CN115179048B - 一种球阀球面加工装置及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球阀球面加工装置及加工方法，包括机架，机架的一侧设置有安装箱，安装箱内设置有芯轴电机且芯轴电机的输出端设置有芯轴，机架远离安装箱的一侧辅助支架，机架上设置有用于驱动辅助支架向芯轴方向靠近或者远离的的辅助支架驱动机构，机架相邻芯轴的一侧设置有第一研磨机构，第一研磨机构包括回转刀架、刀台、蜗轮盘、蜗杆、研磨磨具组件以及第一伺服电机，蜗轮盘以及蜗杆啮合构成联动，第一伺服电机的输出端与蜗杆的其中一端连接，研磨磨具组件设置刀台上且刀台固定设置于回转刀架顶部，芯轴位于刀台上方且两者之间互不干涉；本发明适用于大口径球体研磨，降低加工成本，操作方便且适用于工业制造。

Description

一种球阀球面加工装置及加工方法

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，尤其涉及一种球阀球面加工装置及加工方法。

背景技术

球阀的球体表面精度是影响产品性能的关键因素，所以高性能的球体在经 过磨削以后都要与阀座配对研磨，以保证球阀密封性能要求。

专利CN201420469091.9公开了一种球体自动研磨机，包括机架、主轴机构、磨头机构，主轴机构由主轴、主轴轴承座、主轴电机组成，主轴安装在主轴轴承座内，并由传动机构与主轴电机的转轴连接，主轴的端部安装球体胀紧装置，磨头机构由磨头、磨头轴承座、磨头电机组成；主要是主轴轴承座通过滑台安装于机架上；磨头由左磨头和右磨头组成，左磨头和右磨头分别通过左轴承座和右轴承座安装在摇摆机构的左右滑台上。实现球体自动研磨，具有生产效率高、研磨出来的球体质量稳定可靠等特点，适用于小口径球体的球面研磨机床。

上述专利中的研磨机以及市面上的研磨机只适用于小口径的球体研磨，不能对其他规格的球体进行研磨，如果需要对大口径的球体进行研磨，则需订做更大的磨头，这样会增加制造成品，而且还需要频繁更换磨头，降低生产效率，基于此问题做出改进，发明一款实用性高的球体研磨机，以适用工业制造，为生产加工提供便利。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种球阀球面加工装置。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种球阀球面加工装置，包括机架，所述机架的一侧设置有安装箱，所述安装箱内设置有芯轴电机且芯轴电机的输出端设置有芯轴，所述机架远离安装箱的一侧辅助支架，辅助支架接近芯轴一侧设置有顶针，所述机架上设置有用于驱动辅助支架向芯轴方向靠近或者远离的的辅助支架驱动机构，所述机架相邻芯轴的一侧设置有第一研磨机构，所述第一研磨机构包括回转刀架、刀台、蜗轮盘、蜗杆、研磨磨具组件以及第一伺服电机，所述蜗轮盘以及蜗杆转动安装于回转刀架内部且蜗轮盘与蜗杆之间啮合构成联动，所述蜗杆的两端分别设置有固设于回转刀架内的滚珠轴承，所述第一伺服电机设置于回转刀架的一侧且第一伺服电机的输出端与蜗杆的其中一端连接，所述研磨磨具组件设置刀台上且刀台固定设置于回转刀架顶部，所述芯轴位于刀台上方且两者之间互不干涉。

作为本发明的一种优选技术方案，所述蜗轮盘呈半圆形且蜗轮盘底部设置有蜗轮轴。

作为本发明的一种优选技术方案，所述研磨磨具组件包括端盖、磨具轴套、弹性卡件以及磨具，所述端盖与磨具轴套的一端螺纹连接，所述端盖内壁径向向内延伸形成凸环，所述弹性卡件的外壁对应凸环位置设置有卡槽，所述弹性卡件位于磨具轴套以及端盖之间且弹性卡接的凸环与端盖的卡槽卡接配合。

作为本发明的一种优选技术方案，所述磨具轴套内部设置有安装腔，所述安装腔内设置有弹簧组件，所述弹簧组件包括固定块以及压缩弹簧，所述固定块设置于磨具进入安装腔内的一端且固定块与磨具螺纹连接，所述压缩弹簧的一端与固定块连接，所述压缩弹簧的另一端与安装腔远离固定块一侧内壁连接，所述磨具外壁设置有凹槽，所述磨具轴套内壁设置有定位销且定位销滑动连接于凹槽内，所述凹槽的宽度大于定位销的宽度。

作为本发明的一种优选技术方案，所述回转刀架的一侧设置有滑移驱动机构，所述滑移驱动机构包括L形的支撑板、设置于支撑板上的到位检测开关以及气缸，所述支撑板和气缸分别设置于回转刀架的两侧，所述支撑板固定连接于机架且位于回转刀架外侧，所述气缸的输出端与回转刀架内侧壁连接并驱动回转刀架向支撑板方向运动，所述到位检测开关设置于支撑板朝向回转刀架一侧内壁。

作为本发明的一种优选技术方案，所述机架相对第一研磨机构的一侧设置有第二研磨机构，所述第二研磨机构包括研磨刀架、第二伺服电机、齿轮、齿条、研磨轮以及研磨刀套，所述研磨刀架相对设置于机架远离第一研磨机构的一侧，所述齿轮设置于机架底部接近研磨刀架的一侧，所述齿轮底部设置有固定轴，所述第二伺服电机的输出端与固定轴连接，所述齿条设置于研磨刀架内侧壁且与齿轮啮合构成联动，所述研磨刀套设置于研磨刀架顶部，所述研磨轮设置于研磨刀套内且研磨轮与研磨刀套之间设置有复位弹簧。

作为本发明的一种优选技术方案，所述辅助支架驱动机构包括滑座、丝杆以及滑杆，所述丝杆水平安装于机架内且丝杆的两端分别设置有轴承，所述滑座设置于辅助支架底部且与丝杆螺纹连接，所述滑杆固设于机架且贯穿阀座两端，所述丝杆远离安装箱的一端设置有用于驱动其转动的手轮。

作为本发明的一种优选技术方案，所述滑杆设置有两个且对称设置于滑块两侧。

上述球阀球面加工装置的加工方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：气缸的气缸轴伸出使回转刀架向远离芯轴一侧运动，直到回转刀架与到位检测开关接触并将信号发送至控制器，气缸停止动作，然后将球体固装于芯轴并控制辅助支架向芯轴一侧靠近使顶针对准芯轴，然后气缸的气缸轴收缩使回转刀架复位；

步骤二：芯轴电机驱动芯轴转动，此时控制第一研磨机构动作，第一伺服电机的电机轴转动并带动蜗轮盘以及蜗杆动作，刀台随涡轮盘进行周向摆动，设置在刀台上的研磨磨具组件对球体进行车削，实现球体的全方位研磨；

步骤三：第二伺服电机的电机轴转动带动齿轮同步转动，与齿轮啮合的齿条进行滑移并带动研磨轮、研磨刀套以及研磨刀架运动，即可对球体外壁进行二次研磨，保证研磨效果；

步骤四：气缸的气缸轴伸出使回转刀架向远离芯轴一侧运动，直到回转刀架与到位检测开关接触并将信号发送至控制器，气缸停止动作，然后取下研磨好的球体。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.传统的球体研磨机只能够对小口径的球体进行研磨，需要订做不同规格的磨头才能对其他规格球体进行研磨车削，而本申请设置第一研磨机构能够对不同规格的球体进行研磨，节约制造成本，具体为，启动第一伺服电机带动蜗杆转动并驱动涡轮盘转动，研磨磨具组件随着涡轮盘转动能够对球体外周曲面进行研磨车削，使用时配合芯轴以及芯轴驱动电机即可对球体进行全方位车削，不受限于传统磨头的限制，更加适用于生产制造，实用性更好。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的主视图；

图2是本发明具体实施方式的侧视图；

图3是本发明具体实施方式中研磨磨具组件的结构示意图；

图4是本发明具体实施方式中第一研磨机构的机构示意图；

图5是图2局部A的放大图；

图6是图1局部B的放大图。

附图标记：1、机架；2、安装箱；3、芯轴电机；4、芯轴；5、辅助支架；6、辅助支架驱动机构；7、第一研磨机构；8、回转刀架；9、刀台；10、蜗轮盘；11、蜗杆；12、研磨磨具组件；13、第一伺服电机；14、滚珠轴承；15、端盖；16、磨具轴套；17、弹性卡件；18、磨具；19、凸环；20、卡槽；21、安装腔；22、弹簧组件；23、固定块；24、压缩弹簧；25、凹槽；26、定位销；27、滑移驱动机构；28、支撑板；29、位检测开关；30、气缸；31、第二研磨机构；32、研磨刀架；33、第二伺服电机；34、齿轮；35、齿条；36、研磨轮；37、研磨刀套；38、固定轴；39、复位弹簧；40、滑座；41、丝杆；42、滑杆；43、手轮。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。

下面结合附图描述本发明的具体实施例。

如图1至6所示的一种球阀球面加工装置，包括机架1，机架1的一侧设置有安装箱2，安装箱2内设置有芯轴电机3且芯轴电机3的输出端设置有芯轴4，机架1远离安装箱2的一侧辅助支架5，机架1上设置有用于驱动辅助支架5向芯轴4方向靠近或者远离的的辅助支架驱动机构6，机架1相邻芯轴4的一侧设置有第一研磨机构7，第一研磨机构7包括回转刀架8、刀台9、蜗轮盘10、蜗杆11、研磨磨具组件12以及第一伺服电机13，蜗轮盘10以及蜗杆11转动安装于回转刀架8内部且蜗轮盘10与蜗杆11之间啮合构成联动，蜗杆11的两端分别设置有固设于回转刀架8内的滚珠轴承14，第一伺服电机13设置于回转刀架8的一侧且第一伺服电机13的输出端与蜗杆11的其中一端连接，研磨磨具组件12设置刀台9上且刀台9固定设置于回转刀架8顶部，芯轴4位于刀台9上方且两者之间互不干涉，本实施例中芯轴电机3的输出端设置有三角卡盘，通过三角卡盘对芯轴4进行卡紧。

传统的球体研磨机只能够对小口径的球体进行研磨，需要订做不同规格的磨头才能对其他规格球体进行研磨车削，而本申请设置第一研磨机构7能够对不同规格的球体进行研磨，节约制造成本，具体为，启动第一伺服电机13带动蜗杆11转动并驱动涡轮盘转动，研磨磨具组件12随着涡轮盘转动能够对球体外周曲面进行研磨车削，使用时配合芯轴4以及芯轴电机3即可对球体进行全方位车削，不受限于传统磨头的限制，更加适用于生产制造，实用性更好。

蜗轮盘10呈半圆形且蜗轮盘10底部设置有蜗轮轴，蜗轮轴转动安装于机架1内，蜗轮盘10转动时会带动蜗轮轴一起同步转动。

研磨磨具组件12包括端盖15、磨具轴套16、弹性卡件17以及磨具18，端盖15与磨具轴套16的一端螺纹连接，端盖15内壁径向向内延伸形成凸环19，弹性卡件17的外壁对应凸环19位置设置有卡槽20，弹性卡件17位于磨具轴套16以及端盖15之间且弹性卡接的凸环19与端盖15的卡槽20卡接配合，磨具轴套16内部设置有安装腔21，安装腔21内设置有弹簧组件22，弹簧组件22包括固定块23以及压缩弹簧24，固定块23设置于磨具18进入安装腔21内的一端且固定块23与磨具18螺纹连接，压缩弹簧24的一端与固定块23连接，压缩弹簧24的另一端与安装腔21远离固定块23一侧内壁连接，所述磨具18外壁设置有凹槽25，磨具轴套16内壁设置有定位销26且定位销26滑动连接于凹槽25内，凹槽25的宽度大于定位销26的宽度。

首先将弹性卡件17从左侧塞入端盖15内，使弹性卡件17的凸环19限位于端盖15的卡槽20内，然后将固定块23与磨具18端部螺纹连接，弹性卡件17的定位销26与磨具18凹槽25滑动连接，而且磨具18远离端盖15的一端设置有压缩弹簧24，这样能够使磨具18沿轴向方向滑移，再对球体外壁进行研磨时能够起到自适应的作用，保证磨具18始终与球体接触，同时增加磨削力度，提高前期磨削效率，减少磨削时间，以满足不同材质的球体研磨，本实施例中弹性卡件17为弹性材料制成，弹性卡件17与磨具18之间通过卡接方式固定，不仅能够避免磨具18脱落，同时，磨具18还非常容易拆卸。

回转刀架8的一侧设置有滑移驱动机构27，滑移驱动机构27包括L形的支撑板28、设置于支撑板28上的到位检测开关29以及气缸30，本实施例中到位检测开关为市售的接触开关，支撑板28和气缸30分别设置于回转刀架8的两侧，支撑板28固定连接于机架1且位于回转刀架8外侧，气缸30的输出端与回转刀架8内侧壁连接并驱动回转刀架8向支撑板28方向运动，到位检测开关29设置于支撑板28朝向回转刀架8一侧内壁，设置滑移驱动机构27是为了方便后续安装球体，使球体固定在芯轴4上，本实施例中芯轴4结构为市售，能够对球体进行牢固安装，当然为了节约成本可以直接车削一个光轴，在光轴上设置两个插孔，当球体放置在光轴指定位置后，在球体两侧的插孔上装入插销完成对球体轴向位置固定，此方式仅为节约成本使用，本申请还有其他方式不局限于此结构，具体不在进行赘述，需要进行研磨时启动气缸30使回转刀架8向远离芯轴4一侧移动，当回转刀架8外壁与到位检测开关29接触，实现反馈将信号发送至控制器，气缸30停止工作，当球体安装于芯轴4后再控制气缸30收缩使回转刀架8复位，在选取气缸30时不一定选择行程距离为回转刀架8到支撑板28的气缸30，本实施例中第一研磨机构7和第二研磨机构31分别位于机架1的前后两侧，安装箱2、芯轴4以及辅助支架5设置于机架1的左右两侧，辅助支架5上设置有顶针，顶针抵接于芯轴远离安装箱2的一端，可以在芯轴4的该侧端面上设置一个供顶针进入的回转槽，使芯轴4在进行回转时更加稳定可靠。

机架1相对第一研磨机构7的一侧设置有第二研磨机构31，第二研磨机构31包括研磨刀架32、第二伺服电机33、齿轮34、齿条35、研磨轮36以及研磨刀套37，研磨刀架32相对设置于机架1远离第一研磨机构7的一侧，齿轮34设置于机架1底部接近研磨刀架32的一侧，齿轮34底部设置有固定轴38，第二伺服电机33的输出端与固定轴38连接，齿条35设置于研磨刀架32内侧壁且与齿轮34啮合构成联动，研磨刀套37设置于研磨刀架32顶部，研磨轮36设置于研磨刀套37内且研磨轮36与研磨刀套37之间设置有复位弹簧39，本实施例中第二研磨机构31在机架1的左右两侧方向上进行滑移，研磨轮36同样具有自适应的功能，具体为设置复位弹簧39能够使研磨轮36进行伸缩，当然第二研磨机构31也可以采用第一研磨机构7摆动的驱动方式，具体结构可以与第一研磨机构7相同。

辅助支架驱动机构6包括滑座40、丝杆41以及滑杆42，丝杆41水平安装于机架1内且丝杆41的两端分别设置有轴承，滑座40设置于辅助支架5底部且与丝杆41螺纹连接，滑杆42固设于机架1且贯穿阀座两端，丝杆41远离安装箱2的一端设置有用于驱动其转动的手轮43，滑杆42设置有两个且对称设置于滑块两侧，使用时转动手轮43带动丝杆41转动，滑座40与丝杆41螺纹连接可以在水平方向（左右两侧方向）上滑移，对称设置两个滑杆42能够避免滑座40转动，使滑座40滑移时更加稳定可靠。

上述球阀球面加工装置的加工方法，包括如下步骤：

步骤一：气缸30的气缸轴伸出使回转刀架8向远离芯轴4一侧运动，直到回转刀架8与到位检测开关29接触并将信号发送至控制器，气缸30停止动作，然后将球体固装于芯轴4并控制辅助支架5向芯轴4一侧靠近使顶针对准芯轴4，然后气缸30的气缸轴收缩使回转刀架8复位；

步骤二：芯轴电机3驱动芯轴4转动，此时控制第一研磨机构7动作，第一伺服电机13的电机轴转动并带动蜗轮盘10以及蜗杆11动作，刀台9随涡轮盘进行周向摆动，设置在刀台9上的研磨磨具组件12对球体进行车削，实现球体的全方位研磨；

步骤三：第二伺服电机33的电机轴转动带动齿轮34同步转动，与齿轮34啮合的齿条35进行滑移并带动研磨轮36、研磨刀套37以及研磨刀架32运动，即可对球体外壁进行二次研磨，保证研磨效果；

步骤四：气缸30的气缸轴伸出使回转刀架8向远离芯轴4一侧运动，直到回转刀架8与到位检测开关29接触并将信号发送至控制器，气缸30停止动作，然后取下研磨好的球体。

本发明可以同时操作第一研磨机构7和第二研磨机构31动作，也可以单独操作第一研磨机构7或者第二研磨机构31动作，第一研磨机构7采用摆动的方式对球体外壁进行车削，第二研磨机构31采用滑移的方式对球体外壁进行研磨车削，同时进行时车削效果好，而且能够适用于不同口径的球体研磨。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

应当注意，本发明的实施例可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤组合为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。还应当注意，根据本发明的两个或更多装置的特征和功能可以在一个装置中具体化。反之，上文描述的一个装置的特征和功能可以进一步划分为由多个装置来具体化。

虽然已经参考若干具体实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的具体实施例。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等效布置。

Claims (6)

1.一种球阀球面加工装置，包括机架，所述机架的一侧设置有安装箱，所述安装箱内设置有芯轴电机且芯轴电机的输出端设置有芯轴，所述机架远离安装箱的一侧辅助支架，辅助支架接近芯轴一侧设置有顶针，所述机架上设置有用于驱动辅助支架向芯轴方向靠近或者远离的的辅助支架驱动机构，其特征在于：所述机架相邻芯轴的一侧设置有第一研磨机构，所述第一研磨机构包括回转刀架、刀台、蜗轮盘、蜗杆、研磨磨具组件以及第一伺服电机，所述蜗轮盘以及蜗杆转动安装于回转刀架内部且蜗轮盘与蜗杆之间啮合构成联动，所述蜗杆的两端分别设置有固设于回转刀架内的滚珠轴承，所述第一伺服电机设置于回转刀架的一侧且第一伺服电机的输出端与蜗杆的其中一端连接，所述研磨磨具组件设置刀台上且刀台固定设置于回转刀架顶部，所述芯轴位于刀台上方且两者之间互不干涉；

所述蜗轮盘呈半圆形且蜗轮盘底部设置有蜗轮轴；

所述研磨磨具组件包括端盖、磨具轴套、弹性卡件以及磨具，所述端盖与磨具轴套的一端螺纹连接，所述端盖内壁径向向内延伸形成凸环，所述弹性卡件的外壁对应凸环位置设置有卡槽，所述弹性卡件位于磨具轴套以及端盖之间且弹性卡接的凸环与端盖的卡槽卡接配合；

所述磨具轴套内部设置有安装腔，所述安装腔内设置有弹簧组件，所述弹簧组件包括固定块以及压缩弹簧，所述固定块设置于磨具进入安装腔内的一端且固定块与磨具螺纹连接，所述压缩弹簧的一端与固定块连接，所述压缩弹簧的另一端与安装腔远离固定块一侧内壁连接，所述磨具外壁设置有凹槽，所述磨具轴套内壁设置有定位销且定位销滑动连接于凹槽内，所述凹槽的宽度大于定位销的宽度。

2.根据权利要求1所述的球阀球面加工装置，其特征在于：所述回转刀架的一侧设置有滑移驱动机构，所述滑移驱动机构包括L形的支撑板、设置于支撑板上的到位检测开关以及气缸，所述支撑板和气缸分别设置于回转刀架的两侧，所述支撑板固定连接于机架且位于回转刀架外侧，所述气缸的输出端与回转刀架内侧壁连接并驱动回转刀架向支撑板方向运动，所述到位检测开关设置于支撑板朝向回转刀架一侧内壁。

3.根据权利要求1所述的球阀球面加工装置，其特征在于：所述机架相对第一研磨机构的一侧设置有第二研磨机构，所述第二研磨机构包括研磨刀架、第二伺服电机、齿轮、齿条、研磨轮以及研磨刀套，所述研磨刀架相对设置于机架远离第一研磨机构的一侧，所述齿轮设置于机架底部接近研磨刀架的一侧，所述齿轮底部设置有固定轴，所述第二伺服电机的输出端与固定轴连接，所述齿条设置于研磨刀架内侧壁且与齿轮啮合构成联动，所述研磨刀套设置于研磨刀架顶部，所述研磨轮设置于研磨刀套内且研磨轮与研磨刀套之间设置有复位弹簧。

4.根据权利要求1所述的球阀球面加工装置，其特征在于：所述辅助支架驱动机构包括滑座、丝杆以及滑杆，所述丝杆水平安装于机架内且丝杆的两端分别设置有轴承，所述滑座设置于辅助支架底部且与丝杆螺纹连接，所述滑杆固设于机架且贯穿阀座两端，所述丝杆远离安装箱的一端设置有用于驱动其转动的手轮。

5.根据权利要求4所述的球阀球面加工装置，其特征在于：所述滑杆设置有两个且对称设置于滑块两侧。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的球阀球面加工装置的加工方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：气缸的气缸轴伸出使回转刀架向远离芯轴一侧运动，直到回转刀架与到位检测开关接触并将信号发送至控制器，气缸停止动作，然后将球体固装于芯轴并控制辅助支架向芯轴一侧靠近使顶针对准芯轴，然后气缸的气缸轴收缩使回转刀架复位；

步骤二：芯轴电机驱动芯轴转动，此时控制第一研磨机构动作，第一伺服电机的电机轴转动并带动蜗轮盘以及蜗杆动作，刀台随蜗轮盘进行周向摆动，设置在刀台上的研磨磨具组件对球体进行车削，实现球体的全方位研磨；

步骤三：第二伺服电机的电机轴转动带动齿轮同步转动，与齿轮啮合的齿条进行滑移并带动研磨轮、研磨刀套以及研磨刀架运动，即可对球体外壁进行二次研磨，保证研磨效果；

步骤四：气缸的气缸轴伸出使回转刀架向远离芯轴一侧运动，直到回转刀架与到位检测开关接触并将信号发送至控制器，气缸停止动作，然后取下研磨好的球体。