CN104608047B - 高精度球形零件的批量生产装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高精度球形零件的批量生产装置及方法，将球形零件放置在开有V形环槽的下研磨托盘上的V形环槽中，V形环槽的环心与下研磨盘同心，同时使上研磨盘作与下研磨盘偏心的往复旋转运动，并在上研磨盘上安装超声振动电机以防止球形零件在V形环槽中卡死和长距离滑移，从而使V形环槽中的所有批量球形零件的表面相对于上研磨垫的接触轨迹均匀化和随机化并遍布全部球面。本发明根据不同的球形零件的大小，调节上研磨盘和下研磨盘之间的偏心距，在有微振动和上研磨盘往复运动的情况下，使得球形零件与研磨盘接触轨迹均匀化、随机化，达到对大量球形零件同时精密加工的目的，具有高效、高精度加工的特点。

Description

高精度球形零件的批量生产装置及方法

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域的一种硬质合金球轴承中高精度硬质合金球的批量精加工技术，具体地说，是一种高精度球形零件的批量生产装置及方法。

背景技术

目前，在工业生产中，高精度的球作为一种机械基础零件，广泛应用于各种机械设备之中，例如圆度仪、陀螺、轴承等，对工业生产有很重要的影响。尤其是在球轴承大量使用的装备中，轴承球的精度直接影响球轴承的运动精度、噪声及寿命等，进而影响设备的性能。

现有的球形零件研磨方式集中于对研磨过程中球面研磨轨迹的控制。单粒研磨机能够将研磨轨迹遍布球面，研磨精度高，但是不能批量生产球形零件，得不到生产推广；传统V形槽研磨机，能批量生产球，但由于研磨球与研磨盘接触轨迹是三个圆环，在碰撞情况下，虽然也能改善球形零件的精度，但是达不到高精设备的精度要求。

经对现有技术的检索发现，在公开号为CN101279434A的专利申请中提出了双盘自转偏心V形槽研磨机，能够实现批量加工较高精度的陶瓷球，但是该研磨机没有振动装置，加工过程中容易出现球形零件卡死和长距离滑移现象，且偏心距离不宜精确测量。

发明内容

本发明的目的是针对高精度硬质合金球批量加工难度大的问题，提出了一种高精度球形零件的批量生产装置及方法。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。

根据本发明的一个方面，提供了一种高精度球形零件的批量生产装置，包括机架、上研磨盘6和下研磨盘4，所述机架包括机体1、机体导轨2、横梁7、上移动托盘9、下移动托盘3、滑动支架11、横梁导轨8以及拉力杆10；其中，所述下研磨盘4安装在下移动托盘3上并由驱动装置a带动转动，下研磨盘4的上表面开有用于批量放置球形零件的V形环槽，所述V形环槽的环心与下研磨盘4同心，所述下移动托盘3安装在机体导轨2上并与驱动下移动托盘3水平移动的滚珠丝杆机构19相连；所述上研磨盘6与下研磨盘4相对的一面上安装有研磨抛光垫5，上研磨盘6的上表面安装有用于防止球形零件卡滞的振动电机18，上研磨盘6连接有驱动上研磨盘6转动的驱动装置b，驱动装置b安装在滑动支架11上，滑动支架11与拉力杆10相连，拉力杆10安装在上移动托盘9上，上移动托盘9安装在横梁导轨8上，横梁导轨8安装在横梁7上，横梁7沿安装在机体1上的立柱16上下移动，所述上移动托盘9与驱动上移动托盘9水平往复移动并安装在横梁7上的往复运动装置17相连，在滑动支架11与上移动托盘9之间安装有与拉力杆10共同调节上研磨盘6和下研磨盘4之间距离的法兰盘14，所述上研磨盘6和下研磨盘4之间具有相对偏心距。

优选地，所述驱动装置a包括下研磨主轴21和下研磨电机20，所述下研磨主轴21和下研磨电机20之间通过皮带传动，所述下研磨电机20通过下研磨主轴21驱动下研磨盘4转动。

优选地，所述驱动装置b包括上研磨主轴13和上研磨电机12，所述上研磨主轴13和上研磨电机12之间可通过皮带传动，所述上研磨电机12通过上研磨主轴13驱动上研磨盘6转动。

优选地，所述往复运动装置17包括转盘和连杆，所述连杆偏心安装在转盘上，所述转盘通过转盘电机直接驱动或通过皮带传动驱动上移动托盘9水平往复移动。

优选地，其特征是，所述机体导轨2上设有用于指示偏心距离的刻度，所述下移动托盘3上连接有用于指示偏心距离的指针，所述下研磨盘相对上研磨盘的偏心距可调节。

优选地，所述法兰盘14内置碟簧，并连接有测力计15。

根据本发明的另一个方面，提供了一种应用上述高精度球形零件的批量生产装置的生产方法，其特征是，包括如下步骤：

将球形零件放置在开有V形环槽的下研磨托盘上的V形环槽中，同时使上研磨盘与下研磨盘之间进行偏心的往复旋转运动。

优选地，所述V形环槽的环心与下研磨盘同心。

优选地，所述上研磨盘上安装有用于防止球形零件在V形环槽中卡死和长距离滑移的超声振动电机，从而使V形环槽中的所有批量球形零件的表面与上研磨垫的接触轨迹均匀化和随机化，并遍布全部球形零件的球面，进而实现对批量球形零件同时精密加工。

优选地，所述上研磨盘与下研磨盘之间的偏心距通过以下方式调节：

调整下移动托盘的移动距离，实现上研磨盘和下研磨盘之间偏心，并使球形零件与上研磨盘接触点沿着上研磨盘径向移动。

与现有技术相比，本发明具有如下有意效果：

本发明提供的高精度球形零件的批量生产装置及方法，根据不同的球形零件的大小，调节上研磨盘和下研磨盘之间的偏心距，在有微振动和上研磨盘往复运动的情况下，使得球形零件与研磨盘接触轨迹均匀化、随机化，达到对大量球形零件同时精密加工的目的，具有高效、高精度加工的特点。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明的研磨机的结构示意图。

图2是本发明的研磨机理图。

图3是本发明的研磨轨迹仿真效果图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

本实施例提供了一种高精度球形零件的批量生产装置，包括机架、上研磨盘6和下研磨盘4，所述机架包括机体1、机体导轨2、横梁7、上移动托盘9、下移动托盘3、滑动支架11、横梁导轨8以及拉力杆10；其中，所述下研磨盘4安装在下移动托盘3上并由驱动装置a带动转动，下研磨盘4的上表面开有用于批量放置球形零件的V形环槽，所述V形环槽的环心与下研磨盘4同心，所述下移动托盘3安装在机体导轨2上并与驱动下移动托盘3水平移动的滚珠丝杆机构19相连；所述上研磨盘6与下研磨盘4相对的一面上安装有研磨抛光垫5，上研磨盘6的上表面安装有用于防止球形零件卡滞的振动电机18，上研磨盘6连接有驱动上研磨盘6转动的驱动装置b，驱动装置b安装在滑动支架11上，滑动支架11与拉力杆10相连，拉力杆10安装在上移动托盘9上，上移动托盘9安装在横梁导轨8上，横梁导轨8安装在横梁7上，横梁7沿安装在机体1上的立柱16上下移动，所述上移动托盘9与驱动上移动托盘9水平往复移动并安装在横梁7上的往复运动装置17相连，在滑动支架11与上移动托盘9之间安装有与拉力杆10共同调节上研磨盘6和下研磨盘4之间距离的法兰盘14，所述上研磨盘6和下研磨盘4之间具有相对偏心距。

进一步地，所述驱动装置a包括下研磨主轴21和下研磨电机20，所述下研磨主轴21和下研磨电机20之间通过皮带传动，所述下研磨电机20通过下研磨主轴21驱动下研磨盘4转动。

进一步地，所述驱动装置b包括上研磨主轴13和上研磨电机12，所述上研磨主轴13和上研磨电机12之间可通过皮带传动，所述上研磨电机12通过上研磨主轴13驱动上研磨盘6转动。

进一步地，所述往复运动装置17包括转盘和连杆，所述连杆偏心安装在转盘上，所述转盘通过转盘电机直接驱动或通过皮带传动驱动上移动托盘9水平往复移动。

进一步地，其特征是，所述机体导轨2上设有用于指示偏心距离的刻度，所述下移动托盘3上连接有用于指示偏心距离的指针，所述下研磨盘相对上研磨盘的偏心距可调节。

进一步地，所述法兰盘14内置碟簧，并连接有测力计15。

本实施例提供的高精度球形零件的批量生产装置，其生产方法包括以下步骤：

将球形零件放置在开有V形环槽的下研磨托盘上的V形环槽中，同时使上研磨盘与下研磨盘之间进行偏心的往复旋转运动。

进一步地，所述V形环槽的环心与下研磨盘同心。

进一步地，所述上研磨盘上安装有用于防止球形零件在V形环槽中卡死和长距离滑移的超声振动电机，从而使V形环槽中的所有批量球形零件的表面与上研磨垫的接触轨迹均匀化和随机化，并遍布全部球形零件的球面，进而实现对批量球形零件同时精密加工。

进一步地，所述上研磨盘与下研磨盘之间的偏心距通过以下方式调节：

调整下移动托盘的移动距离，实现上研磨盘和下研磨盘之间偏心，并使球形零件与上研磨盘接触点沿着上研磨盘径向移动。

下面结合附图对本实施例作进一步描述。

如图1所示，本实施例提供的高精度球形零件的批量生产装置，是一种高精度球形零件的批量生产用双转盘偏心V形槽超声振动球面研磨机，包括机体1、上研磨盘6和下研磨盘4，下研磨盘4安装在下移动托盘3上并由驱动装置a带动转动，驱动装置a可包括下研磨主轴21和下研磨电机20，两者之间可通过皮带传动；下研磨盘4上表面开有批量放置球形零件的V形环槽，该V形环槽的环心与下研磨盘同心，下移动托盘3安装在机体导轨2上并与驱动其水平移动的滚珠丝杆机构19相连；上研磨盘6与下研磨盘4相对的一面上安装有研磨抛光垫5，上研磨盘6的上表面安装有用于防止球形零件卡滞的振动电机18，该振动电机18可采用超声振动电机；上研磨盘6连接有驱动其转动的驱动装置b，驱动装置b可包括上研磨主轴13和上研磨电机12，两者之间可通过皮带传动，驱动装置b安装在滑动支架11上，滑动支架11与拉力杆10相连，拉力杆10安装在上移动托盘9上，上移动托盘9安装在横梁导轨8上，横梁导轨8安装在横梁7上，横梁7能沿安装在机体1上的立柱16上下移动，所述的上移动托盘9与驱动其水平往复移动的并安装在横梁7上往复运动装置17相连，往复运动可包括转盘和连杆组成，连杆偏心安装在转盘上，转盘由转盘电机直接或通过皮带驱动；在滑动支架11与移动托盘9之间安装有能与拉力杆10共同调节上研磨盘离下研磨盘距离的内置碟簧的法兰盘14。通过调整下移动托盘的移动距离，实现上下研磨盘偏心，使球体与上研磨盘接触点沿着上研磨盘径向移动。通过超声振动机振动和上研磨盘往复运动，克服球形零件卡死和长距离滑移，使研磨轨迹均匀化、随机化，达到高研磨精度的目的。

具体为，

如图1所示，机架包括机体1、机体导轨2、上移动托盘9、下移动托盘3、横梁7、拉力杆10、滑动支架11、横梁导轨8，横梁7可上下移动地安装在机体1上的立柱16上，上移动托盘9安装在横梁导轨8上，与安装在横梁7上的往复运动装置17相连。滑动支架11可上下移动地安装在上移动托盘9上，滑动支架11上安装上研磨盘6、上研磨主轴13和上研磨电机12。上研磨盘6下表面安装有研磨抛光垫5，上表面安装有超声振动机18，超声振动机18可为上研磨盘6提供微振动。在滑动支架11和横梁7之间安装有拉力杆10和内置碟簧的法兰盘14，拉力杆10可实现滑动支架11的上下移动，法兰盘14一端压在滑动支架11上，一端压在上移动托盘9上。法兰盘14连接测力计15，可测量法兰盘14与上移动托盘9之间的力。在给定研磨压力后，拉力杆10拉力保持不变，保持研磨压力恒定。上移动托盘9可带动拉力杆10、滑动支架11、上研磨电机12、上研磨主轴13、法兰盘14、和测力计15做往复运动。

下移动托盘3安装在机体导轨2上，并与滚珠丝杠机构19连接。下移动托盘3上安装下研磨盘4、下研磨主轴21和下研磨电机20。下移动托盘可带动下研磨盘4、下研磨主轴21和下研磨电机20水平移动。下移动托盘3上有指针，机床导轨2旁有刻度，可精确测量下移动托盘3移动距离，得到上下研磨盘的偏心距。下研磨盘4上表面开有与下研磨盘4同心的V形槽，可同时加工大量球形零件。

改变下移动托盘3位置，可使上、下研磨盘的偏心距达到指定值。固定下移动托盘3，偏心研磨使球形零件与研磨抛光垫5接触点沿着上研磨盘6径向移动，球面轨迹不断变化。在移动横梁7过程中，拉力杆10拉力为零，当测力计15示数发生变化时，表明研磨抛光垫5与球形零件接触。固定横梁7，拉力杆10开始施压，到达指定压力后，拉力杆拉力固定。上下研磨盘分别由不同电机通过驱动带驱动，以不同的速度独立旋转。同时在往复运动装置17带动下，上研磨盘6往复运动，超声振动机18开始工作，提供微震动，克服球形零件卡死和长距离滑移，并使研磨轨迹随机化。

如图2和图3所示，本实施例提供的高精度球形零件的批量生产装置的生产方法具体为：

首先将球形零件放置在开有V形环槽的下研磨托盘上的V形环槽中，V形环槽的环心与下研磨盘同心，同时使上研磨盘作与下研磨盘偏心的往复旋转运动，并在上研磨盘上安装超声振动电机以防止球形零件在V形环槽中卡死和长距离滑移，从而使V形环槽中的所有批量球形零件的表面相对于上研磨垫的接触轨迹均匀化和随机化并遍布全部球面，达到对批量球形零件同时精密加工的目的，如图2所示。根据不同的球形零件的大小，可通过调节下研磨盘相对于上研磨盘的偏心距来匹配，实现快速、批量、精密抛光，抛光效果仿真图如图3所示。

在本实施例中：

下研磨盘相对于上研磨盘的偏心距精确可调。

机体导轨上设有指示偏心距离的刻度，下移动托盘上连接有指示偏心距离的指针。

内置碟簧的法兰盘连接有测力计。

通过调整下移动托盘的移动距离，实现上下研磨盘偏心，使球体与上研磨盘接触点沿着上研磨盘径向移动。通过超声振动机振动和上研磨盘往复运动，克服球形零件卡死和长距离滑移，使研磨轨迹均匀化、随机化，达到高研磨精度的目的。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (6)

1.一种高精度球形零件的批量生产装置，包括机架、上研磨盘（6）和下研磨盘（4），其特征是，所述机架包括机体（1）、机体导轨（2）、横梁（7）、上移动托盘（9）、下移动托盘（3）、滑动支架（11）、横梁导轨（8）以及拉力杆（10）；其中，所述下研磨盘（4）安装在下移动托盘（3）上并由驱动装置a带动转动，下研磨盘（4）的上表面开有用于批量放置球形零件的V形环槽，所述V形环槽的环心与下研磨盘（4）同心，所述下移动托盘（3）安装在机体导轨（2）上并与驱动下移动托盘（3）水平移动的滚珠丝杆机构（19）相连；所述上研磨盘（6）与下研磨盘（4）相对的一面上安装有研磨抛光垫（5），上研磨盘（6）的上表面安装有用于防止球形零件卡滞的振动电机（18），上研磨盘（6）连接有驱动上研磨盘（6）转动的驱动装置b，驱动装置b安装在滑动支架（11）上，滑动支架（11）与拉力杆（10）相连，拉力杆（10）安装在上移动托盘（9）上，上移动托盘（9）安装在横梁导轨（8）上，横梁导轨（8）安装在横梁（7）上，横梁（7）沿安装在机体（1）上的立柱（16）上下移动，所述上移动托盘（9）与驱动上移动托盘（9）水平往复移动并安装在横梁（7）上的往复运动装置（17）相连，在滑动支架（11）与上移动托盘（9）之间安装有与拉力杆（10）共同调节上研磨盘（6）和下研磨盘（4）之间距离的法兰盘（14），所述上研磨盘（6）和下研磨盘（4）之间具有相对偏心距；

所述上研磨盘（6）与下研磨盘（4）之间的偏心距通过以下方式调节：

调整下移动托盘（3）的移动距离，实现上研磨盘（6）和下研磨盘（4）之间偏心，并使球形零件与上研磨盘（6）接触点沿着上研磨盘（6）径向移动；

所述驱动装置a包括下研磨主轴（21）和下研磨电机（20），所述下研磨主轴（21）和下研磨电机（20）之间通过皮带传动，所述下研磨电机（20）通过下研磨主轴（21）驱动下研磨盘（4）转动；

所述驱动装置b包括上研磨主轴（13）和上研磨电机（12），所述上研磨主轴（13）和上研磨电机（12）之间通过皮带传动，所述上研磨电机（12）通过上研磨主轴（13）驱动上研磨盘（6）转动；

所述往复运动装置（17）包括转盘和连杆，所述连杆偏心安装在转盘上，所述转盘通过转盘电机直接驱动或通过皮带传动驱动上移动托盘（9）水平往复移动。

2.根据权利要求1所述的高精度球形零件的批量生产装置，其特征是，所述机体导轨（2）上设有用于指示偏心距离的刻度，所述下移动托盘（3）上连接有用于指示偏心距离的指针，所述下研磨盘相对上研磨盘的偏心距可调节。

3.根据权利要求1所述的高精度球形零件的批量生产装置，其特征是，所述法兰盘（14）内置碟簧，并连接有测力计（15）。

4.一种应用权利要求1至3中任一项所述的高精度球形零件的批量生产装置的生产方法，其特征是，包括如下步骤：

将球形零件放置在开有V形环槽的下研磨盘上的V形环槽中，同时使上研磨盘与下研磨盘之间进行偏心的往复旋转运动；

所述上研磨盘与下研磨盘之间的偏心距通过以下方式调节：

调整下移动托盘的移动距离，实现上研磨盘和下研磨盘之间偏心，并使球形零件与上研磨盘接触点沿着上研磨盘径向移动。

5.根据权利要求4所述的高精度球形零件的批量生产装置的生产方法，其特征是，所述V形环槽的环心与下研磨盘同心。

6.根据权利要求4所述的高精度球形零件的批量生产装置的生产方法，其特征是，所述上研磨盘上安装有用于防止球形零件在V形环槽中卡死和长距离滑移的超声振动电机，从而使V形环槽中的所有批量球形零件的表面与上研磨盘上的研磨抛光垫的接触轨迹均匀化和随机化，并遍布全部球形零件的球面，进而实现对批量球形零件同时精密加工。