CN113927466B - 一种磨头轴向抛光装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及试样再加工技术领域，具体为一种磨头轴向抛光装置。所述磨头轴向抛光装置包括支撑架，和设置在所述支撑架上磨头控制组件和试样夹持组件，所述磨头控制组件控制磨头部的运动，待打磨试样的两端均置于所述试样夹持组件上，所述磨头部置于所述待打磨试样的一侧，所述磨压调节部通过调节所述试样夹持部支撑板的位置，使所述试样夹持部支撑板靠近或远离所述磨头控制组件的运动，以调节所述待打磨试样和所述磨头之间的压力。本发明的实施例所提供的磨头轴向抛光装置整机结构紧凑，操作方便，安全可靠，可满足航空发动机用高标准材料试样加工的要求，对提高我国航空工业的竞争能力和确保航空发动机质量有重要意义。

Description

一种磨头轴向抛光装置

技术领域

本发明涉及试样再加工技术领域，具体为一种磨头轴向抛光装置。

背景技术

材料的疲劳性能，对航空工业、核电力、高速铁道、造船在内的整个工业领域，特别是发动机制造业来说是一个非常重要的指标；材料疲劳性能是通过试样在疲劳试验机中进行测试的，因此试样加工是材料疲劳性能测试数据是否真实的关键；材料疲劳性能测试使用的试样一般为棒状，加工后表面为径向加工痕迹。代表航空业最高质量要求的Nadcap材料实验室认证体系将材料试样加工作为认证项目，现在世界上共有15所左右欧美国家的独立实验室取得低应力加工Code-Z2的认定，而这些实验室无一例外地使用了轴向抛光机作为加工的最后一道工序以消除试样径向加工痕迹和低应力抛光加工。

现有的轴向抛光机，都采用砂带作为抛光材料，而根据轴向抛光要求，砂带抛光面只能使用一次，即要求砂带按长度方向保持匀速运动，同时沿试样轴向运动完成试样轴向抛光，但砂带在轴向抛光运动中，速度不能快，否则砂带会脱落，导致抛光工作中止，工作效率低；另一方面，砂带通过橡胶滚轮压在试样上，通过弹簧调整压力，手动调整，精度低。

发明内容

本发明的目的就是针对现有的轴向抛光机存在的上述问题，提供一种新型高效的磨头轴向抛光装置：该轴向抛光机使用磨头部作为抛光工具，通过磨头转动驱动电机、X轴直线滑台和Y轴直线滑台实现磨头部的旋转和X轴、Y轴直线运动，从而对试样进行轴向抛光。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一种磨头轴向抛光装置，所述磨头轴向抛光装置包括支撑架，以及设置在所述支撑架上磨头控制组件和试样夹持组件，所述磨头控制组件控制磨头部的运动，待打磨试样的两端均置于所述试样夹持组件上，所述磨头部置于所述待打磨试样的一侧，其中：

所述磨头控制组件包括：

磨头转动驱动电机，所述磨头部设置在所述磨头转动驱动电机的输出轴上，所述磨头转动驱动电机带动所述磨头部转动；

Y轴直线滑台，所述磨头转动驱动电机设置在所述Y轴直线滑台上，所述磨头转动驱动电机在所述Y轴直线滑台上运动；

X轴直线滑台，所述Y轴直线滑台设置在所述X轴直线滑台上，随X轴直线滑台作X轴方向往复运动；

所述试样夹持组件由上自下包括试样夹持部、试样夹持部支撑板和磨压调节部，其中：在所述试样夹持部支撑板上设有所述试样夹持部，所述试样夹持部包括试样夹持端和转动配合端，所述待打磨试样的第一端被所述试样夹持端固定，所述试样夹持端连接有试样转动电机，所述试样转动电机带动所述待打磨试样转动，所述待打磨试样的第二端与所述转动配合端定位；所述磨压调节部通过调节所述试样夹持部支撑板的位置，使所述试样夹持部支撑板靠近或远离所述磨头控制组件的运动，以调节所述待打磨试样和所述磨头之间的压力。

上述的磨头轴向抛光装置中，所述磨头部的连接端被联轴器的一端夹持，所述联轴器的另一端夹紧在所述磨头转动驱动电机的输出轴上，所述磨头转动驱动电机经连接板安装在Y轴直线滑台上；

上述的磨头轴向抛光装置中，在所述试样夹持端设有试样转动驱动电机。

上述的磨头轴向抛光装置中，所述支撑架包括支架和底板，所述支架固定在所述底板上，所述X轴直线滑台安装在所述支架上。

上述的磨头轴向抛光装置中，所述试样夹持部支撑板包括滑动轨道和试样夹持部滑动板，所述试样夹持部滑动轨道设置在所述底板上，所述试样夹持部滑动板能够在所述试样夹持部滑动轨道上滑动，所述试样夹持部滑动板在运动时带动所述试样夹持部和所述待打磨试样运动，所述试样夹持部滑动轨道垂直于所述X轴直线滑台设置。

上述的磨头轴向抛光装置中，所述磨压调节部为推动气缸，所述推动气缸的气缸端设置在所述底板上，所述推动气缸的活塞端与所述试样夹持部滑动板连接，所述推动气缸推动所述试样夹持部滑动板沿所述试样夹持部滑动轨道做靠近或远离所述磨头部方向的运动。

上述的磨头轴向抛光装置中，所述试样夹持端为三爪卡盘，所述转动配合端为活动顶尖，所述活动顶尖包括固定部和转动部，所述固定部固定设置在所述试样夹持部支撑板上，所述转动部与所述固定部转动连接，所述待打磨试样的第二端被所述转动部固定，所述转动部与所述固定部转动配合。

上述的磨头轴向抛光装置中，所述X轴直线滑台包括X轴滑轨部和X轴滑动部，所述X轴滑动部在所述X轴滑轨部上滑动；

上述的磨头轴向抛光装置中，所述Y轴直线滑台包括Y轴滑轨部和Y轴滑动部，所述Y轴滑动部在所述Y轴滑轨部上滑动；

上述的磨头轴向抛光装置中，所述X轴滑轨部垂直于所述Y轴滑轨部，所述Y轴滑轨部固定设置在所述X轴滑动部上。

上述的磨头轴向抛光装置还包括电控系统，所述电控系统包括：

磨头转动控制件，所述磨头转动控制件控制所述磨头转动驱动电机的转速；

X轴控制件，所述X轴控制件控制所述X轴滑动部所在的位置；

Y轴控制件，所述Y轴控制件控制所述Y轴滑动部所在的位置。

上述的磨头轴向抛光装置中，所述磨头部的移动速度为0.01～4㎜/sec；

所述X轴直线滑台和Y轴直线滑台的行程为15～100㎜，所述X轴直线滑台和Y轴直线滑台的移动速度:0.01～300㎜/sec；

上述的磨头轴向抛光装置中，所述待打磨试样的转动速度为0.01～4deg/sec。

上述的磨头轴向抛光装置中，所述电控系统还包括磨压控制件，所述磨头转动控制件、所述X轴控制件和所述Y轴控制件多轴联动；

上述的磨头轴向抛光装置中，所述X轴直线滑台的电机、所述Y轴直线滑台的电机、所述试样转动电机和所述磨头转动驱动电机运动同步启动或停止。

借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点：

1)本发明的实施例所提供的磨头轴向抛光装置使用磨头部作为抛光工具，由于磨头部设置在磨头转动驱动电机的输出轴上，这种连接方式一方面能够使磨头部安装牢固(不会发生脱落现象)，另外一方面磨头部可以快速旋转，从而提高工作效率；

2)本发明的实施例所提供的磨头轴向抛光装置整机结构紧凑，操作方便，安全可靠，可满足航空发动机用高标准材料试样加工的要求，对提高我国航空工业的竞争能力和确保航空发动机质量有重要意义；

3)本发明的实施例所提供的磨头轴向抛光装置通过试样夹持部的试样夹持端和转动配合端将待打磨试样的两端定位，从而十分方便待打磨试样的安装；

4)本发明的实施例所提供的磨头轴向抛光装置通过磨压调节部来调节所述待打磨试样和所述磨头之间的压力，从而能够适应于对不同材料的待打磨试样的打磨。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明实施例所提供的磨头轴向抛光装置的主视方向结构示意图；

图2是本发明实施例所提供的磨头轴向抛光装置的俯视方向结构示意图；

图3是本发明实施例所提供的磨头轴向抛光装置的右视方向结构示意图；

图4是本发明试样夹持组件的主视方向结构示意图；

图5是本发明试样夹持组件的仰视方向结构示意图；

图6是本发明试样夹持部滑动板的结构示意图；

图7是本发明磨压调节部的结构示意图；

图8是本发明磨头部的结构示意图；

图9是本发明联轴器的结构示意图；

图10是本发明T型连接板的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

如图1～10所示，本实施例公开了一种磨头轴向抛光装置，所述磨头轴向抛光装置包括支撑架1，以及设置在所述支撑架1上磨头控制组件2和试样夹持组件3，所述磨头控制组件2控制磨头部20的运动，待打磨试样4的两端均置于所述试样夹持组件3上，所述磨头部20置于所述待打磨试样4的一侧，其中：

所述磨头控制组件2包括：磨头转动驱动电机21，所述磨头部20设置在所述磨头转动驱动电机21的输出轴上，所述磨头转动驱动电机21带动所述磨头部20转动；Y轴直线滑台22，所述磨头转动驱动电机21设置在所述Y轴直线滑台22上，所述磨头转动驱动电机21在所述Y轴直线滑台22上运动；X轴直线滑台23，所述Y轴直线滑台22在所述X轴直线滑台23上运动；所述Y轴直线滑台设置在所述X轴直线滑台上，随X轴直线滑台作X轴方向往复运动。

所述试样夹持组件3包括：试样夹持部支撑板31，在所述试样夹持部支撑板31上设有试样夹持部32，所述试样夹持部32包括试样夹持端321和转动配合端322，所述待打磨试样4的第一端被所述试样夹持端321固定，所述试样夹持端321连接有试样转动电机323，所述试样转动电机323带动所述待打磨试样4转动，所述待打磨试样4的第二端与所述转动配合端322转动配合；磨压调节部33，所述磨压调节部33通过调节所述试样夹持部支撑板31的位置，使所述试样夹持部支撑板31靠近或远离所述磨头控制组件2的运动，以调节所述待打磨试样4和所述磨头之间的压力。

在所述待打磨试样安装完成后，所述磨压调节部33推动所述试样夹持部支撑板31靠近所述磨头控制组件2(直至所述待打磨试样4与所述磨头部20接触)，并实现所述待打磨试样4与所述磨头部20之间产生设定压力，此压力在整个打磨过程中维持在设定范围，从而能够控制所述待打磨试样4的打磨条件相同。

所述磨压调节部能够使所述压力维持在恒定范围。

本实施例所公开的磨头轴向抛光装置的工作过程为：一)所述X轴直线滑台23、所述Y轴直线滑台22以及所述试样夹持部支撑板31处于初始位置，将所述磨头部20重新打磨或者更换新的磨头，以使所述待打磨试样4所接触到的磨头部20均为可以打磨的表面；二)将所述待打磨试样4放置在所述试样夹持部32上，在放置所述待打磨试样4的过程中，首先将所述待打磨试样4的一端固定在所述试样夹持端321上，然后调整所述转动配合端322与所述试样夹持端321之间的距离，以实现将所述待打磨试样4相对固定；三)通过调整所述试样夹持部支撑板31，首先能够使所述待打磨试样4不断向所述磨头部20靠近，直至磨头部20与试样接触，然后，根据所述待打磨试样4的材料的要求，设置磨头部20与试样之间的压力，所述压力值为4-26N(具体压力值根据打磨后试样的光洁度和残余应力来进行确定)；四)开始打磨时，所述磨头部20置于所述试样的第一端，首先对所述试样的第一端开始进行打磨，慢慢的随着Y轴直线滑台22在所述X轴直线滑台23上的移动，所述磨头部20不断的向所述试样的第二端运动，这个过程也就实现了对整个试样的打磨；五)在整个试样打磨完成后，首先将所述试样夹持组件3复位，以取下所述试样，然后将所述磨头控制组件2复位。

工作原理是：通过所述试样夹持组件3将待打磨试样4定位，在待打磨试样4转动的同时，将所述磨头部20压在待打磨试样4上，对所述待打磨试样4进行纵向打磨。所述磨头部20在研磨过程中保持低匀速运动，可确保磨头部20和磨头部20的相同部位仅接触一次，从而满足所述磨头部20抛光面只能使用一次的要求；另外磨压调节部33使所述试样和磨头部20保持设定压力值，具体的压力值根据打磨后材料的光洁度和残余应力来进行确定，从而实现精确可控的低应力轴向抛光加工。

值得说明的是，在上述工作过程中，所述磨头控制组件2包括三种调整方式：1)通过调节所述Y轴直线滑台22在所述X轴直线滑台23上的位置，来实现所述磨头部20沿所述试样的轴向运动；2)通过调节所述磨头转动驱动电机21在所述Y轴直线滑台22上的位置，来实现所述磨头部20的上下移动；3)通过所述磨头转动驱动电机21驱动所述磨头部20的运动，来实现对所述试样的打磨；

在所述磨头控制组件2对所述磨头部20的位置和转动进行控制时，所述试样夹持组件3中的试样夹持部32也发生转动。随着所述试样夹持部32的转动，带动所述试样转动，以实现对试样全周都可以进行打磨。

所述试样夹持端321和所述转动配合端322之间的距离可调(本实施例通过气缸来调节转动配合端322的位置来实现)，以实现可以固定不同长度的试样。

进一步地，为了便于所述磨头转动驱动电机21对所述磨头部20的驱动，所述磨头部20的连接端被联轴器25的一端夹持，所述联轴器25的另一端夹紧在所述磨头转动驱动电机21的输出轴上，所述磨头转动驱动电机21经连接板(本实施例的附图10示出了T型连接板的具体实施方式)安装在Y轴直线滑台22上。

在本实施例中，如图8所示，所述磨头部20为圆柱形结构，所述磨头部20的侧面上设有抛光面。

在本实施例中，所述磨头部20的直径为10～30mm，所述磨头部20高为100～120mm，所述磨头部20抛光面的粗糙度0.25～0.4。从而，能够适应对不同材质的待打磨试样进行打磨，另外所述磨头部的高度和长度，也能够确保所述待打磨试样在打磨时，所述磨头部有足够大的面积，以满足所述待打磨试样与所述抛光面的接触面相同部位仅接触一次。

进一步地，为了方便实现所述试样的转动，在所述试样夹持端321设有试样转动驱动电机323。

进一步地，为了方便所述磨头控制组件2和所述试样夹持组件3的安装，所述支撑架1包括支架11和底板12，所述支架11固定在所述底板上，所述X轴直线滑台23安装在所述支架11上，所述支架11安装在所述底板12上。

进一步地，为了方便调节所述磨头部20和试样之间的压力，对所述试样夹持组件3进行进一步设计，具体地设计如下：所述试样夹持部支撑板31包括试样夹持部滑动轨道311和试样夹持部滑动板312，所述试样夹持部滑动轨道311设置在所述底板12上，所述试样夹持部滑动板312能够在所述试样夹持部滑动轨道311上滑动，所述试样夹持部滑动板312在运动时带动所述待打磨试样4运动，所述试样夹持部滑动轨道311垂直于所述X轴直线滑台23设置。所述磨压调节部33为推动气缸，所述推动气缸的气缸端设置在所述底板12上，所述推动气缸的活塞端与所述试样夹持部滑动板312连接，所述推动气缸推动所述试样夹持部滑动板312沿所述试样夹持部滑动轨道311做靠近或远离所述磨头部20方向的运动。

所述磨头轴向抛光装置的试样夹持部滑动板312安装在试样夹持部滑动轨道311上，为了保证所述试样夹持部滑动板312的安装的稳固性，本实施例包括两个试样夹持部滑动轨道311，所述试样夹持部滑动板312的两侧设有笔型气缸，所述磨压调节部33通过调整待打磨试样4和磨头部20之间的压力，实现精确低应力抛光加工。

进一步地，为了方便对所述试样的固定，和避免在试样转动过程中所造成的摩擦发热，所述试样夹持端321为三爪卡盘，所述转动配合端322为活动顶尖，所述活动顶尖包括固定部和转动部，所述固定部固定设置在所述试样夹持部支撑板31上，所述转动部与所述固定部转动连接，所述待打磨试样4的第二端被所述转动部固定，所述转动部与所述固定部转动配合。

当然，作为可以变化的实施方式，所述试样夹持端321还可以为气动、液压夹持件。

具体地，所述X轴直线滑台23包括X轴滑轨部和X轴滑动部，所述X轴滑动部在所述X轴滑轨部上运动；Y轴直线滑台22包括Y轴滑轨部和Y轴滑动部，所述Y轴滑动部在所述Y轴滑轨部上运动；所述X轴滑轨部垂直于所述Y轴滑轨部，所述Y轴滑轨部固定设置在所述X轴滑动部上。

进一步地，为了实现所述磨头轴向抛光装置的全自动化，所述磨头轴向抛光装置还包括电控系统，所述电控系统包括：磨头转动控制件，所述磨头转动控制件控制所述磨头转动驱动电机21的转速；X轴控制件，所述X轴控制件控制所述X轴滑动部所在的位置；Y轴控制件，所述Y轴控制件控制所述Y轴滑动部所在的位置。

本实施例，在具体实施时，所述磨头部20的移动速度为0.01～4mm/sec；所述X轴直线滑台23和Y轴直线滑台22的行程为15～100mm，所述X轴直线滑台23和Y轴直线滑台22的移动速度：0.01～300mm/sec；所述待打磨试样4的转动速度为0.01～4deg/sec。

所述电控系统还包括磨压控制件，所述磨头转动控制件、所述X轴控制件、所述Y轴控制件、所述磨压控制件多轴联动。

所述X轴直线滑台23的电机、所述Y轴直线滑台22的电机、所述试样转动电机323和所述磨头转动驱动电机21运动同步。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种磨头轴向抛光装置，其特征在于，所述磨头轴向抛光装置包括支撑架，以及设置在所述支撑架上磨头控制组件和试样夹持组件，所述磨头控制组件控制磨头部的运动，待打磨试样的两端均置于所述试样夹持组件上，所述磨头部置于所述待打磨试样的一侧，其中：

所述磨头控制组件包括：

磨头转动驱动电机，所述磨头部设置在所述磨头转动驱动电机的输出轴上，所述磨头转动驱动电机带动所述磨头部转动；

Y轴直线滑台，所述磨头转动驱动电机设置在所述Y轴直线滑台上，所述磨头转动驱动电机在所述Y轴直线滑台上运动；

X轴直线滑台，所述Y轴直线滑台在所述X轴直线滑台上运动；

所述试样夹持组件包括：

试样夹持部支撑板；

试样夹持部，在所述试样夹持部支撑板上设有所述试样夹持部，所述试样夹持部包括试样夹持端和转动配合端，所述待打磨试样的第一端被所述试样夹持端固定，所述试样夹持端连接有试样转动电机，所述试样转动电机带动所述待打磨试样转动，所述待打磨试样的第二端与所述转动配合端定位；

磨压调节部，所述磨压调节部通过调节所述试样夹持部支撑板的位置，使所述试样夹持部支撑板靠近或远离所述磨头控制组件的运动，以调节所述待打磨试样和所述磨头之间的压力；

通过调节所述磨头转动驱动的电机在所述Y轴直线滑台上的位置，来实现所述磨头部的上下移动；

所述待打磨试样与所述磨头部的抛光面相同部位仅接触一次；

所述X轴直线滑台的电机、所述Y轴直线滑台的电机、所述试样转动电机和所述磨头转动驱动电机运动同步。

2.根据权利要求1所述的磨头轴向抛光装置，其特征在于，

所述磨头部的连接端被联轴器的一端夹持，所述联轴器的另一端夹紧在所述磨头转动驱动电机的输出轴上，所述磨头转动驱动电机经连接板安装在Y轴直线滑台上；

在所述试样夹持端设有试样转动驱动电机。

3.根据权利要求1所述的磨头轴向抛光装置，其特征在于，

所述支撑架包括支架和底板，所述支架固定在所述底板上，所述X轴直线滑台安装在所述支架上。

4.根据权利要求3所述的磨头轴向抛光装置，其特征在于，

所述试样夹持部支撑板包括试样夹持部滑动轨道和试样夹持部滑动板，所述试样夹持部滑动轨道设置在所述底板上，所述试样夹持部滑动板能够在所述试样夹持部滑动轨道上滑动，所述试样夹持部滑动板在运动时带动所述试样夹持部和所述待打磨试样运动，所述试样夹持部滑动轨道垂直于所述X轴直线滑台设置。

5.根据权利要求4所述的磨头轴向抛光装置，其特征在于，

所述磨压调节部为推动气缸，所述推动气缸的气缸端设置在所述底板上，所述推动气缸的活塞端与所述试样夹持部滑动板连接，所述推动气缸推动所述试样夹持部滑动板沿所述试样夹持部滑动轨道做靠近或远离所述磨头部方向的运动。

6.根据权利要求4所述的磨头轴向抛光装置，其特征在于，

所述试样夹持端为三爪卡盘，所述转动配合端为活动顶尖，所述活动顶尖包括固定部和转动部，所述固定部固定设置在所述试样夹持部支撑板上，所述转动部与所述固定部转动连接，所述待打磨试样的第二端被所述转动部固定，所述转动部与所述固定部转动配合。

7.根据权利要求1所述的磨头轴向抛光装置，其特征在于，

所述X轴直线滑台包括X轴滑轨部和X轴滑动部，所述X轴滑动部在所述X轴滑轨部上滑动；

所述Y轴直线滑台包括Y轴滑轨部和Y轴滑动部，所述Y轴滑动部在所述Y轴滑轨部上滑动；

所述X轴滑轨部垂直于所述Y轴滑轨部，所述Y轴滑轨部固定设置在所述X轴滑动部上。

8.根据权利要求7所述的磨头轴向抛光装置，其特征在于，还包括电控系统，所述电控系统包括：

磨头转动控制件，所述磨头转动控制件控制所述磨头转动驱动电机的转速；

X轴控制件，所述X轴控制件控制所述X轴滑动部所在的位置；

Y轴控制件，所述Y轴控制件控制所述Y轴滑动部所在的位置。

9.根据权利要求8所述的磨头轴向抛光装置，其特征在于，

所述磨头部的移动速度为0.01～4mm/sec；

所述X轴直线滑台和Y轴直线滑台的行程为15～100mm，所述X轴直线滑台和Y轴直线滑台的移动速度：0.01～300mm/sec；

所述待打磨试样的转动速度为0.01～4deg/sec。

10.根据权利要求8所述的磨头轴向抛光装置，其特征在于，

所述电控系统还包括磨压控制件，所述磨头转动控制件、所述X轴控制件和所述Y轴控制件多轴联动；

所述X轴直线滑台的电机、所述Y轴直线滑台的电机、所述试样转动电机和所述磨头转动驱动电机运动同步启动或停止。

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