CN112476095A - 一种二维变角度高精度磨削装置及二维变角度板加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二维变角度高精度磨削装置及二维变角度板加工方法。本装置包括底座部分、X轴旋转部分、Y轴旋转部分和工件安装部分，通过驱动Y轴转板使其围绕Y轴转动，驱动X轴转板使其围绕X轴转动来调整待加工表面的所需要的空间角度，实现二轴变角度高精度磨削过程；应用于高精度变角度非平行平面的垫片及其一高精度板类的零件加工。本发明具有结构简单、操作方便、加工精度高、可靠性好等优点，具有很强的实用性。

Description

一种二维变角度高精度磨削装置及二维变角度板加工方法

技术领域

本发明属于精密加工技术领域，涉及一种二维变角度高精度磨削装置及二维变角度板加工方法。

背景技术

在高精度板类零件中，存在一类零件的一个平面与其相对的平面为非平行关系、在空间内成任意微小角度，这里我们称这类零件为二维变角度板。这种变角度的参数是在机械设计初期无法确定的，是机械零部件组装后的误差累计所导致的。可以通过这个二维变角度板即调整垫片对机械结构进行补偿，实现机械结构的末端封闭环节。

目前，这类零件的加工方式共有两种。一种加工方式为：通过实测该件在机械结构的末端封闭环节中的具体尺寸，在磨床的工作台上通过垫片调整多次磨削及人工配修完成。这种加工方式效率低，精度低。另一种加工方式为：数控插补，是由两个数控轴合成完成的，所加工的平面度不够理想，还需手工修整研磨。

发明内容

针对二维变角度板在加工过程中存在精度不高、效率低下、平面度不够理想、还需人工二次修整研磨等问题，本发明的目的在于提供一种二维变角度高精度磨削装置及二维变角度板加工方法，可用于完成二维变角度板加工的高精度磨削，本发明通过空间两个坐标轴的分别旋转组合，快捷精准的实现了这类零件精密磨削加工。本发明具有结构简单，操作方便，加工精度高、可靠性好等优点，实用性很强。

本发明二维变角度高精度磨削装置包括底座部分、X轴旋转部分、Y轴旋转部分和工件安装部分，通过驱动Y轴转板使其围绕Y轴转动，驱动X轴转板使其围绕X轴转动来调整待加工表面的所需要的空间角度，实现二轴变角度高精度磨削过程；应用于高精度变角度非平行平面的垫片及其一高精度板类的零件加工中，在高精度设备制造过程中，是由多个零部件连接组成的，在机械结构封闭环节对接时，为消除加工误差，通常在此处设计有一个调整装置，即调整垫片。由于多尺寸误差累计，会导致需要的调整垫片拥有两个不平行的平面，即一个平面与另一个平面成任意角度。在实际加工中，要完成这种形状的零件加工也是一个难题(即以一个理想平面为基准，加工另一个与其成空间任意角度的平面)。本发明通过空间二个坐标轴的分别旋转组合，快捷精准的实现了任意变角度非平行平面零件的加工，具有高效率，高精度的优势。

本发明的技术方案为：

一种二维变角度高精度磨削装置，其特征在于，包括底座部分、X轴旋转部分、Y轴旋转部分和工件安装部分；其中

所述底座部分包括一底座12和支架8，底座12通过一连接板11与支架8连接固定，支架8内安装有调节Y轴旋转角度的Y轴转动驱动轮9；

所述Y轴旋转部分包括一Y轴转板6，Y轴转板6底部一端与底座12底端可转动连接，Y轴转板6底部另一端与Y轴转动驱动轮9连接；Y轴转动驱动轮9用于驱动Y轴转板6围绕Y轴转动；Y轴垂直于Y轴转板6顶部平面；

X轴旋转部分包括一X轴转板1和X轴转动驱动轮10，X轴转板1可转动连接于Y轴转板6顶部，Y轴转板6底部设有X轴转动驱动轮10，X轴转动驱动轮10用于驱动X轴转板1围绕X轴转动；

X轴转板1上表面为待加工件安装面，其上安装有阻挡件17和侧顶支架18，X轴转板1靠近侧顶支架18的侧面安装有固定块2，固定块2上设有可伸缩的调整螺栓4，用于与阻挡件17配合将待加工件卡紧固定于X轴转板1上表面；X轴转板1与阻挡件17、侧顶支架18、固定块2、调整螺栓4构成工件安装部分。

进一步的，底座12底端通过一连接板11与支架8连接固定；Y轴转板6一端通过Y轴转销13与底座12上端连接。

进一步的，X轴转板1两侧端部通过侧板5与Y轴转板6两侧端部连接，侧板5与Y轴转板6通过螺栓连接并配有圆柱销15，X轴转板1与侧板5通过螺栓连接并配有X轴转销14。

进一步的，Y轴转动驱动轮9上方加装盖板7。

进一步的，X轴转板1上设有一吊装孔16。

进一步的，底座12、连接板11与支架8为一体化整体结构。

进一步的，所述阻挡件17为挡铁。

一种基于所述二维变角度高精度磨削装置的二维变角度板加工方法，其步骤包括：

1以底座12的底面M为二维变角度高精度磨削装置基面，将二维变角度高精度磨削装置放置在磨床的工作台表面；磨床上安装有千分表，千分表的表头触及待加工件安装面S；

2分别转动X轴转动驱动轮10、Y轴转动驱动轮10调整X轴转板1和Y轴转板6的角度，将工件安装基面S调平；

3将待加工件3固定在工件安装基面S上，然后测量得到待加工件3所需要达到的加工尺寸、加工角度，将所需加工角度转化为对应的千分表读数；然后分别转动X轴转动驱动轮10、Y轴转动驱动轮10调整X轴转板1和Y轴转板6的角度，当千分表读数达到加工要求数值后，开动磨床对待加工件3进行磨削；

4测量待加工件3的厚度，达到要求尺寸后停止加工，得到二维变角度板。

进一步的，如果无法通过调整螺栓4将待加工件3卡紧固定在工件安装基面S上，则利用平磁铁板将待加工件3吸装固定在工件安装基面S上。

与现有技术相比，本发明的积极效果为：

本发明公开了一种用于高精度变角度非平行平面的垫片及其一类高精度板类零件加工的高精度磨削装置。本装置通过空间二个坐标轴的分别旋转组合，能够快捷精准的实现任意变角度非平行平面零件的加工，特别适用于高精度变角度非平行平面的板类零件加工，具有结构简单，操作方便，精度高、效率高、可靠性好等优点，实用性很强。

附图说明

图1是本发明的安装结构主视图。

图2是本发明的安装结构左视图。

图3是本发明的安装结构俯视图。

图4是本发明的待加工件图。

其中，1、X轴转板，2、固定块，3、待加工件，4、调整螺栓，5、侧板，6、Y轴转板，7、盖板，8、支架，9、Y轴转动驱动轮，10、X轴转动驱动轮，11、连接板，12、底座，13、Y轴转销，14、X轴转销，15、圆柱销，16、吊装孔，17、阻挡件，18、侧顶支架，S为待加工件安装基面，M为二维变角度高精度磨削装置基面，A为待加工件的理想基准平面，B为待加工件的二轴变角度平面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步详细描述。

本装置主要由底座部分、X轴旋转部分、Y轴旋转部分和工件安装部分组成。底座12通过连接板11与支架8连接并用螺栓固定，支架8内部安装有调节Y轴旋转角度的Y轴转动驱动轮9，上方加装盖板7固定，共同组成二维高精度变角度磨削装置的底座部分；Y轴转板6通过Y轴转销13与底座12连接，与Y轴转动驱动轮9共同组成二维高精度变角度磨削装置的Y轴旋转部分；Y轴转板6上部安装有X轴转板1，二者通过两侧的侧板5连接，侧板5与Y轴转板6通过螺栓连接并配有圆柱销15，X轴转板1与侧板5通过螺栓连接并配有X轴转销14，Y轴转板6下方连接一个X轴转动驱动轮10，X轴转板1与侧板5、X轴转销14、X轴转动驱动轮10共同组成二维高精度变角度磨削装置的X轴旋转部分；X轴转板1上表面S为待加工件安装面，上表面安装有阻挡件17和侧顶支架18，侧顶支架18一侧的X轴转板1安装有固定块2，固定块2上设有调整螺栓4，通过调整螺栓4与阻挡件17配合可以将待加工件3卡紧固定于上表面S上，X轴转板1与阻挡件17、侧顶支架18、固定块2、调整螺栓4共同组成二维高精度变角度磨削装置的工件安装部分。通过驱动Y轴转板6使其围绕Y轴转动，驱动X轴转板1使其围绕X轴转动来调整待加工表面的所需要的空间角度，实现二轴变角度高精度磨削过程。阻挡件17为一挡铁。

如图1、图2、图3所示，本装置以底座12的底面M为二维变角度高精度磨削装置基面，对上表面S上固定的待加工件进行磨削。通过吊装孔16将本装置放置在磨床的工作台表面。在磨床的适当位置安装千分表，表头触及在本装置的工件安装基面S面上，分别转动X轴转动驱动轮10和Y轴转动驱动轮10调整X轴转板1和Y轴转板6的角度，配合千分表读数将工件安装基面S调平。将待加工件3放置在工件安装基面S面上，通过调整侧顶支架18一侧的固定块2调整螺栓4将待加工件3卡紧固定，如果待加工件3很薄不便于装卡，也可以利用平磁铁板在其上吸装工件。通过塞尺或量块测量得到待加工件3所需要达到的加工尺寸、角度，将所需加工角度转化为对应的千分表读数。待加工件3装卡固定后，分别转动X轴转动驱动轮10和Y轴转动驱动轮10调整X轴转板1和Y轴转板6的角度，当千分表读数达到加工要求数值后表示装置调正到位，此时可以对待加工件3进行磨削。开动磨床，通过砂轮的旋转主运动和工作台的往复移动进给运动，实现对待加工件3表面B的二维变角度高精度磨削。根据加工精度要求，在磨削过程中进行一定次数的数据测量，最终用千分尺测量工件厚度，达到要求尺寸后停止加工。

本装置应用于一类高精度板类零件的平面精密加工领域，该板类零件的一个平面与其对应的平面为非平行关系，在空间成任意微小角度。

底座不局限于图中所示的具体结构型式，图1中的底座、支架、连接板可简化为一个整体的底座，分为这三件的优点是无需吊装即可对Y轴转动驱动轮进行更换，只要能起到支撑作用并设计了转销或转轴，可以使两个方向的转板转动任意角度的设计均在改保护方案内。

待加工件的装卡(固定方式)不局限于图中所示的具体结构设计，也可采用其他形式的固定方式对待加工件进行固定。例如对于无法侧卡的薄待加工件，可以装卡一个平磁铁板，在其上吸装。

综上所述，以上为本发明的部分实施方案而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种二维变角度高精度磨削装置，其特征在于，包括底座部分、X轴旋转部分、Y轴旋转部分和工件安装部分；其中

所述底座部分包括一底座(12)和支架(8)，底座(12)通过一连接板(11)与支架(8)连接固定，支架(8)内安装有调节Y轴旋转角度的Y轴转动驱动轮(9)；

所述Y轴旋转部分包括一Y轴转板(6)，Y轴转板(6)底部一端与底座(12)底端可转动连接，Y轴转板(6)底部另一端与Y轴转动驱动轮(9)连接；Y轴转动驱动轮(9)用于驱动Y轴转板(6)围绕Y轴转动；Y轴垂直于Y轴转板(6)顶部平面；

X轴旋转部分包括一X轴转板(1)和X轴转动驱动轮(10)，X轴转板(1)可转动连接于Y轴转板(6)顶部，Y轴转板(6)底部设有X轴转动驱动轮(10)，X轴转动驱动轮(10)用于驱动X轴转板(1)围绕X轴转动；

X轴转板(1)上表面为待加工件安装面，其上安装有阻挡件(17)和侧顶支架(18)，X轴转板(1)靠近侧顶支架(18)的侧面安装有固定块(2)，固定块(2)上设有可伸缩的调整螺栓(4)，用于与阻挡件(17)配合将待加工件卡紧固定于X轴转板(1)上表面；X轴转板(1)与阻挡件(17)、侧顶支架(18)、固定块(2)、调整螺栓(4)构成工件安装部分。

2.如权利要求1所述的二维变角度高精度磨削装置，其特征在于，底座(12)底端通过一连接板(11)与支架(8)连接固定；Y轴转板(6)一端通过Y轴转销(13)与底座(12)上端连接。

3.如权利要求1所述的二维变角度高精度磨削装置，其特征在于，X轴转板(1)两侧端部通过侧板(5)与Y轴转板(6)两侧端部连接，侧板(5)与Y轴转板(6)通过螺栓连接并配有圆柱销(15)，X轴转板(1)与侧板(5)通过螺栓连接并配有X轴转销(14)。

4.如权利要求1所述的二维变角度高精度磨削装置，其特征在于，Y轴转动驱动轮(9)上方加装盖板(7)。

5.如权利要求1所述的二维变角度高精度磨削装置，其特征在于，X轴转板(1)上设有一吊装孔(16)。

6.如权利要求1所述的二维变角度高精度磨削装置，其特征在于，底座(12)、连接板(11)与支架(8)为一体化整体结构。

7.如权利要求1所述的二维变角度高精度磨削装置，其特征在于，所述阻挡件(17)为挡铁。

8.一种基于权利要求1所述二维变角度高精度磨削装置的二维变角度板加工方法，其步骤包括：

1)以底座(12)的底面M为二维变角度高精度磨削装置基面，将二维变角度高精度磨削装置放置在磨床的工作台表面；磨床上安装有千分表，千分表的表头触及待加工件安装面S；

2)分别转动X轴转动驱动轮(10)、Y轴转动驱动轮(10)调整X轴转板(1)和Y轴转板(6)的角度，将工件安装基面S调平；

3)将待加工件(3)固定在工件安装基面S上，然后测量得到待加工件(3)所需要达到的加工尺寸、加工角度，将所需加工角度转化为对应的千分表读数；然后分别转动X轴转动驱动轮(10)、Y轴转动驱动轮(10)调整X轴转板(1)和Y轴转板(6)的角度，当千分表读数达到加工要求数值后，开动磨床对待加工件(3)进行磨削；

4)测量待加工件(3)的厚度，达到要求尺寸后停止加工，得到二维变角度板。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，如果无法通过调整螺栓(4)将待加工件(3)卡紧固定在工件安装基面S上，则利用平磁铁板将待加工件(3)吸装固定在工件安装基面S上。

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