CN201140361Y

CN201140361Y - 刚性散体柔度可调抛光磨头

Info

Publication number: CN201140361Y
Application number: CNU2007201839550U
Authority: CN
Inventors: 张宪; 何洋; 王扬渝; 石林; 赵章风
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2007-09-30
Filing date: 2007-09-30
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2017-09-30

Abstract

本实用新型涉及一种刚性散体柔度可调抛光磨头，所述的抛光磨头包括以皮制材料作为工作面的抛光囊，抛光囊内填充有导磁刚性颗粒，所述抛光囊的安装支架连接一导磁的空心转轴，所述空心转轴通过轴承装在套筒内，所述空心转轴外装有电感线圈，转轴的空腔连接有输入抛光磨粒的管路，所述的抛光囊支架的中心孔连通所述转轴的空腔，所述抛光囊的工作面上开有与所述支架的中心孔连通的抛光磨粒溢出开口。本实用新型提供一种对自由曲面适应性好、可实时控制抛光囊刚度、曲面抛光效率高、可进行曲面尺寸修正的刚性散体柔度可调抛光磨头。

Description

刚性散体柔度可调抛光磨头

(一)技术领域

本实用新型涉及一种与多自由度数控机床配合使用的模具自由曲面抛光工具，可应用于模具抛光自动化的场合。

(二)背景技术

近年来，模具制造业的发展日趋迅猛，涉及面日益广泛。诸如汽车、航空、船舶、玩具、电子产品、民用家电等，几乎无所不及。在模具制造中，塑料模、压铸模、锻造模等模具型腔的表面复杂，自由曲面所占的比例高，加工工艺难度最大，对其表面粗糙度要求很高，所以必须进行型腔抛光处理，以提高模具的使用寿命。抛光作为模具型腔加工的一道重要工序，其加工时间占整个模具制造时间的30％～50％，其成本占全部制造成本的5％～30％。抛光已成为模具制造过程中的瓶颈。

模具抛光直接影响模具质量的好坏，目前自由曲面模具最主要的抛光方式还是手工抛光，存在加工能力差、抛光效率低、劳动强度大，对抛光工人的经验、技术要求高等缺点。查阅现有的传统和新型的自由曲面抛光工具存在以下缺点：1、抛光工具与自由曲面接触面积小，抛光效率较低；2、传统柔性抛光工具一般是利用弹簧或柔性抛光材料获得与被抛工件曲面之间的柔性接触，与自由曲面的适应性差；3、不能实时在线调节抛光囊的刚度，根据自由曲面特性局部精确抛光或修正；4、抛光磨料施加困难，所用装置复杂；5、普通气囊抛光工具受气囊本身条件的限制，不可高精度实时控制抛光囊形状，与曲面适应性差；6、超声机械抛光工具由于受超声振幅和功率的限制，仅适于窄、深槽、圆角、棱角等局部加工，大面积抛光效率低；7、已有的柔性抛光技术，具有较高的抛光精度，但由于抛光垫材料、抛光囊刚度的变化范围小，以及实时控制性差的原因，还不能实现对模具自由曲面的尺寸修正以及高效率粗抛等功能。

(三)实用新型内容

为了克服已有模具自由曲面抛光工具存在的抛光囊部分柔性接触对自由曲面适应性差、不可实时控制抛光囊刚度、曲面抛光效率低、不可进行曲面尺寸修正等缺点，本实用新型提供一种对自由曲面适应性好、可实时控制抛光囊刚度、曲面抛光效率高、可进行曲面尺寸修正的刚性散体柔度可调抛光磨头。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

刚性散体柔度可调抛光磨头，所述的抛光磨头包括以皮制材料作为工作面的抛光囊，抛光囊内填充有导磁刚性颗粒，所述抛光囊的安装支架连接一导磁的空心转轴，所述空心转轴通过轴承装在套筒内，所述空心转轴外装有电感线圈，转轴的空腔连接有输入抛光磨粒的管路，所述的抛光囊支架的中心孔连通所述转轴的空腔，所述抛光囊的工作面上开有与所述支架的中心孔连通的抛光磨粒溢出开口。

进一步，所述的抛光囊的工作面为牛皮制成的环状曲面体抛光垫，抛光囊内设有与所述抛光垫形状配合的橡胶内衬，所述的抛光磨粒溢出开口开在所述环状曲面体抛光垫的内凹陷处。

进一步，所述空心转轴上支撑有两个轴承支座，近抛光囊侧的前轴承支座内装有用于空心转轴轴向定位的角接触球轴承，远离抛光囊侧的后轴承支座内装有向心球轴承，所述的后端轴承支座内留有空心转轴热涨时，向心球轴承轴向游动的空间。

优选的，所述转轴与所述安装支架之间的过渡面为锥面。

优选的，所述的电感线圈为直流线圈。

所述的空心转轴上装有用于抛光囊拆卸的拆卸螺母。

本实用新型的基本原理是：刚性散体柔度可调抛光磨头可夹持在数控机床，如工业机器人、数控加工中心等的动力头上进行高速旋转；通过调节线圈的电流改变抛光囊周围磁场的强度和分布，进而调节抛光囊内部刚性导磁散体的分布状态和剪切模量来调节抛光囊刚度，使抛光压力发生变化，形成柔性抛光工作面；牛皮制成的带孔环状曲面体抛光垫在工作时形成环形柔性抛光工作面可方便地与被抛光工件的自由曲面形成大面积均匀柔性接触；空心转轴中流下的抛光磨料在抛光囊旋转产生的离心力以及抛光垫和工件之间产生的挤压力的共同作用下，磨料在抛光垫和工件之间均匀分布，可改善抛光的精度和纹理的均匀性，同时提高了抛光时的材料去除率；机床具有的多自由度控制系统可调节磨头的抛光姿态，实现抛光的自动化。

本实用新型所述的刚性散体柔度可调抛光磨头的有益效果主要表现在：

(1)可以通过调节线圈上的电流大小、方向实时在线控制抛光囊内部的刚性散体的分布状态和剪切模量，改变抛光囊刚度，进而改变抛光工作面与被抛光工件的自由曲面之间正压力，改善抛光效果和抛光效率；

(2)由牛皮制成的带孔环状曲面体抛光垫、橡胶内衬、安装支架以及导磁刚性颗粒组成的抛光囊结合空心轴可使抛光磨料顺利流入，均匀的分布在抛光工作面上，改善抛光的精度和纹理的均匀性，同时提高了抛光时的材料去除率，提高抛光的效率；

(3)可以方便地与多种机床配合使用，采用不同的磨料或抛光粉，可分别实现粗抛和精抛，实现抛光的自动化，有效提高抛光效率和经济效益；

(4)可根据自由曲面的特性实时改变抛光囊的刚度、抛光压力，进行局部抛光或修整。

(四)附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

(五)具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

参照附图：刚性散体柔度可调抛光磨头，所述的抛光磨头包括以皮制材料作为工作面的抛光囊，抛光囊内填充有导磁刚性颗粒3，所述抛光囊的安装支架4连接一导磁的空心转轴11，所述空心转轴11通过轴承装在套筒9内，所述空心转轴11外装有电感线圈8，转轴11的空腔连接有输入抛光磨粒的管路，所述的抛光囊支架4的中心孔连通所述转轴11的空腔，所述抛光囊的工作面上开有与所述支架4的中心孔连通的抛光磨粒溢出开口10。

所述的抛光囊的工作面为牛皮制成的环状曲面体抛光垫1，抛光囊内设有与所述抛光垫1形状配合的橡胶内衬2，所述的抛光磨粒溢出开口10开在所述环状曲面体抛光垫1的内凹陷处。

所述空心转轴11上支撑有两个轴承支座，近抛光囊侧的前轴承支座6内装有用于空心转轴11轴向定位的两个角接触球轴承7，远离抛光囊侧的后轴承支座12内装有一个向心球轴承13，所述的后端轴承支座12内留有空心转轴11热涨时，向心球轴承13轴向游动的空间。

优选的，所述转轴11与所述安装支架4之间的过渡面为锥面。

优选的，所述的电感线圈8为直流线圈。

所述的空心转轴11上装有用于抛光囊拆卸的拆卸螺母5。

其工作原理为：抛光囊的外表面覆盖着一层牛皮制成的带孔环状曲面体抛光垫1，在空心转轴11的带动下高速旋转，抛光磨料从空心转轴11中顺利流下，在抛光囊旋转产生的离心力以及抛光垫1和工件之间产生的挤压力的共同作用下，均匀分布在抛光垫1和工件之间，抛光垫1与被抛光工件的自由曲面形成大面积均匀柔性接触形成柔性抛光工作面，通过调节电感线圈4的电流改变抛光囊周围磁场的强度和分布，进而调节抛光囊内部导磁刚性颗粒3的分布状态和剪切模量来调节抛光囊刚度，使抛光压力发生变化，根据曲面特性进行实时控制，实现粗抛、精抛和局部修整，改善抛光的效果提高抛光效率。

Claims

1、刚性散体柔度可调抛光磨头，其特征在于：所述的抛光磨头包括以皮制材料作为工作面的抛光囊，抛光囊内填充有导磁刚性颗粒，所述抛光囊的安装支架连接一导磁的空心转轴，所述空心转轴通过轴承装在套筒内，所述空心转轴外装有电感线圈，转轴的空腔连接有输入抛光磨粒的管路，所述的抛光囊支架的中心孔连通所述转轴的空腔，所述抛光囊的工作面上开有与所述支架的中心孔连通的抛光磨粒溢出开口。

2、如权利要求1所述的刚性散体柔度可调抛光磨头，其特征在于：所述的抛光囊的工作面为牛皮制成的环状曲面体抛光垫，抛光囊内设有与所述抛光垫形状配合的橡胶内衬，所述的抛光磨粒溢出开口开在所述环状曲面体抛光垫的内凹陷处。

3、如权利要求1或2所述的刚性散体柔度可调抛光磨头，其特征在于：所述空心转轴上支撑有两个轴承支座，近抛光囊侧的前轴承支座内装有用于空心转轴轴向定位的角接触球轴承，远离抛光囊侧的后轴承支座内装有向心球轴承，所述的后端轴承支座内留有空心转轴热涨时，向心球轴承轴向游动的空间。

4、如权利要求3所述的刚性散体柔度可调抛光磨头，其特征在于：所述转轴与所述安装支架之间的过渡面为锥面。

5、如权利要求4所述的刚性散体柔度可调抛光磨头，其特征在于：所述的电感线圈为直流线圈。

6、如权利要求5所述的刚性散体柔度可调抛光磨头，其特征在于：所述的空心转轴上装有用于抛光囊拆卸的拆卸螺母。