CN110091235B - 一种公自转球形抛光工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种公自转球形抛光工具，包括动力部分、锥齿轮传动部分、内啮合齿轮传动部分、行星齿轮传动部分和磨头部分。所述锥齿轮传动部分中，固定圆锥齿轮的轴线与磨头的公转轴线重合，圆柱圆锥双联齿轮中的运动锥齿轮的轴线平行且高于磨头的自转轴线；所述内啮合齿轮传动部分中，圆柱双联齿轮中左侧外齿轮的轴线与磨头的自转轴线重合。球形抛光工具可产生公转和自转两个运动，并通过采用内啮合齿轮传动，消除了运动锥齿轮位置的限制，使其可加工外形曲率大的工件；通过采用内啮合齿轮传动和行星齿轮传动，解决了一般公自转抛光结构由于尺寸限制而公自转转速比不能过大的问题，进而提高了自转与公转的转速比，使其具有更高的抛光去除效率。

Description

一种公自转球形抛光工具

技术领域

本发明涉及光学材料抛光加工技术领域，具体涉及一种可抛光大曲率工件以及具有高自转公转转速比的球形抛光工具。

背景技术

经国内外研究表明，使用球形磨头对工件进行抛光有着良好的去除效果。在加工过程中，球形磨头与工件之间的相对运动包含公转和自转这两个运动形式，其中自转运动影响抛光效率，公转运动影响工件表面抛光后的纹路。

当前主流的球形磨头抛光工具是通过将球形磨头的轴线与工件表面的法线的夹角保持一定的角度，而不是保持垂直的角度，让球形磨头绕轴线仅做自转运动，再加上加工时工件随固定工件的装置绕其表面的法线做转动，由此来代替球形磨头与工件之间的公自转的运动。

目前一般的公自转抛光工具是通过一个锥齿轮传动实现的，即通过电机带动小锥齿轮的公转运动，同时由于与大锥齿盘的啮合而产生自转运动。这种公自转抛光工具由于原理方法的限制，其整体外形尺寸的曲率较小，导致其不能加工大曲率的工件；同样由于其结构尺寸的限制，一般的公自转抛光工具的自转与公转的转速比不能太大，这会对抛光加工的效率造成影响。

因此需要一种外形尺寸的曲率较大且具有高转速比的末端抛光工具。大曲率的外形尺寸可保证末端抛光工具能够加工大曲率的工件，自转与公转的高转速比提高了加工效率。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供了一种外形尺寸曲率较大且具有高转速比的球形抛光工具，从而可以加工大曲率的工件，同时提高加工效率。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明一种公自转球形抛光工具，包括安装在电机支架上的伺服电机，沿竖直方向设置的伺服电机的输出轴与固定在电机支架上的减速器的输出轴的上端固定相连，其特征在于：所述的减速器的输出轴下端通过键套装连接有公转连接件，所述的公转连接件的上部外壁上具有缩颈轴肩并且在下部外壁上向外突出设置有第一环形定位凸台，在所述的缩颈轴肩处的公转连接件上螺纹连接有圆螺母及挡圈；

所述的公转连接件缩颈轴肩以及第一环形定位凸台之间的部分安装在双列角接触球轴承的内圈中，所述的双列角接触球轴承安装在固定圆锥齿轮的中间孔内，所述的双列角接触球轴承的外圈固定在固定圆锥齿轮的中间孔内壁上，并且双列角接触球轴承的外圈底部支撑在固定圆锥齿轮中间孔内的第二环形定位凸台上，所述的固定圆锥齿轮的顶部与减速器的底部通过法兰和螺栓连接，在所述的双列角接触球轴承的外圈顶壁和减速器的底部法兰之间的固定圆锥齿轮的中间孔内安装有一个定位轴套，所述的双列角接触球轴承的内圈的顶部和底部分别通过圆螺母及挡圈、第二环形定位凸台定位；

在所述的公转连接件的底壁上通过螺栓固定有n形框架，在所述的n形框架沿竖直方向设置的右支架的下部外壁上向外凸出设置有圆环体，在所述的圆环体内安装有第二圆柱滚子轴承，沿水平方向设置的磨头轴的右端安装在所述的第二圆柱滚子轴承内并且左端依次穿过n形框架沿竖直方向设置的左支架以及行星架设置，磨头轴与左支架上孔的直径一样，行星架上孔的直径大于磨头轴的直径，所述的第二圆柱滚子轴承的左侧通过磨头轴上的轴肩定位，所述的第二圆柱滚子轴承的右侧通过右支架中圆环体内部的轴肩以及固定在圆环体右端的端盖定位，所述的行星架通过螺钉固定连接在左支架的左壁上，在所述的行星架的左壁上设置有轴线沿水平方向设置的四个凸台作为安装轴，四根安装轴环绕磨头轴均匀设置，在每个安装轴上固定有一个行星轮；

一个圆柱双联齿轮包括左侧的外齿轮以及右侧的第一内齿轮，所述的第一内齿轮与四个行星轮啮合配合，所述的磨头轴穿过行星架设置的轴段上从内至外依次固定有太阳轮、第一内齿轮和圆柱轴套，所述的太阳轮与四个行星轮啮合配合；

所述的外齿轮套装固定在所述的圆柱轴套上，所述的第一内齿轮套装固定在磨头轴上，所述的圆柱轴套左侧通过固定在磨头轴上的挡板和弹性挡圈定位并且右侧通过第一内齿轮左壁定位；

一个轴线沿水平方向设置的圆柱圆锥双联齿轮通过第一圆柱滚子轴承安装在圆柱圆锥双联齿轮轴上，所述的圆柱圆锥双联齿轮轴与一个固定在左支架左壁上的轴连接件固定相连；所述的第一圆柱滚子轴承的外圈的右侧通过圆柱圆锥双联齿轮的轴肩定位，第一圆柱滚子轴承的外圈和内圈的左侧通过与圆柱圆锥双联齿轮轴的左端固定相连的端盖定位，第一圆柱滚子轴承的内圈的右侧通过安装在圆柱圆锥双联齿轮轴上的轴套定位，所述的圆柱圆锥双联齿轮包括与固定圆锥齿轮啮合配合的运动锥齿轮以及与外齿轮啮合配合的第二内齿轮，所述的运动锥齿轮轴线位置高于磨头轴的自转轴线；

磨头套装固定在磨头支架上，磨头支架通过键套装连接在磨头轴上，所述磨头轴在水平轴线方向上分别通过设置在磨头轴上的轴肩与左支架定位并通过安装在右支架上的第二圆柱滚子轴承定位。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明通过采用内啮合齿轮传动，消除了圆柱圆锥双联齿轮中的运动锥齿轮位置的限制，进而将运动锥齿轮的位置上移，释放了磨头与工件接触处周围的空间，从而增大该球形抛光工具可加工工件的曲率，使其能够加工曲率变化复杂的工件。

(2)本发明通过采用内啮合齿轮传动和行星齿轮传动，解决了一般公自转抛光结构由于尺寸限制而自转与公转的转速比不能过大的问题，进而提高了转速比，使其具有更高的抛光去除效率。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。

本发明为了解决一般球形抛光工具可加工的工件表面曲率较小，自转与公转转速比由于尺寸限制而不能过大的问题。

参见图1，在加工过程中，磨头25绕垂直方向的中心线做公转运动，同时绕水平方向的中心线做自转运动。

参见图2～6，本发明的一种公自转球形抛光工具，包括安装在电机支架1上的伺服电机2，沿竖直方向设置的伺服电机2的输出轴与固定在电机支架1上的减速器3的输出轴的上端固定相连，所述的减速器3的输出轴下端通过键套装连接有公转连接件6，所述的公转连接件6的上部外壁上具有缩颈轴肩并且在下部外壁上向外突出设置有第一环形定位凸台，在所述的缩颈轴肩处的公转连接件6上螺纹连接有圆螺母及挡圈5。

所述的公转连接件6缩颈轴肩以及第一环形定位凸台之间的部分安装在双列角接触球轴承7的内圈中，所述的双列角接触球轴承7安装在固定圆锥齿轮8的中间孔内，所述的双列角接触球轴承7的外圈固定在固定圆锥齿轮8的中间孔内壁上，并且双列角接触球轴承7的外圈底部支撑在固定圆锥齿轮8中间孔内的第二环形定位凸台上，所述的固定圆锥齿轮8的顶部与减速器3的底部通过法兰和螺栓连接。在所述的双列角接触球轴承7的外圈顶壁和减速器3的底部法兰之间的固定圆锥齿轮8的中间孔内安装有一个定位轴套4，所述的双列角接触球轴承7的内圈的顶部和底部分别通过圆螺母及挡圈5、第二环形定位凸台定位。

在所述的公转连接件6的底壁上通过螺栓10固定有n形框架，在所述的n形框架沿竖直方向设置的右支架26的下部外壁上向外凸出设置有圆环体，在所述的圆环体内安装有第二圆柱滚子轴承27，沿水平方向设置的磨头轴20的右端安装在所述的第二圆柱滚子轴承内并且左端依次穿过n形框架沿竖直方向设置的左支架9以及行星架23设置，磨头轴20与左支架9上孔的直径一样，使磨头轴20进一步在竖直方向上定位，行星架23上孔的直径大于磨头轴20的直径，使得磨头轴20穿过行星架23。所述的第二圆柱滚子轴承27的左侧通过磨头轴20上的轴肩定位，所述的第二圆柱滚子轴承27的右侧通过右支架26中圆环体内部的轴肩以及固定在圆环体右端的端盖28定位。所述的行星架23通过螺钉18固定连接在左支架9的左壁上。在所述的行星架23的左壁上设置有轴线沿水平方向设置的四个凸台作为安装轴，四根安装轴环绕磨头轴20均匀设置，在每个安装轴上固定有一个行星轮22。

一个圆柱双联齿轮15包括左侧的外齿轮以及右侧的第一内齿轮，所述的第一内齿轮与四个行星轮22啮合配合。所述的磨头轴20穿过行星架23设置的轴段上从内至外依次固定有太阳轮21、第一内齿轮和圆柱轴套19，所述的太阳轮与四个行星轮22啮合配合。所述的外齿轮套装固定在所述的圆柱轴套19上，所述的第一内齿轮套装固定在磨头轴20上，所述的圆柱轴套19左侧通过固定在磨头轴20上的挡板16和弹性挡圈17定位并且右侧通过第一内齿轮左壁定位。

一个轴线沿水平方向设置的圆柱圆锥双联齿轮12通过第一圆柱滚子轴承14安装在圆柱圆锥双联齿轮轴13上，所述的圆柱圆锥双联齿轮轴13与一个固定在左支架左壁上的轴连接件11固定相连；所述的第一圆柱滚子轴承14的外圈的右侧通过圆柱圆锥双联齿轮12的轴肩定位，第一圆柱滚子轴承14的外圈和内圈的左侧通过与圆柱圆锥双联齿轮轴13的左端固定相连的端盖定位，第一圆柱滚子轴承14的内圈的右侧通过安装在圆柱圆锥双联齿轮轴13上的轴套定位。所述的圆柱圆锥双联齿轮12包括与固定圆锥齿轮8啮合配合的运动锥齿轮以及与外齿轮啮合配合的第二内齿轮。所述的运动锥齿轮轴线位置高于磨头轴20的自转轴线。

磨头25套装固定在磨头支架24上，磨头支架24通过键套装连接在磨头轴20上。所述磨头轴20在水平轴线方向上分别通过设置在磨头轴20上的轴肩与左支架9定位并通过安装在右支架26上的第二圆柱滚子轴承27定位。

参见图7，本装置的传动过程如下：

在加工过程中，减速器输出轴通过左支架9、右支架26及连接件，与圆柱圆锥双联齿轮轴13和行星架23固定连接，带动圆柱圆锥双联齿轮12、圆柱双联齿轮15、行星齿轮部分以及磨头轴20绕着垂直方向的中心线做公转运动，从而使得磨头支架24及磨头25绕垂直方向的中心线做公转运动。

同时，圆柱圆锥双联齿轮12中的运动锥齿轮与固定圆锥齿轮8啮合，在做公转运动的同时，又绕着圆柱圆锥双联齿轮轴13做自转运动。圆柱圆锥双联齿轮12的第二内齿轮与圆柱双联齿轮15中左侧外齿轮啮合，带动圆柱双联齿轮15转动，并提高自转的转速。在行星齿轮部分中，圆柱双联齿轮15中的行星架23作为固定件，只做公转运动，太阳轮21作为被动件，第一内齿轮作为主动件带动行星轮22转动，行星轮22带动太阳轮21转动。太阳轮21作为行星齿轮传动的输出，增大自转速度，并与磨头支架24固定连接，从而带动磨头25做自转运动。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (1)

1.一种公自转球形抛光工具，包括安装在电机支架上的伺服电机，沿竖直方向设置的伺服电机的输出轴与固定在电机支架上的减速器的输出轴的上端固定相连，其特征在于：所述的减速器的输出轴下端通过键套装连接有公转连接件，所述的公转连接件的上部外壁上具有缩颈轴肩并且在下部外壁上向外突出设置有第一环形定位凸台，在所述的缩颈轴肩处的公转连接件上螺纹连接有圆螺母及挡圈；

所述的公转连接件缩颈轴肩以及第一环形定位凸台之间的部分安装在双列角接触球轴承的内圈中，所述的双列角接触球轴承安装在固定圆锥齿轮的中间孔内，所述的双列角接触球轴承的外圈固定在固定圆锥齿轮的中间孔内壁上，并且双列角接触球轴承的外圈底部支撑在固定圆锥齿轮中间孔内的第二环形定位凸台上，所述的固定圆锥齿轮的顶部与减速器的底部通过法兰和螺栓连接，在所述的双列角接触球轴承的外圈顶壁和减速器的底部法兰之间的固定圆锥齿轮的中间孔内安装有一个定位轴套，所述的双列角接触球轴承的内圈的顶部和底部分别通过圆螺母及挡圈、第二环形定位凸台定位；

在所述的公转连接件的底壁上通过螺栓固定有n形框架，在所述的n形框架沿竖直方向设置的右支架的下部外壁上向外凸出设置有圆环体，在所述的圆环体内安装有第二圆柱滚子轴承，沿水平方向设置的磨头轴的右端安装在所述的第二圆柱滚子轴承内并且左端依次穿过n形框架沿竖直方向设置的左支架以及行星架设置，磨头轴与左支架上孔的直径一样，行星架上孔的直径大于磨头轴的直径，所述的第二圆柱滚子轴承的左侧通过磨头轴上的轴肩定位，所述的第二圆柱滚子轴承的右侧通过右支架中圆环体内部的轴肩以及固定在圆环体右端的端盖定位，所述的行星架通过螺钉固定连接在左支架的左壁上，在所述的行星架的左壁上设置有轴线沿水平方向设置的四个凸台作为安装轴，四根安装轴环绕磨头轴均匀设置，在每个安装轴上固定有一个行星轮；

一个圆柱双联齿轮包括左侧的外齿轮以及右侧的第一内齿轮，所述的第一内齿轮与四个行星轮啮合配合，所述的磨头轴穿过行星架设置的轴段上从内至外依次固定有太阳轮、第一内齿轮和圆柱轴套，所述的太阳轮与四个行星轮啮合配合；

所述的外齿轮套装固定在所述的圆柱轴套上，所述的第一内齿轮套装固定在磨头轴上，所述的圆柱轴套左侧通过固定在磨头轴上的挡板和弹性挡圈定位并且右侧通过第一内齿轮左壁定位；

一个轴线沿水平方向设置的圆柱圆锥双联齿轮通过第一圆柱滚子轴承安装在圆柱圆锥双联齿轮轴上，所述的圆柱圆锥双联齿轮轴与一个固定在左支架左壁上的轴连接件固定相连；所述的第一圆柱滚子轴承的外圈的右侧通过圆柱圆锥双联齿轮的轴肩定位，第一圆柱滚子轴承的外圈和内圈的左侧通过与圆柱圆锥双联齿轮轴的左端固定相连的端盖定位，第一圆柱滚子轴承的内圈的右侧通过安装在圆柱圆锥双联齿轮轴上的轴套定位，所述的圆柱圆锥双联齿轮包括与固定圆锥齿轮啮合配合的运动锥齿轮以及与外齿轮啮合配合的第二内齿轮，所述的运动锥齿轮轴线位置高于磨头轴的自转轴线；

磨头套装固定在磨头支架上，磨头支架通过键套装连接在磨头轴上，所述磨头轴在水平轴线方向上分别通过设置在磨头轴上的轴肩与左支架定位并通过安装在右支架上的第二圆柱滚子轴承定位。

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