CN108608274A - 一种超精密环抛机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超精密环抛机，包括机架、驱动机构、主动轴、下磨盘、至少一个加工磨盘和多个从动轴；每个所述加工磨盘对应两个从动轴，且每个所述加工磨盘同时与主动轴和两个从动轴外切；所述主动轴带动所述加工磨盘转动，所述加工磨盘带动两个与其外切的所述从动轴转动，所述加工磨盘底部具有流通槽、内部具有工件容纳孔。本发明采用简单的机械结构设计，通过主动轴带动加工磨盘与下磨盘实现相反的转动方向，无需在加工磨盘中心设置固定轴，加工磨盘内可以放置更多的工件，加工磨盘的尺寸选择和安装的灵活性更强。同时由于采用一个主动轴，主动轴和从动轴的线速度比非常稳定，所有产品的直径公差一致性较好，产品的合格率几乎可以达到100%。

Description

一种超精密环抛机

技术领域

本发明涉及一种圆球加工机器，尤其涉及一种环抛机。

背景技术

高精度球体是圆度仪、陀螺、轴承和精密测量中的重要元件，并常作为精密测量的基准，在精密设备和精密加工中具有十分重要的地位，特别是在球轴承中大量使用，是球轴承的关键零件，轴承球的进度，直接影响着球轴承的运动精度、噪音及使用寿命等技术指标，进而影响设备、仪器的性能。

环抛机主要用于对粗加工后的球体工件表面进行研磨抛光，使其表面更加光滑，真球度更高，因此环抛机质量的好坏主要取决于抛光后的球体的真球度的高低。传统的环抛机如图1所示，下磨盘由主动轴带动，加工磨盘分别由三个电机驱动，且下磨盘与加工磨盘转动方向一致，这种环抛机结构会造成产品的真球度和外型极差，精度很低，且当同时加工直径相同的工件时，每个加工磨盘的旋转速度不能保证完全一致，这样产品的直径公差非常不一致，增加返修量。传统的环抛机使用的驱动电机也较多，运行时噪音较大。因此如何提高加工精度，提高产品合格率是目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中环抛机加工圆球的真球度较低，产品合格率较低的问题，本发明提供了一种超精密环抛机来解决上述问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超精密环抛机，包括机架、驱动机构、主动轴、下磨盘、至少一个加工磨盘和多个从动轴；所述主动轴与驱动机构传动连接，主动轴与下磨盘固定，并带动下磨盘转动；所述从动轴通过支架与机架固定，所述驱动机构与机架固定；每个所述加工磨盘对应两个从动轴，且每个所述加工磨盘同时与主动轴和两个从动轴外切；所述主动轴带动所述加工磨盘转动，所述加工磨盘带动两个与其外切的所述从动轴转动，所述加工磨盘底部具有流通槽、内部具有工件容纳孔。

进一步的，每个所述加工磨盘对应的两个从动轴的直径相等。

优选的，以所述加工磨盘中心为圆心，每个所述加工磨盘对应的两个从动轴的轴线圆心角a的大小为120°~180°、所述从动轴与主动轴的轴线的圆心角b的大小为90°~180°，保证所述加工磨盘在所述主动轴和两个从动轴围成的圆周内旋转。

进一步的，所述加工磨盘包括行星盘机构和上磨盘，行星盘机构包括外环和设置在外环内部的至少一个行星盘，每个外环对应一个上磨盘，且行星盘设置在上磨盘与下磨盘之间，所述外环和上磨盘均与主动轴传动连接，所述外环底部设有若干径向贯通的流通槽，主动轴通过外环带动上磨盘和从动轴转动；所述行星盘内设有多个工件容纳孔。

优选的，所述行星盘的总面积与所述外环内部的总面积之比大于0.5，保证行星盘能够支撑所述上磨盘，防止所述上磨盘歪斜，且所述球体工件与行星盘之间以及所述行星盘与所述外环之间能够相对转动。

进一步的，所述外环、上磨盘、主动轴和从动轴的外表面具有轴向设置的条形槽。

进一步的，所述外环包括上部挡环和下部流通环，所述流通槽设置在所述下部流通环的底部，所述主动轴通过所述上部挡环带动所述上磨盘和所述从动轴转动；所述上部挡环、上磨盘、主动轴和从动轴的外表面具有轴向设置的条形槽。

优选的，所述行星盘和下部流通环由硬质塑料制成。

进一步的，每个所述加工磨盘对应的两个从动轴中的一个从动轴与PLC控制器电连接，所述PLC控制器将速度信号传递至显示屏上，所述PLC控制器同时连接报警器。

优选的，每个所述加工磨盘对应的两个从动轴中的一个从动轴连接有调速电机，另一个从动轴与PLC控制器电连接。

本发明的有益效果是：

（1）本发明采用简单的机械结构设计，通过主动轴带动加工磨盘与下磨盘实现相反的转动方向，每个加工磨盘限制在主动轴和两个从动轴围成的圆周内，无需在加工磨盘中心设置固定轴，加工磨盘内可以放置更多的工件，加工磨盘的尺寸选择和安装的灵活性更强。同时由于采用一个主动轴，主动轴的转速和直径一定，因此主动轴的线速度会非常可控，主动轴和从动轴的线速度比非常稳定，这样同时加工相同直径的工件时，所有产品的直径公差一致性较好，产品的合格率几乎可以达到100%。

（2）所述加工磨盘内设有行星盘，且所述行星盘之间以及所述行星盘与所述外环之间能够相对转动，行星盘在外环内自转更自由，从而使球体工件在工件容纳孔内作不定向旋转，球面与磨盘接触的表面不是简单的圆环，从而保证加工的均匀性，提高了球体工件的真球度；同时，不同的行星盘中可加工不同规格的工件，加工效率高，成本低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是传统环抛机的结构示意图；

图2 是本发明所述的环抛机的最优实施例的结构示意图；

图3是图2的A-A向剖视图；

图4是本发明所述的环抛机的工件磨盘的最优实施例的结构示意图；

图5是本发明所述的环抛机的工件磨盘的最优实施例的剖视图。

图中，1、机架，2、驱动机构，3、主动轴，4、下磨盘，5、加工磨盘，51、行星盘机构，511、外环，5111、上部挡环，5112、下部流通环，512、行星盘，52、上磨盘，521、立杆，6、从动轴，7、流通槽，8、工件容纳孔，9、条形槽，10、球体工件，11、调速电机，12、支架，13、PLC控制器，14、显示屏，15、报警器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，“若干”的含义是十个或十个以上。

如图2-5所示，本发明提供了一种超精密环抛机，包括机架1、驱动机构2、主动轴3、下磨盘4、至少一个加工磨盘5和多个从动轴6；主动轴3与驱动机构2传动连接，主动轴3与下磨盘4固定，下磨盘4与主动轴3同向转动；从动轴6通过支架12与机架1固定，驱动机构2与机架1固定；每个加工磨盘5对应两个从动轴6，且每个加工磨盘5同时与主动轴3和两个从动轴6外切，一方面限制加工磨盘5的位置，防止加工磨盘5偏移，另一方面实现从主动轴3到加工磨盘5再到从动轴6的转速传递；主动轴3带动加工磨盘5转动，加工磨盘5带动两个与其外切的从动轴6转动，加工磨盘5底部具有流通槽7，供研磨液流入、加工磨盘5内部具有工件容纳孔8，用于放置球体工件10。

如图2所示，当主动轴3作顺时针转动时，下磨盘4随主动轴3一同作顺时针转动，加工磨盘5与主动轴3外切，在主动轴3带动下作逆时针旋转，从而实现加工磨盘5与下磨盘4的反向旋转，提高产品的真球度。主动轴3与加工磨盘5之间、加工磨盘5与从动轴6之间可以采用齿轮啮合，也可以将各零件外表面设置为粗糙面，使主动轴3与加工磨盘5表面之间、加工磨盘5与从动轴6表面之间具有摩擦力，保证加工磨盘5和从动轴6能够被带动旋转，采用粗糙面实现转速传递对零件加工精度要求较低，生产成本低。同时从动轴6与加工磨盘5外切，从动轴6在加工磨盘5带动下作顺时针旋转，作为优选的，将其中一个从动轴6、PLC控制器13和显示屏14依次电连接，可以用于监测从动轴6的转速，便于数值统计，使加工精度更高，当从动轴6转速未达到规定值时，PLC控制器13向报警器15传递信号进行报警，提醒技术人员检查故障（如图3所示，图中未画出电连接关系）。

本发明的一个具体实施例，如图2-5所示，一种环抛机，包括机架1、驱动机构2、主动轴3、下磨盘4、三个加工磨盘5和六个从动轴6；每个从动轴6直径相同，主动轴3与驱动机构2传动连接，主动轴3与下磨盘4固定，下磨盘4与主动轴3同向转动；每两个从动轴6通过一个支架12与机架1固定，驱动机构2与机架1固定；每个加工磨盘5对应两个从动轴6，且每个加工磨盘5同时与主动轴3和两个从动轴6外切，以加工磨盘5中心为圆心，每个加工磨盘5对应的两个从动轴6的轴线圆心角a的大小为120°、从动轴6与主动轴3的轴线的圆心角b的大小为90°~180°。

加工磨盘5包括行星盘机构51和上磨盘52，行星盘机构51包括外环511和设置在外环511内部的三个行星盘512，每个外环511对应一个上磨盘52，且行星盘512设置在上磨盘52与下磨盘4之间，外环511底部设有若干径向贯通的流通槽7，外环511、上磨盘52、主动轴3和从动轴6的外表面具有轴向设置的条形槽9，条形槽9用于增大表面摩擦力，保证主动轴3能够通过外环511带动上磨盘52和从动轴6转动；行星盘512内设有三个工件容纳孔8。此处本领域技术人员能够想到的是，上磨盘52外侧面应当与外环511内侧面接触或者相切。

作为优选的，可以在上磨盘52顶部设置立杆521，便于拿取。

本实施例中，行星盘512的数量可以变化，但应保证行星盘512的总面积与外环511内部的总面积之比大于0.5，这样才能支撑上磨盘52，使上磨盘52保持水平；且行星盘512之间以及行星盘512与外环511之间能够相对转动，当上磨盘52和下磨盘4旋转时，球体工件10也在自转，由于上磨盘52和下磨盘4的轴心位置和转速一定，因此在上磨盘52和下磨盘4带动下形成的球体工件10的自转角速度是一定的，同时由于行星盘512能够在外环511内作相对运动，且运动轨迹不定，因此在行星盘512带动下形成的球体工件10自转角速度是变化的，因此球面与上磨盘52和下磨盘4的接触面不是简单的圆环面，而是逐渐展开的，从而使球体工件10的加工更加均匀，真球度更高。

本发明的又一具体实施例，由于研磨液的腐蚀性较高，长期与研磨液接触的零件容易被腐蚀，需要经常更换，本发明中流通槽7处用于供研磨液流通，是最容易被腐蚀的部位，因此可以在以上实施例的基础上将外环511设计为分体式结构，即外环511上部挡环5111和下部流通环5112，如图3、图5所示，流通槽7设置在下部流通环5112的底部，上部挡环5111、上磨盘52、主动轴3和从动轴6的外表面具有轴向设置的条形槽9，主动轴3通过上部挡环5111带动上磨盘52和从动轴6转动，由于外环511上的有效速度是与上磨盘52接触面上的速度，且上磨盘52底部设有工件，因此只要把与上磨盘52接触的外环511部位与位于上磨盘52下部的外环511部位分开即可，这样便不会影响速度的传递，当下部流通环5112被腐蚀后，只需更换下部流通环5112即可。

作为优选的，本实施例可以将行星盘512和下部流通环5112用硬质塑料制成，硬质塑料耐腐蚀性更高，更换成本较低。

以上实施例中，每个加工磨盘5对应的两个从动轴6中的一个从动轴6连接有调速电机11，另一个从动轴6与PLC控制器13电连接，调速电机11驱动的从动轴6的转动方向与主动轴3的转动方向一致，当由于加工磨盘5较重，零件之间摩擦力较大，导致主动轴3与加工磨盘5之间存在相对滑动时，可以启动调速电机11，加大对加工磨盘5的驱动力，使加工磨盘5与主动轴3的旋转趋于同步，同时加工磨盘5带动与PLC控制器13电连接的从动轴6旋转，并将该从动轴6的转速显示在显示屏14上，由于该从动轴6由加工磨盘5单独带动，因此能够直接体现加工磨盘5的转速情况。由于球体工件10的均为质量轻，体积小的工件，整个加工磨盘5的质量往往不会太重，主动轴3完全能够依靠摩擦力带动加工磨盘5同步旋转，因此一般情况下调速电机11无需开启。

在本说明书的描述中，参考术语“一个具体实施例”、“又一具体实施例”等的描述意指结合该实施例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。

本发明所加工出来的产品的真球度≤0.01μm，可以满足通信、军工、航空航天等高精度要求的应用领域，工作效率和产品品质有了质的飞跃；同时加工效率也有了极大的提高，主磨盘的转速从之前的50~60转/分提高到了300~400转/分。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种超精密环抛机，其特征在于：包括机架（1）、驱动机构（2）、主动轴（3）、下磨盘（4）、至少一个加工磨盘（5）和多个从动轴（6）；所述主动轴（3）与驱动机构（2）传动连接，主动轴（3）与下磨盘（4）固定并带动下磨盘（4）转动；所述从动轴（6）通过支架（12）与机架（1）固定，所述驱动机构（2）与机架（1）固定；每个所述加工磨盘（5）对应两个从动轴（6），且每个所述加工磨盘（5）同时与主动轴（3）和两个从动轴（6）外切；所述主动轴（3）带动所述加工磨盘（5）转动，所述加工磨盘（5）带动两个与其外切的所述从动轴（6）转动，所述加工磨盘（5）底部具有流通槽（7）、内部具有工件容纳孔（8）。

2.如权利要求1所述的环抛机，其特征在于：每个所述加工磨盘（5）对应的两个从动轴（6）的直径相等。

3.如权利要求2所述的环抛机，其特征在于：以所述加工磨盘（5）中心为圆心，每个所述加工磨盘（5）对应的两个从动轴（6）的轴线圆心角a的大小为120°~180°、所述从动轴（6）与主动轴（3）的轴线的圆心角b的大小为90°~180°。

4.如权利要求1所述的环抛机，其特征在于：所述加工磨盘（5）包括行星盘机构（51）和上磨盘（52），行星盘机构（51）包括外环（511）和设置在外环（511）内部的至少一个行星盘（512），每个外环（511）对应一个上磨盘（52），且行星盘（512）设置在上磨盘（52）与下磨盘（4）之间，所述外环（511）和上磨盘（52）均与主动轴（3）传动连接，所述外环（511）底部设有若干径向贯通的流通槽（7），主动轴（3）通过外环（511）带动上磨盘（52）和从动轴（6）转动；所述行星盘（512）内设有多个工件容纳孔（8）。

5.如权利要求4所述的环抛机，其特征在于：所述行星盘（512）的总面积与所述外环（511）内部的总面积之比大于0.5，且所述球体工件（10）与行星盘（512）之间以及所述行星盘（512）与外环（511）之间能够相对转动。

6.如权利要求5所述的环抛机，其特征在于：所述外环（511）、上磨盘（52）、主动轴（3）和从动轴（6）的外表面具有轴向设置的条形槽（9）。

7.如权利要求6所述的环抛机，其特征在于：所述外环（511）包括上部挡环（5111）和下部流通环（5112），所述流通槽（7）设置在所述下部流通环（5112）的底部，所述主动轴（3）通过所述上部挡环（5111）带动所述上磨盘（52）和所述从动轴（6）转动；所述上部挡环（5111）、上磨盘（52）、主动轴（3）和从动轴（6）的外表面具有轴向设置的条形槽（9）。

8.如权利要求7所述的环抛机，其特征在于：所述行星盘（512）和下部流通环（5112）由硬质塑料制成。

9.如权利要求2所述的环抛机，其特征在于：每个所述加工磨盘（5）对应的两个从动轴（6）中的一个从动轴（6）与PLC控制器（13）电连接，所述PLC控制器（13）将速度信号传递至显示屏（14）上，所述PLC控制器（13）同时连接报警器（15）。

10.如权利要求9所述的环抛机，其特征在于：每个所述加工磨盘（5）对应的两个从动轴（6）中的一个从动轴（6）连接有调速电机（11），另一个从动轴（6）与PLC控制器（13）电连接。