CN115319588A - 一种球面研磨机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种球面研磨机，涉及机械加工中研磨设备的技术领域，解决了为满足超高精度空气轴承对加工形面的精度要求，通过人工手动研磨，难以保证接触面的无差别研磨并且劳动强度大的问题，本发明中，半球面研磨机利用两个圆相扣时都是整圆弧的原理，并采用主动旋转和摆动的待研磨工件与主动旋转的旋转工作台配合，实现球面研具与待研磨工件差速旋转地表面相接触，实现产品球面的研磨，加工速度高效，球面度和表面工艺高，可以不断调节球面研具对待研磨工件的研磨位置和研磨角度，保证球面研具对待研磨工件的球面进行高效率和高精度研磨。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工中研磨设备的技术领域，尤其涉及一种球面研磨机。
背景技术
空气轴承是一种利用气体作为润滑介质，在轴承转动副内形成一层具有一定承载刚度的润滑气膜，依靠该气膜的润滑支承作用将轴浮起在轴承中，其能保证旋转设备的高回转精度，广泛应用于光刻机、三坐标测量机、高精度仿真与测试转台等设备领域，其对轴承外圈球窝和内圈球体的加工精度要求非常高。当前的机械加工领域当中，球面、半球面的制造主要是由计算机通过模拟球面的曲线并进行插补运动，通过数控机床实现球面的三维成型。由于工装夹具的夹紧力、机床的加工精度、模拟曲线的误差等因素的存在，实际制造过程中加工面并非是严格的球面，无法满足超高精度空气轴承对加工形面的精度要求。传统方式通过人工手动研磨，难以保证接触面的无差别研磨并且劳动强度大。
发明内容
针对上述产生的为满足超高精度空气轴承对加工形面的精度要求，通过人工手动研磨，难以保证接触面的无差别研磨并且劳动强度大的问题，本发明的目的在于提供一种球面研磨机。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种球面研磨机，其中，包括：
旋转工作台6和球面研具7，所述球面研具7安装在所述旋转工作台6上，所述球面研具7的上方设有球形研磨槽；
机架和支撑立柱2，旋转工作台6的下方和所述机架通过所述支撑立柱2连接；
第一传动机构和旋转工作台驱动电机23，所述第一传动机构和所述旋转工作台驱动电机23均安装在所述机架上，旋转工作台驱动电机23的输出端和第一传动机构的输入端连接，第一传动机构的输出端和所述旋转工作台6连接；
研磨件驱动电机17、第二传动机构和转向机构，所述第二传动机构和所述研磨件驱动电机17均安装在所述机架上，研磨件驱动电机17的输出端和第二传动机构的输入端连接，第二传动机构的输出端和转向机构的输入端连接，所述待研磨工件8和转向机构的输出端连接，所述待研磨工件8位于所述球形研磨槽内；
通过所述旋转工作台驱动电机23驱动所述球面研具7转动，通过所述研磨件驱动电机17驱动位于所述球形研磨槽内的所述待研磨工件8转动，通过所述球面研具7对所述待研磨工件8进行研磨；
通过调节所述支撑立柱2的长度以调节所述球面研具7和第二传动机构的间距，以调节转向机构的转动角度，进而调节位于所述球形研磨槽内的待研磨工件8的磨削角度。
上述的球面研磨机，其中，所述机架包括：主支撑架1、旋转工作台轴系支撑箱3和研磨件轴系支撑箱14，所述主支撑架1包括：相互连接的底架和侧架，研磨件轴系支撑箱14和侧架的顶部连接，侧架的中部设有旋转工作台轴系支撑箱导向燕尾槽22，所述旋转工作台轴系支撑箱3安装在所述旋转工作台轴系支撑箱导向燕尾槽22内，支撑立柱2的下端和所述底架连接，支撑立柱2的上端和所述旋转工作台轴系支撑箱3连接，通过调节支撑立柱2的长度使所述旋转工作台轴系支撑箱3可操作地沿竖直方向滑动。
上述的球面研磨机，其中，所述第一传动机构为带轮传动机构，所述第一传动机构包括：旋转工作台大带轮4、旋转工作台大带轮轴系5、旋转工作台小带轮轴系20和旋转工作台小带轮21，所述旋转工作台6和所述旋转工作台轴系支撑箱3通过所述旋转工作台大带轮轴系5连接，所述旋转工作台小带轮轴系20安装在所述旋转工作台轴系支撑箱3内，所述旋转工作台大带轮4安装在所述旋转工作台大带轮轴系5上，所述旋转工作台小带轮21安装在所述旋转工作台小带轮轴系20上，所述旋转工作台大带轮4和所述旋转工作台小带轮21通过齿形带传动连接，所述旋转工作台驱动电机23安装在所述旋转工作台轴系支撑箱3上，所述旋转工作台驱动电机23的输出端和所述旋转工作台小带轮轴系20连接。
上述的球面研磨机，其中，所述第二传动机构为带轮传动机构，所述第二传动机构包括：研磨件小带轮18、研磨件小带轮轴系19、研磨件大带轮轴系15和研磨件大带轮16，所述研磨件小带轮轴系19和所述研磨件大带轮轴系15均安装在所述研磨件轴系支撑箱14上，所述研磨件小带轮18安装在所述研磨件小带轮轴系19上，所述研磨件大带轮16安装在所述研磨件大带轮轴系15上，所述研磨件大带轮16和所述研磨件小带轮18通过齿形带传动连接，所述研磨件驱动电机17安装在所述研磨件轴系支撑箱14上，所述研磨件驱动电机17的输出端和所述研磨件小带轮轴系19连接。
上述的球面研磨机，其中，所述转向机构为万向节联轴器，所述转向机构包括：上耳座13、下耳座11和口字框架12，所述上耳座13和研磨件大带轮轴系15的输出端连接，所述上耳座13和所述口字框架12转动连接，所述下耳座11和所述口字框架12转动连接。
上述的球面研磨机，其中，还包括：花键轴9和导向花键筒10，所述导向花键筒10安装在所述下耳座11上，所述导向花键筒10和所述待研磨工件8通过所述花键轴9连接。
上述的球面研磨机，其中，所述旋转工作台大带轮轴系5包括：外壳5-3、旋转轴5-7、第一角接触球轴承5-4和第二角接触球轴承5-8，所述外壳5-3安装在旋转工作台轴系支撑箱3的顶板上，旋转轴5-7的中部设于所述外壳5-3内，外壳5-3的内壁上端和旋转轴5-7的外壁通过所述第二角接触球轴承5-8转动连接，外壳5-3的内壁下端和旋转轴5-7的外壁通过所述第一角接触球轴承5-4转动连接。
上述的球面研磨机，其中，所述旋转工作台大带轮轴系5还包括：带轮固定端盖5-1和带轮固定垫圈5-2，所述带轮固定端盖5-1、所述带轮固定垫圈5-2和所述旋转工作台大带轮4均安装在旋转轴5-7的下端，所述带轮固定垫圈5-2设于旋转工作台大带轮4的上方，旋转工作台大带轮4的下表面和所述旋转轴5-7的下端通过所述带轮固定端盖5-1连接。
上述的球面研磨机，其中，所述旋转工作台大带轮轴系5还包括：第一轴承定位垫圈5-5、第二轴承定位垫圈5-6、轴承端盖5-9、轴承外垫圈5-10和轴承固定螺母5-11，所述第一轴承定位垫圈5-5和所述第二轴承定位垫圈5-6均设于所述外壳5-3内，所述第一轴承定位垫圈5-5和所述第二轴承定位垫圈5-6同轴设置，所述第一轴承定位垫圈5-5设于所述第二轴承定位垫圈5-6的外侧，第二轴承定位垫圈5-6的上端抵于第二角接触球轴承5-8的内圈，第二轴承定位垫圈5-6的下端抵于第一角接触球轴承5-4的内圈，第一轴承定位垫圈5-5的上端抵于第二角接触球轴承5-8的外圈，第一轴承定位垫圈5-5的下端抵于第一角接触球轴承5-4的外圈，所述轴承端盖5-9安装在所述外壳5-3的上端，所述轴承固定螺母5-11安装在所述旋转轴5-7上，所述轴承外垫圈5-10设于所述轴承固定螺母5-11和所述第一角接触球轴承5-4之间，通过所述轴承端盖5-9对所述第二角接触球轴承5-8进行密封，通过所述轴承固定螺母5-11对所述第一角接触球轴承5-4进行密封。
上述的球面研磨机，其中，所述待研磨工件8上开设有研磨液入口，旋转轴5-7、旋转工作台6和球面研具7内开设有相连通的密闭通路，旋转工作台轴系支撑箱3的下方设有研磨液排放口，研磨液由所述研磨液入口注入，流经所述密闭通路后注入用于容置所述研磨液的所述旋转工作台轴系支撑箱3并通过所述研磨液排放口排出。
本发明由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：
(1)本发明中，半球面研磨机利用两个圆相扣时都是整圆弧的原理，并采用主动旋转和摆动的待研磨工件与主动旋转的旋转工作台配合，实现球面研具与待研磨工件差速旋转地表面相接触，实现产品球面的研磨，加工速度高效，球面度和表面工艺高，结构简单，设备成本低；
(2)本发明中，无需通过夹具进行夹持，利用球面研具的上方球形研磨槽对待研磨工件进行研磨，保证球面研具对待研磨工件的球面进行高效率和高精度研磨，避免夹持力等外力造成球面形变等问题，保证制造过程中加工面是严格的球面；
(3)本发明中，通过旋转工作台驱动电机驱动球面研具转动，通过研磨件驱动电机驱动位于球形研磨槽内的待研磨工件转动，通过球面研具对待研磨工件进行差速研磨，实现球面研具对待研磨工件的球面的高效率研磨；
(4)本发明中，通过调节支撑立柱的长度以调节球面研具和第二传动机构的间距，以调节转向机构的转动角度，进而调节位于球形研磨槽内的待研磨工件的磨削角度，可以不断调节球面研具对待研磨工件的研磨位置和研磨角度，实现球面研具对待研磨工件的球面的高精度研磨。
附图说明
图1是本发明的一种球面研磨机的结构示意图。
图2是本发明的一种球面研磨机的左视实施例图。
图3是本发明的一种球面研磨机的旋转工作台大带轮轴系的结构示意图。
图4是本发明的一种球面研磨机的口字框架的结构示意图。
图5是本发明的一种球面研磨机的口字框架的侧视示意图。
附图中：1、主支撑架；2、支撑立柱；3、旋转工作台轴系支撑箱；4、旋转工作台大带轮；5、旋转工作台大带轮轴系；6、旋转工作台；7、球面研具；8、待研磨工件；9、花键轴；10、导向花键筒；11、下耳座；12、口字框架；13、上耳座；14、研磨件轴系支撑箱；15、研磨件大带轮轴系；16、研磨件大带轮；17、研磨件驱动电机；18、研磨件小带轮；19、研磨件小带轮轴系；20、旋转工作台小带轮轴系；21、旋转工作台小带轮；22、旋转工作台轴系支撑箱导向燕尾槽；23、旋转工作台驱动电机；5-1、带轮固定端盖；5-2、带轮固定垫圈；5-3、外壳；5-4、第一角接触球轴承；5-5、第一轴承定位垫圈；5-6、第二轴承定位垫圈；5-7、旋转轴；5-8、第二角接触球轴承；5-9、轴承端盖；5-10、轴承外垫圈；5-11、轴承固定螺母。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
请参照图1至图5所示，示出了一种球面研磨机，其中，包括：
旋转工作台6和球面研具7，球面研具7安装在旋转工作台6上，球面研具7的上方设有球形研磨槽；
机架和支撑立柱2，旋转工作台6的下方和机架通过支撑立柱2连接；
第一传动机构和旋转工作台驱动电机23，第一传动机构和旋转工作台驱动电机23均安装在机架上，旋转工作台驱动电机23的输出端和第一传动机构的输入端连接，第一传动机构的输出端和旋转工作台6连接；
研磨件驱动电机17、第二传动机构和转向机构，第二传动机构和研磨件驱动电机17均安装在机架上，研磨件驱动电机17的输出端和第二传动机构的输入端连接，第二传动机构的输出端和转向机构的输入端连接，待研磨工件8和转向机构的输出端连接，待研磨工件8位于球形研磨槽内；
通过旋转工作台驱动电机23驱动球面研具7转动，通过研磨件驱动电机17驱动位于球形研磨槽内的待研磨工件8转动，通过球面研具7对待研磨工件8进行研磨；
通过调节支撑立柱2的长度以调节球面研具7和第二传动机构的间距，以调节转向机构的转动角度，进而调节位于球形研磨槽内的待研磨工件8的磨削角度。
进一步，在一种较佳实施例中，机架包括：主支撑架1、旋转工作台轴系支撑箱3和研磨件轴系支撑箱14，主支撑架1包括：相互连接的底架和侧架，研磨件轴系支撑箱14和侧架的顶部连接，侧架的中部设有旋转工作台轴系支撑箱导向燕尾槽22，旋转工作台轴系支撑箱3安装在旋转工作台轴系支撑箱导向燕尾槽22内，支撑立柱2的下端和底架连接，支撑立柱2的上端和旋转工作台轴系支撑箱3连接，通过调节支撑立柱2的长度使旋转工作台轴系支撑箱3可操作地沿竖直方向滑动。
进一步，在一种较佳实施例中，第一传动机构为带轮传动机构，第一传动机构包括：旋转工作台大带轮4、旋转工作台大带轮轴系5、旋转工作台小带轮轴系20和旋转工作台小带轮21，旋转工作台6和旋转工作台轴系支撑箱3通过旋转工作台大带轮轴系5连接，旋转工作台小带轮轴系20安装在旋转工作台轴系支撑箱3内，旋转工作台大带轮4安装在旋转工作台大带轮轴系5上，旋转工作台小带轮21安装在旋转工作台小带轮轴系20上，旋转工作台大带轮4和旋转工作台小带轮21通过齿形带传动连接，旋转工作台驱动电机23安装在旋转工作台轴系支撑箱3上，旋转工作台驱动电机23的输出端和旋转工作台小带轮轴系20连接。
进一步，在一种较佳实施例中，第二传动机构为带轮传动机构，第二传动机构包括：研磨件小带轮18、研磨件小带轮轴系19、研磨件大带轮轴系15和研磨件大带轮16，研磨件小带轮轴系19和研磨件大带轮轴系15均安装在研磨件轴系支撑箱14上，研磨件小带轮18安装在研磨件小带轮轴系19上，研磨件大带轮16安装在研磨件大带轮轴系15上，研磨件大带轮16和研磨件小带轮18通过齿形带传动连接，研磨件驱动电机17安装在研磨件轴系支撑箱14上，研磨件驱动电机17的输出端和研磨件小带轮轴系19连接。
进一步，在一种较佳实施例中，转向机构为万向节联轴器，转向机构包括：上耳座13、下耳座11和口字框架12，上耳座13和研磨件大带轮轴系15的输出端连接，上耳座13和口字框架12转动连接，下耳座11和口字框架12转动连接。
进一步，在一种较佳实施例中，还包括：花键轴9和导向花键筒10，导向花键筒10安装在下耳座11上，导向花键筒10和待研磨工件8通过花键轴9连接。
进一步，在一种较佳实施例中，旋转工作台大带轮轴系5包括：外壳5-3、旋转轴5-7、第一角接触球轴承5-4和第二角接触球轴承5-8，外壳5-3安装在旋转工作台轴系支撑箱3的顶板上，旋转轴5-7的中部设于外壳5-3内，外壳5-3的内壁上端和旋转轴5-7的外壁通过第二角接触球轴承5-8转动连接，外壳5-3的内壁下端和旋转轴5-7的外壁通过第一角接触球轴承5-4转动连接。
进一步，在一种较佳实施例中，旋转工作台大带轮轴系5还包括：带轮固定端盖5-1和带轮固定垫圈5-2，带轮固定端盖5-1、带轮固定垫圈5-2和旋转工作台大带轮4均安装在旋转轴5-7的下端，带轮固定垫圈5-2设于旋转工作台大带轮4的上方，旋转工作台大带轮4的下表面和旋转轴5-7的下端通过带轮固定端盖5-1连接。
进一步，在一种较佳实施例中，旋转工作台大带轮轴系5还包括：第一轴承定位垫圈5-5、第二轴承定位垫圈5-6、轴承端盖5-9、轴承外垫圈5-10和轴承固定螺母5-11，第一轴承定位垫圈5-5和第二轴承定位垫圈5-6均设于外壳5-3内，第一轴承定位垫圈5-5和第二轴承定位垫圈5-6同轴设置，第一轴承定位垫圈5-5设于第二轴承定位垫圈5-6的外侧，第二轴承定位垫圈5-6的上端抵于第二角接触球轴承5-8的内圈，第二轴承定位垫圈5-6的下端抵于第一角接触球轴承5-4的内圈，第一轴承定位垫圈5-5的上端抵于第二角接触球轴承5-8的外圈，第一轴承定位垫圈5-5的下端抵于第一角接触球轴承5-4的外圈，轴承端盖5-9安装在外壳5-3的上端，轴承固定螺母5-11安装在旋转轴5-7上，轴承外垫圈5-10设于轴承固定螺母5-11和第一角接触球轴承5-4之间，通过轴承端盖5-9对第二角接触球轴承5-8进行密封，通过轴承固定螺母5-11对第一角接触球轴承5-4进行密封。
进一步，在一种较佳实施例中，待研磨工件8上开设有研磨液入口，旋转轴5-7、旋转工作台6和球面研具7内开设有相连通的密闭通路，旋转工作台轴系支撑箱3的下方设有研磨液排放口，研磨液由研磨液入口注入，流经密闭通路后注入用于容置研磨液的旋转工作台轴系支撑箱3并通过研磨液排放口排出。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围。
本发明在上述基础上还具有如下实施方式：
本发明的进一步实施例中，通过研制一种专用的自动化研磨设备，可以满足空气轴承中球面的高效率和高精度研磨。
本发明的进一步实施例中，一种球面研磨机，其中包括球面研具7和待研磨工件8，球面研具7通过法兰结构固定在旋转工作台6上，并经由旋转工作台大带轮轴系5、研磨件大带轮16、研磨件小带轮18、旋转工作台小带轮轴系20与旋转工作台驱动电机23连接，实现旋转工作台6和球面研具7的主动旋转。待研磨工件8与花键轴9底部法兰连接，经由上耳座13、下耳座11、口字框架12、研磨件大带轮轴系15、研磨件大带轮16、研磨件小带轮18、研磨件小带轮轴系19与研磨件驱动电机17连接，实现待研磨工件8的主动旋转。待研磨工件8和球面研具7之间具有相对运动，从而实现对待研磨工件8的自动化研磨。各轴系和驱动电机均固定在支撑架和对应的支撑箱体内。
本发明的进一步实施例中，上耳座13、下耳座11和口字框架12构成了类十字万向节结构，改变研磨工件轴系与旋转工作台轴系回转轴线的水平距离，可以实现待研磨工件8和球面研具7之间的偏转，保证球面研具7和待研磨工件8的球面之间的充分研磨。
本发明的进一步实施例中，花键轴9和导向花键筒10滑动连接，花键轴9和导向花键筒10的筒底之间具有一定的滑移距离，保证在调节研磨工件轴系与旋转工作台轴系回转轴线水平距离后仍能保证扭矩的有效传递。
本发明的进一步实施例中，研磨件驱动电机17的驱动电机输出轴与研磨件小带轮18相固连，旋转工作台6和待研磨工件8通过轴系与研磨件大带轮16相固连，实现电机输出转速的减速以及提高输出转矩。旋转工作台驱动电机23和研磨件驱动电机17之间实现差速运动，且输出转速比值优选为质数之比，以实现对待研磨工件8表面概率随机且均匀地就行研磨。
本发明的进一步实施例中，旋转工作台6、待研磨工件8、球面研具7内部均有通孔结构，可让研磨液通过，从而在装置下方实现研磨液的收集。
本发明的进一步实施例中，旋转工作台6圆周布置若干组不同半径的安装孔，以满足不同尺寸球面研具7、待研磨工件8的安装，实现不同规格零件的研磨需求。
本发明的进一步实施例中，当待研磨工件8的自身质量较大时，只需靠自重即可保证所需的研磨力，当自身质量较小时，花键轴法兰盘上可添加重量块增加研磨力。
本发明的进一步实施例中，将原球面研具7替换为待研磨球窝，原待研磨工件8替换为球面研具，即可实现对球窝面的研磨。
本发明的进一步实施例中，可以通过改变支撑立柱2的高度，实现对旋转工作台6高度的调节。
本发明的进一步实施例中，请参看图1，本实施例提供一种球面自动研磨机，其包括主支撑架1、支撑立柱2、旋转工作台轴系支撑箱3、旋转工作台大带轮4、旋转工作台大带轮轴系5、旋转工作台6、球面研具7、待研磨工件8，花键轴9，导向花键筒10、下耳座11、口字框架12、上耳座13、研磨件轴系支撑箱14、研磨件大带轮轴系15、研磨件大带轮16、研磨件驱动电机17、研磨件小带轮18、研磨件小带轮轴系19、旋转工作台小带轮轴系20、旋转工作台小带轮21、旋转工作台轴系支撑箱导向燕尾槽22和旋转工作台驱动电机23。
本发明的进一步实施例中，待研磨工件和球面研具7之间具有相对运动，从而实现待研磨工件8的自动化研磨。
本发明的进一步实施例中，旋转平台轴系与研磨件轴系回转中心不共线，通过改变二者之间的水平距离，可以改变待研磨工件8和球面研具7之间的偏转角度，如图2所示，实现对研磨工件8球面的充分接触和研磨。
本发明的进一步实施例中，旋转工作台大带轮4和旋转工作台小带轮21通过齿形带实现运动和扭矩传递。
本发明的进一步实施例中，研磨件大齿轮带轮16和研磨件小齿轮带轮18通过齿形带实现运动和扭矩传递。
本发明的进一步实施例中，待研磨工件8上开设有研磨液入口，旋转轴5-7、旋转工作台6和球面研具7内开设有相连通的密闭通路，旋转工作台轴系支撑箱3的下方设有研磨液排放口，研磨液由研磨液入口注入，流经密闭通路后注入用于容置研磨液的旋转工作台轴系支撑箱3并通过研磨液排放口排出，旋转轴5-7下端可布置研磨液收集装置，研磨液流经密闭通路后注入研磨液收集装置。
本发明的进一步实施例中，旋转平台驱动电机23，通过旋转工作台小带轮轴系20、旋转工作台小带轮21和旋转工作台大带轮4、旋转工作台大带轮轴系5带动旋转工作台6旋转，其中带轮配合是为了降低电机输出转速，同时提高输出扭矩，完成球面研具7的旋转。
本发明的进一步实施例中，研磨件驱动电机17，通过研磨件小带轮轴系19、研磨件小带轮18、研磨件大带轮16、研磨件大带轮轴系15等带动待研磨工件8旋转。其中花键轴9通过底部法兰结构与带研磨工件8连接，通过花键传递扭矩带动工件8旋转。同时花键轴9与导向花键筒10相配合，保证旋转平台轴系与研磨件轴系回转中心水平距离改变时仍能有效传递扭矩，电机转速不需过高，选定转速后匀速运动。旋转工作台驱动电机23和研磨件驱动电机17之间实现差速运动，且输出转速比值优选为质数之比，以实现对待研磨工件表面概率随机且均匀地就行研磨。
本发明的进一步实施例中，旋转平台5圆周布置若干组不同半径的安装孔，以满足不同尺寸研具、研磨工件的安装。
本发明的进一步实施例中，将球面研具7替换为待研磨球窝，原研磨工件8替换为球面研具，即可实现对球窝面的研磨。
本发明的进一步实施例中，当研磨工件8的自身质量较大时，只需靠自重即可保证所需的研磨力，当自身质量较小时，花键轴9法兰上表面上可添加重量块。
本发明的进一步实施例中，为了收集研磨过程中的研磨液，待研磨工件8，球面研具7、旋转工作台6、旋转工作台大带轮轴系5均开有轴向孔，可在旋转工作台大带轮4下方布置研磨液是收集装置。
本发明的进一步实施例中，旋转工作台轴系支撑箱导向燕尾槽22与支撑架1相配合，可以通过改变支撑立柱2的高度，实现对旋转工作台高度的调节。
本发明的进一步实施例中，旋转工作台大带轮轴系5的具体零件图参看图4，包括带轮固定端盖5-1、带轮固定垫圈5-2、外壳5-3、角接触球轴承对5-4和5-8、轴承定位垫圈5-5和5-6、旋转轴5-7、轴承端盖5-9、轴承外垫圈5-10和轴承固定螺母5-11，通过一对角接触球轴承可以提供足够的支撑刚度。其余旋转工作台小带轮轴系20、研磨件大带轮轴系15、研磨件小带轮轴系19结构均可参考图3。
本发明的进一步实施例中，下耳座11、口字框架12、上耳座13相互配合，其作用类似于十字万向节，可以实现不同回转轴线之间的力矩传递，其中口字框架12如图4所示。
本发明的进一步实施例中，球面研磨机利用任何尺寸两个圆相扣时都是整圆弧的原理，并采用主动旋转和摆动的研磨工件与主动旋转的回转台配合，实现球面研具7与待研磨工件8差速旋转地表面相接触，实现产品球面的研磨，加工速度高效，球面度和表面工艺高，结构简单，设备成本低。
本发明的进一步实施例中，研磨件大带轮轴系15为与旋转工作台大带轮轴系5结构相近或相同的带轮转动轴系，包括：固定轴套和研磨件大带轮转动轴，固定轴套安装在研磨件轴系支撑箱14内，研磨件大带轮转动轴设于固定轴套内且与该固定轴套通过两个角接触球轴承转动连接，研磨件大带轮转动轴的一端安装有研磨件大带轮16，研磨件大带轮转动轴的另一端和上耳座13连接，带动由下耳座11、口字框架12、上耳座13组成的万向节结构进行转动。
本发明的进一步实施例中，旋转工作台小带轮轴系20和研磨件小带轮轴系19均由转轴和位于转轴两端的转动轴承组成，研磨件小带轮轴系19的转轴通过两个转动轴承安装在研磨件轴系支撑箱14内，旋转工作台小带轮轴系20的转轴通过两个转动轴承安装在旋转工作台轴系支撑箱3内。
本发明的进一步实施例中，无需通过夹具进行夹持，利用球面研具7的上方球形研磨槽对待研磨工件8进行研磨，保证球面研具7对待研磨工件8的球面进行高效率和高精度研磨，避免夹持力等外力造成球面形变等问题，保证制造过程中加工面是严格的球面。
本发明的进一步实施例中，通过旋转工作台驱动电机23驱动球面研具7转动，通过研磨件驱动电机17驱动位于球形研磨槽内的待研磨工件8转动，通过球面研具7对待研磨工件8进行差速研磨，实现球面研具7对待研磨工件8的球面的高效率研磨。
本发明的进一步实施例中，通过调节支撑立柱2的长度以调节球面研具7和第二传动机构的间距，以调节转向机构的转动角度，进而调节位于球形研磨槽内的待研磨工件8的磨削角度，可以不断调节球面研具7对待研磨工件8的研磨位置和研磨角度，实现球面研具7对待研磨工件8的球面的高精度研磨。
本发明的进一步实施例中，花键轴9安装在导向花键筒10内，并可操作地沿导向花键筒10滑动，在研磨过程中，待研磨工件8初始时并不能完全贴合球面研具7，由于研磨位置和研磨角度的改变导致高速转动的待研磨工件8在球面研具7内发生跳动，此时通过花键轴9在导向花键筒10内的位移，降低跳动过程中对待研磨工件8的束缚，减轻震动带来的损坏，保证研磨过程的顺利进行。
本发明的进一步实施例中，花键轴9的端部安装有法兰盘，法兰盘和待研磨工件8通过螺钉可拆卸的固定连接。
本发明的进一步实施例中，通常依据待研磨工件8的重力作用下，保证球面研具7和待研磨工件8之间的压合力，实现球面研具7对待研磨工件8的球面的研磨，如果待研磨工件8质量较轻，压合力不足，则在花键轴9端部的法兰盘上放置重物，增加球面研具7和待研磨工件8之间的压合力，实现球面研具7对待研磨工件8的球面的高效率和高精度研磨。
本发明的进一步实施例中，半球面研磨机利用两个圆相扣时都是整圆弧的原理，并采用主动旋转和摆动的待研磨工件8与主动旋转的旋转工作台6配合，实现球面研具7与待研磨工件8差速旋转地表面相接触，实现产品球面的研磨，加工速度高效，球面度和表面工艺高，结构简单，设备成本低。
本发明的进一步实施例中，旋转工作台轴系支撑箱3的底板开设有研磨液排放口，旋转工作台轴系支撑箱3的底板的外周向研磨液排放口倾斜，旋转工作台轴系支撑箱3的底板呈锥形状，保证研磨液能够从研磨液排放口排出而不会滞留在旋转工作台轴系支撑箱3内。
本发明的进一步实施例中，旋转工作台小带轮轴系20远离研磨液排放口设置，避免研磨液渗入旋转工作台驱动电机23.
本发明的进一步实施例中，旋转工作台小带轮轴系20的轴承端盖和旋转工作台轴系支撑箱3的底板密封连接，避免研磨液从旋转工作台小带轮轴系20的安装处渗出。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种球面研磨机，其特征在于，包括：
旋转工作台(6)和球面研具(7)，所述球面研具(7)安装在所述旋转工作台(6)上，所述球面研具(7)的上方设有球形研磨槽；
机架和支撑立柱(2)，旋转工作台(6)的下方和所述机架通过所述支撑立柱(2)连接；
第一传动机构和旋转工作台驱动电机(23)，所述第一传动机构和所述旋转工作台驱动电机(23)均安装在所述机架上，旋转工作台驱动电机(23)的输出端和第一传动机构的输入端连接，第一传动机构的输出端和所述旋转工作台(6)连接；
研磨件驱动电机(17)、第二传动机构和转向机构，所述第二传动机构和所述研磨件驱动电机(17)均安装在所述机架上，研磨件驱动电机(17)的输出端和第二传动机构的输入端连接，第二传动机构的输出端和转向机构的输入端连接，所述待研磨工件(8)和转向机构的输出端连接，所述待研磨工件(8)位于所述球形研磨槽内；
通过所述旋转工作台驱动电机(23)驱动所述球面研具(7)转动，通过所述研磨件驱动电机(17)驱动位于所述球形研磨槽内的所述待研磨工件(8)转动，通过所述球面研具(7)对所述待研磨工件(8)进行研磨；
通过调节所述支撑立柱(2)的长度以调节所述球面研具(7)和第二传动机构的间距，以调节转向机构的转动角度，进而调节位于所述球形研磨槽内的待研磨工件(8)的磨削角度。
2.根据权利要求1所述的球面研磨机，其特征在于，所述机架包括：主支撑架(1)、旋转工作台轴系支撑箱(3)和研磨件轴系支撑箱(14)，所述主支撑架(1)包括：相互连接的底架和侧架，研磨件轴系支撑箱(14)和侧架的顶部连接，侧架的中部设有旋转工作台轴系支撑箱导向燕尾槽(22)，所述旋转工作台轴系支撑箱(3)安装在所述旋转工作台轴系支撑箱导向燕尾槽(22)内，支撑立柱(2)的下端和所述底架连接，支撑立柱(2)的上端和所述旋转工作台轴系支撑箱(3)连接，通过调节支撑立柱(2)的长度使所述旋转工作台轴系支撑箱(3)可操作地沿竖直方向滑动。
3.根据权利要求2所述的球面研磨机，其特征在于，所述第一传动机构为带轮传动机构，所述第一传动机构包括：旋转工作台大带轮(4)、旋转工作台大带轮轴系(5)、旋转工作台小带轮轴系(20)和旋转工作台小带轮(21)，所述旋转工作台(6)和所述旋转工作台轴系支撑箱(3)通过所述旋转工作台大带轮轴系(5)连接，所述旋转工作台小带轮轴系(20)安装在所述旋转工作台轴系支撑箱(3)内，所述旋转工作台大带轮(4)安装在所述旋转工作台大带轮轴系(5)上，所述旋转工作台小带轮(21)安装在所述旋转工作台小带轮轴系(20)上，所述旋转工作台大带轮(4)和所述旋转工作台小带轮(21)通过齿形带传动连接，所述旋转工作台驱动电机(23)安装在所述旋转工作台轴系支撑箱(3)上，所述旋转工作台驱动电机(23)的输出端和所述旋转工作台小带轮轴系(20)连接。
4.根据权利要求2所述的球面研磨机，其特征在于，所述第二传动机构为带轮传动机构，所述第二传动机构包括：研磨件小带轮(18)、研磨件小带轮轴系(19)、研磨件大带轮轴系(15)和研磨件大带轮(16)，所述研磨件小带轮轴系(19)和所述研磨件大带轮轴系(15)均安装在所述研磨件轴系支撑箱(14)上，所述研磨件小带轮(18)安装在所述研磨件小带轮轴系(19)上，所述研磨件大带轮(16)安装在所述研磨件大带轮轴系(15)上，所述研磨件大带轮(16)和所述研磨件小带轮(18)通过齿形带传动连接，所述研磨件驱动电机(17)安装在所述研磨件轴系支撑箱(14)上，所述研磨件驱动电机(17)的输出端和所述研磨件小带轮轴系(19)连接。
5.根据权利要求2所述的球面研磨机，其特征在于，所述转向机构为万向节联轴器，所述转向机构包括：上耳座(13)、下耳座(11)和口字框架(12)，所述上耳座(13)和研磨件大带轮轴系(15)的输出端连接，所述上耳座(13)和所述口字框架(12)转动连接，所述下耳座(11)和所述口字框架(12)转动连接。
6.根据权利要求5所述的球面研磨机，其特征在于，还包括：花键轴(9)和导向花键筒(10)，所述导向花键筒(10)安装在所述下耳座(11)上，所述导向花键筒(10)和所述待研磨工件(8)通过所述花键轴(9)连接。
7.根据权利要求3所述的球面研磨机，其特征在于，所述旋转工作台大带轮轴系(5)包括：外壳(5-3)、旋转轴(5-7)、第一角接触球轴承(5-4)和第二角接触球轴承(5-8)，所述外壳(5-3)安装在旋转工作台轴系支撑箱(3)的顶板上，旋转轴(5-7)的中部设于所述外壳(5-3)内，外壳(5-3)的内壁上端和旋转轴(5-7)的外壁通过所述第二角接触球轴承(5-8)转动连接，外壳(5-3)的内壁下端和旋转轴(5-7)的外壁通过所述第一角接触球轴承(5-4)转动连接。
8.根据权利要求7所述的球面研磨机，其特征在于，所述旋转工作台大带轮轴系(5)还包括：带轮固定端盖(5-1)和带轮固定垫圈(5-2)，所述带轮固定端盖(5-1)、所述带轮固定垫圈(5-2)和所述旋转工作台大带轮(4)均安装在旋转轴(5-7)的下端，所述带轮固定垫圈(5-2)设于旋转工作台大带轮(4)的上方，旋转工作台大带轮(4)的下表面和所述旋转轴(5-7)的下端通过所述带轮固定端盖(5-1)连接。
9.根据权利要求7所述的球面研磨机，其特征在于，所述旋转工作台大带轮轴系(5)还包括：第一轴承定位垫圈(5-5)、第二轴承定位垫圈(5-6)、轴承端盖(5-9)、轴承外垫圈(5-10)和轴承固定螺母(5-11)，所述第一轴承定位垫圈(5-5)和所述第二轴承定位垫圈(5-6)均设于所述外壳(5-3)内，所述第一轴承定位垫圈(5-5)和所述第二轴承定位垫圈(5-6)同轴设置，所述第一轴承定位垫圈(5-5)设于所述第二轴承定位垫圈(5-6)的外侧，第二轴承定位垫圈(5-6)的上端抵于第二角接触球轴承(5-8)的内圈，第二轴承定位垫圈(5-6)的下端抵于第一角接触球轴承(5-4)的内圈，第一轴承定位垫圈(5-5)的上端抵于第二角接触球轴承(5-8)的外圈，第一轴承定位垫圈(5-5)的下端抵于第一角接触球轴承(5-4)的外圈，所述轴承端盖(5-9)安装在所述外壳(5-3)的上端，所述轴承固定螺母(5-11)安装在所述旋转轴(5-7)上，所述轴承外垫圈(5-10)设于所述轴承固定螺母(5-11)和所述第一角接触球轴承(5-4)之间，通过所述轴承端盖(5-9)对所述第二角接触球轴承(5-8)进行密封，通过所述轴承固定螺母(5-11)对所述第一角接触球轴承(5-4)进行密封。
10.根据权利要求7所述的球面研磨机，其特征在于，所述待研磨工件(8)上开设有研磨液入口，旋转轴(5-7)、旋转工作台(6)和球面研具(7)内开设有相连通的密闭通路，旋转工作台轴系支撑箱(3)的下方设有研磨液排放口，研磨液由所述研磨液入口注入，流经所述密闭通路后注入用于容置所述研磨液的所述旋转工作台轴系支撑箱(3)并通过所述研磨液排放口排出。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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