保证气囊工具的内部压力保持稳定。

与现有的气囊抛光工具修整器相比，本发明具有以下特点：

1、由于本发明采用的机床工作方式为离线式，气囊工具的修整过程是在气囊抛光机床外完成的，且不需要气囊抛光机床的协助；因此气囊的修整过程不会影响气囊抛光机床的正常工作，能够有效提高气囊抛光机床的工作效率。

2、由于本发明采用的机床结构为卧式结构，进给运动和摆动运动都是在水平面上完成，其运动只需克服摩擦力作用，而不需要克服重力作用；因此设备可选用小功率、小扭矩的驱动电机，这对降低设备成本、减小设备尺寸具有一定的作用。

3、传统的摆动机构通常采用旋转工作台作为变速装置和驱动装置，本发明采用行星减速器，在保证旋转精度和驱动力矩的情况下，能够有效的降低设备成本和减小设备的尺寸。

4、离线气囊抛光工具修整器使用时，不需要复杂的前期准备工作，操作简单，能够有效提高气囊工具修整的效率。

5、为适应不同半径的气囊工具，摆臂较长，本发明设有摆臂支撑座、支撑轴承、倒钩架、倒钩轴承，其能够保证摆臂摆动顺畅，同时增强摆臂的刚性，避免摆动过程中摆臂发生跳动。

6、本发明设有气体旋转接头，能够有效防止漏气，保证气囊工具内部压力的稳定。

由此可见，利用本发明能有效提高气囊抛光机床的工作效率；同时，本发明在提高气囊工具的修整效率、提高修整过程的可靠性、降低修整设备的成本和尺寸等方面都有显著的作用。因此，本发明具有很大的研究价值和可行性。

附图说明

图1为本发明实施例的主视示意图。

图2为本发明实施例的俯视示意图。

图3为本发明实施例的气囊主轴结构示意图。

以下给出图中各主要配件的标记：

1.摆动电机；2.行星减速器；3.摆动主轴箱；4.底座；5.摆动轴；6.气囊主轴箱；7.摆臂；8.主动轮；9.皮带；10.旋转接头；11.旋转接头支架；12.从动轮；13.进给电机；14.防护罩；15.气囊主轴；16.气囊工具；17.丝杆支架；18.砂轮主轴；19.修整砂轮；20.砂轮主轴箱；21.丝杆；22.滑块；23.摆臂支撑座；24.支撑轴承；25.倒钩架；26.倒钩轴承；27.圆弧导轨；28.导轨；10-1.旋转接头静止部分；10-2.旋转接头旋转部分。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的说明。

参加图1和2，本发明实施例设有摆动电机1、行星减速器2、摆动主轴箱3、底座4、摆动轴5、气囊主轴箱6、摆臂7、主动轮8、皮带9、旋转接头10、旋转接头支架11、从动轮12、进给电机13、防护罩14、气囊主轴15、气囊工具16、丝杆支架17、砂轮主轴18、修整砂轮19、砂轮主轴箱20、丝杆21、滑块22、摆臂支撑座23、支撑轴承24、倒钩架25、倒钩轴承26、圆弧导轨27、导轨28、气囊驱动电机、砂轮驱动电机。

所述修整砂轮19安装于砂轮主轴18上，砂轮主轴18安装于砂轮主轴箱20上并由砂轮驱动电机带动旋转；砂轮主轴箱20通过导轨28和滑块22固定于摆臂7上，并可由进给电机13带动丝杆21实现修整砂轮19的进给功能，丝杆21安装在丝杆支架17上；摆臂7安装于摆动轴5上，摆动轴5安装于摆动主轴箱3中，摆动主轴箱3固定于底座4上；摆动轴5由摆动电机1通过行星减速器2带动并可绕其轴线摆动；支撑轴承24固定于摆臂支撑座23上，倒钩轴承26固定于倒钩架25上，支撑轴承24和倒钩轴承26分别在圆弧导轨27的上下端面上滑动，摆臂支撑座23和倒钩架25固定于摆臂7上；气囊工具16安装于气囊主轴15上，气囊主轴15安装于气囊主轴箱6上，气囊主轴箱6安装于底座4上，气囊驱动电机通过主动轮8、皮带9和从动轮12带动气囊主轴15旋转；旋转接头10安装于气囊主轴15上可随气囊主轴15旋转，其自由度由安装在气囊主轴箱6的旋转接头支架11限制；防护罩14安装于底座4上。

参见图1，离线式气囊抛光工具修整器的位置要求是摆动轴5的轴线与修整砂轮19的轴线的交点必须落在气囊工具16的球心，并且摆动轴5的轴线必须垂直于修整砂轮19的轴线与气囊工具16的轴线构成的平面。上述位置要求能够保证经过修形的气囊工具16的形状为球冠形。

参见图3，离线式气囊抛光工具修整器使用旋转接头10将气体从静止的气管送入到旋转的气囊工具16中。旋转接头10可以分成静止部分10-1和旋转部分10-2两部分，静止部分10-1安装于旋转接头支架11上，其自由度由旋转支架11限制；旋转部分10-2安装于气囊主轴15上并可随气囊主轴15旋转。气体从旋转接头10的静止部分10-1上的进气口进入旋转接头，然后从旋转接头10的旋转部分10-2进入到气囊主轴15内部的通气孔，最后达到气囊工具16的内部，以保证气囊工具16的内部压力保持稳定。

使用时，根据气囊工具16的半径和口径确定修整砂轮19的尺寸；将气囊工具16和修整砂轮19分别装在气囊主轴15和砂轮主轴18上，并通过旋转接头10对气囊工具16供气；配合气囊工具16旋转、修整砂轮19旋转、摆臂7摆动，进给电机13对修整砂轮19的位置进行调整，从而实现气囊工具16的修整过程。在修整器的使用过程中，操作人员不需要进行复杂的前期准备工作，能够有效的提高修整效率。

Claims

1.离线式气囊抛光工具修整器，其特征在于设有摆动电机、行星减速器、摆动主轴箱、底座、摆动轴、气囊主轴箱、摆臂、主动轮、皮带、旋转接头、旋转接头支架、从动轮、进给电机、防护罩、气囊主轴、气囊工具、丝杆支架、砂轮主轴、修整砂轮、砂轮主轴箱、丝杆、滑块、摆臂支撑座、支撑轴承、倒钩架、倒钩轴承、圆弧导轨、导轨、气囊驱动电机和砂轮驱动电机；

2.如权利要求1所述离线式气囊抛光工具修整器，其特征在于所述摆动轴的轴线与修整砂轮的轴线的交点落在气囊工具的球心，并且摆动轴的轴线垂直于修整砂轮的轴线与气囊工具的轴线构成的平面。

3.如权利要求1所述离线式气囊抛光工具修整器，其特征在于所述旋转接头由静止部分和旋转部分组成，静止部分安装于旋转接头支架上，旋转接头的自由度由旋转支架限制；旋转部分安装于气囊主轴上并可随气囊主轴旋转；气体从旋转接头的静止部分上的进气口进入旋转接头，然后从旋转接头的旋转部分进入到气囊主轴内部的通气孔，最后达到气囊工具的内部，以保证气囊工具的内部压力保持稳定。