CN105538046A - 一种液动压悬浮抛光方法及其装置 - Google Patents

一种液动压悬浮抛光方法及其装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种液动压悬浮抛光方法及其装置，伺服电机、同步带轮带动轴套和滚珠花键轴，从而直接带动抛光盘高速旋转，提高了加工效率。贴有工件的抛光盘上开有楔形槽，在高速、小间隙下形成楔形效应，使所述抛光盘带动滚珠花键轴沿轴套上浮，实现均匀的非接触抛光。电动升降台升降底部容器实现初始定位。顶部装有测力传感器用于抛光盘与容器之间的对刀作用，用以保证定位的可靠性。花键轴通过支撑座和平衡板连接在一起，平衡板和底板之间有四组弹簧，用于克服抛光部件的重力。底板上装的激光位移传感器测量抛光过程中平衡板的上下浮动距离。底部容器装有电涡流传感器和压力传感器，用以检测抛光间隙和液动压力的大小。

Description

一种液动压悬浮抛光方法及其装置
技术领域
本发明涉及非接触抛光领域，更具体的说，涉及一种液动压悬浮抛光方法及其装置。
背景技术
新技术的飞速发展，对产品的质量要求不断提高，非接触抛光技术作为制备高表面质量的工件的最重要手段，在今天受到了越来越多的关注。非接触抛光，顾名思义就是工件与抛光工具之间为非接触状态，由于不存在接触，它们之间的摩擦和接触传热可以忽略不计。传统非接触抛光对表面损伤少，加工后工件表面晶格完整，面形精度较高，但是加工效率往往很难达到要求。例如，动压浮离抛光利用楔形效应，使工件浮离抛光盘表面，实现抛光加工，但抛光盘转速低，加工效率无法满足生产需要；虽然弹性发射加工由电机直接驱动抛光工具，实现高转速下的抛光，使加工效率大幅提升，但存在加工不均匀、加工工具磨损严重等问题。可见，加工效率和加工均匀性成了非接触抛光技术进一步发展的最大制约因素。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种液动压悬浮抛光装置，该方法优化涉及了抛光盘的流道结构，创新性的添加了约束流道，使得整个抛光区域的液动压更加均匀、稳定，从而提高了加工效率，提高了加工后的表面质量。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种液动压悬浮抛光方法，利用伺服电机通过同步带带动轴套和滚珠花键轴高速转动，从而带动连接在滚珠花键轴底部的抛光盘一起转动，抛光盘的底部开有楔形槽，在高速和小间隙的条件下形成楔形效应，使所述抛光盘带动滚珠花键轴沿轴套上浮，同时利用平衡板和对平衡进行支撑的重力调节机构对平衡板、滚珠花键轴和抛光盘形成的整体进行重力克服，并利用设置在滚珠花键轴上方的测力传感器进行抛光盘与容器时间的对刀，从而实现抛光均匀的非接触抛光。
进一步的，在滚珠花键轴的顶部安装测力传感器，测力传感器固定在丝杠底部，丝杠通过螺母进行调节带动测力传感器与滚珠花键轴顶部接触，并利用测力传感器检测到的数据，完成抛光盘与容器之间的对刀操作。
一种液动压悬浮抛光装置，包括抛光盘、液动压悬浮装置、升降装置和支撑装置，所述抛光盘表面划分成若干个基本单元，每个基本单元表面均包括从右至左依次设置的工件贴片区、楔形区域、蓄流槽和约束边界；所述支撑装置包括大理石平台、底板、侧板和支撑架，支撑架固定在所述底板上，所述底板通过左右两侧的侧板支撑在所述大理石平台上；所述升降装置包括容器和电动升降台，容器固定在电动升降台上，电动升降台固定在大理石平台上；所述液动压悬浮装置包括包括抛光盘、滚珠花键轴、轴套、伺服电机、平衡板、支撑座和多组重力克服机构，所述滚珠花键轴套装在固定在底板上的轴套内，滚珠花键轴穿过所述底板，滚珠花键轴的底部通过刚性联轴器连接抛光盘，滚珠花键轴的顶部通过支撑座连接平衡板；所述平衡板的两端设有支撑块，所述支撑块与固定在支撑架上的滚动导轨配合连接，所述平衡板通过所述支撑块在所述滚动导轨上上下滑动；所述重力克服机构固定在所述平衡板与底板之间，用于克服所述底板、滚珠花键轴、刚性联轴器和抛光盘的自重；所述伺服电机通过电机支承座固定在底板上，伺服电机通过同步带连接轴套，伺服电机通过带动同步带带动轴套和滚珠花键轴的转动从而带动所述抛光盘的转动。
进一步的，所述滚珠花键轴正上方还设有测力传感器，所述测力传感器固定在丝杠的正下方，所述丝杠上设有调节所述丝杠上下移动的螺母，通过转动螺母能够调节丝杠带动测力传感器与滚珠花键轴的顶端接触。
进一步的，所述底座上还设有激光位移传感器，激光位移传感器正对所述底板并用于检测所述底板的移动距离。
进一步的，所述重力调节机构包括弹簧、固定支撑座、直线轴承、光轴和千分尺旋钮，光轴的底部通过固定支撑座固定在底板上，光轴的顶端连接固定在平衡板上的千分尺旋钮，直线轴承套装在所述光轴上，弹簧套装在所述光轴和直线轴承上，弹簧的低端与底板接触，弹簧的顶部与直线轴上的上端固定连接，直线轴承可沿光轴上下移动，从而压缩或放松弹簧。
进一步的，所述轴套上设有同步带轮，同步带轮的一端与轴套的法兰盘紧靠并通过螺钉固定，另一端通过止第二止推轴承进行压紧，所述轴套和底板之间还安装有第一止推轴承。
进一步的，所述容器底部对应于抛光盘中心的位置还设有电涡流传感器。电涡流传感器用于检测抛光盘与容器底面的距离。
进一步的，所述容器内还设有压力传感器，所述压力传感器沿圆周均布三个切各自对应抛光盘上贴工件的位置。所述压力传感器用于检测抛光时工件所受液动压的大小。
本发明的有益效果在于：本发明采用的抛光方法简单易实现，传动效率和加工效率高，平台稳定性好，抗震能力强，更有效减小电机振动的影响；工件贴在抛光盘表面，切抛光盘表面存在楔形槽，从而形成均匀的液动压力场，保证了加工的均匀性；整个装置拥有完整的检测系统，能够实时读取抛光过程中的各种加工参数信息。
附图说明
图1是本发明所述一种液动压抛光装置的正视图。
图2是本发明所述一种液动压抛光装置的左视图。
图3是本发明所述一种液动压抛光装置的轴测图。
图4是本发明所述抛光部件的结构示意图。
图5是本发明所述抛光部件关键零部件的爆炸视图。
图6是本发明所述抛光盘的结构示意图。
图7是本发明所述抛光盘上的电涡流传感器布局示意图。
图中，1-丝杠、2-螺母、3-支撑架、4-滚动导轨、5-支撑块、6-弹簧、7-直线轴承、8-光轴、9-固定支撑座、10-底板、11-侧板、12-大理石平台、13-电动升降台、14-容器、15-抛光盘、16-刚性联轴器、17-激光位移传感器、18-套筒、19-轴套、20-平衡板、21-千分尺旋钮、22-滚珠花键轴、23-支撑座、24-伺服电机、25-测力传感器、26-电机支撑座、27-同步带、28-同步带轮、29-第一止推轴承、30-第二止推轴承、31-压力传感器、32-电涡流传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1～7所示，本发明的包括抛光盘15、液动压悬浮装置、升降装置和支撑装置，所述抛光盘15表面划分成若干个基本单元，每个基本单元表面均包括从右至左依次设置的工件贴片区、楔形区域、蓄流槽和约束边界；所述支撑装置包括大理石平台12、底板10、侧板11和支撑架3，支撑架3固定在所述底板10上，所述底板10通过左右两侧的侧板11支撑在所述大理石平台12上；所述升降装置包括容器14和电动升降台13，容器14固定在电动升降台13上，电动升降台13固定在大理石平台12上；所述液动压悬浮装置包括包括抛光盘15、滚珠花键轴22、轴套19、伺服电机24、平衡板20、支撑座23和多组重力克服机构，所述滚珠花键轴22套19装在固定在底板10上的轴套19内，滚珠花键轴22穿过所述底板10，滚珠花键轴22的底部通过刚性联轴器16连接抛光盘15，滚珠花键轴22的顶部通过支撑座23连接平衡板20；所述平衡板20的两端设有支撑块5，所述支撑块5与固定在支撑架3上的滚动导轨4配合连接，所述平衡板20通过所述支撑块5在所述滚动导轨4上上下滑动；所述重力克服机构固定在所述平衡板20与底板10之间，用于克服所述底板10、滚珠花键轴22、刚性联轴器16和抛光盘15的自重；所述伺服电机24通过电机支承座固定在底板10上，伺服电机24通过同步带27连接轴套19，伺服电机24通过带动同步带27带动轴套19和滚珠花键轴22的转动从而带动所述抛光盘15的转动。伺服电机24通过电机支撑座26固定在底板10上。
所述滚珠花键轴22正上方还设有测力传感器25，所述测力传感器25固定在丝杠1的正下方，所述丝杠1上设有调节所述丝杠1上下移动的螺母2，通过转动螺母2能够调节丝杠1带动测力传感器25与滚珠花键轴22的顶端接触。
所述底座上还设有激光位移传感器17，激光位移传感器17正对所述底板10并用于检测所述底板10的移动距离。
所述重力调节机构包括弹簧6、固定支撑座9、直线轴承7、光轴8和千分尺旋钮21，光轴8的底部通过固定支撑座9固定在底板10上，光轴8的顶端连接固定在平衡板20上的千分尺旋钮21，直线轴承7套装在所述光轴8上，弹簧6套装在所述光轴8和直线轴承7上，弹簧6的低端与底板10接触，弹簧6的顶部与直线轴上的上端固定连接，直线轴承7可沿光轴8上下移动，从而压缩或放松弹簧6。
所述轴套19上设有同步带轮28，同步带轮28的一端与轴套19的法兰盘紧靠并通过螺钉固定，另一端通过止第二止推轴承30进行压紧，所述轴套19和底板10之间还安装有第一止推轴承29。
进行抛光加工之前，通过调节千分尺旋钮21进行粗调，再旋转螺母2，使丝杠带动测力传感器25与滚珠花键轴22的末端接触，当抛光盘15接触到容器14底部时，测力传感器25检测到数据则表示抛光盘15已经接近容器底部，此时完成对刀，移走测力传感器25后，电动升降台13接受脉冲信号进行微调，调节到合适的高度并且进行锁定。
抛光加工时，安装在电机支撑座26上的伺服电机24通过同步带27带动轴套19和滚珠花键轴20高速转动，所述滚珠花键轴20和抛光盘15之间通过刚性联轴器16连接。如图2、3所示，同步带轮28一端与轴套19的法兰盘紧靠，并用螺钉固定，另一端用止推轴承30压紧。轴套19与底板10之间安装有止推轴承29。抛光盘15高速旋转，在微小间隙下，带动流体进入楔形区域而产生液动压力，实现悬浮抛光。
图4为压力传感器31和电涡流传感器32布局示意图。电涡流传感器32布置在容器14对应于抛光盘15中心的位置；压力传感器31沿圆周均布3个，各自对应抛光盘15上贴工件的位置。电涡流传感器32实时检测抛光盘与容器底面的距离；压力传感器31检测抛光时工件所受液动压力大小。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (9)

1.一种液动压悬浮抛光方法，其特征在于：利用伺服电机(24)通过同步带(27)带动轴套(19)和滚珠花键轴(22)高速转动，从而带动连接在滚珠花键轴(22)底部的抛光盘(15)一起转动，抛光盘(15)的底部开有楔形槽，在高速和小间隙的条件下形成楔形效应，使所述抛光盘(15)带动滚珠花键轴(22)沿轴套(19)上浮，同时利用平衡板(20)和对平衡进行支撑的重力调节机构对平衡板(20)、滚珠花键轴(22)和抛光盘(15)形成的整体进行重力克服，并利用设置在滚珠花键轴(22)上方的测力传感器(25)进行抛光盘(15)与容器(14)时间的对刀，从而实现抛光均匀的非接触抛光。
2.根据权利要求1所述的一种液动压悬浮抛光方法，其特征在于：在滚珠花键轴(22)的顶部安装测力传感器(25)，测力传感器(25)固定在丝杠(1)底部，丝杠(1)通过螺母(2)进行调节带动测力传感器(25)与滚珠花键轴(22)顶部接触，并利用测力传感器(25)检测到的数据，完成抛光盘(15)与容器(14)之间的对刀操作。
3.一种液动压悬浮抛光装置，其特征在于：包括抛光盘(15)、液动压悬浮装置、升降装置和支撑装置，所述抛光盘(15)表面划分成若干个基本单元，每个基本单元表面均包括从右至左依次设置的工件贴片区、楔形区域、蓄流槽和约束边界；所述支撑装置包括大理石平台(12)、底板(10)、侧板(11)和支撑架(3)，支撑架(3)固定在所述底板(10)上，所述底板(10)通过左右两侧的侧板(11)支撑在所述大理石平台(12)上；所述升降装置包括容器(14)和电动升降台(13)，容器(14)固定在电动升降台(13)上，电动升降台(13)固定在大理石平台(12)上；所述液动压悬浮装置包括包括抛光盘(15)、滚珠花键轴(22)、轴套(19)、伺服电机(24)、平衡板(20)、支撑座(23)和多组重力克服机构，所述滚珠花键轴(22)套(19)装在固定在底板(10)上的轴套(19)内，滚珠花键轴(22)穿过所述底板(10)，滚珠花键轴(22)的底部通过刚性联轴器(16)连接抛光盘(15)，滚珠花键轴(22)的顶部通过支撑座(23)连接平衡板(20)；所述平衡板(20)的两端设有支撑块(5)，所述支撑块(5)与固定在支撑架(3)上的滚动导轨(4)配合连接，所述平衡板(20)通过所述支撑块(5)在所述滚动导轨(4)上上下滑动；所述重力克服机构固定在所述平衡板(20)与底板(10)之间，用于克服所述底板(10)、滚珠花键轴(22)、刚性联轴器(16)和抛光盘(15)的自重；所述伺服电机(24)通过电机支承座固定在底板(10)上，伺服电机(24)通过同步带(27)连接轴套(19)，伺服电机(24)通过带动同步带(27)带动轴套(19)和滚珠花键轴(22)的转动从而带动所述抛光盘(15)的转动。
4.根据权利要求3所述的一种液动压悬浮抛光装置，其特征在于：所述滚珠花键轴(22)正上方还设有测力传感器(25)，所述测力传感器(25)固定在丝杠(1)的正下方，所述丝杠(1)上设有调节所述丝杠(1)上下移动的螺母(2)，通过转动螺母(2)能够调节丝杠(1)带动测力传感器(25)与滚珠花键轴(22)的顶端接触。
5.根据权利要求3所述的一种液动压悬浮抛光装置，其特征在于：所述底座上还设有激光位移传感器(17)，激光位移传感器(17)正对所述底板(10)并用于检测所述底板(10)的移动距离。
6.根据权利要求3所述的一种液动压悬浮抛光装置，其特征在于：所述重力调节机构包括弹簧(6)、固定支撑座(9)、直线轴承(7)、光轴(8)和千分尺旋钮(21)，光轴(8)的底部通过固定支撑座(9)固定在底板(10)上，光轴(8)的顶端连接固定在平衡板(20)上的千分尺旋钮(21)，直线轴承(7)套装在所述光轴(8)上，弹簧(6)套装在所述光轴(8)和直线轴承(7)上，弹簧(6)的低端与底板(10)接触，弹簧(6)的顶部与直线轴上的上端固定连接，直线轴承(7)可沿光轴(8)上下移动，从而压缩或放松弹簧(6)。
7.根据权利要求3所述的一种液动压悬浮抛光装置，其特征在于：所述轴套(19)上设有同步带轮(28)，同步带轮(28)的一端与轴套(19)的法兰盘紧靠并通过螺钉固定，另一端通过止第二止推轴承(30)进行压紧，所述轴套(19)和底板(10)之间还安装有第一止推轴承(29)。
8.根据权利要求3所述的一种液动压悬浮抛光装置，其特征在于：所述容器(14)底部对应于抛光盘(15)中心的位置还设有电涡流传感器(32)。电涡流传感器(32)用于检测抛光盘(15)与容器(14)底面的距离。
9.根据权利要求3所述的一种液动压悬浮抛光装置，其特征在于：所述容器(14)内还设有压力传感器(31)，所述压力传感器(31)沿圆周均布三个切各自对应抛光盘(15)上贴工件的位置。
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