CN105643428A - 一种回转弹性体研磨抛光方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回转弹性体研磨抛光方法。所述研磨抛光方法利用回转弹性体研磨抛光设备对工件进行研磨抛光；所述研磨抛光方法包括如下步骤：S1、将回转弹性体研磨抛光装置安装在主轴箱下部主轴头上；将待加工工件安装在回转工作台上，使得回转弹性体与待加工工件的上表面接触，并在接触处形成具有一定压力的研抛接触区域；S2、回转弹性体与回转弹性体研磨抛光装置的回转运动、滑台的前后移动，主轴箱的上下左右移动，使研磨元件或抛光元件与待加工工件之间形成复合研抛切削运动与进给运动；S3、对待加工工件进行研磨抛光，研磨抛光过程中，在研抛接触区域注入研磨抛光液。本发明具有高研抛速度、研磨磨粒固结、研抛轨迹复杂、加工过程可控等特点。

Description

一种回转弹性体研磨抛光方法

技术领域

本发明涉及一种回转弹性体研磨抛光方法，属于研磨、抛光设备技术领域。

背景技术

研磨与抛光加工是各种固体材料表面实现尺寸超精密、形状超准确、表面粗糙度极低的唯一手段，也是消除表层以下材料加工缺陷、损伤的最佳方法。研磨与抛光加工的适用范围广泛，能够胜任各种复杂型面的超精密加工。尤其对于光学、电子信息领域中使用的各种难加工材料复杂型面零件的加工，研磨与抛光工艺发挥着不可替代的作用。

传统研磨抛光加工技术多采用散粒磨料低速加工方式，存在精度保持性较低、加工速度低等缺点，极大地影响了精密零件的生产率，尤其在大型光学自由曲面零件的加工中，研磨抛光加工的时间占到了整个加工时间的大部分，加工一件产品用时少则数百小时，多则数月。

对于目前广泛使用的慢速环形研磨抛光方法，运动形式多为研盘转动，工件相对于研盘自转与公转的形式，虽工艺相对简单，但存在去除函数不理想，适用工件面型单一，难以适应于复杂曲面的加工，工件尺寸、工件转速、研盘转速有严格限制等缺点；对于国外新采用的气囊抛光设备，其结构较复杂，球头形抛光头上磨粒回转半径较小，研磨抛光速度较低，使得加工效率提高不明显，虽适合于加工复杂型面零件，但在加工大中型超精密零件时效率较低，并且使用时加工成本很高。

发明内容

为了克服当前研磨抛光设备存在的加工效率低、加工精度保持性不高的缺点，本发明旨在提供一种回转弹性体研磨抛光方法，该研磨抛光方法具有高研抛速度、研磨磨粒固结、研抛轨迹复杂、加工过程可控等特点。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种回转弹性体研磨抛光方法，利用回转弹性体研磨抛光设备对工件进行研磨抛光；所述回转弹性体研磨抛光设备包括机床本体和回转弹性体研抛装置；所述机床本体包括底座，该底座上安装有可前后移动的滑台；所述滑台上装有用于放置待加工工件的回转工作台；所述回转工作台上方设有可上下左右移动的主轴箱，该主轴箱的主轴头与所述的回转弹性体研抛装置相连；所述回转弹性体研抛装置包括用于装在转轴上的轮毂，包绕在轮毂外周上的环形的弹性本体，以及固定在弹性本体外周上的研磨元件或抛光元件；所述回转弹性体上装有驱动所述轮毂回转的驱动装置，使该回转弹性体的研磨元件或抛光元件在回转工作时与所述待加工工件的上表面接触；所述研磨抛光方法包括如下步骤：

S1、将回转弹性体研磨抛光装置安装在主轴箱下部主轴头上；将待加工工件安装在回转工作台上，使得回转弹性体与待加工工件的上表面接触，并形成研抛接触区域；

S2、回转弹性体的回转运动、回转弹性体研磨抛光装置的回转运动，以及主轴箱的移动，使研磨元件或抛光元件与待加工工件之间形成复合研抛切削运动；

S3、对待加工工件进行研磨抛光，研磨抛光过程中，在研抛接触区域注入研磨抛光液。

由此，滑台的前后移动，主轴箱的上下左右移动，以及待加工工件的回转运动，使研磨元件或抛光元件与待加工工件间实现加工进给，在一定的接触压力的进行研磨抛光切削运动。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

优选地，所述滑台的前后移动，主轴箱的上下左右移动，回转工作台、以及回转弹性体的回转运动均由数控系统控制。

优选地，所述研磨元件为研磨丸片或砂纸；所述抛光元件为抛光垫。

作为两种具体的结构形式，所述弹性本体为充气结构或弹性材料制成的环形件。由此，可通过控制回转弹性体研抛装置的Z向位置或者调节回转弹性体的内部充气气压，从而调节研抛接触压力。

作为具体的固定形式，所述研磨元件或抛光元件通过镶嵌或黏贴的形式固定在弹性本体外周表面上。

优选地，所述轮毂一侧设有通过转轴驱动所述轮毂回转的驱动装置。

所述底座上装有立柱，该立柱上装有可相对立柱上下移动的横梁，该横梁上装有可相对横梁左右移动的所述主轴箱。

所述主轴箱的主轴头与装在所述回转弹性体研抛装置上部的连接柄相连，该连接柄下部与一研磨抛光机构基座相连，所述回转弹性体通过传动机构安装在该研磨抛光机构基座上，该研磨抛光机构基座上装有驱动所述轮毂回转的电机。

所述连接柄下部装有集电环；所述集电环的内圈可随连接柄旋转，该集电环的外圈与装在主轴箱上的集电环固定架相连接。

优选地，所述回转弹性体的横截面圆周部轮廓包括一定曲率的弧线段。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明回转弹性体研抛装置上弹性体结构或者材料具有一定的弹性，其与工件接触面积与接触压力可以调节，从而实现材料去除率可控。并且，加工时能使磨粒具有一定的退让性，能够很好的实现研抛加工中理想的非强制性加工；弹性体外表面镶嵌、黏贴、安装有研磨丸片、砂纸或者抛光垫，可以在同一台设备中完成研磨与抛光两道工序，研磨加工时，磨料固结，克服了游离磨料研磨存在的缺陷；

2.整个回转弹性体研抛装置安装于机床本体上，研抛装置可在主轴的带动下公转并可沿主轴轴向进给，与工件形成具有一定压力的接触，回转弹性体可在电机带动下高速回转，工件可在转台与滑台的带动下回转进给与平移进给。上述运动的复合，共同形成了磨粒与工件间理想的、复杂的、均匀的、无重复的研抛运动轨迹，且去除函数较为理想；

3.回转弹性体外侧曲线轮廓与工件表面紧密接触，能够实现复杂曲面零件的可控高效研抛加工。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构原理图；

图2是本发明的整体结构正视图；

图3是本发明的整体结构左视图；

图4是本发明的整体结构俯视图；

图5是本发明的回转弹性体研磨抛光装置三维视图；

图6是本发明的回转弹性体研磨抛光装置正视图；

图7是本发明的回转弹性体研磨抛光装置左视图；

图8是本发明的回转弹性体研磨抛光装置俯视图；

图9是本发明的回转弹性体结构视图；

图10是图9的左视图。

在图中

1-机床本体，2-回转弹性体研磨抛光装置，3-工件，4-集电环固定架，11-底座，12-立柱，121-立柱传动机构，13-横梁，131-横梁传动机构,14-主轴箱，141-主轴头，15-回转工作台，16-滑台，21-回转弹性体，211-弹性本体，212-轮毂，213-研磨丸片、砂纸或抛光垫，22-连接柄，221-螺母，23-集电环，24-研磨抛光机构基座，25-电机，26-传动机构，27-法兰，28-弹性夹头。

具体实施方式

一种回转弹性体研磨抛光方法，利用回转弹性体研磨抛光设备对工件进行研磨抛光。所述回转弹性体研磨抛光设备，如图1-图4所示，包括机床本体与回转弹性体研磨抛光装置，所述回转弹性体研磨抛光装置2上部通过连接柄22与主轴头141相连，可在主轴头141带动下旋转。机床本体1下部底座11上方滑台16上安装有回转工作台15。工件3安装于回转工作台15上，工件3上待加工表面与回转弹性体21下部相接触。回转工作台15可带动工件3回转。滑台16可带动回转工作台15平移。主轴箱14可随横梁13在立柱12上立柱传动机构121的作用下上下移动。主轴箱14可在横梁13上横梁传动机构131的作用下左右移动。

如图5-图8所示，其中θ _c 表示回转弹性体研抛装置2以Z轴为转轴的运动，可以看作机床主轴上刀具的旋转运动；H表示单独的、附加的运动轴，起参考作用。该回转弹性体研磨抛光装置2下部设置有研磨抛光机构基座24，电机25安装于研磨抛光机构基座24上一侧，回转弹性体21通过传动机构26安装于研磨抛光机构基座24上，传动机构26与电机25相连。回转弹性体21通过传动机构26，由电机25带动旋转。研磨抛光机构基座24上部通过法兰27、弹性夹头28、螺母221与连接柄22下部内孔相连接。集电环23内圈与连接柄22下部圆周连接，并随之旋转。外圈与集电环固定架4相连接，集电环固定架4与主轴箱14相连接。

如图9所示。该回转弹性体21上轮毂212外侧安装有弹性本体211，弹性本体211可为充气形式或者实心形式，外侧可镶嵌、黏贴、安装有研磨用丸片、砂纸213或者抛光用抛光垫213。回转弹性体21横截面圆周部轮廓由具有一定曲率的弧线与直线组成，可适应复杂型面零件的研磨或抛光加工。

结合附图，所述的回转弹性体研磨抛光方法的步骤为：

步骤一：将回转弹性体研抛装置2安装在主轴箱14下部主轴头141上；将工件3安装在回转工作台15上。回转弹性体研抛装置2沿主轴头141轴线方向向工件3移动，使得回转弹性体21与工件3表面接触，并在接触处形成具有一定接触压力的研抛接触区域。

步骤二：安装于研抛机构基座24上的电机25带动传动机构26转动，传动机构26进而带动安装于其上的回转弹性体21以一定的速度回转；回转弹性体研抛装置2在主轴头141的带动下回转。上述运动综合，形成了研抛切削运动。

步骤三：工件3在回转工作台15的带动下以一定的速度回转进给；回转工作台15连同工件3在滑台16的作用下移动进给；主轴头141带动回转弹性体21沿主轴头141轴线方向调整位置。上述进给运动的综合，结合计算机程序控制，可实现针对轴对称回转零件的联动研抛加工并形成复杂的研抛轨迹。亦可不采用工件3回转形式，而通过横梁传动机构131、立柱传动机构121、滑台16的运动实现XYZ轴的联动以适用于非轴对称零件的研抛加工并形成复杂的研抛轨迹。

所述的回转弹性体21具体是以其上弹性本体211外侧镶嵌、黏贴、安装的研磨丸片、砂纸213或抛光垫213与工件3表面相接触。弹性本体211可为实心形式或者充气形式，通过控制回转弹性体研抛装置的Z向位置或者充气气压，从而调节研抛接触压力。

研磨抛光过程中，应在研抛接触区域以一定的方式注入研磨抛光液，并应考虑加工过程中研抛液的飞溅防护与回收问题。

结合图5，本发明的工作原理如下：回转弹性体外侧的研磨丸片、砂纸或抛光垫与工件表面相接触。回转弹性体研抛装置上的电机驱动回转弹性体以一定的速度转动；与此同时，主轴头驱动整个研抛装置旋转，共同形成复合研抛切削运动。工件在回转工作台的带动下以一定的速度回转进给；回转工作台连同工件在滑台的作用下移动进给；主轴头带动回转弹性体沿主轴头轴线方向调整位置。上述进给运动的综合，结合计算机程序控制，可实现针对轴对称回转零件的联动研抛加工并形成复杂的研抛轨迹。亦可不采用工件回转形式，而通过横梁传动机构、立柱传动机构、滑台的运动实现轴的联动以适用于非轴对称零件的研抛加工并形成复杂的研抛轨迹。因此，可以获取理想的材料去除函数，并保证较快的加工速度，较好的面型精度与表面质量。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种回转弹性体研磨抛光方法，利用回转弹性体研磨抛光设备对工件进行研磨抛光；其特征在于，所述回转弹性体研磨抛光设备包括机床本体（1）和回转弹性体研抛装置（2）；所述机床本体（1）包括底座（11），该底座（11）上安装有可前后移动的滑台（16）；所述滑台（16）上装有用于放置待加工工件（3）的回转工作台（15）；所述回转工作台（15）上方设有可上下左右移动的主轴箱（14），该主轴箱（14）的主轴头（141）与所述的回转弹性体研抛装置（2）相连；所述回转弹性体研抛装置（2）包括用于装在转轴上的轮毂（212），包绕在轮毂（212）外周上的环形的弹性本体（211），以及固定在弹性本体（211）外周上的研磨元件或抛光元件；所述回转弹性体（21）上装有驱动所述轮毂（212）回转的驱动装置，使该回转弹性体（21）的研磨元件或抛光元件在回转工作时与所述待加工工件（3）的上表面接触；所述研磨抛光方法包括如下步骤：

S1、将回转弹性体研磨抛光装置（2）安装在主轴箱（14）下部主轴头（141）上；将待加工工件（3）安装在回转工作台（15）上，使得回转弹性体（21）与待加工工件（3）的上表面接触，形成研抛接触区域；

S2、回转弹性体（21）的回转运动、回转弹性体研磨抛光装置（2）的回转运动，以及主轴箱（14）的移动，使研磨元件或抛光元件与待加工工件（3）之间形成复合研抛切削运动；

S3、对待加工工件（3）进行研磨抛光，研磨抛光过程中，在研抛接触区域注入研磨抛光液。

2.根据权利要求1所述的回转弹性体研磨抛光方法，其特征在于，所述滑台（16）的前后移动，主轴箱（14）的上下左右移动，回转工作台（15）、以及回转弹性体（21）的回转运动均由数控系统控制。

3.根据权利要求1所述的回转弹性体研磨抛光方法，其特征在于，所述研磨元件为研磨丸片或砂纸；所述抛光元件为抛光垫。

4.根据权利要求1所述的回转弹性体研磨抛光方法，其特征在于，所述弹性本体（211）为充气结构或弹性材料制成的环形件。

5.根据权利要求1所述的回转弹性体研磨抛光方法，其特征在于，所述研磨元件或抛光元件通过镶嵌或黏贴的形式固定在弹性本体（211）外周表面上。

6.根据权利要求1-5之一所述的回转弹性体研磨抛光方法，其特征在于，所述轮毂（212）一侧设有通过转轴驱动所述轮毂（212）回转的驱动装置。

7.根据权利要求1-5之一所述的回转弹性体研磨抛光方法，其特征在于，所述底座（11）上装有立柱（12），该立柱（12）上装有可相对立柱（12）上下移动的横梁(13)，该横梁(13)上装有可相对横梁(13)左右移动的所述主轴箱（14）。

8.根据权利要求1-5之一所述的回转弹性体研磨抛光方法，其特征在于，所述主轴箱（14）的主轴头（141）与装在所述回转弹性体研抛装置（2）上部的连接柄（22）相连，该连接柄（22）下部与一研磨抛光机构基座（24）相连，所述回转弹性体（21）通过传动机构（26）安装在该研磨抛光机构基座（24）上，该研磨抛光机构基座（24）上装有驱动所述轮毂（212）回转的电机（25）。

9.根据权利要求8所述的回转弹性体研磨抛光方法，其特征在于，所述连接柄（22）下部装有集电环（23）；所述集电环（23）的内圈可随连接柄（22）旋转，该集电环（23）的外圈与装在主轴箱（14）上的集电环固定架（4）相连接。

10.根据权利要求1-5之一所述的回转弹性体研磨抛光方法，其特征在于，所述回转弹性体（21）的横截面圆周部轮廓包括一定曲率的弧线段。