CN112959185A - 带有通孔的球型零件专用的砂带抛光设备 - Google Patents

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柯明峰
李晓琪
张涛
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Abstract

带有通孔的球型零件专用的砂带抛光设备，包括：工作台；工件夹持转动装置沿Y向设于工作台上，用于对工件从内侧实现夹持并驱动工件旋转；X自动直线滑台沿X向设于工作台上；圆弧摆动机构设于X自动直线滑台上；圆弧摆动机构的摆动轴心线经过夹持状态下工件的球心；砂带机通过升降机构设于圆弧摆动机构上，可以升降，且可以相对圆弧摆动机构的摆动轴心线沿圆弧往复摆动。在砂带抛光过程中，砂带机的砂带在带有通孔的球型零件的表面往复运动，砂带对工件表面的作用力始终指向球面的球心，可以使工件表面不同位置受到的抛光压力一致，相对于现有技术所采用的人工方式，不仅加工效率高，成本低，且抛光均匀性好，抛光后工件表面质量一致性好。

Description

带有通孔的球型零件专用的砂带抛光设备
技术领域
本申请涉及自动抛光设备技术领域，特别涉及带有通孔的球型零件专用的砂带抛光设备。
背景技术
抛光技术一直都是曲面超精密加工中最主要的一种加工方法。研究开发高效、高质量、低成本的曲面抛光方法一直是曲面抛光技术发展的主要方向之一。
球型零件特殊的表面形状为其表面的高质量抛光带来了一定的困难。对于附图中所示的带有通孔的球型零件(该零件是液压马达中的平面配流组件之一)，目前，生产部门采用的抛光方法是首先利用砂带机进行手工粗抛，然后再利用布轮进行精抛光，从而达到下一工序所需表面质量要求。但是，实际生产表明，这种抛光方法存在以下缺点：1)抛光过程依靠人工，加工效率低，人工成本高；2)抛光均匀性和表面质量一致性差；3)抛光过程需要两道工序实现，即砂带抛光和布轮抛光，加工繁琐。
因此，有必要针对上述现有技术中所存在的缺点，研发适合带有通孔的球型零件的抛光加工技术。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本申请提供了一种带有通孔的球型零件专用的砂带抛光设备，该设备可以代替人工对带有通孔的球型零件进行砂带抛光，加工效率高，成本低；此外，用该设备对带通孔的球形零件表面进行抛光加工，抛光均匀性和表面质量一致性较好。
本申请提供如下技术方案，带有通孔的球型零件专用的砂带抛光设备，该设备包括：
工作台；
工件夹持转动装置；所述工件夹持转动装置沿Y向设于工作台上，用于对工件从内侧实现夹持并驱动工件旋转；
X自动直线滑台；与工件夹持转动装置相对应，所述X自动直线滑台沿X向设于工作台上；
圆弧摆动机构；所述圆弧摆动机构设于X自动直线滑台上，可以在X向上移动；所述圆弧摆动机构的摆动轴心线经过夹持状态下工件的球心；
以及，砂带机；所述砂带机通过升降机构设于圆弧摆动机构上，从而，可以升降，且可以相对圆弧摆动机构的摆动轴心线沿圆弧往复摆动。
与现有技术相比，本申请的带有通孔的球型零件专用的砂带抛光设备，巧妙地在圆弧摆动机构上设置砂带机，在砂带抛光过程中，砂带机的砂带在带有通孔的球型零件的表面往复运动，砂带对工件表面的作用力始终指向球面的球心，且可以使工件表面不同位置受到的抛光压力一致，相对于现有技术所采用的人工方式，不仅加工效率高，成本低，且抛光均匀性好，抛光后工件表面质量一致性好。
作为优化，前述的带有通孔的球型零件专用的砂带抛光设备中，所述圆弧摆动机构包括摆动轴组件、摆盘电机组件和摆动架，所述摆动轴组件和摆盘电机组件设于所述X自动直线滑台上；所述摆动轴组件包括摆动轴箱体和摆动轴，所述摆动轴设于所述摆动轴箱体内；所述摆动架和所述摆动轴连接，可以绕摆动轴的轴线摆动；所述摆盘电机组件用于驱动摆动架绕摆动轴作往复摆动；所述摆盘电机组件包括摆盘电机座、摆盘电机、摆盘、导杆和导向轴承，所述摆盘电机设于摆盘电机座上，所述摆盘设于摆盘电机上可由摆盘电机驱动作转动，所述导杆偏心固定于摆盘上，所述导向轴承套于导杆上，所述导向轴承的外圈与摆动架上的直线型导向槽配合可在直线型导向槽内滑动。圆弧摆动机构采用上述构造，结构紧凑，易于制造，且可靠性高。
进一步，前述的带有通孔的球型零件专用的砂带抛光设备中，所述摆动轴通过摆动轴支撑轴承与摆动轴箱体联接，所述摆动架与摆动轴固定联接。上述联接结构易于实施，可靠性高。
进一步，前述的带有通孔的球型零件专用的砂带抛光设备中，所述导杆相对于摆盘的偏心距可调。导杆相对于摆盘的偏心距可调，从而可以工件上球面的尺寸调节砂带摆动的角度，使抛光可以覆盖工件的整个球面。导杆相对摆盘偏心距计算公式为：R＝H*sinα/2，其中，R为导杆中心线与摆盘转动中心线的距离；H为摆盘转动中心线与摆动轴中心线的距离；α为使抛光区域覆盖整个需要抛光的球型表面时摆动架需要转动的角度。
作为优化，前述的带有通孔的球型零件专用的砂带抛光设备中，所述升降机构包括升降驱动元件、夹持座和Z向滑台机构，所述升降驱动元件和Z向滑台机构设于摆动架上，所述夹持座设于Z向滑台机构的滑块上，所述升降驱动元件与夹持座连接可以驱动其作升降；所述砂带机由夹持座夹紧固定。升降机构采用上述构造，结构可靠性高，且易于实施。进一步，所述升降驱动元件为气缸。升降驱动元件采用气缸，可以通过调节气缸中的气压改变砂带对工件作用的抛光压力，较容易实现对抛光压力的精确控制，且气缸还具有缓冲作用，不易在下压过程中对工件造成冲击损伤。
作为优化，前述的带有通孔的球型零件专用的砂带抛光设备中，所述砂带机上的砂带为金字塔砂带。金字塔砂带适合精磨，且抛光时发热较少，加工变质层浅，有利于获得较高的零件表面质量。
作为优化，前述的带有通孔的球型零件专用的砂带抛光设备中，所述工件夹持转动装置包括设于工作台上的基座，基座上设有卡盘座，卡盘座内沿Y向设有主轴，卡盘座的两侧分别设有自转电机和卡盘，主轴的两端分别与自转电机和卡盘传动连接。工件夹持转动装置采用上述构造，易于实施，且可靠性高。进一步，所述主轴可以通过主轴支撑轴承与卡盘座联接。主轴通过主轴支撑轴承与卡盘座联接，稳定性好，可靠性高。
作为优化，前述的带有通孔的球型零件专用的砂带抛光设备，该设备还包括与工件夹持转动装置对应设置的布轮抛光装置；所述布轮抛光装置包括沿Y向设于工作台上Y自动直线滑台，Y自动直线滑台的滑块上设有布轮电机支架，布轮电机支架上设有布轮电机，布轮电机的转轴与布轮联接。通过设置布轮抛光装置，可以在砂带抛光的同时，或者砂带抛光完成后，对工件表面进行布轮抛光，从而使砂带抛光和布轮抛光在一道工序中完成，不需要反复装夹，使得加工工艺得到简化，加工效率得到提高。
附图说明：
图1是本申请实施例的带有通孔的球型零件专用的砂带抛光设备的结构示意图(已装夹工件)；
图2是图1中抛光设备在X向上的局部投影视图；
图3是本申请实施例中的砂带抛光装置的结构示意图；
图4是本申请实施例中的工件夹持转动装置的结构示意图(已装夹工件)；
图5是本申请实施例中的布轮抛光装置的结构示意图；
附图中标记：1-工作台；2-砂带抛光装置，2a-圆弧摆动机构，20-X自动直线滑台、21-摆盘电机组件、211-摆盘电机座、212-摆盘电机、213-摆盘、214-导杆、215-导向轴承、22-摆动架、221-直线型导向槽、23-升降机构、231-升降驱动元件、232-夹持座、234-Z向滑台机构、24-摆动轴组件，241-摆动轴箱体、242-摆动轴、25-砂带机；3-工件夹持转动装置，31-基座、32-卡盘座、33-自转电机、34-主轴、35-卡盘；4-布轮抛光装置，40-Y自动直线滑台、410-布轮电机支架、411-布轮电机、412-布轮；5-工件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式(实施例)对本申请涉及的发明作进一步的说明，但并不作为对发明限制的依据。
实施例：
参见图1-5，带有通孔的球型零件专用的砂带抛光设备，其包括：
工作台1；
工件夹持转动装置3；所述工件夹持转动装置3沿Y向设于工作台1上，用于对工件5从内侧实现夹持并驱动工件5旋转；
X自动直线滑台20；与工件夹持转动装置3相对应，所述X自动直线滑台20沿X向设于工作台1上；
圆弧摆动机构2a；所述圆弧摆动机构2a设于X自动直线滑台20上，可以在X向上移动；所述圆弧摆动机构2a的摆动轴心线经过夹持状态下工件5的球心；
以及，砂带机25；所述砂带机25通过升降机构23设于圆弧摆动机构2a上，从而，可以升降，且可以相对圆弧摆动机构2a的摆动轴心线沿圆弧往复摆动。
本发明中，X自动直线滑台20、圆弧摆动机构2a、升降机构23以及砂带机25构成砂带抛光装置2。加工时，工件夹持转动装置3从内测夹持(即伸入工件5自带的通孔进行夹持)工件5，并驱动工件5旋转(自转)，X自动直线滑台20将砂带机25推送至工件5正上方，升降机构23驱动砂带机25下降使砂带与工件表面接触，圆弧摆动机构2a驱动砂带沿工件上需要抛光的球面往复移动，通过摩擦作用，对工件上的球面进行材料去除，实现抛光。由于砂带始终指向工件上球面的球心与工件接触，沿工件表面往复运动，抛光过程中，工件上各个部位受到的抛光压力一致，工件表面材料得到均匀去除，加工后，工件表面质量一致性好。
本实施例中，所述圆弧摆动机构2a包括摆动轴组件24、摆盘电机组件21和摆动架22，所述摆动轴组件24和摆盘电机组件21设于所述X自动直线滑台20上；所述摆动轴组件24包括摆动轴箱体241和摆动轴242，所述摆动轴242通过摆动轴支撑轴承与摆动轴箱体241联接，所述摆动架22与摆动轴242固定联接；所述摆盘电机组件21用于驱动摆动架22绕摆动轴242作往复摆动；所述摆盘电机组件21包括摆盘电机座211、摆盘电机212、摆盘213、导杆214和导向轴承215，所述摆盘电机212设于摆盘电机座211上，所述摆盘213设于摆盘电机212上可由摆盘电机212驱动作转动，所述导杆214偏心固定于摆盘213上，所述导向轴承215套于导杆214上，所述导向轴承215的外圈与摆动架22上的直线型导向槽221配合可在直线型导向槽221内滑动。工作时，摆盘电机212驱动摆盘213转动，摆盘213通过偏心设置的导杆214带动导向轴承215绕摆盘213的转动中心线转动，导向轴承215在直线型导向槽221内滑动使摆动架22绕摆动轴242做往复摆动。由于摆动轴242的中心线经过工件5上球面的球心，工作时，砂带与工件5接触，沿工件5上的球面移动。
本实施例中，所述导杆214相对于摆盘213的偏心距可调，具体是，导杆214与摆盘213通过螺栓实现固定连接，摆盘213上设有长条状螺栓安装孔，导杆214可以沿长条状螺栓安装孔调节位置。使用时，可以通过调节导杆214位置，来适应不同尺寸的工件。导杆214相对摆盘213偏心距计算公式为：R＝H*sinα/2，其中，R为导杆214的中心线和摆盘213转动中心线的距离(即偏心距)；H为摆盘213转动中心线与摆动轴242中心线的距离；α为使抛光区域覆盖整个需要抛光的球型表面时摆动架22需要转动的角度。(摆盘213转动中心线即摆盘电机212转轴的中心线)
本实施例中，所述升降机构23包括升降驱动元件231、夹持座232和Z向滑台机构234，所述升降驱动元件231和Z向滑台机构234设于摆动架22上，所述夹持座232设于Z向滑台机构234的滑块上，所述升降驱动元件231与夹持座232连接可以驱动其作升降；所述砂带机25由夹持座232夹紧固定。工作时，升降驱动元件231通过驱动夹持座232升降，实现驱动砂带机升降。
本实施例中，所述升降驱动元件231为气缸。工作时，可以通过调节气缸中的气压改变砂带对工件的抛光压力。
本实施例中，所述砂带机25上的砂带为A30金字塔砂带。
本实施例中，所述工件夹持转动装置3包括设于工作台1上的基座31，基座31上设有卡盘座32，卡盘座32内沿Y向设有主轴34，所述主轴34通过主轴支撑轴承36与卡盘座32联接，卡盘座32的两侧分别设有自转电机33和卡盘35，主轴34的两端分别与自转电机33和卡盘35传动连接。工作时，卡盘35伸入工件自带的通孔内，夹持住工件，自转电机33通过主轴34驱动卡盘35旋转，从而带动工件5旋转。
本实施例的设备还包括与工件夹持转动装置3对应设置的布轮抛光装置4；所述布轮抛光装置4包括沿Y向设于工作台1上Y自动直线滑台40，Y自动直线滑台40的滑块上设有布轮电机支架410，布轮电机支架410上设有布轮电机411，布轮电机411的转轴与布轮412联接。工作时，可以通过布轮电机411驱动布轮旋转，同时，随Y自动直线滑台40的滑块在Y向上作往复运动，对工件5进行布轮抛光。
需要指出的是，本申请中的X向、Y向不应当构成对本申请方案的限制，只要是两个相互垂直的方向都可构成X向和Y向。
另外，本申请的“工件”指的是带有通孔的球型零件，不限于实施例附图中展示的零件(液压马达平面配流组件)。
上述对本申请中涉及的发明的一般性描述和对其具体实施例的描述不应理解为是对该发明技术方案构成的限制。本领域所属技术人员根据本申请的公开，可以在不违背所涉及的发明构成要素的前提下，对上述一般性描述或/和实施例中的公开技术特征进行增加、减少或组合，形成属于本申请保护范围之内的其它的技术方案。

Claims (10)

1.带有通孔的球型零件专用的砂带抛光设备，其特征在于，该设备包括：
工作台(1)；
工件夹持转动装置(3)；所述工件夹持转动装置(3)沿Y向设于工作台(1)上，用于对工件(5)从内侧实现夹持并驱动工件(5)旋转；
X自动直线滑台(20)；与工件夹持转动装置(3)相对应，所述X自动直线滑台(20)沿X向设于工作台(1)上；
圆弧摆动机构(2a)；所述圆弧摆动机构(2a)设于X自动直线滑台(20)上，可以在X向上移动；所述圆弧摆动机构(2a)的摆动轴心线经过夹持状态下工件(5)的球心；
以及，砂带机(25)；所述砂带机(25)通过升降机构(23)设于圆弧摆动机构(2a)上，从而，可以升降，且可以相对圆弧摆动机构(2a)的摆动轴心线沿圆弧往复摆动。
2.根据权利要求1所述的带有通孔的球型零件专用的砂带抛光设备，其特征在于，所述圆弧摆动机构(2a)包括摆动轴组件(24)、摆盘电机组件(21)和摆动架(22)，所述摆动轴组件(24)和摆盘电机组件(21)设于所述X自动直线滑台(20)上；
所述摆动轴组件(24)包括摆动轴箱体(241)和摆动轴(242)，所述摆动轴(242)设于所述摆动轴箱体(241)内；所述摆动架(22)和所述摆动轴(242)连接，可以绕摆动轴(242)的轴线摆动；
所述摆盘电机组件(21)用于驱动摆动架(22)绕摆动轴(242)作往复摆动；所述摆盘电机组件(21)包括摆盘电机座(211)、摆盘电机(212)、摆盘(213)、导杆(214)和导向轴承(215)，所述摆盘电机(212)设于摆盘电机座(211)上，所述摆盘(213)设于摆盘电机(212)上可由摆盘电机(212)驱动作转动，所述导杆(214)偏心固定于摆盘(213)上，所述导向轴承(215)套于导杆(214)上，所述导向轴承(215)的外圈与摆动架(22)上的直线型导向槽(221)配合可在直线型导向槽(221)内滑动。
3.根据权利要求2所述的带有通孔的球型零件专用的砂带抛光设备，其特征在于，所述摆动轴(242)通过摆动轴支撑轴承与摆动轴箱体(241)联接，所述摆动架(22)与摆动轴(242)固定联接。
4.根据权利要求2所述的带有通孔的球型零件专用的砂带抛光设备，其特征在于，所述导杆(214)相对于摆盘(213)的偏心距可调。
5.根据权利要求1所述的带有通孔的球型零件专用的砂带抛光设备，其特征在于，所述升降机构(23)包括升降驱动元件(231)、夹持座(232)和Z向滑台机构(234)，所述升降驱动元件(231)和Z向滑台机构(234)设于摆动架(22)上，所述夹持座(232)设于Z向滑台机构(234)的滑块上，所述升降驱动元件(231)与夹持座(232)连接可以驱动其作升降；所述砂带机(25)由夹持座(232)夹紧固定。
6.根据权利要求5所述的带有通孔的球型零件专用的砂带抛光设备，其特征在于，所述升降驱动元件(231)为气缸。
7.根据权利要求1所述的带有通孔的球型零件专用的砂带抛光设备，其特征在于，所述砂带机(25)上的砂带为金字塔砂带。
8.根据权利要求1所述的带有通孔的球型零件专用的砂带抛光设备，其特征在于，所述工件夹持转动装置(3)包括设于工作台(1)上的基座(31)，基座(31)上设有卡盘座(32)，卡盘座(32)内沿Y向设有主轴(34)，卡盘座(32)的两侧分别设有自转电机(33)和卡盘(35)，主轴(34)的两端分别与自转电机(33)和卡盘(35)传动连接。
9.根据权利要求8所述的带有通孔的球型零件专用的砂带抛光设备，其特征在于，所述主轴(34)通过主轴支撑轴承与卡盘座(32)联接。
10.根据权利要求1至9任一权利要求所述的带有通孔的球型零件专用的砂带抛光设备，其特征在于，该设备还包括与工件夹持转动装置(3)对应设置的布轮抛光装置(4)；所述布轮抛光装置(4)包括沿Y向设于工作台(1)上Y自动直线滑台(40)，Y自动直线滑台(40)的滑块上设有布轮电机支架(410)，布轮电机支架(410)上设有布轮电机(411)，布轮电机(411)的转轴与布轮(412)联接。
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