CN103624685A - 一种在位式气囊抛光头的修整装置及其修整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在位式气囊抛光头的修整装置及其修整方法，修整装置包括在位设置的修磨装置和优化设置的机床本体运动件，气囊抛光头是球冠形的，修磨装置整体通过修磨底座与机床立柱连接，修磨底座上设置有两平行导轨，砂轮主轴设置在砂轮主轴箱内，砂轮主轴箱架设在底板上，底板通过滑块与导轨活动连接，两导轨中间设置有气缸，气缸的活塞杆末端与滑块传动连接；圆弧截面形砂轮设置在砂轮主轴输出端，修磨电机与砂轮主轴另一端传动连接，砂轮的加工面与气囊抛光头的抛光垫的表面活动靠接。利用抛光机床本身的运动实现在位修整，结构简单、成本低、操作简单，可以避免气囊抛光头重复装拆影响修整及抛光精度，使用效果更理想。

Description

一种在位式气囊抛光头的修整装置及其修整方法

技术领域

本发明涉及抛光技术，尤其涉及气囊抛光机上的在位式气囊抛光头的修整装置以及通过抛光机床本身的旋转和平移实现对该气囊抛光头进行修整的方法。

背景技术

气囊抛光技术是二十世纪90年代提出的一种抛光方法，尤其适用于曲面的抛光加工。气囊抛光技术是采用具有一定充气压力的球形气囊作为抛光工具，气囊材质为橡胶，气囊内部镶嵌尼龙绳或者铁皮，气囊表面粘贴有抛光垫。当气囊充气压力不同时，气囊的变形量不同，抛光垫厚度不均匀时，抛光垫外表面的曲率半径也不同；同时，随着抛光过程的进行，抛光垫将会磨损，其磨损的速率随着抛光垫表面质量的下降而变快。上述问题最终都会影响气囊抛光头的面型，从而影响抛光加工的效率和质量；因此，在气囊抛光技术中，如何高质、高效对气囊抛光头进行修整显得尤为重要。

目前，国内外有许多关于气囊抛光理论及其技术的相关研究，也开发出了一些气囊抛光头的修整装置和技术，多是针对气囊的修整，对气囊外表面的抛光垫的修整研究还比较少。

例如，公开号为CN103128663A、名为“气囊抛光工具修整器”的中国专利中公开了一种气囊抛光工具修整技术，该技术提供一种适应气囊工具球形面形修整的气囊抛光工具修整器。该气囊抛光工具修整器设有支座、摆臂转轴、摆臂、修整砂轮、第1伺服电机、第2伺服电机、第3伺服电机、第4伺服电机、往返机构、进给机构、丝杆、轴承、螺栓、联轴器、直角减速器、套筒、防护罩和数控系统；所述摆臂转轴通过轴承与支座联接，摆臂和摆臂转轴之间过盈配合；往返机构通过螺栓与摆臂联接，进给机构安装在往返机构底部；修整砂轮设于主轴上，修整砂轮与主轴之间过盈配合，主轴通过轴承安装在进给机构上，第1伺服电机经联轴器接主轴并带动修整砂轮转动，第2伺服电机经联轴器接进给机构的丝杠并带动进给机构运动，第3伺服电机经直角减速器接往返机构的丝杠并带动往返机构运动，第4伺服电机经联轴器接摆臂转轴并带动摆臂摆动；数控系统与第1伺服电机连接，并通过联轴器驱动主轴转动，带动修整砂轮转动；数控系统与第2伺服电机连接，并通过联轴器驱动丝杠转动，带动进给机构运动，从而调节修整砂轮与气囊工具之间的距离；数控系统与第3伺服电机连接，并通过直角减速器驱动丝杠转动，带动往返机构运动，从而调节修整砂轮的高度；数控系统与第4伺服电机连接，并通过联轴器驱动摆臂转轴转动，带动摆臂摆动。该修整装置采用立式结构在位安装于气囊抛光机床上。

采用这样的装置及其修整方法当然可以使用，但是该修整装置及其修整方法存在以下缺点：

(1)修整装置与抛光机抛光加工的运动件分别设置，且修整装置共有四个运动轴，其结构复杂、成本高、抛光精度低；

(2)修整前期准备工作繁琐；

(3)当气囊球心不在摆动轴轴线上时，存在较大的修整误差，抛光精度低；

(4)修整的是橡胶气囊，而不是修整气囊表面的抛光垫，抛光精度低；

修整使用的效果还不够理想。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种结构相对简单、成本相对低、修整误差小、修整便捷、能对气囊抛光头表面的抛光垫进行修整的在位式气囊抛光头的修整装置及其修整方法。

本发明为达到上述技术目的所采用的技术方案是：

本发明的一种在位式气囊抛光头的修整装置，包括在位设置在抛光机床上的修磨装置和机床本体运动件，机床本体设有底座，底座上设有工作台和立柱，工作台上设有伸缩式防护罩，工作台与底座沿机床Y方向可前后移动活动连接；拖板与立柱沿机床X方向可左右移动活动连接；方箱设于拖板上并与拖板沿机床Z方向可上下移动活动连接；各部件的移动和摆转和旋转均通过数控系统信号控制连接；设于方箱下端的A轴电机与斜向设置的A摆臂的上端摆转传动连接；设于A摆臂下端的B轴电机与设于A摆臂下端的B摆臂上端摆转传动连接，主轴一端与B摆臂下端连接，气囊抛光头设于主轴另一端；气囊抛光头是球冠形的，修磨装置整体通过修磨底座与机床立柱固定连接，修磨底座上设置有两平行导轨，砂轮主轴设置在砂轮主轴箱内，砂轮主轴箱架设在底板上，底板通过滑块与导轨活动连接，两导轨中间设置有气缸，气缸的活塞杆末端与滑块传动连接；圆弧截面形砂轮设置在砂轮主轴输出端，修磨电机与砂轮主轴另一端传动连接，砂轮的加工面与气囊抛光头的抛光垫的表面活动靠接。

所述的修磨电机通过固定架与砂轮主轴箱并排设置，修磨电机传动轴通过主动轮、皮带与设置在砂轮主轴输出端的从动轮传动连接。

所述的气缸及两导轨整体的靠外端罩设有伸缩式后挡罩；修磨电机的靠内方的固定架上设有前挡罩；修磨底座两侧对应滑块处设置有限位挡板。

所述的气缸的活塞杆穿过活塞杆固定架上的圆口设置在底板上，活塞杆末端与滑块传动连接。

所述的气缸通过缸架与修磨底座连接。

所述的砂轮主轴箱外还罩设有防护罩。

本发明的在位式气囊抛光头的修整方法是利用连接设置在抛光机床立柱上的修磨装置，同时通过气囊抛光机床本身各相关运动部件的移动和摆转和旋转，实现对气囊抛光头的抛光垫表面的在位修整，修整过程包括下列步骤：

(a)、气缸动作使砂轮向内移动，直至碰到限位装置停止；

(b)、开启抛光机床主轴；调整Z轴电机使方箱移动到设定高度；调整抛光机床B轴电机使抛光机床主轴轴线运动到修整姿态即水平姿态；调整X轴电机使拖板移动到直至气囊抛光头的抛光垫的表面与圆弧截面形砂轮面接触；

(c)、通过控制机床X轴电机来控制气囊抛光头的微量进给；通过控制抛光机床A轴电机来控制球冠形气囊抛光头与圆弧截面形砂轮的相对摆动；

(d)、修整结束后，气缸动作使砂轮向外移动，通过数控系统调整各电机直至机床回复到加工姿态。

本发明的有益效果是：

1、由于修整装置优化并充分利用了机床本体运动件，因此结构简单、成本低廉、修整准备工作简单；

2、由于修整装置在位设置在机床本体上，全过程不需要任何装拆，只需要改变机床数控系统的程序就可以实现生产加工/气囊抛光头在位修整的状态切换，因此可以避免重复安装造成的位置安装误差影响；

3、由于修整过程中的摆动机构与抛光加工过程的摆动机构完全相同，这样可以避免气囊抛光头的球心偏移，气囊抛光头的修整精度及加工过程的抛光加工精度更高；

4、由于修整的是气囊抛光头的最终工作面层抛光垫，修整后的气囊抛光头抛光精度更高；

综上，使用效果更理想。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。其中：

图1为本发明的整体示意图；

图2为本发明中修磨装置部分的主视向剖面示意图；

图3为本发明中修磨装置部分的俯视向旋转后的示意图；

图4为本发明中修磨装置部分的右视向的示意图。

附图中的标记编号说明如下：

底座1、伸缩式防护罩2、工作台3、前挡罩4、修磨底座5、后挡罩6、防护罩7、砂轮8、气囊抛光头9、主轴10、B摆臂11、A轴电机12、拖板13、方箱14、A摆臂15、B轴电机16、立柱17、气缸18、导轨19、缸架20、滑块21、活塞杆固定架22、限位挡板23、底板24、砂轮主轴箱25、砂轮主轴26、皮带27、从动轮28、固定架29、修磨电机30、主动轮31

具体实施方式

本发明的实施例，如图1、图2、图3、图4所示；

一种在位式气囊抛光头的修整装置，修整装置包括在位设置在抛光机床上的修磨装置和机床本体运动件，机床本体设有底座1，底座1上设有工作台3和立柱17，工作台3上设有伸缩式防护罩2，工作台3与底座1沿机床Y方向可前后移动活动连接；拖板13与立柱17沿机床X方向可左右移动活动连接；方箱14设于拖板13上并与拖板13沿机床Z方向可上下移动活动连接；各部件的移动和摆转和旋转均通过数控系统信号控制连接；设于方箱14下端的A轴电机12与斜向设置的A摆臂15的上端摆转传动连接；设于A摆臂15下端的B轴电机16与设于A摆臂15下端的B摆臂11上端摆转传动连接，主轴10一端与B摆臂11下端连接，气囊抛光头9设于主轴10另一端；气囊抛光头9是球冠形的，修磨装置整体通过修磨底座5与机床立柱17固定连接，修磨底座5上设置有两平行导轨19，砂轮主轴26设置在砂轮主轴箱25内，砂轮主轴箱25架设在底板24上，底板24通过滑块21与导轨19活动连接，两导轨19中间设置有气缸18，气缸18的活塞杆末端与滑块21传动连接；圆弧截面形砂轮8设置在砂轮主轴26输出端，修磨电机30与砂轮主轴26另一端传动连接，砂轮8的加工面与气囊抛光头9的抛光垫的表面活动靠接。

所述的修磨电机30通过固定架29与砂轮主轴箱25并排设置，修磨电机30传动轴通过主动轮31、皮带27与设置在砂轮主轴26输出端的从动轮28传动连接。

所述的气缸18及两导轨19整体的靠外端罩设有伸缩式后挡罩6；修磨电机30的靠内方的固定架29上设有前挡罩4；修磨底座5两侧对应滑块21处设置有限位挡板23。

所述的气缸18的活塞杆穿过活塞杆固定架22上的圆口设置在底板24上，活塞杆末端与滑块21传动连接。

所述的气缸18通过缸架20与修磨底座5连接。

所述的砂轮主轴箱25外还罩设有防护罩7。

本在位式气囊抛光头的修整方法是利用连接设置在抛光机床立柱17上的修磨装置，同时通过气囊抛光机床本身各相关运动部件的移动和摆转和旋转，实现对气囊抛光头9的抛光垫表面的在位修整，修整过程包括下列步骤：

(a)、气缸18动作使砂轮8向内移动，直至碰到限位装置停止；

(b)、开启抛光机床主轴10；调整Z轴电机使方箱14移动到设定高度；调整抛光机床B轴电机16使抛光机床主轴10轴线运动到修整姿态即水平姿态；调整X轴电机使拖板13移动到直至气囊抛光头9的抛光垫的表面与圆弧截面形砂轮8面接触；

(c)、通过控制机床X轴电机来控制气囊抛光头9的微量进给；通过控制抛光机床A轴电机12来控制球冠形气囊抛光头9与圆弧截面形砂轮8的相对摆动；

(d)、修整结束后，气缸18动作使砂轮8向外移动，通过数控系统调整各电机直至机床回复到加工姿态。

由于气囊抛光头9是球冠形的，根据这一特点，气囊抛光头9修整时，主轴10轴线水平，且在修整起始时刻主轴10轴线与砂轮主轴26轴线共线。修正前，通过B轴电机将抛光主轴10摆到水平姿态，通过Z轴电机将方箱14移动到设定的高度(砂轮轴线高度)。上述水平姿态和设定高度都可以通过程序给定。修整时，拖板13在X轴电机的带动下实现微量进给运动，A摆臂15在A轴电机12的带动下实现砂轮8和气囊抛光头9的相对摆动。

Claims (7)

1.一种在位式气囊抛光头的修整装置，修整装置包括在位设置在抛光机床上的修磨装置和机床本体运动件，机床本体设有底座，底座上设有工作台和立柱，工作台上设有伸缩式防护罩，工作台与底座沿机床Y方向可前后移动活动连接；拖板与立柱沿机床X方向可左右移动活动连接；方箱设于拖板上并与拖板沿机床Z方向可上下移动活动连接；各部件的移动和摆转和旋转均通过数控系统信号控制连接；其特征在于：设于方箱下端的A轴电机与斜向设置的A摆臂的上端摆转传动连接；设于A摆臂下端的B轴电机与设于A摆臂下端的B摆臂上端摆转传动连接，主轴一端与B摆臂下端连接，气囊抛光头设于主轴另一端；气囊抛光头是球冠形的，修磨装置整体通过修磨底座与机床立柱固定连接，修磨底座上设置有两平行导轨，砂轮主轴设置在砂轮主轴箱内，砂轮主轴箱架设在底板上，底板通过滑块与导轨活动连接，两导轨中间设置有气缸，气缸的活塞杆末端与滑块传动连接；圆弧截面形砂轮设置在砂轮主轴输出端，修磨电机与砂轮主轴另一端传动连接，砂轮的加工面与气囊抛光头的抛光垫的表面活动靠接。

2.根据权利要求1所述的一种在位式气囊抛光头的修整装置，其特征在于：所述的修磨电机通过固定架与砂轮主轴箱并排设置，修磨电机传动轴通过主动轮、皮带与设置在砂轮主轴输出端的从动轮传动连接。

3.根据权利要求2所述的一种在位式气囊抛光头的修整装置，其特征在于：所述的气缸及两导轨整体的靠外端罩设有伸缩式后挡罩；修磨电机的靠内方的固定架上设有前挡罩；修磨底座两侧对应滑块处设置有限位挡板。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种在位式气囊抛光头的修整装置，其特征在于：所述的气缸的活塞杆穿过活塞杆固定架上的圆口设置在底板上，活塞杆末端与滑块传动连接。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种在位式气囊抛光头的修整装置，其特征在于：所述的气缸通过缸架与修磨底座连接。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种在位式气囊抛光头的修整装置，其特征在于：所述的砂轮主轴箱外还罩设有防护罩。

7.一种根据权利要求1所述的在位式气囊抛光头的修整方法，其特征在于，所述的修整方法是利用连接设置在抛光机床立柱上的修磨装置，同时通过气囊抛光机床本身各相关运动部件的移动和摆转和旋转，实现对气囊抛光头的抛光垫表面的在位修整，修整过程包括下列步骤：

(a)、气缸动作使砂轮向内移动，直至碰到限位装置停止；

(b)、开启抛光机床主轴；调整Z轴电机使方箱移动到设定高度；调整抛光机床B轴电机使抛光机床主轴轴线运动到修整姿态即水平姿态；调整X轴电机使拖板移动到直至气囊抛光头的抛光垫的表面与圆弧截面形砂轮面接触；

(c)、通过控制机床X轴电机来控制气囊抛光头的微量进给；通过控制抛光机床A轴电机来控制球冠形气囊抛光头与圆弧截面形砂轮的相对摆动；

(d)、修整结束后，气缸动作使砂轮向外移动，通过数控系统调整各电机直至机床回复到加工姿态。

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