CN108340267B - 一种超精密加工结构陶瓷的粗精快捷互换珩磨杆 - Google Patents

Abstract

结构陶瓷的材质较硬，加工工艺繁琐，生产效率低，导致其成本较高。本发明通过设计一种超精密加工结构陶瓷的粗精快捷互换珩磨杆，包括粗精互换珩磨石装置、推杆锁定装置，利用珩磨石固定杆的斜面和卡槽，能保证在拆卸珩磨杆的前提下，快速实现粗珩磨石更换；利用机床的推动力，实现珩磨石逐步珩磨内孔的目标，达到用同一根珩磨杆实现粗珩磨和精珩磨的目标。本发明主要用于超硬材料的珩磨，特别适合应用于结构陶瓷，如氧化锆、氮化硅、氧化铝等材料的超精密加工。

Description

一种超精密加工结构陶瓷的粗精快捷互换珩磨杆

技术领域

本发明涉及超精密加工领域，特别是指加工结构陶瓷类的超硬材料内圆，能快捷实现粗精珩磨石，达到提高加工精度和加工效率的目标。

背景技术

结构陶瓷是超硬材料的一种，磨削是加工的主要方法，国内外研人员对精密加工结构陶瓷材料进行了大量的研究，2003年，哈尔滨工业大学的郐吉才在发明专利(一种超精密超声珩磨装置)中提出一种超精密超声珩磨装置，使集流环一侧通过碳刷将超声电源引入，油石座安装在珩磨头本体上，获得了利用超声波的方式精密加工超硬材料的珩磨装置。2008年，中北大学提出了超声振动系统的理论和设计方案，通过选择超声波发生器、换能器、变幅杆的设计及材料等内容，设计了φ150mm立式超声振动珩磨的试验装置，使加工过程加工效率高、珩磨磨削力小、磨削区温度低、加工精度高等。

但结构陶瓷的材质较硬，加工工艺繁琐，生产效率低，导致其成本较高。本发明专利利用快捷更换粗珩磨和精珩磨头的方式，在不将珩磨装置拆下的前提下，实现结构陶瓷的精度加工，减少了加工超硬材料的工艺过程，提高了生产率。

发明内容

由于结构陶瓷的材质较硬，加工工艺繁琐，生产效率低，导致其成本较高。本发明设计一种超精密加工结构陶瓷的粗精快捷互换珩磨杆，其主要技术方案如下。

本发明通过新颖地设计出关键拓朴结构，利用设置转动卡槽C，实现粗精珩磨石的旋转互换，利用斜面，推动机床手柄，实现珩磨石的突出；利用定位球设置卡位，实现粗精珩磨石旋转后的定位；利用螺杆的导向，实现珩磨石固定杆沿滑槽滑动。将上述组合形成一种超精密加工结构陶瓷的粗精快捷互换珩磨杆，实现超精密加工结构陶瓷等超硬材料内圆的目的。

在其中一个实施案例中，所述一种超精密加工结构陶瓷的粗精快捷互换珩磨杆，包括粗精互换珩磨石装置、推杆锁定装置，其中粗精互换珩磨石装置包括3块粗珩磨石和3块精珩磨石；推杆锁定装置包括机床手柄、珩磨石固定杆、珩磨石固定圈、定位球、螺杆。

在其中一个实施案例中，珩磨石固定圈在周向开设6个卡槽F，分别将3块粗珩磨石和3块精珩磨石间隔安装在6个卡槽F内，利用卡槽F侧边筋骨，带动珩磨石整体运动。

在其中一个实施案例中，3块粗珩磨石和3块精珩磨石两端都设计有勾槽，2端分别用O型圈捆绑在一起，以防脱落。

在其中一个实施案例中，珩磨石是穿入卡槽F内，珩磨石固定圈通过卡槽F与珩磨石周向位置固定不变，并且能带动珩磨石实现周向运动。

在其中一个实施案例中，珩磨石固定杆等间距3个斜面A和3个具有开平面槽的斜面E。在非工作时，珩磨石固定杆处于安装状态，且3块粗珩磨石和3块精珩磨石分别都在斜面的最底部，且处于转动卡槽处，当旋转珩磨石固定杆时，珩磨石固定杆与珩磨石的位置发生改变，但珩磨石固定圈与珩磨石的位置不变，实现珩磨石与珩磨石固定杆的卡位位置变换。工作时，利用机床的推杆力，利用机床手柄将珩磨石固定杆向外推，珩磨石固定杆斜面上的珩磨石沿着斜面，逐渐突出珩磨石固定圈外径，开始参加珩磨加工；而处于珩磨石固定杆平面的珩磨石由于是平面，故不会突出珩磨石固定圈外径，不参加工珩磨加工。

在其中一个实施案例中，珩磨石固定杆上开设一定位球孔位，当旋转珩磨石固定杆，定位球跟随旋转珩磨石固定杆一起运动，当达到粗珩磨或精珩磨位置时，珩磨石固定杆无法再旋转，实现粗精珩磨石的精确换位。

在其中一个实施案例中，3个具有开平面槽的斜面E的平面与珩磨石固定杆前端直径相等，确保珩磨石能准确与珩磨石固定杆旋转，实现粗精珩磨石能有效互换。

在其中一个实施案例中，珩磨石固定杆上的斜面长度与斜面角度成一定的比例关系，保证珩磨石突出后能逐渐露出，且能露出一的高度，实现大余量的加工。

在其中一个实施案例中，设计一倒扣结构，与机床配合，带动机床手柄旋转；设计一倒钩结构，使珩磨石固定杆与机床手柄相互连接，从而使在非工作状态时，旋转机床手柄，带动珩磨石固定杆，实现粗精珩磨石的快捷互换。

在其中一个实施案例中，设有螺杆，使利用机床推杆向外珩磨石固定杆时，能沿着一直线运动，保证珩磨石固定杆与斜面上的珩磨石只做直线运动。

将一种超精密加工结构陶瓷的粗精快捷互换珩磨杆与数控磨床有机相结合，组成超精密加工超硬特种材料的内圆磨削设备。本发明适用于同类超硬材料内圆表面的加工，使其加工精度达1μm，表面粗糙度达0.01μm。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。

图1为本发明一种超精密加工结构陶瓷的粗精快捷互换珩磨杆的立体结构分解图；

图2为一种超精密加工结构陶瓷的粗精快捷互换珩磨杆的珩磨石半剖结构示意图；

图3为一种超精密加工结构陶瓷的粗精快捷互换珩磨杆的珩磨石非工作状态图；

图4为一种超精密加工结构陶瓷的粗精快捷互换珩磨杆的珩磨石头端俯视结构示意图；

图5为一种超精密加工结构陶瓷的粗精快捷互换珩磨杆的珩磨石固定杆与机床手柄的连接图；

图6为截面A-A结构示意图；

图7为一种超精密加工结构陶瓷的粗精快捷互换珩磨杆的珩磨石工作剖面结构图；

图8为一种超精密加工结构陶瓷的粗精快捷互换珩磨杆的珩磨石工作状态结构图；

图9为截面B-B结构示意图；

图10为一种超精密加工结构陶瓷的粗精快捷互换珩磨杆的总装剖面图；

图11为截面C-C结构示意图。

图中，本发明包括粗精互换珩磨石装置、推杆锁定装置，包括粗珩磨石A101、粗珩磨石B103、粗珩磨石C和精珩磨石A102、精珩磨石B104、精珩磨石C106；珩磨石固定圈201、珩磨石固定杆202、机床手柄203。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在其中一个实施例中，本发明通过新颖地设计出关键拓朴结构，利用设置转动卡槽C，实现粗精珩磨石的旋转互换，利用斜面A，推动机床手柄203，实现粗珩磨石A101、粗珩磨石B103、粗珩磨石C105的突出；利用定位球设置卡位，实现粗精珩磨石旋转后的定位；利用螺杆的导向，实现珩磨石固定杆沿滑槽I滑动。将上述组合形成一种超精密加工结构陶瓷的粗精快捷互换珩磨杆，实现超精密加工结构陶瓷等超硬材料内圆的目的。

在其中一个实施案例中，所述一种超精密加工结构陶瓷的粗精快捷互换珩磨杆，包括粗精互换珩磨石装置100、推杆锁定装置200，其中粗精互换珩磨石装置包括粗珩磨石A101、粗珩磨石B103、粗珩磨石C和精珩磨石A102、精珩磨石B104、精珩磨石C106；推杆锁定装置包括珩磨石固定圈201、珩磨石固定杆202、机床手柄203、定位球、螺杆、O型圈。

在其中一个实施案例中，珩磨石固定圈在周向开设6个卡槽F，分别将粗珩磨石A101、粗珩磨石B103、粗珩磨石C和精珩磨石A102、精珩磨石B104、精珩磨石C106间隔安装在6个卡槽F内，利用卡槽F侧边筋骨，带动珩磨石整体运动。

在其中一个实施案例中，粗珩磨石A101、粗珩磨石B103、粗珩磨石C和精珩磨石A102、精珩磨石B104、精珩磨石C106两端都设计有勾槽，2端分别用O型圈捆绑在一起，以防脱落。

在其中一个实施案例中，珩磨石是穿入卡槽K内，珩磨石固定圈通过卡槽K与珩磨石周向位置固定不变，并且能带动珩磨石实现周向运动。

在其中一个实施案例中，珩磨石固定杆202等间距3个斜面A和3个具有开平面槽D中。在非工作时，珩磨石固定杆202处于安装状态，且粗珩磨石A101、粗珩磨石B103、粗珩磨石C和精珩磨石A102、精珩磨石B104、精珩磨石C106分别都在斜面的最底部，且处于转动卡槽C处。当旋转珩磨石固定杆202时，珩磨石固定杆202与粗珩磨石A101、粗珩磨石B103、粗珩磨石C和精珩磨石A102、精珩磨石B104、精珩磨石C106的位置发生改变，但珩磨石固定圈201与粗珩磨石A101、粗珩磨石B103、粗珩磨石C和精珩磨石A102、精珩磨石B104、精珩磨石C106的位置不变，实现它们与珩磨石固定杆202的卡位位置发生变换。工作时，利用机床推杆力，将机床手柄将珩磨石固定杆202向外推，珩磨石固定杆202沿斜面A上的粗珩磨石A101、粗珩磨石B103、粗珩磨石C105沿着斜面A，逐渐突出珩磨石固定圈201外径，开始参加珩磨加工；而处于珩磨石固定杆202平面槽D的珩磨石由于是平面槽D，故不会突出珩磨石固定圈201外径，不参加工珩磨加工。

在其中一个实施案例中，珩磨石固定杆202上开设一定位球孔位，当旋转珩磨石固定杆202，定位球跟随旋转珩磨石固定杆202一起运动，当达到粗珩磨或精珩磨位置时，珩磨石固定杆202无法再旋转，实现精互换珩磨石装置100的精确换位。

在其中一个实施案例中，平面槽D与珩磨石固定杆202前端直径相等，确保珩磨石能准确与珩磨石固定杆202旋转，实现粗精珩磨石100能有效互换。

在其中一个实施案例中，珩磨石固定杆上的斜面长度与斜面角度成一定的比例关系，保证珩磨石突出后能逐渐露出，且能露出一的高度，实现大余量的加工。

在其中一个实施案例中，设计一倒扣结构H，与机床配合，带动机床手柄203旋转；分别在珩磨石固定杆202设计一倒钩结构F和在机床手柄203设计一倒钩结构G，使珩磨石固定杆202与机床手柄203相互连接，从而使在非工作状态时，旋转机床手柄203，带动珩磨石固定杆202，实现精互换珩磨石装置100的快捷互换。

在其中一个实施案例中，设有螺杆穿过珩磨石固定圈201的孔位I，并使螺杆的螺纹与珩磨石固定杆202的螺纹孔E配合，使利用机床推杆向外珩磨石固定杆202时，能沿着一直线运动，保证珩磨石固定杆202与珩磨石只做直线运动。

将一种超精密加工结构陶瓷的粗精快捷互换珩磨杆与数控磨床有机相结合，组成超精密加工超硬特种材料的内圆磨削设备。本发明适用于同类超硬材料内圆表面的加工，使其加工精度达1μm，表面粗糙度达0.01μm。

Claims (8)

1.一种超精密加工结构陶瓷的粗精快捷互换珩磨杆，包括粗精互换珩磨石装置、推杆锁定装置，其中粗精互换珩磨石装置包括3块粗珩磨石和3块精珩磨石；推杆锁定装置包括机床手柄、珩磨石固定杆、珩磨石固定圈、定位球、螺杆；

粗珩磨石与精珩磨石相间隔安装在珩磨石固定圈上，利用机床动力，推动和旋转机床手柄，实现研磨；珩磨石固定杆周向上等间距间隔设置3个斜面(A)和3个平面槽(D)，珩磨石固定杆轴向上位于斜面底部设置有转动卡槽(C)；且3块粗珩磨石和3块精珩磨石两端都设计有勾槽，3块粗珩磨石和3块精珩磨石两端分别用O型圈捆绑，以防脱落；

在非工作时，珩磨石固定杆处于安装状态，且3块粗珩磨石和3块精珩磨石分别都在斜面的最底部，且处于转动卡槽处；当旋转珩磨石固定杆时，珩磨石固定杆与粗珩磨石和精珩磨石的位置发生改变，珩磨石固定圈与粗珩磨石和精珩磨石的位置不变，实现粗珩磨石和精珩磨石与珩磨石固定杆的卡位位置变换；

工作时，利用机床的推杆力，使机床手柄带动珩磨石固定杆向外推，珩磨石固定杆斜面上的粗珩磨石或精珩磨石沿着斜面，逐渐突出珩磨石固定圈外径，参加珩磨加工；而处于珩磨石固定杆上平面槽(D)内的精珩磨石或粗珩磨石由于平面槽(D)是平面，不会突出珩磨石固定圈外径，不参加工珩磨加工。

2.根据权利要求1所述的一种超精密加工结构陶瓷的粗精快捷互换珩磨杆，其特征在于，珩磨石固定圈在周向开设6个卡槽，分别将3块粗珩磨石和3块精珩磨石间隔安装在6个卡槽内，带动粗珩磨石和精珩磨石整体运动。

3.根据权利要求2所述的一种超精密加工结构陶瓷的粗精快捷互换珩磨杆，其特征在于，粗珩磨石和精珩磨石穿入卡槽内，珩磨石固定圈通过卡槽与粗珩磨石和精珩磨石周向位置固定不变，带动粗珩磨石和精珩磨石实现旋转运动。

4.根据权利要求1所述的一种超精密加工结构陶瓷的粗精快捷互换珩磨杆，其特征在于，珩磨石固定圈上开设一定位球孔位，当旋转珩磨石固定杆，定位球跟随珩磨石固定杆一起运动，当达到粗珩磨或精珩磨位置时，定位球卡入定位球孔位内，珩磨石固定杆无法再旋转。

5.根据权利要求1所述的一种超精密加工结构陶瓷的粗精快捷互换珩磨杆，其特征在于，3个平面槽(D)的槽底平面所在圆的直径与珩磨石固定杆前端直径相等，确保粗珩磨石和精珩磨石在珩磨石固定杆准确旋转后，实现有效互换。

6.根据权利要求1所述的一种超精密加工结构陶瓷的粗精快捷互换珩磨杆，其特征在于，珩磨石固定杆上的斜面长度与斜面角度成比例关系，保证粗珩磨石或精珩磨石突出后能逐渐露出，且能露出统一的高度，实现大余量的加工。

7.根据权利要求1所述的一种超精密加工结构陶瓷的粗精快捷互换珩磨杆，其特征在于，设计一倒钩结构，使珩磨石固定杆与机床手柄相互连接，从而使在非工作状态时，旋转机床手柄，带动珩磨石固定杆旋转，实现粗珩磨石和精珩磨石的快捷互换。

8.根据权利要求1所述的一种超精密加工结构陶瓷的粗精快捷互换珩磨杆，其特征在于，设有螺杆，使利用机床推杆向外推动珩磨石固定杆时，珩磨石固定杆能沿着一直线运动，保证珩磨石固定杆与斜面上的珩磨石只做直线运动。

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