CN106312794B - 大型球面气浮轴承精研装置 - Google Patents

大型球面气浮轴承精研装置 Download PDF

Info

Publication number
CN106312794B
CN106312794B CN201610920948.8A CN201610920948A CN106312794B CN 106312794 B CN106312794 B CN 106312794B CN 201610920948 A CN201610920948 A CN 201610920948A CN 106312794 B CN106312794 B CN 106312794B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ball
bearing
air
driver
pulling force
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610920948.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106312794A (zh
Inventor
王常虹
李莉
夏红伟
张大力
马广程
庞志成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ruichi High & New Technology Co Ltd Harbin Institute Of Technology
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Ruichi High & New Technology Co Ltd Harbin Institute Of Technology
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ruichi High & New Technology Co Ltd Harbin Institute Of Technology, Harbin Institute of Technology filed Critical Ruichi High & New Technology Co Ltd Harbin Institute Of Technology
Priority to CN201610920948.8A priority Critical patent/CN106312794B/zh
Publication of CN106312794A publication Critical patent/CN106312794A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106312794B publication Critical patent/CN106312794B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/02—Lapping machines or devices; Accessories designed for working surfaces of revolution
    • B24B37/025—Lapping machines or devices; Accessories designed for working surfaces of revolution designed for working spherical surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/34—Accessories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/34—Accessories
    • B24B37/345—Feeding, loading or unloading work specially adapted to lapping

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种大型球面气浮轴承精研装置，包括：转台、连接件、承力绳、轴系、拉力传感器、传动器及控制器。其中，转台上固定安装球面气浮轴承的球窝。连接件与待研磨的气浮球顶端平面固定连接，连接件两端均设置把手。承力绳一端与连接件连接，另一端通过轴系与拉力传感器及传动器连接。拉力传感器与控制器连接，用于实时采集承力绳上的瞬时拉力信息发送到控制器。控制器与传动器连接，用于根据拉力传感器发送的瞬时拉力信息，通过传动器控制承力绳的伸缩，使承力绳上的拉力按照预设规则改变。本发明能够实现气浮球的重力卸载，方便了操作者进行研磨，大大提高了研磨精度。同时能够有效避免气浮球重力对研磨精度的不利影响。

Description

大型球面气浮轴承精研装置
技术领域
本发明涉及机械加工领域，尤其涉及一种大型球面气浮轴承精研装置。
背景技术
大型球面气浮轴承由于体积大、重量大，精度要求高，无法采用一般的球面轴承研磨方法进行研制。实践中，由于气浮球体积重量较大，在研磨及搬运过程中给操作者带来较大困扰。同时，由于大型球面气浮轴承常用于航天领域外太空环境的模拟，故对其研磨精度有极其严苛的要求，气浮球自重较大也是影响球面精度的重要因素。
因此，亟需一种大型球面气浮轴承精研装置解决以上问题。
发明内容
本发明提供一种大型球面气浮轴承精研装置，能够实现气浮球的重力卸载，方便了操作者进行研磨，大大提高了研磨精度。同时能够有效避免气浮球重力对研磨精度的不利影响。
本发明提供一种大型球面气浮轴承精研装置，包括：转台、连接件、承力绳、轴系、拉力传感器、传动器及控制器；其中，转台上固定安装球面气浮轴承的球窝；连接件与待研磨的气浮球顶端平面固定连接，连接件两端均设置把手；承力绳一端与连接件连接，另一端通过轴系与拉力传感器及传动器连接；拉力传感器与控制器连接，用于实时采集承力绳上的瞬时拉力信息发送到控制器；控制器与传动器连接，用于根据拉力传感器发送的瞬时拉力信息，通过传动器控制承力绳的伸缩，使承力绳上的拉力按照预设规则改变。
优选地，所述按照预设规则为：承力绳上的拉力保持为预设的恒定值。
优选地，所述恒定值为气浮球重力值。
优选地，所述装置还包括设置于承力绳与连接件之间的缓冲弹簧。
优选地，所述轴系采用气浮主轴。
优选地，所述传动器为直流电机。
优选地，研磨时，在气浮球与球窝之间放置研磨剂。
优选地，所述装置还包括用于检测气浮球研磨面并显示检测结果的检验单元。
优选地，所述检验单元包括采集模块、无线接收模块、工控机；其中，采集模块安装于球窝内表面的节流孔，由压力传感器与无线发射器组成，用于在转台停止运行时采集节流孔位置的压力信息并向外发送；所述压力信息中携带对应的位置信息；无线接收模块用于接收所述压力信息，透传到工控机；工控机包括三维模拟模块及显示模块；三维模拟模块用于根据所述压力信息计算气浮球研磨面在节流孔位置的曲率，并根据预定算法建立研磨面的三维模型；显示模块用于将所述三维模型显示。
优选地，所述装置用于加工经过粗研的气浮球。
由以上技术方案可知，本发明提供的大型球面气浮轴承精研装置，能够实现气浮球的重力卸载，既方便操作者进行研磨，又可大大提高了研磨精度，在工程中具有广阔应用前景。
附图说明
图1是本发明的大型球面气浮轴承粗研示意图；
图2是本发明的大型球面气浮轴承精研装置组成示意图；
图3是本发明的大型球面气浮轴承精研装置检验单元示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
本发明的发明人考虑到，大型球面气浮轴承由于体积大、重量大，精度要求高，无法采用一般的球面轴承研磨方法进行研制。具体而言，由于气浮球体积重量较大，在研磨及搬运过程中给操作者带来较大困扰。同时，由于大型球面气浮轴承常用于航天领域外太空环境的模拟，故对其研磨精度有极其严苛的要求，而气浮球的较大重量会使操作者无法稳定施力，从而影响研磨精度。另外，气浮球的自重过大也是影响球面精度的重要因素。
对此，本发明的发明人通过设计重力卸载装置，使气浮球达到无重力装置，由此解决了上述问题。
需要说明的是，本发明的大型球面气浮轴承精研装置用于对粗研后的气浮球及球窝进行研磨。球面轴承的加工步骤是首先进行锻压成形，之后进行粗车、精车，之后进行粗研。图1示出了大型球面气浮轴承粗研装置，参见图1，车床转轴15连接球面轴承14，磨具12可沿圆弧导轨13移动覆盖整个球面。工作时，球面轴承14随车床转轴15旋转进行研磨。
下面详细介绍本发明的技术方案。
图2示出了本发明的大型球面气浮轴承精研装置组成，参见图2，大型球面气浮轴承精研装置包括转台10、连接件3、承力绳5、轴系6、拉力传感器7、传动器8及控制器9。
转台10用于固定安装球面气浮轴承的球窝，其转速可调。
待研磨的气浮球处于球窝上方，其顶端平面与连接件3固定，两端设有供操作者施作的把手。
连接件3顶部与承力绳5连接，承力绳5另一端通过轴系6与拉力传感器7及传动器8连接。一般地，轴系6采用气浮主轴以减小摩擦。拉力传感器7用于实时采集承力绳5上的瞬时拉力信息，并发送到控制器9；传动器8用于调节承力绳5的伸展或收缩以改变其上的拉力；拉力传感器7、传动器8分别与控制器9连接。
较佳地，传动器8为直流电机，以提高控制精度。
在本发明优选实施例中，在承力绳5与连接件3之间设置缓冲弹簧4，可在研磨过程中对拉力传感器7、传动器8等设备进行防护，也能防止硬性动作对气浮球造成损伤，同时增加系统运行稳定性。
控制器9用于根据拉力传感器7发送的瞬时拉力信息，通过传动器8控制承力绳5的伸缩，使承力绳5上的拉力按照预设规则改变。
实际应用中，控制器9多根据如下规则进行控制：通过传动器8使承力绳5的拉力恒定为气浮球重力，由此使气浮球失重，实现其重力卸载。此种设计能够克服由气浮球重量较大引起的不易操作、研磨精度低等缺点，可以避免气浮球自重对球面精度的不利影响，使操作者以控制自如的微作用力实现气浮球表面的精致研磨，使其精度达到严苛的航天标准。
一般地，研磨时，需要在气浮球与球窝之间添加研磨剂实现气浮球与球窝的对研。
由于大型球面气浮轴承多用于航天领域的外太空模拟设备，其精度要求极为苛刻，故在气浮球、球窝精研过程中，对施加于气浮球的外力应严格控制。为此，在本发明优选实施例中，控制器按照如下方法进行拉力调节：
若F1≤1.3G，则控制F恒定为G；F1为瞬时拉力，G为气浮球重力，F为控制器的控制目标值。
若1.3G＜F1≤1.9G，则按照公式1进行控制：
F＝F1-h(F1-G)
其中，h(x)为拉力调整函数，μ为气浮主轴摩擦系数，Fmax为气浮主轴最大径向承载力，d为气浮主轴内径，R为气浮球半径，A为调节系数，K为弹簧刚度，ω为转台转速。
若F1＞1.9G，控制转台停止运行。
下面对上述控制方法进行解释：
若采集的瞬时拉力较小，F1≤1.3G，则操作者施加的外力较小，不会对气浮球造成损坏，按照前述重力卸载的方法进行控制即可。
需要说明的是，1.3G、1.9G等值是根据具体应用环境确定的。
若瞬时拉力太大，F1＞1.9G，则外力可能对气浮球形成破坏，故控制转台停止运行加以避免。
若1.3G＜F1≤1.9G，则采用公式1的方法减小外力。这样，既消除了较大外力对气浮球加工的影响，又可将外力减弱后用于继续研磨，避免加工中断，保证加工效率。
公式1是在磨削加工应力分析的基础上结合本发明各部件的机械特性，并经多次实验而得到，其全面考虑了各部件参数对加工的影响，并实现了拉力较为适当的调整。调节系数A需根据具体环境确定，一般地，通过A的取值使h(x)＜x/3，以保证拉力的减小。
实际应用中，研磨结束后必须将气浮球取出以检验加工质量，而气浮球体积重量较大，频繁的取、放使操作者极为不便。对此，本发明设置检验单元，不需取出气浮球，即可快速检测气浮球研磨面的加工质量。
图3示出了检验单元的组成，参见图3，检验单元包括采集模块21、无线接收模块22、工控机23。
具体而言，采集模块21由压力传感器211与无线发射器212组成。压力传感器211安装在球窝内表面的节流孔，用于在转台停止运行时采集节流孔位置的压力信息。压力传感器211后端与无线发射器212连接，无线发射器212将上述压力信息向外发送。为了后续进行球面模拟，压力信息中携带对应的节流孔的位置信息。
无线接收模块22用于接收压力信息向工控机23发送。一般地，无线接收模块22包括与节流孔同等数量的多个无线接收器，每个无线接收器设置在一个节流孔进气口，用于与节流孔另一端的无线发射器212通信。
较佳地，无线发射器、无线接收器均为射频通信器件。
工控机23包括三维模拟模块231及显示模块232。
具体地，三维模拟模块231首先根据接收的压力信息计算气浮球研磨面在节流孔位置的曲率，上述计算属于现有技术，此处不再赘述。之后，将多个位置的曲率映射为具有该曲率的典型曲面(凸出面或凹陷面)，设置于相应位置。最后，将气浮球的三维模型与上述曲面进行平滑处理，获得表征研磨效果的气浮球三维球面模型，由显示模块232向操作者显示。上述模拟过程通过三维虚拟制造软件，如VERICUT等实现。
操作者可根据上述三维球面模型获知研磨面的具体细节，在研磨时针对性地施力以提高研磨质量。
通过上述设置，本发明克服了现有技术无法即时检验研磨效果的缺点，免去了繁重的频繁取、放气浮球的工作，大大提高了加工效率。
特别地，工控机23还用于通过无线发射器212、无线接收器对压力传感器211进行控制，使其在研磨结束时伸出节流孔采集数据，研磨时缩入节流孔，并且其上表面遮盖节流孔。上述设置可使压力传感器在研磨时不会受损，研磨剂也无法进入节流孔。
本发明的大型球面气浮轴承精研装置能够实现待研磨气浮球的重力卸载，从而便于操作者施力，并能避免重力过大对球面精度的不利影响，大幅提高加工精度。同时，本发明还开发了拉力调整策略及研磨效果检验方法，提升了装置的应用价值。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种大型球面气浮轴承精研装置，其特征在于，包括：转台、连接件、承力绳、轴系、拉力传感器、传动器及控制器；其中，
转台上固定安装球面气浮轴承的球窝；
连接件与待研磨的气浮球顶端平面固定连接，连接件两端均设置把手；
承力绳一端与连接件连接，另一端通过轴系与拉力传感器及传动器连接；
拉力传感器与控制器连接，用于实时采集承力绳上的瞬时拉力信息发送到控制器；
控制器与传动器连接，用于根据拉力传感器发送的瞬时拉力信息，通过传动器控制承力绳的伸缩，使承力绳上的拉力按照预设规则改变。
2.如权利要求1所述的装置，所述按照预设规则为：承力绳上的拉力保持为预设的恒定值。
3.如权利要求2所述的装置，所述恒定值为气浮球重力值。
4.如权利要求3所述的装置，还包括设置于承力绳与连接件之间的缓冲弹簧。
5.如权利要求4所述的装置，所述轴系采用气浮主轴。
6.如权利要求5所述的装置，所述传动器为直流电机。
7.如权利要求6所述的装置，研磨时，在气浮球与球窝之间放置研磨剂。
8.如权利要求7所述的装置，还包括用于检测气浮球研磨面并显示检测结果的检验单元。
9.如权利要求8所述的装置，所述检验单元包括采集模块、无线接收模块、工控机；其中，
采集模块安装于球窝内表面的节流孔，由压力传感器与无线发射器组成，用于在转台停止运行时采集节流孔位置的压力信息并向外发送；所述压力信息中携带对应的位置信息；
无线接收模块用于接收所述压力信息，透传到工控机；
工控机包括三维模拟模块及显示模块；三维模拟模块用于根据所述压力信息计算气浮球研磨面在节流孔位置的曲率，并根据预定算法建立研磨面的三维模型；显示模块用于将所述三维模型显示。
10.如权利要求1-9任一所述的装置，所述装置用于加工经过粗研的气浮球。
CN201610920948.8A 2016-10-21 2016-10-21 大型球面气浮轴承精研装置 Active CN106312794B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610920948.8A CN106312794B (zh) 2016-10-21 2016-10-21 大型球面气浮轴承精研装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610920948.8A CN106312794B (zh) 2016-10-21 2016-10-21 大型球面气浮轴承精研装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106312794A CN106312794A (zh) 2017-01-11
CN106312794B true CN106312794B (zh) 2017-05-03

Family

ID=57819431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610920948.8A Active CN106312794B (zh) 2016-10-21 2016-10-21 大型球面气浮轴承精研装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106312794B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107627173A (zh) * 2017-10-10 2018-01-26 浙江旋东阀门有限公司 旋塞阀研磨机

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001088012A (ja) * 1999-09-27 2001-04-03 Speedfam Co Ltd 研磨装置
JP4576366B2 (ja) * 2006-10-03 2010-11-04 オリンパス株式会社 ラップ皿
CN203245703U (zh) * 2013-03-22 2013-10-23 宁波固安力机械科技有限公司 一种工件球面研磨装置
CN103286671B (zh) * 2013-06-25 2015-06-03 江苏中兴西田数控科技有限公司 球面副自动研磨装置
CN105173127A (zh) * 2015-08-06 2015-12-23 哈尔滨工业大学 基于悬吊与气悬浮组合的六自由度零重力模拟系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN106312794A (zh) 2017-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106706207B (zh) 一种用于力传感器动态标定的阶跃力产生装置
CN106312794B (zh) 大型球面气浮轴承精研装置
CN102607400B (zh) 精密球铰链间隙测量仪及测量方法
CN104259108A (zh) 一种轴类零件的自动检选方法及其自动检选装置
CN104903693A (zh) 确定加工轴线的方法和设备
CN104132886B (zh) 精密轴承球与保持架兜孔的摩擦系数测试装置
CN104385058B (zh) 数控机床静刚度快速检测装置及方法
CN102879139A (zh) 转台线绕力矩测试装置及测试方法
CN110320122A (zh) 岩石矿物磨蚀度精准检测方法
CN107389364A (zh) 一种惯性负载加载平台
CN104858753B (zh) 一种能自动调整加工角度的打磨装置
CN106826096A (zh) 一种金属空心微球制造方法
CN111168244B (zh) 一种超精密柔性转子双面在线去重动平衡系统
CN205928135U (zh) 一种特大型圆柱滚子的端面精密磨削装置
CN204321644U (zh) 一种弹性工装卡爪
CN208223694U (zh) 一种手机摄像头锁付扭力测试仪
CN203993543U (zh) 一种研磨力高精度测量装置
Qiu et al. Optimization and experimental research on process parameters of the softness consolidation abrasive particles
CN205111503U (zh) 手机壳数控磨抛的五轴自动化装置
CN206258062U (zh) 一种检测传动轴花键轴叉两耳面对称度的检具
CN212977799U (zh) 一种机械制造用零件打磨设备
CN102632458A (zh) 带探损检测的软固结磨粒气压砂轮光整系统
CN106643566A (zh) 一种自动测量轮毂轮辐初始角度的方法
CN206867214U (zh) 放免γ测量仪
CN110542440A (zh) 一种惯性器件残余力矩测量装置及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant