CN110842723B - 一种多磨头柔性研磨装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多磨头柔性研磨装置，包括：控制模块；驱动模块，并且包括：设置在控制模块下方的驱动电机以及与驱动电机相连接的联轴器，所述联轴器与输入轴相连接；调节模块，并且包括：通过输入轴与驱动模块相连接的固定法兰盘，所述固定法兰盘上开设有T形槽，所述T形槽内设有挡板，所述挡板通过弹性元件与T形滑块相连接，所述T形滑块通过滑杆与旋转法兰盘的基座相连接，所述旋转法兰盘上设有力控传感器；研磨模块，并且包括：通过力控传感器与调节模块相连接的弹性伸缩杆，所述弹性伸缩杆与研磨头相连接，该装置结构简单，便于操作，实时调整研磨的加载力，实现稳定、精准、高效的加工过程。

Description

一种多磨头柔性研磨装置
技术领域
本发明涉及精密加工技术领域，尤其涉及一种多磨头柔性研磨装置。
背景技术
研磨机构广泛用于机械制造、军工航天、汽车发动机零部件、精密电子、仪表仪器、钟表零件、纺织器材专件、汽车零部件、轴承行业、医疗器械、精密部件、手动自动工具等多种行业领域。工件经研磨后，能获得很低的表面粗糙度和很高的尺寸精度、几何形状精度和一定的位置精度。随着这些领域中高端产品的发展，对复杂曲面工件的加工精度、加工质量和加工效率都提出了更高的要求，而传统的研磨加工技术中，需要根据复杂曲面的面型设计研磨头的形状和研磨轨迹，成本高，加工效率低，同时传统研磨加工技术中，曲面不同点处的研磨去除量不同，很难获得均匀一致的加工表面质量；另一方面，在加工一些结构复杂的难加工金属材料时，大部分都是人工研磨，操作工人只能凭借感觉来调整研磨工作，降低了工件加工的效率，产品质量稳定差。
中国专利CN101774146A公开的一种微型非球面元件研磨及抛光装置，利用凸轮传动装置实现对非球面光学元件的加工。中国专利CN108581745A公开的一种三自由度曲面自适应智能力控柔性磨抛末端执行装置，通过二维姿态调整组件实现磨盘的姿态调整，实现柔性磨抛复杂曲面加工。中国专利CN102672549A公开的一种大曲面磁力研磨抛光装置，利用磁力研磨技术实现对曲面连续研磨抛光加工。目前，现有的复杂曲面加工技术很难同时满足高效率和高质量的研磨加工需求、不同复杂曲面面型的加工精度要求以及缺少对研磨过程中研磨压力的监控。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种研磨角度可变、研磨压力可控、研磨效率和研磨质量高的多磨头柔性研磨装置。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案为：一种多磨头柔性研磨装置，包括：控制模块；驱动模块，并且包括：设置在控制模块下方的驱动电机以及与驱动电机相连接的联轴器，所述联轴器与输入轴相连接；调节模块，并且包括：通过输入轴与驱动模块相连接的固定法兰盘，所述固定法兰盘上开设有T形槽，所述T形槽内设有挡板，所述挡板通过弹性元件与T形滑块相连接，所述T形滑块通过滑杆与旋转法兰盘的基座相连接，所述旋转法兰盘上设有力控传感器，所述固定法兰盘固定在上端盖和箱体相连接形成的凹槽中，所述上端盖靠近固定法兰盘的一侧设有第一耐磨层，所述箱体靠近旋转法兰盘的一侧设有第二耐磨层，所述旋转法兰盘下端设有四个第一磁铁块，所述第二耐磨层内设有四个相同磁性的第二磁铁块，其与旋转法兰盘的第一磁铁块一一对应，相邻所述T形槽之间的夹角为1200，相邻所述第一磁铁之间的夹角为900；研磨模块，并且包括：通过力控传感器与调节模块相连接的弹性伸缩杆，所述弹性伸缩杆与研磨头相连接，所述研磨头包括依次连接的刚性盘、弹性层、柔性层和研磨层。
优选地，所述驱动模块包括上端盖，所述调节模块包括箱体，所述研磨模块包括下端盖，所述上端盖与箱体固定连接，所述箱体与下端盖固定连接。
优选地，所述上端盖上设有通孔，所述驱动电机通过通孔放入且与上端盖之间的间隙内设有轴套，所述轴套与上端盖之间设有弹性垫圈。
优选地，所述固定法兰盘中间开有花型槽与输入轴花键连接。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的多磨头柔性研磨装置，结构简单，便于操作，其可对力控传感器传递的研磨压力信号进行处理，实时调整研磨的加载力，通过改变固定法兰盘内侧挡板与T形滑块间弹性元件的预紧力以适应不同加工工件的研磨力度和精度的要求，同时研磨头由刚性盘、弹性层、柔性层和研磨层组成，加工过程中，弹性层发生弹性变形，改变研磨层与刚性盘间的夹角，研磨角度发生变化，因为柔性层的存在，在研磨加载力作用下发生微变形，使得研磨层能够与加工曲面紧密贴合，从而满足工件复杂曲面的精密加工需求，实现稳定、精准、高效的加工过程。
附图说明
图1为本发明的整体剖视图；
图2为本发明旋转法兰盘的主俯视图；
图3为本发明固定法兰盘的主俯视图；
图4为本发明研磨加工示意图。
图中：
1-控制模块、2-驱动模块、21-驱动电机、22-轴套、23-弹性垫圈、24-上端盖、25-联轴器、26、输入轴、3-调节模块、31-第一耐磨层、32-固定法兰盘、321-挡板、322-T形滑块、323-弹性元件、33-滑杆、34-旋转法兰盘、341-基座、342-第一磁铁块、35-箱体、36-第二耐磨层、361-第二磁铁块、4-研磨模块、41-下端盖、42-力控传感器、43-刚性盘、44-弹性层、45-柔性层、46-研磨层、47-弹性伸缩杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
如图1至图3所示，本发明所述的是一种多磨头柔性研磨装置，包括控制模块1、驱动模块2、调节模块3和研磨模块4。所述控制模块1位于驱动模块2的正上方，通过采集力控传感器42监测的反馈信号，实时调整装置的研磨加载力，使得能维持一恒定的研磨压力；所述驱动模块2通过输入轴26安装在调节模块3的正上方，驱动模块2为整个装置提供动力源；调节模块3位于驱动模块的下方，通过花键与输入轴26相连接；所述研磨模块4位于调节模块3的正下方，下端连接研磨头，用于研磨工件；在工作过程中，驱动模块2带动调节模块3和研磨模块4一起公转，自转的研磨头对工件进行加工，在研磨过程中，控制模块1会实时处理力控传感器42采集的研磨压力信号，调整装置的研磨加载力，避免工件受到较大的研磨压力，从而使得有效的柔性研磨工件，减小工件的损伤。
所述控制模块1，通过采集力控传感器42传递的反馈信号并进行处理实时调整研磨过程中的研磨加载力，始终保持设定的研磨压力。
所述驱动模块2包括驱动电机21、轴套22、弹性垫圈23、上端盖24、联轴器25、输入轴26，上端盖24开有圆形的通孔，驱动电机21通过上端盖24的通孔放入与轴套22间隙配合；在工作时，驱动电机21通过联轴器25带动输入轴26转动。
所述调节模块3包括第一耐磨层31、固定法兰盘32、内侧挡板321、T形滑块322、滑杆33、旋转法兰盘34、磁铁块342、箱体35和第二耐磨层36。箱体35与上端盖24固定连接，固定法兰盘32固定在上端盖24和箱体35形成的凹槽中，其背面开有三个圆形分布的T形槽，相邻槽之间夹角为120°，T形槽中内置有3个T形滑块322，T形滑块322内侧通过弹性元件323与固定法兰盘内侧挡板321相连，T形滑块322的上端与滑杆33铰链连接，滑杆33的另一端与旋转法兰盘34的基座341铰链连接，固定法兰盘32中间开有花型槽与输入轴26花键连接，旋转法兰盘34通过花键与输入轴26的末端连接，旋转法兰盘34下端开有四个圆形的沉孔，相邻孔之间的夹角为90°，内置有四个圆形的第一磁铁块342，第一磁铁块342与旋转法兰盘34固定连接，箱体35下端的第二耐磨层36开有四个圆形的沉孔，与旋转法兰盘的圆形沉孔一一对应，其内置有四个相同磁性的圆形第二磁铁块361，与箱体35及箱体35下端第二耐磨层36固定连接。
工作时，输入轴26带动固定法兰盘32和旋转法兰盘34一起转动，当研磨加载力增大，弹性元件323所受的张力超过其预紧力时，旋转法兰盘34向上移动，在滑杆33的带动下，滑块322在T形槽内滑动，该装置使得旋转法兰盘34退让过程中能维持一个稳定的研磨状态，当旋转法兰盘34上升过程中快要与箱体35下端接触时，相同磁性磁铁342产生排斥力，充当弹性元件的作用，当旋转法兰盘34下降一定距离时，磁铁斥力消失，从而不影响旋转法兰盘34的运动平稳性，同时，第一耐磨层31和第二耐磨层36的存在，可以防止旋转法兰盘34过度磨损，从而延长该装置的使用寿命。
工作前，可通过调节与挡板321配合的螺栓来调节弹性元件323的预紧力，即调整挡板321的相对位置，从而适应不同加工材料所需的需求，如分别加工光学元件和金属材料时，前者弹性元件323的预紧力应小于后者的预紧力。
所述研磨模块4包括下端盖41、力控传感器42、刚性盘43、弹性层44、柔性层45、研磨层46，下端盖41与箱体35固定连接，旋转法兰盘34下端分布有力控传感器42，采集力控传感器42监测的研磨压力信号，力控传感器42下端通过弹性伸缩杆47与研磨头连接，研磨头由刚性盘43、弹性层44、柔性层45和研磨层46组成；如图4所示，工作时，研磨装置施加加载力，因为弹性层44的存在，弹性层44会依据工件曲面面型产生弹性变形，改变研磨层46与刚性盘43之间的角度，从而达到研磨角度可变的目的，同时，当研磨头与工件曲面接触时，柔性层45会产生一定的微变形，在研磨头自转的情况下，能够与加工曲面完整的贴合，研磨头下端的研磨层46对工件进行加工。
研磨时，弹性伸缩杆47处于被压缩状态，相当于连接杆，在研磨加载力下，对工件进行加工。当工件面型变化时，研磨压力发生相应变化，当研磨压力增大时，调节模块3先做出反应，避免研磨压力过大对工件造成损伤，此时力控传感器42采集到压力反馈信号，减小研磨加载力，在弹性伸缩杆47的作用下，使得研磨头与工件紧密贴合，根据力控传感器42压力反馈信号，调节研磨加载力，保持设定的研磨压力；当研磨压力减小时，首先在弹性伸缩杆47反作用下，研磨头能与工件表面紧密贴合，然后根据采集到的压力反馈信号，增加研磨加载力，根据采集的压力反馈信号，调节研磨加载力，保持设定的研磨压力。在稳定加工状态下及设定的研磨压力下，弹性伸缩杆47处于被压缩状态，相当于连接杆，与研磨头配合使用，使得研磨装置具有刚性的同时又具有柔性的特点。
在本装置中，研磨头是随着旋转法兰盘34一起公转的，同时，研磨头自身自转，使得研磨轨迹复杂，每个研磨头由于弹性变形，都能被动适应工件表面，研磨去除量增加的同时能够提高研磨质量。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (4)

1.一种多磨头柔性研磨装置，其特征在于，包括：
控制模块；
驱动模块，并且包括：设置在控制模块下方的驱动电机以及与驱动电机相连接的联轴器，所述联轴器与输入轴相连接；
调节模块，并且包括：通过输入轴与驱动模块相连接的固定法兰盘，所述固定法兰盘上开设有T形槽，所述T形槽内设有挡板，所述挡板通过弹性元件与T形滑块相连接，所述T形滑块通过滑杆与旋转法兰盘的基座相连接，所述旋转法兰盘上设有力控传感器，所述固定法兰盘固定在上端盖和箱体相连接形成的凹槽中，所述上端盖靠近固定法兰盘的一侧设有第一耐磨层，所述箱体靠近旋转法兰盘的一侧设有第二耐磨层，所述旋转法兰盘下端设有四个第一磁铁块，所述第二耐磨层内设有四个相同磁性的第二磁铁块，其与旋转法兰盘的第一磁铁块一一对应，相邻所述T形槽之间的夹角为120°，相邻所述第一磁铁之间的夹角为90°；
研磨模块，并且包括：通过力控传感器与调节模块相连接的弹性伸缩杆，所述弹性伸缩杆与研磨头相连接，所述研磨头包括依次连接的刚性盘、弹性层、柔性层和研磨层。
2.如权利要求1所述的多磨头柔性研磨装置，其特征在于，所述驱动模块包括上端盖，所述调节模块包括箱体，所述研磨模块包括下端盖，所述上端盖与箱体固定连接，所述箱体与下端盖固定连接。
3.如权利要求2所述的多磨头柔性研磨装置，其特征在于，所述上端盖上设有通孔，所述驱动电机通过通孔放入且与上端盖之间的间隙内设有轴套，所述轴套与上端盖之间设有弹性垫圈。
4.如权利要求3所述的多磨头柔性研磨装置，其特征在于，所述固定法兰盘中间开有花型槽与输入轴花键连接。
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