CN116871987A - 一种薄壁圆筒件内壁机械打磨装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种薄壁圆筒件内壁机械打磨装置及其使用方法，涉及一种打磨装置及方法。底座上方设置升降横梁，升降横梁中间转动安装驱动电机驱动的中心轴，底座表面中间安装自定心夹具，打磨机构包括与中心轴底端铰接的调节板，调节板与中心轴之间铰接斜向伸缩杆，通过两根连接柱铰接在调节板下方的环形基板，环形基板边缘呈十字形加工四条豁口，环形基板安装伺服电机并固定∞字形凸轮，位于环形基板下方的外圆周设置打磨胶圈的形变承载环，形变承载环内圆周呈十字形设置四个支撑块与豁口滑动配合，通过∞字形凸轮实现形变承载环在圆形和椭圆形之间的切换。能够在同一时刻对打磨胶圈对应的圆周区域进行整体打磨，不受到偏心力影响，提高打磨的一致性。

Description

一种薄壁圆筒件内壁机械打磨装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种打磨装置及方法，尤其是一种薄壁圆筒件内壁机械打磨装置及其使用方法，属于机械打磨加工技术领域。

背景技术

打磨作业是机械零件生产加工过程中的必要手段，用以去除构件表面的毛刺等，使表面更加光滑。薄壁圆筒件是一种常用的机械零件，传统的打磨形式普遍是将打磨件定位，而将薄壁圆筒件通过夹具固定并控制旋转，从而完成打磨任务。

比如，公告号CN111941165B、公告日2022年4月5日、名称为一种圆柱零件内外圈打磨设备的中国发明授权专利，其就是通过固定机构对圆柱零件进行固定并通过旋转电机控制旋转，而在圆柱零件另一端设置类似固定形式的内、外圈打磨机构。然而，这种打磨形式的打磨件与零件侧壁之间是线接触或者较小的面接触，随着零件的旋转逐步完成圆周范围的打磨，零件会受到偏心力影响，同时随着打磨件的先后磨损不同，都会导致零件表面先后打磨的差异性，使薄壁圆筒件打磨的一致性差。

发明内容

为解决背景技术存在的不足，本发明提供一种薄壁圆筒件内壁机械打磨装置及其使用方法，它能够在同一时刻对薄壁圆筒件内壁与打磨胶圈对应的圆周区域进行整体打磨，同轴受力不会受到偏心力影响，提高打磨的一致性。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

一种薄壁圆筒件内壁机械打磨装置，包括底座、自定心夹具、升降横梁、中心轴、驱动电机以及打磨机构，所述底座上方设置升降横梁，所述升降横梁中间位置底部竖向转动安装中心轴，所述驱动电机固定在升降横梁上并驱动所述中心轴旋转，底座上表面中间位置安装自定心夹具能够将薄壁圆筒件在与中心轴同轴的位置进行定位，所述打磨机构包括调节板、环形基板、伺服电机、形变承载环及四个支撑块，所述调节板中间位置与中心轴底端铰接，且调节板上表面一端与中心轴侧壁之间通过斜向伸缩杆铰接，所述环形基板同轴设置在中心轴下方，调节板下表面两端与环形基板上表面中间位置两侧通过并列排布的两根连接柱铰接，环形基板边缘呈十字形排布加工四条豁口，所述伺服电机同轴固定在环形基板上表面，且伺服电机输出轴向下伸出并同轴固定∞字形凸轮，所述形变承载环外圆周设置凹槽并紧密套设打磨胶圈，所述打磨胶圈外圆周加工设置打磨颗粒层，所述四个支撑块呈十字形排布粘固在形变承载环内圆周，四个支撑块上表面中间位置一体设置导向定位柱分别与所述四条豁口滑动配合，且所述导向定位柱紧邻豁口表面设置防脱限位环，四个支撑块内侧端通过四根连杆铰接且四个铰接点均设置滚轮，所述∞字形凸轮配合设置在四个所述滚轮之间，通过∞字形凸轮的旋转能够实现形变承载环在圆形和椭圆形之间的切换。

一种薄壁圆筒件内壁机械打磨装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：将薄壁圆筒件放置在底座上表面并位于自定心夹具内；

步骤二：启动伺服电机进行角度调节，直至∞字形凸轮两端支撑在与调节板同向的两个支撑块内侧端之间，使形变承载环及其搭载的打磨胶圈变换为椭圆形；

步骤三：控制斜向伸缩杆伸长使变换为椭圆形的形变承载环及其搭载的打磨胶圈进行倾斜，直至投影面积小于薄壁圆筒件的内部圆形面积，之后升降横梁下降将打磨机构伸入薄壁圆筒件内底部；

步骤四：再次启动伺服电机进行角度调节，直至∞字形凸轮复位，使形变承载环及其搭载的打磨胶圈切换回圆形，同时控制斜向伸缩杆复位，使切换回圆形的形变承载环及其搭载的打磨胶圈恢复水平状态并紧密支撑在薄壁圆筒件内壁底部；

步骤五：将环形精度板的四个定位孔压装在四个支撑块的导向定位柱上，对四个支撑块的位置进行限定；

步骤六：通过自定心夹具将薄壁圆筒件底端进行固定，启动驱动电机同时控制升降横梁上升，通过中心轴带动打磨机构旋转同时上升，在打磨胶圈的作用下完成对薄壁圆筒件内壁的机械打磨。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过形变承载环外圆周搭载的打磨胶圈，能够在同一时刻对薄壁圆筒件内壁与打磨胶圈对应的圆周区域进行整体打磨，通过配套设置的四个支撑块，在伺服电机控制∞字形凸轮旋转时，能够使形变承载环在圆形和椭圆形之间进行切换，通过配套设置的斜向伸缩杆，能够使变换为椭圆形的形变承载环进行倾斜，倾斜过程中椭圆形的投影面积小于薄壁圆筒件的内部圆形面积时，进行打磨机构的下降动作，之后形变承载环再恢复水平状态和圆形，通过打磨胶圈的旋转和上升即可实现薄壁圆筒件内壁的打磨作业，同轴受力使薄壁圆筒件不会受到偏心力影响，打磨胶圈对应的圆周区域同时打磨，加强薄壁圆筒件内壁打磨的一致性，提高打磨质量。

附图说明

图1是本发明的薄壁圆筒件内壁机械打磨装置的整体结构轴测图；

图2是本发明的打磨机构的拆分结构轴测图；

图3是本发明的形变承载环与四个支撑块的装配结构轴测图；

图4是本发明的打磨机构在形变承载环为椭圆且倾斜状态的轴测图；

图5是图4的A向视图。

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，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，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。

如图1～图5所示，一种薄壁圆筒件内壁机械打磨装置，包括底座1、自定心夹具2、升降横梁3、中心轴5、驱动电机6以及打磨机构。

结合图1所示，所述底座1上方设置升降横梁3用于打磨机构的升降动作控制，具体的，可在底座1上表面两侧并列设置两个护筒1-1，在升降横梁3底部两侧并列设置两个插接柱3-1，所述两个插接柱3-1分别与所述两个护筒1-1竖向插装连接，升降横梁3一端与底座1之间通过安装升降气缸4实现升降动作。所述升降横梁3中间位置底部竖向转动安装中心轴5用于打磨机构的扭矩传递，所述驱动电机6固定在升降横梁3上并驱动所述中心轴5旋转提供扭矩。底座1上表面中间位置安装自定心夹具2能够将薄壁圆筒件在与中心轴5同轴的位置进行定位，具体的，自定心夹具2包括上圆环和下圆环，所述下圆环固定在底座1上表面中间位置，下圆环等角度排布并滑动设置三个径向夹块，所述上圆环同轴转动安装在下圆环顶部，上圆环等角度排布设置三条弧线斜槽，所述三个径向夹块顶部一体设置导向凸起并分别伸入所述三条弧线斜槽内，可在上圆环两侧设置把手便于旋转，通过上圆环的旋转，在三条弧线斜槽的作用下即可控制三个径向夹块同步向内侧聚拢，进而对薄壁圆筒件进行自定心形式的夹持定位。

结合图2所示，所述打磨机构包括调节板7、环形基板9、伺服电机11、形变承载环12及四个支撑块13。所述调节板7中间位置与中心轴5底端铰接，且调节板7上表面一端与中心轴5侧壁之间通过斜向伸缩杆8铰接，这样通过所述斜向伸缩杆8的伸长即可控制调节板7进行倾斜动作。所述环形基板9同轴设置在中心轴5下方，调节板7下表面两端与环形基板9上表面中间位置两侧通过并列排布的两根连接柱10铰接，形成四点铰接的矩形结构。

结合图4所示，当调节板7倾斜时，在自重作用下环形基板9也会随之倾斜，形成四点铰接的平行四边形结构。

回看图2所示，环形基板9边缘呈十字形排布加工四条豁口9-1对四个支撑块13的移动起到导向限制作用。所述伺服电机11同轴固定在环形基板9上表面，且伺服电机11输出轴向下伸出并同轴固定∞字形凸轮11-1。所述形变承载环12外圆周设置凹槽并紧密套设打磨胶圈12-1，所述打磨胶圈12-1外圆周加工设置打磨颗粒层。所述四个支撑块13呈十字形排布粘固在形变承载环12内圆周。

结合图3所示，四个支撑块13上表面中间位置一体设置导向定位柱13-1分别与所述四条豁口9-1滑动配合，且所述导向定位柱13-1紧邻豁口9-1表面设置防脱限位环13-2。

结合图5所示，四个支撑块13内侧端通过四根连杆14铰接且四个铰接点均设置滚轮13-3。所述∞字形凸轮11-1配合设置在四个所述滚轮13-3之间，通过∞字形凸轮11-1的旋转能够实现形变承载环12在圆形和椭圆形之间的切换。

结合图3所示，为增强形变承载环12在椭圆形下的稳定性，可在∞字形凸轮11-1两端分别加工设置弧形定位槽11-2，当∞字形凸轮11-1旋转至相应角度时，对应两个支撑块13的滚轮13-3即可卡入两个所述弧形定位槽11-2内，保证∞字形凸轮11-1的稳定。

结合图2所示，为避免形变承载环12在贴靠薄壁圆筒件内壁旋转时产生形变，打磨机构还配设有环形精度板15，所述环形精度板15等角度排布设置四个定位孔15-1，环形精度板15通过所述四个定位孔15-1能够压装在四个支撑块13的导向定位柱13-1上，且此时形变承载环12及其搭载的打磨胶圈12-1均为圆形，这样就能够进一步保证形变承载环12及其搭载的打磨胶圈12-1的形状的稳定，提升精度。

结合图1所示，为便于环形精度板15在打磨过程中的使用，在不使用时可将环形精度板15套设在中心轴5外部，在升降横梁3中间位置设置两个托钩将环形精度板15托挂在升降横梁3底部，使用时只需向两侧滑动所述两个托钩即可取下环形精度板15，向下沿着中心轴5移动最终压装在四个支撑块13的导向定位柱13-1上，对四个支撑块13进行定位，保证圆形状态的形变承载环12及其搭载的打磨胶圈12-1的稳定。

如图1～图5所示，一种薄壁圆筒件内壁机械打磨装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：将薄壁圆筒件放置在底座1上表面并位于自定心夹具2内；

步骤二：启动伺服电机11进行角度调节，直至∞字形凸轮11-1两端支撑在与调节板7同向的两个支撑块13内侧端之间，使形变承载环12及其搭载的打磨胶圈12-1变换为椭圆形；

步骤三：控制斜向伸缩杆8伸长使变换为椭圆形的形变承载环12及其搭载的打磨胶圈12-1进行倾斜，直至投影面积小于薄壁圆筒件的内部圆形面积，之后升降横梁3下降将打磨机构伸入薄壁圆筒件内底部；

步骤四：再次启动伺服电机11进行角度调节，直至∞字形凸轮11-1复位，使形变承载环12及其搭载的打磨胶圈12-1切换回圆形，同时控制斜向伸缩杆8复位，使切换回圆形的形变承载环12及其搭载的打磨胶圈12-1恢复水平状态并紧密支撑在薄壁圆筒件内壁底部；

步骤五：将环形精度板15的四个定位孔15-1压装在四个支撑块13的导向定位柱13-1上，对四个支撑块13的位置进行限定；

步骤六：通过自定心夹具2将薄壁圆筒件底端进行固定，启动驱动电机6同时控制升降横梁3上升，通过中心轴5带动打磨机构旋转同时上升，在打磨胶圈12-1的作用下完成对薄壁圆筒件内壁的机械打磨。

本发明以形变承载环12及其搭载的打磨胶圈12-1作为薄壁圆筒件内壁的打磨件，通过伺服电机11调节∞字形凸轮11-1的角度能够实现形变承载环12在圆形和椭圆形之间的切换，在椭圆形状态下形变承载环12在调节板7长度方向上进行伸长，而在调节板7宽度方向上进行缩窄，此时通过斜向伸缩杆8控制形变承载环12进行倾斜，其在投影上的面积就会变化，当小于薄壁圆筒件的内部圆形面积时即可进行打磨机构的伸入动作，直至伸入薄壁圆筒件内底部，再使形变承载环12恢复水平同时恢复为圆形，打磨胶圈12-1即可紧密支撑在薄壁圆筒件内壁底部，此时打磨机构在旋转的同时上升，即可完成薄壁圆筒件内壁的机械打磨，打磨胶圈12-1在圆周方向与薄壁圆筒件内壁面接触，并且同轴受力，使打磨更加稳定，提高先后打磨的一致性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的装体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种薄壁圆筒件内壁机械打磨装置，其特征在于：包括底座(1)、自定心夹具(2)、升降横梁(3)、中心轴(5)、驱动电机(6)以及打磨机构，所述底座(1)上方设置升降横梁(3)，所述升降横梁(3)中间位置底部竖向转动安装中心轴(5)，所述驱动电机(6)固定在升降横梁(3)上并驱动所述中心轴(5)旋转，底座(1)上表面中间位置安装自定心夹具(2)能够将薄壁圆筒件在与中心轴(5)同轴的位置进行定位，所述打磨机构包括调节板(7)、环形基板(9)、伺服电机(11)、形变承载环(12)及四个支撑块(13)，所述调节板(7)中间位置与中心轴(5)底端铰接，且调节板(7)上表面一端与中心轴(5)侧壁之间通过斜向伸缩杆(8)铰接，所述环形基板(9)同轴设置在中心轴(5)下方，调节板(7)下表面两端与环形基板(9)上表面中间位置两侧通过并列排布的两根连接柱(10)铰接，环形基板(9)边缘呈十字形排布加工四条豁口(9-1)，所述伺服电机(11)同轴固定在环形基板(9)上表面，且伺服电机(11)输出轴向下伸出并同轴固定∞字形凸轮(11-1)，所述形变承载环(12)外圆周设置凹槽并紧密套设打磨胶圈(12-1)，所述打磨胶圈(12-1)外圆周加工设置打磨颗粒层，所述四个支撑块(13)呈十字形排布粘固在形变承载环(12)内圆周，四个支撑块(13)上表面中间位置一体设置导向定位柱(13-1)分别与所述四条豁口(9-1)滑动配合，且所述导向定位柱(13-1)紧邻豁口(9-1)表面设置防脱限位环(13-2)，四个支撑块(13)内侧端通过四根连杆(14)铰接且四个铰接点均设置滚轮(13-3)，所述∞字形凸轮(11-1)配合设置在四个所述滚轮(13-3)之间，通过∞字形凸轮(11-1)的旋转能够实现形变承载环(12)在圆形和椭圆形之间的切换。

2.根据权利要求1所述的一种薄壁圆筒件内壁机械打磨装置，其特征在于：所述底座(1)上表面两侧并列设置两个护筒(1-1)，所述升降横梁(3)底部两侧并列设置两个插接柱(3-1)，所述两个插接柱(3-1)分别与所述两个护筒(1-1)竖向插装连接，升降横梁(3)一端与底座(1)之间通过安装升降气缸(4)实现升降动作。

3.根据权利要求1所述的一种薄壁圆筒件内壁机械打磨装置，其特征在于：所述自定心夹具(2)包括上圆环和下圆环，所述下圆环固定在底座(1)上表面中间位置，下圆环等角度排布并滑动设置三个径向夹块，所述上圆环同轴转动安装在下圆环顶部，上圆环等角度排布设置三条弧线斜槽，所述三个径向夹块顶部一体设置导向凸起并分别伸入所述三条弧线斜槽内。

4.根据权利要求1所述的一种薄壁圆筒件内壁机械打磨装置，其特征在于：所述∞字形凸轮(11-1)两端分别加工设置弧形定位槽(11-2)。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种薄壁圆筒件内壁机械打磨装置，其特征在于：所述打磨机构还配设有环形精度板(15)，所述环形精度板(15)等角度排布设置四个定位孔(15-1)，环形精度板(15)通过所述四个定位孔(15-1)能够压装在四个支撑块(13)的导向定位柱(13-1)上，且此时所述形变承载环(12)及其搭载的打磨胶圈(12-1)均为圆形。

6.根据权利要求5所述的一种薄壁圆筒件内壁机械打磨装置，其特征在于：所述环形精度板(15)套设在中心轴(5)外部，所述升降横梁(3)中间位置设置两个托钩能够将环形精度板(15)托挂在升降横梁(3)底部。

7.一种薄壁圆筒件内壁机械打磨装置的使用方法，其特征在于：根据权利要求5所述的机械打磨装置，其使用方法包括以下步骤：

步骤一：将薄壁圆筒件放置在底座(1)上表面并位于自定心夹具(2)内；

步骤二：启动伺服电机(11)进行角度调节，直至∞字形凸轮(11-1)两端支撑在与调节板(7)同向的两个支撑块(13)内侧端之间，使形变承载环(12)及其搭载的打磨胶圈(12-1)变换为椭圆形；

步骤三：控制斜向伸缩杆(8)伸长使变换为椭圆形的形变承载环(12)及其搭载的打磨胶圈(12-1)进行倾斜，直至投影面积小于薄壁圆筒件的内部圆形面积，之后升降横梁(3)下降将打磨机构伸入薄壁圆筒件内底部；

步骤四：再次启动伺服电机(11)进行角度调节，直至∞字形凸轮(11-1)复位，使形变承载环(12)及其搭载的打磨胶圈(12-1)切换回圆形，同时控制斜向伸缩杆(8)复位，使切换回圆形的形变承载环(12)及其搭载的打磨胶圈(12-1)恢复水平状态并紧密支撑在薄壁圆筒件内壁底部；

步骤五：将环形精度板(15)的四个定位孔(15-1)压装在四个支撑块(13)的导向定位柱(13-1)上，对四个支撑块(13)的位置进行限定；

步骤六：通过自定心夹具(2)将薄壁圆筒件底端进行固定，启动驱动电机(6)同时控制升降横梁(3)上升，通过中心轴(5)带动打磨机构旋转同时上升，在打磨胶圈(12-1)的作用下完成对薄壁圆筒件内壁的机械打磨。