CN108637893A - 一种用于单端弧形封闭头圆筒内壁打磨的自适应打磨头 - Google Patents

一种用于单端弧形封闭头圆筒内壁打磨的自适应打磨头 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于单端弧形封闭头圆筒内壁打磨的自适应打磨头,解决了弧形封闭头圆筒打磨过程中打磨头加工难度大、更换频繁、产品一致性差、过度打磨、漏打磨等问题。本发明包括打磨筒(1)和浮动装置(2),所述打磨筒(1)由弧形封闭段(11)、直筒段(12)、腔体(13)、卡槽(14)和开放口(15)组成;浮动装置(2)由中心支撑杆(21)和组支撑条(22)组成;浮动装置(2)整体推入打磨筒(1)中构成浮动打磨头;中心支撑杆(21)一端为花键轴端(213),花键轴端(213)与主动轴(3)连接。本发明结构能够实现具有弧形封闭头圆筒的内壁自适应打磨,降低控制要求、提高生产效率、改善产品一致性。

Description

一种用于单端弧形封闭头圆筒内壁打磨的自适应打磨头
技术领域
本发明涉及机械领域,主要涉及机械自动化领域,尤其涉及一种用于单端弧形封闭头圆筒内壁打磨的自适应打磨头。
背景技术
工业领域常用到单端封闭的圆筒,且封闭端是圆弧形结构,在有些应用场合,这中结构圆筒内壁面需要进行打磨处理,方便粘接。对与该类单端封闭的圆筒的打磨,传统的打磨方式为人工直接或间接持砂纸进行打磨,这种打磨方式存在效率低下、职业环境差、劳动强度大以及存在机械伤害的风险;较人工打磨先进的是传统的机械打磨,最常用的机械打磨方式为仿形打磨头的打磨,如采用仿形钢丝刷或仿形百叶轮对伸入圆筒内壁进行打磨,这种打磨方式存在的主要问题是,对于新的仿形打磨头,可能存在打磨过重的问题,而经过几个或几十个产品的打磨,随着打磨头磨损,打磨程度越来越轻直到无法打磨,所打磨产品一致性差,打磨头更换频繁;尤其于对一致性差的产品,打磨都需要针对性定制,人力财力浪费严重,工作效率低。对于弧形封闭端复杂的产品,仿形头的加工难度大,加工成本高。
进一步改进的机械打磨方式为靠轨迹或力矩自适应的打磨方式,而被打磨圆筒很多场合下存在表面加工不平整,特别是高分子材料圆筒,存在表面形变等问题,导致用位置或力矩控制的打磨头不能时刻紧贴在被打磨圆筒的内壁面,对与突出部分打磨过重、对与凹陷区域打磨不到,或者采用力矩控制的打磨头,对与圆度不是很好的圆筒,打磨头需要不停的寻找力矩点,造成打磨速度极慢。
目前,单端弧形封闭头圆筒内壁打磨工艺主要存在以下问题:(1)仿形打磨头存在打磨头加工成本高、难度大、更换频繁,且打磨产品一致性差等问题;(2)对于打磨头位置轨迹控制模式,若遇到内壁面圆度不好或柔性材料有形变的圆筒,位置控制难度大,位置过于贴近圆筒内壁,导致过量打磨;位置与圆筒内壁贴合不足导致漏打磨;特别对于弧形封闭头曲线不规则或曲线较为复杂的圆筒,位置控制难度大且对最小进给量要求严格,几乎无法做到连续打磨;(2)对于打磨头力矩控制模式,对于具有弹性的圆筒或产品一致度不好的圆筒,打磨头遇到凸起的地方,力矩过大,打磨头后退,可能紧接着凹陷部位进入打磨区域,打磨头需进给,导致打磨头在不平整的内壁面上不停的进给和后退,大大降低打磨效率甚至陷入死循环,且对与较薄区域或凹陷区域存在漏打磨现象。
发明内容
为了克服背景技术中存在的不足,本发明的目的在于提供一种用于单端弧形封闭头圆筒内壁打磨的自适应打磨头,该装置能够实现圆筒内壁的自适应打磨,克服由于圆筒加工误差特别是柔性材料圆筒由于形变导致打磨不到或打磨过量的问题。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:
一种用于单端弧形封闭头圆筒内壁打磨的自适应打磨头,该打磨头包括打磨筒和浮动装置,所述打磨筒由弧形封闭段、直筒段、腔体、卡槽和开放口组成,其中卡槽为在打磨筒内壁面沿轴向开的半封闭凹槽,数量为3个,呈轴向对称;所述浮动装置由一个中心支撑杆和3组支撑条组成,支撑条呈轴向对称;中心支撑杆上设有弹簧定位槽A和滑槽,弹簧定位槽A的轴线与中心支撑杆的轴线垂直,滑槽轴线与中心支撑杆轴线垂直;支撑条上在与中心支撑杆对应位置设置弹簧定位槽B和滑杆;将支撑条的滑杆安装在滑槽上时,弹簧定位槽A和弹簧定位槽B正好相对,在弹簧定位槽A和弹簧定位槽B之间安装压缩弹簧;3组支撑条以相同方式安装在中心支撑杆上构成完整的浮动装置;在外力作用下,使3组支撑条将压缩弹簧压缩在最大压缩状态下,浮动装置的直径变小,整体推入打磨筒中,3组支撑条分别镶嵌入3个卡槽中,撤销外力作用,在压缩弹簧的作用下,3组支撑条紧紧镶嵌在卡槽中,构成浮动打磨头;中心支撑杆一端在打磨筒腔体内,中心支撑杆另一端为花键轴端,花键轴端与主动轴连接,在传递扭矩的同时可沿着主动轴滑动,花键轴端与主动轴之间连接有轴端弹簧和限位钢丝。
所述打磨筒的弧形封闭段的曲率大于被打磨的圆筒的弧形封闭头的曲率。
所述卡槽的数量为4个,支撑条的数量为4组。
所述弧形封闭段的轴向长度h小于被打磨圆筒的弧形封闭段长度H,且0<H-h≤ΔH,其中ΔH为打磨时所需压缩弹簧压缩量。
所述卡槽沿轴向的深度从开放口一直延伸到弧形封闭段和直筒段交界处,支撑条和卡槽尺寸相同且全部卡入卡槽中。
所述压缩弹簧原长为L,预压缩量为ΔL,则ΔH<ΔL,且ΔH+ΔL<ΔLmax,其中ΔLmax为压缩弹簧的最大压缩量。
所述中心支撑杆上设有滑杆,支撑条上在与中心支撑杆对应位置设置滑槽;滑杆与滑槽之间的最大相对位移为D,D>ΔH+ΔL。
所述花键轴端在沿着主动轴上滑动时有限位钢丝进行限位,使花键轴端向被打磨圆筒移动时最大位置为轴端弹簧处于原始状态,使花键轴端远离被打磨圆筒移动时最大位置为压缩轴端弹簧压缩量为Δx,且ΔH<Δx<ΔLmax1,ΔLmax1为轴端弹簧的最大压缩量。
与现有技术相比,本发明的优点是:(1)克服仿形打磨头加工难度大、频繁更换、所得产品一致性差的问题,可以实现一个打磨头打进行数百个产品的打磨,且打磨一致性好;(2)降低轨迹控制打磨形式的控制要求,采用自动补偿形式,保证产品通体打磨,无死角;(3)降低力矩控制模式的控制要求,扩大力矩控制范围,壁面了进给量频繁波动导致的低效打磨。
附图说明
图1为本发明打磨筒结构示意图。
图2为本发明浮动装置结构示意图。
图3为本发明中心支撑杆结构示意图。
图4为本发明支撑条结构示意图。
图5为本发明整体结构示意图。
图6为本发明打磨筒剖切示意图。
图中:1、打磨筒,2、浮动装置,3、主动轴,11、弧形封闭段,12、直筒段,13、腔体,14、卡槽,15、开放口,21、中心支撑杆,22、支撑条,23、压缩弹簧,211、弹簧定位槽A,212、滑槽,221、弹簧定位槽B,222、滑杆,213、花键轴端,31、轴端弹簧,32、限位钢丝,H、长度,h、长度,L、长度,△L、压缩量,△H、压缩量,ΔLmax、压缩量,Δlmax1、压缩量,Δx、压缩量,D、位移。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
如图1、图2和图5所示,一种用于单端弧形封闭头圆筒内壁打磨的自适应打磨头,包括打磨筒1和浮动装置2,其中打磨筒1由弧形封闭段11、直筒段12、腔体13、卡槽14和开放口15组成,其中卡槽14为在打磨筒1内壁面沿轴向开的半封闭凹槽,数量为3个,呈轴向对称;浮动装置2由一个中心支撑杆21和3组支撑条22组成,支撑条22呈轴向对称。
如图3所示,中心支撑杆21上设有弹簧定位槽A211和滑槽212,弹簧定位槽A211的轴线与中心支撑杆21的轴线垂直,滑槽212轴线与中心支撑杆21轴线垂直。
如图4所示,支撑条22上在与中心支撑杆21对应位置设置弹簧定位槽B 221和滑杆222。
将支撑条22的滑杆222安装在滑槽212上时,弹簧定位槽A 211和弹簧定位槽B 221正好相对,在弹簧定位槽A 211和弹簧定位槽B 221之间安装压缩弹簧23,3组支撑条22以相同方式安装在中心支撑杆21上构成完整的浮动装置2,如图2所示。
如图5所示,在外力作用下,使3组支撑条22将压缩弹簧23压缩在最大压缩状态下,浮动装置2的直径变小,整体推入打磨筒1中,3组支撑条22分别镶嵌入3个卡槽14中,撤销外力作用,在压缩弹簧23的作用下,3组支撑条22紧紧镶嵌在卡槽14中,构成浮动打磨头;中心支撑杆21一端在打磨筒1腔体13内,中心支撑杆21另一端为花键轴端213,花键轴端213与主动轴3连接,在传递扭矩的同时可沿着主动轴3滑动,花键轴端213与主动轴3之间连接有轴端弹簧31和限位钢丝32。
为了保证被打磨圆筒的弧形封闭段能够被打磨到,打磨筒1的弧形封闭段11的曲率大于被打磨的圆筒的弧形封闭头的曲率,即打磨筒1的弧形封闭段11的曲率半径小于被打磨的圆筒的弧形封闭头的曲率半径。
卡槽14和支撑条22的数量一一对应,其数量不仅能为3组,还可以为4组、5组、6组、7组、8组。
如图6所示,弧形封闭段11的轴向长度h小于被打磨圆筒的弧形封闭段长度H,且0<H-h≤ΔH,其中ΔH为打磨时所需压缩弹簧23压缩量。
所述卡槽14沿轴向的深度从开放口15一直延伸到弧形封闭段11和直筒段12交界处,支撑条22和卡槽14尺寸相同且全部卡入卡槽14中。
压缩弹簧23原长为L,预压缩量为ΔL,则ΔH<ΔL,且ΔH+ΔL<ΔLmax,其中ΔLmax为压缩弹簧23的最大压缩量。
中心支撑杆21上设有滑杆222,支撑条22上在与中心支撑杆21对应位置设置滑槽212,也就是说,中心支撑杆21上可以设置滑槽212也可以设置滑杆222,支撑条22上可以设置滑杆222,也可以设置滑槽212,只要保证中心支撑杆21和支撑条22上一个设置滑槽212,另一个设置滑杆222即可;滑杆222与滑槽212之间的最大相对位移为D,D>ΔH+ΔL。
花键轴端213在沿着主动轴3上滑动时有限位钢丝32进行限位,使花键轴端213向被打磨圆筒移动时最大位置为轴端弹簧31处于原始状态,使花键轴端213远离被打磨圆筒移动时最大位置为轴端弹簧(31)压缩量为Δx,且ΔH<Δx<ΔLmax1,ΔLmax1为轴端弹簧31的最大压缩量。

Claims (8)

1.一种用于单端弧形封闭头圆筒内壁打磨的自适应打磨头,其特征在于,该打磨头包括打磨筒(1)和浮动装置(2),所述打磨筒(1)由弧形封闭段(11)、直筒段(12)、腔体(13)、卡槽(14)和开放口(15)组成,其中卡槽(14)为在打磨筒(1)内壁面沿轴向开的半封闭凹槽,数量为3个,呈轴向对称;所述浮动装置(2)由一个中心支撑杆(21)和3组支撑条(22)组成,支撑条(22)呈轴向对称;中心支撑杆(21)上设有弹簧定位槽A(211)和滑槽(212),弹簧定位槽A(211)的轴线与中心支撑杆(21)的轴线垂直,滑槽(212)轴线与中心支撑杆(21)轴线垂直;支撑条(22)上在与中心支撑杆(21)对应位置设置弹簧定位槽B(221)和滑杆(222);将支撑条(22)的滑杆(222)安装在滑槽(212)上时,弹簧定位槽A(211)和弹簧定位槽B(221)正好相对,在弹簧定位槽A(211)和弹簧定位槽B(221)之间安装压缩弹簧(23);3组支撑条(22)以相同方式安装在中心支撑杆(21)上构成完整的浮动装置(2);在外力作用下,使3组支撑条(22)将压缩弹簧(23)压缩在最大压缩状态下,浮动装置(2)的直径变小,整体推入打磨筒(1)中,3组支撑条(22)分别镶嵌入3个卡槽(14)中,撤销外力作用,在压缩弹簧(23)的作用下,3组支撑条(22)紧紧镶嵌在卡槽(14)中,构成浮动打磨头;中心支撑杆(21)一端在打磨筒(1)腔体(13)内,中心支撑杆(21)另一端为花键轴端(213),花键轴端(213)与主动轴(3)连接,在传递扭矩的同时可沿着主动轴(3)滑动,花键轴端(213)与主动轴(3)之间连接有轴端弹簧(31)和限位钢丝(32)。
2.根据权利要求1所述的一种用于单端弧形封闭头圆筒内壁打磨的自适应打磨头,其特征在于,所述打磨筒(1)的弧形封闭段(11)的曲率大于被打磨的圆筒的弧形封闭头的曲率。
3.根据权利要求1所述的一种用于具有弧形头圆筒的内壁打磨头,其特征在于,所述卡槽(14)的数量为4个,支撑条(22)的数量为4组。
4.根据权利要求1所述的一种用于单端弧形封闭头圆筒内壁打磨的自适应打磨头,其特征在于,所述弧形封闭段(11)的轴向长度h小于被打磨圆筒的弧形封闭段长度H,且0<H-h≤ΔH,其中ΔH为打磨时所需压缩弹簧(23)压缩量。
5.根据权利要求1所述的一种用于单端弧形封闭头圆筒内壁打磨的自适应打磨头,其特征在于,所述卡槽(14)沿轴向的深度从开放口(15)一直延伸到弧形封闭段(11)和直筒段(12)交界处,支撑条(22)和卡槽(14)尺寸相同且全部卡入卡槽(14)中。
6.根据权利要求1所述的一种用于单端弧形封闭头圆筒内壁打磨的自适应打磨头,其特征在于,所述压缩弹簧(23)原长为L,预压缩量为ΔL,则ΔH<ΔL,且ΔH+ΔL<ΔLmax,其中ΔLmax为压缩弹簧(23)的最大压缩量。
7.根据权利要求1所述的一种用于单端弧形封闭头圆筒内壁打磨的自适应打磨头,其特征在于,所述中心支撑杆(21)上设有滑杆(222),支撑条(22)上在与中心支撑杆(21)对应位置设置滑槽(212);滑杆(222)与滑槽(212)之间的最大相对位移为D,D>ΔH+ΔL。
8.根据权利要求1所述的一种用于单端弧形封闭头圆筒内壁打磨的自适应打磨头,其特征在于,所述花键轴端(213)在沿着主动轴(3)上滑动时有限位钢丝(32)进行限位,使花键轴端(213)向被打磨圆筒移动时最大位置为轴端弹簧(31)处于原始状态,使花键轴端(213)远离被打磨圆筒移动时最大位置为轴端弹簧(31)压缩量为Δx,且ΔH<Δx<ΔLmax1,ΔLmax1为轴端弹簧(31)的最大压缩量。
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