CN114932483A - 一种球面磨削加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属表面处理技术领域，涉及一种金属切削装置，详细涉及一种磨削工件上的部分球面的装置，且公开了一种球面磨削加工装置，包括磨削机构、转动机构和定心吸持杆机构，磨削机构与磨削驱动组件相连接，磨削驱动组件用于控制磨削机构的磨削加工进给，所述转动机构的上方均匀设置有四个定心吸持杆机构，所述定心吸持杆机构固定连接在定心连接板的垂直中心线的下方，所述定心连接板的上方两端对称设置有电磁式吸持端头。本发明，在对工件的部分球型面磨削加工时，转动主轴受力平衡，避免了因转动主轴受力不平衡而造成轴套局部受力过大而变形的问题出现，保证了转动主轴长时间高精度带动工件进行转动。

Description

一种球面磨削加工装置

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术领域，尤其涉及一种磨削工件上的部分球面的装置，具体为一种球面磨削加工装置。

背景技术

金属切削是工业生产中对金属产品进行加工制造的一种加工方法，根据加工工艺不同，具体可以分为车削、镗削、铣削和磨削等不同的工艺，具体加工中多是使用成型机床对金属工件产品进行成型加工。

磨削加工是金属切削加工工艺中较为常见的一种方法，磨削加工主要适用于对工件的成型表面进行精打磨，用于获得更小的表面表面粗糙度。其中对于球面型壳体工件的部分球面外形进行加工时则多会使用磨削加工。在进行加工时，磨具从工件一侧靠近高速旋转的工件本体，依靠高速旋转摩擦将工件表面薄薄的一层金属余料去除。由于磨具本体位置固定，从而磨具会通过旋转的工件施加给带动工件高速旋转的主轴一个侧向力，造成高速旋转的驱动装置主轴始终受力不平衡，长时间则会造成安装驱动装置主轴的轴套受力而变形，失去对主轴的精确导向功能，此外在对球面型壳体件进行夹持时也不能精确的找到工件的部分球面的几何球心，易造成磨削后的工件磨削加工层的材料去除厚度出现。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种球面磨削加工装置，具备在对工件的部分球面进行加工磨削时，工件整体受力均匀，驱动工件转动的主轴受力平衡，能够准确的找到待加工球型面的几何球心以便于对工件进行固定等优点，解决了现有技术中对工件进行磨削加工时工件受力不均匀和不便于精准的找到待加工球型面的几何球心进行固定的问题。

（二）技术方案

为实现上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种球面磨削加工装置，包括磨削机构、转动机构和定心吸持杆机构，磨削机构与磨削驱动组件相连接，磨削驱动组件用于控制磨削机构的磨削加工进给，所述转动机构的上方均匀设置有四个定心吸持杆机构，所述定心吸持杆机构固定连接在定心连接板的垂直中心线的下方，所述定心连接板的上方两端对称设置有电磁式吸持端头，电磁式吸持端头用于对球面壳体的内侧已加工表面进行吸持，四个所述定心吸持杆机构的下端的延长线向下延伸交汇于一点，所述磨削机构的轮廓中心点与定心吸持杆机构的下端延长线交汇点相重合，所述转动机构的下方中心设置有转动驱动组件，所述转动驱动组件用于驱动转动机构绕轴心转动。

优选的，所述磨削机构包括第一连接部、第二连接部、连接销和球面型磨削端头，第一连接部和第二连接部的外形相同，第一连接部和第二连接部的中心向外凸出使得第一连接部和第二连接部的内侧形成钝角弧度，所述钝角弧度用于满足第一连接部和第二连接部首尾依次通过连接销相连而形成一个环形区域，第一连接部和第二连接部形成的环形区域为独立的两个，构成两个环形区域的第一连接部或第二连接部的中心通过连接销铰接，构成内侧环形区域的第一连接部和第二连接部的连接处设置有球面型磨削端头。

优选的，所述磨削驱动组件包括连杆、螺纹进给块、进给螺杆和进给电机，所述连杆设置在任意一个第一连接部和第二连接部的连接处外部，所述连杆与螺纹进给块的下端固定连接，所述螺纹进给块的中心螺纹孔内螺纹连接有进给螺杆，所述进给螺杆通过联轴器与进给电机固定连接。

优选的，所述磨削驱动组件还包括进给滑槽和进给导向块，所述进给滑槽开设在进给导向块上，所述螺纹进给块的外侧壁与进给滑槽的槽壁滑动接触。

优选的，所述转动机构包括转动中心盘、转动主轴、转动带盘，所述转动主轴与转动中心盘固定连接，所述转动主轴的外部固定连接有转动带盘，所述转动中心盘的上端中心固定连接有定心吸持杆固定架，定心吸持杆固定架的外端以圆周阵列的形式开设有连接槽口，定心吸持杆机构以向外倾斜的形式固定安装在连接槽口的内部。

优选的，所述转动驱动组件包括转动驱动电机和驱动带轮，所述转动驱动电机的输出轴与驱动带轮固定连接，所述驱动带轮与转动带盘皮带连接。

优选的，所述定心吸持杆机构包括伸缩型杆体和连接弹簧，所述连接弹簧套设在伸缩型杆体的伸缩杆端外部, 此处反向利用了获取任意圆弧圆心的原理，先将球心的位置确定，通过从最大直径情况下逐渐调整垂直平分线的长度来适配不同直径的球面型工件，通过工作人员对工件的下压和晃动，使得同一个定心连接板上的两个金属感应器与部分球面工件的内弧面接触，从而相当于两点与球面内弧面接触，而两点的垂直中心线与伸缩型杆体重合，从而通过伸缩型杆体的长度变化便可以找到该直径球面型工件的球心位置。

优选的，所述定心连接板的内部设置有电磁式吸持端头控制模块，电磁式吸持端头控制模块与电磁式吸持端头电性连接。

优选的，所述电磁式吸持端头由环形电磁铁和金属感应器组成，环形电磁铁设置在电磁式吸持端头的端头处边缘，金属感应器位于电磁式吸持端头的端头处中心。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种球面磨削加工装置，具备以下有益效果：

1、该球面磨削加工装置，在磨削机构进行磨削加工时，磨削机构的由第一连接部、第二连接部和连接销所构成的两组环形轮廓绕环形轮廓中心点同步缩小，从而无论磨削机构对工件的磨削深度如何变化，球面型磨削端头始终与工件的对称两侧接触，且施加给工件的磨削压力大小相同且方向相反，从而通过工件作用到转动主轴上的作用力合力为零，因此使得工件的整体受力均匀，转动主轴受力平衡，避免了因转动主轴受力不平衡而造成轴套局部受力过大而变形的问题出现，保证了转动主轴长时间高精度带动工件进行转动。

2、该球面磨削加工装置，通过设置定心吸持杆机构、转动机构、定心连接板和电磁式吸持端头，在连接弹簧的自身弹力作用下，伸缩型杆体处于最大伸长状态，工作人员带上绝缘手套后向下按压工件并小幅度的旋转晃动工件，从而便于球面工件的内侧已加工表面与各个金属感应器所接触，当每个金属感应器均与球面工件的已加工表面接触后，此时位于定心连接板内部的电磁式吸持端头控制模块对环形电磁铁供电，环形电磁铁带点后产生磁力对工件下表面进行吸持，此时工件被完全固定，工件的几何球心与四个定心吸持杆机构的下端的延长线向下延伸交汇于的一点重合，磨削机构的轮廓中心点与定心吸持杆机构的下端延长线交汇点也重合，因此三点交汇重合于一点，从而达到了精确的找到待加工球型面的几何球心并对工件进行固定的目的。

附图说明

图1为本发明工件吸持状态结构示意图；

图2为本发明整体结构示意图；

图3为本发明转动机构和定心吸持杆机构连接结构示意图；

图4为本发明电磁式吸持端头和定心连接板连接结构示意图；

图5为本发明电磁式吸持端头吸持工件状态剖视图结构示意图；

图6为本发明磨削驱动组件的结构示意图。

图中：1、磨削机构；101、第一连接部；102、第二连接部；103、连接销；104、球面型磨削端头；2、转动机构；201、转动中心盘；202、转动主轴；203、转动带盘；204、定心吸持杆固定架；205、连接槽口；3、定心吸持杆机构；301、伸缩型杆体；302、连接弹簧；4、磨削驱动组件；401、连杆；402、螺纹进给块；403、滑槽；404、进给导向块；405、进给螺杆；406、进给电机；5、转动驱动组件；501、转动驱动电机；502、驱动带轮；6、定心连接板；7、电磁式吸持端头；701、环形电磁铁；702、金属感应器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，一种球面磨削加工装置，包括磨削机构1、所述磨削机构1包括第一连接部101、第二连接部102、连接销103和球面型磨削端头104，第一连接部101和第二连接部102的外形相同，第一连接部101和第二连接部102的中心向外凸出使得第一连接部101和第二连接部102的内侧形成钝角弧度，所述钝角弧度用于满足第一连接部101和第二连接部102首尾依次通过连接销103相连而形成一个环形区域，第一连接部101和第二连接部102形成的环形区域为独立的两个，构成两个环形区域的第一连接部101或第二连接部102的中心通过连接销103铰接，构成内侧环形区域的第一连接部101和第二连接部102的连接处设置有球面型磨削端头104，在拉动构成环形区域的任意一个第一连接部101或第二连接部102，均可以使得环形区域整体绕着环形区域中心点受力而直径进行变化，从而使得球面型磨削端头104始终可以对球面型部门工件的表面施加大小相同方向相反的作用力；

转动机构2和定心吸持杆机构3，所述转动机构2包括转动中心盘201、转动主轴202、转动带盘203，所述转动主轴202与转动中心盘201固定连接，所述转动主轴202的外部固定连接有转动带盘203，所述转动中心盘201的上端中心固定连接有定心吸持杆固定架204，定心吸持杆固定架204的外端以圆周阵列的形式开设有连接槽口205，定心吸持杆机构3以向外倾斜的形式固定安装在连接槽口205的内部，所述定心吸持杆机构3包括伸缩型杆体301和连接弹簧302，所述连接弹簧302套设在伸缩型杆体301的伸缩杆端外部；

磨削机构1与磨削驱动组件4相连接，所述磨削驱动组件4包括连杆401、螺纹进给块402、进给螺杆405和进给电机406，所述连杆401设置在任意一个第一连接部101和第二连接部102的连接处外部，所述连杆401与螺纹进给块402的下端固定连接，所述螺纹进给块402的中心螺纹孔内螺纹连接有进给螺杆405，所述进给螺杆405通过联轴器与进给电机406固定连接，磨削驱动组件4用于控制磨削机构1的磨削加工进给，所述磨削驱动组件4还包括进给滑槽403和进给导向块404，所述进给滑槽403开设在进给导向块404上，所述螺纹进给块402的外侧壁与进给滑槽403的槽壁滑动接触，所述转动机构2的上方均匀设置有四个定心吸持杆机构3；

所述定心吸持杆机构3固定连接在定心连接板6的垂直中心线的下方，此处反向利用了获取任意圆弧圆心的原理，先将球心的位置确定，通过从最大直径情况下逐渐调整垂直平分线的长度来适配不同直径的球面型工件，通过工作人员对工件的下压和晃动，使得同一个定心连接板6上的两个金属感应器702与部分球面工件的内弧面接触，从而相当于两点与球面内弧面接触，而两点的垂直中心线与伸缩型杆体301重合，从而通过伸缩型杆体301的长度变化便可以找到该直径球面型工件的球心位置；

所述定心连接板6的内部设置有电磁式吸持端头控制模块，电磁式吸持端头控制模块与电磁式吸持端头7电性连接，所述电磁式吸持端头7由环形电磁铁701和金属感应器702组成，环形电磁铁701设置在电磁式吸持端头7的端头处边缘，金属感应器702位于电磁式吸持端头7的端头处中心，所述定心连接板6的上方两端对称设置有电磁式吸持端头7，电磁式吸持端头7用于对球面壳体的内侧已加工表面进行吸持，四个所述定心吸持杆机构3的下端的延长线向下延伸交汇于一点，所述磨削机构1的轮廓中心点与定心吸持杆机构3的下端延长线交汇点相重合；

所述转动机构2的下方中心设置有转动驱动组件5，所述转动驱动组件5包括转动驱动电机501和驱动带轮502，所述转动驱动电机501的输出轴与驱动带轮502固定连接，所述驱动带轮502与转动带盘203皮带连接，所述转动驱动组件5用于驱动转动机构2绕轴心转动。

在使用时，先将具有球型面工件的待加工球面朝上放置在电磁式吸持端头7上，在连接弹簧302的自身弹力作用下，伸缩型杆体301处于最大伸长状态，工作人员带上绝缘手套后向下按压工件并小幅度的旋转晃动工件，从而便于球面工件的内侧已加工表面与各个金属感应器702所接触，当每个金属感应器702均与球面工件的已加工表面接触后，此时位于定心连接板6内部的电磁式吸持端头控制模块对环形电磁铁701供电，环形电磁铁701带点后产生磁力对工件下表面进行吸持，此时工件被完全固定，工件的几何球心与四个定心吸持杆机构3的下端的延长线向下延伸交汇于的一点重合，磨削机构1的轮廓中心点与定心吸持杆机构3的下端延长线交汇点也重合，因此三点交汇重合于一点，从而达到了精确的找到待加工球型面的几何球心并对工件进行固定的目的；

此时，先启动转动驱动电机501，转动驱动电机501的输出轴带动驱动带轮502转动，驱动带轮502通过皮带连接带动转动带盘203转动，转动带盘203带动转动主轴202转动，转动主轴202带动转动中心盘201转动，转动中心盘201带动定心吸持杆固定架204和定心吸持杆机构3以及工件绕转动主轴202轴心做高速转动，然后将磨削机构1缓慢靠近工件的球面区域部分表面；

在磨削机构1对工件的部分球面区域进行磨削时，在进给电机406的转动作用下，进给电机406的输出轴通过联轴器带动进给螺杆405转动，进给螺杆405的转动带动螺纹进给块402沿着滑槽403向上进给移动，从而磨削机构1的各个球面型磨削端头104同步向磨削机构1的中心进给移动至与部分球面的外表面接触，此时通过控制进给螺杆405的进给螺纹齿距可精确的控制的球面型磨削端头104对工件的磨削厚度，在磨削机构1进行磨削加工时，磨削机构1的由第一连接部101、第二连接部102和连接销103所构成的两组环形轮廓绕环形轮廓中心点同步缩小，从而无论磨削机构1对工件的磨削深度如何变化，球面型磨削端头104始终与工件的对称两侧接触，且施加给工件的磨削压力大小相同且方向相反，从而通过工件作用到转动主轴202上的作用力合力为零，因此使得工件的整体受力均匀，转动主轴202受力平衡，避免了因转动主轴202受力不平衡而造成轴套局部受力过大而变形的问题出现，保证了转动主轴202长时间高精度带动工件进行转动。

综上所述，该球面磨削加工装置，在固定时，先将具有球型面工件的待加工球面朝上放置在电磁式吸持端头7上，在连接弹簧302的自身弹力作用下，伸缩型杆体301处于最大伸长状态，工作人员带上绝缘手套后向下按压工件并小幅度的旋转晃动工件，从而便于球面工件的内侧已加工表面与各个金属感应器702所接触，当每个金属感应器702均与球面工件的已加工表面接触后，此时位于定心连接板6内部的电磁式吸持端头控制模块对环形电磁铁701供电，环形电磁铁701带点后产生磁力对工件下表面进行吸持，此时工件被完全固定，工件的几何球心与四个定心吸持杆机构3的下端的延长线向下延伸交汇于的一点重合，磨削机构1的轮廓中心点与定心吸持杆机构3的下端延长线交汇点也重合，因此三点交汇重合于一点，从而达到了精确的找到待加工球型面的几何球心并对工件进行固定的目的；

进行磨削加工时，先启动转动驱动电机501，转动驱动电机501的输出轴带动驱动带轮502转动，驱动带轮502通过皮带连接带动转动带盘203转动，转动带盘203带动转动主轴202转动，转动主轴202带动转动中心盘201转动，转动中心盘201带动定心吸持杆固定架204和定心吸持杆机构3以及工件绕转动主轴202轴心做高速转动，然后将磨削机构1缓慢靠近工件的球面区域部分表面，在磨削机构1对工件的部分球面区域进行磨削时，在进给电机406的转动作用下，进给电机406的输出轴通过联轴器带动进给螺杆405转动，进给螺杆405的转动带动螺纹进给块402沿着滑槽403向上进给移动，从而磨削机构1的各个球面型磨削端头104同步向磨削机构1的中心进给移动至与部分球面的外表面接触，此时通过控制进给螺杆405的进给螺纹齿距可精确的控制的球面型磨削端头104对工件的磨削厚度，在磨削机构1进行磨削加工时，磨削机构1的由第一连接部101、第二连接部102和连接销103所构成的两组环形轮廓绕环形轮廓中心点同步缩小，从而无论磨削机构1对工件的磨削深度如何变化，球面型磨削端头104始终与工件的对称两侧接触，且施加给工件的磨削压力大小相同且方向相反，从而通过工件作用到转动主轴202上的作用力合力为零，因此使得工件的整体受力均匀，转动主轴202受力平衡，避免了因转动主轴202受力不平衡而造成轴套局部受力过大而变形的问题出现，保证了转动主轴202长时间高精度带动工件进行转动。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种球面磨削加工装置，其特征在于：包括磨削机构（1）、转动机构（2）和定心吸持杆机构（3），磨削机构（1）与磨削驱动组件（4）相连接，磨削驱动组件（4）用于控制磨削机构（1）的磨削加工进给，所述转动机构（2）的上方均匀设置有四个定心吸持杆机构（3），所述定心吸持杆机构（3）固定连接在定心连接板（6）的垂直中心线的下方，所述定心连接板（6）的上方两端对称设置有电磁式吸持端头（7），电磁式吸持端头（7）用于对球面壳体的内侧已加工表面进行吸持，四个所述定心吸持杆机构（3）的下端的延长线向下延伸交汇于一点，所述磨削机构（1）的轮廓中心点与定心吸持杆机构（3）的下端延长线交汇点相重合，所述转动机构（2）的下方中心设置有转动驱动组件（5），所述转动驱动组件（5）用于驱动转动机构（2）绕轴心转动。

2.根据权利要求1所述的一种球面磨削加工装置，其特征在于：所述磨削机构（1）包括第一连接部（101）、第二连接部（102）、连接销（103）和球面型磨削端头（104），第一连接部（101）和第二连接部（102）的外形相同，第一连接部（101）和第二连接部（102）的中心向外凸出使得第一连接部（101）和第二连接部（102）的内侧形成钝角弧度，所述钝角弧度用于满足第一连接部（101）和第二连接部（102）首尾依次通过连接销（103）相连而形成一个环形区域，第一连接部（101）和第二连接部（102）形成的环形区域为独立的两个，构成两个环形区域的第一连接部（101）或第二连接部（102）的中心通过连接销（103）铰接，构成内侧环形区域的第一连接部（101）和第二连接部（102）的连接处设置有球面型磨削端头（104）。

3.根据权利要求2所述的一种球面磨削加工装置，其特征在于：所述磨削驱动组件（4）包括连杆（401）、螺纹进给块（402）、进给螺杆（405）和进给电机（406），所述连杆（401）设置在任意一个第一连接部（101）和第二连接部（102）的连接处外部，所述连杆（401）与螺纹进给块（402）的下端固定连接，所述螺纹进给块（402）的中心螺纹孔内螺纹连接有进给螺杆（405），所述进给螺杆（405）通过联轴器与进给电机（406）固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种球面磨削加工装置，其特征在于：所述磨削驱动组件（4）还包括进给滑槽（403）和进给导向块（404），所述进给滑槽（403）开设在进给导向块（404）上，所述螺纹进给块（402）的外侧壁与进给滑槽（403）的槽壁滑动接触。

5.根据权利要求1所述的一种球面磨削加工装置，其特征在于：所述转动机构（2）包括转动中心盘（201）、转动主轴（202）、转动带盘（203），所述转动主轴（202）与转动中心盘（201）固定连接，所述转动主轴（202）的外部固定连接有转动带盘（203），所述转动中心盘（201）的上端中心固定连接有定心吸持杆固定架（204），定心吸持杆固定架（204）的外端以圆周阵列的形式开设有连接槽口（205），定心吸持杆机构（3）以向外倾斜的形式固定安装在连接槽口（205）的内部。

6.根据权利要求1所述的一种球面磨削加工装置，其特征在于：所述转动驱动组件（5）包括转动驱动电机（501）和驱动带轮（502），所述转动驱动电机（501）的输出轴与驱动带轮（502）固定连接，所述驱动带轮（502）与转动带盘（203）皮带连接。

7.根据权利要求1所述的一种球面磨削加工装置，其特征在于：所述定心吸持杆机构（3）包括伸缩型杆体（301）和连接弹簧（302），所述连接弹簧（302）套设在伸缩型杆体（301）的伸缩杆端外部。

8.根据权利要求1所述的一种球面磨削加工装置，其特征在于：所述定心连接板（6）的内部设置有电磁式吸持端头控制模块，电磁式吸持端头控制模块与电磁式吸持端头（7）电性连接。

9.根据权利要求1所述的一种球面磨削加工装置，其特征在于：所述电磁式吸持端头（7）由环形电磁铁（701）和金属感应器（702）组成，环形电磁铁（701）设置在电磁式吸持端头（7）的端头处边缘，金属感应器（702）位于电磁式吸持端头（7）的端头处中心。

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