CN201338228Y - 带反馈的压力可调的浮动砂带磨削装置 - Google Patents

带反馈的压力可调的浮动砂带磨削装置 Download PDF

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黄智�
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Abstract

一种带反馈的压力可调的浮动砂带磨削装置,在导柱上活套弹簧,弹簧的上端由导柱上的螺母限位,弹簧的下端由挡板限位;在支撑板相对Z轴滑板的侧面上安装回转轴,且回转轴通过轴承与回转座的一端支承,在回转座的另一端安装B轴伺服电机,B轴伺服电机输出轴上的B轴主动齿轮与回转支撑体的外圈齿轮啮合,回转支撑体的内圈固定在Z轴滑板上;在回转座上还装有呈竖直布置的C轴伺服电机,该C轴伺服电机输出轴上的C轴主动齿轮与被动齿轮相啮合,被动齿轮固定在回转轴上。本实用新型解决了曲面抛光中磨削厚薄不均的状况,并使得接触轮的磨削压力控制在允许的误差范围内,且保持压力恒定,从而有效提高了复杂曲面如蒸汽叶片的加工精度,保障了工件的型面质量。

Description

带反馈的压力可调的浮动砂带磨削装置
技术领域
本实用新型属于砂带磨床技术领域,具体地说,尤其涉及带反馈的压力可调的浮动砂带磨削装置。 背景技术随着生产力的进步,工艺水平的提高,许多大型复杂零件都有着复杂的自由曲面,这对于磨削及抛光行业内的工作人员来说无疑是一个巨大的挑战。传统的工艺方式,是先用铣床铣出曲面,然后用手工进行磨削抛光,这与当代自动化产业中高效率、低成本的要求是格格不入的。而在中大型复杂曲面工件的磨削领域,则少量的使用手工加磨床组合的抛光方式,这种抛光方式虽然能实现复杂曲面的打磨与抛光,但是磨床的磨头不能灵活地随自由曲面的位置而变化,故加工效率低、加工精度较差、型面的质量难以保证;同时这种方式需要人工操作,曲面表面的质量与操作人员的熟练程度有很大关系,不仅工人的劳动强度大,而且不能解决曲面抛光中磨削厚薄不均的状况。
在自动化磨削行业,以德国IBS公司的自动化磨床较为先进,其采用了气缸压力浮动原理,它的磨头部分由支撑板、微调滑动板、驱动电机、驱动轮、 接触轮、惰轮、导柱和气缸构成,其中在支撑板上安装驱动电机,该驱动电机的输出轴上套装驱动轮,驱动轮通过砂带与微调滑动板上的接触轮连接,且砂带从惰轮上绕过。所述微调滑动板与导柱的下端固定,导柱的上端与气缸的活塞杆相对接固定。这种结构的砂带磨头存在以下不足:1、 由于其磨头的整体质量较大,惯性矩大,对磨削的质量有很大的影响, 且其切削力未纳入到整个磨削体系中,不能准确反映出磨削压力的变化,不能做到恒压浮动,由此导致加工精度较差、型面的质量难以保证。
2、 接触轮与惰轮之间的砂带是倾斜布置的,这样砂带对接触轮的张力是一个斜拉力,该斜拉力难以平衡,会对磨削过程产生教大影响,进而降低磨削加工的精度。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种带反馈的压力可调的浮动砂带磨削装置,以适用于曲面形状较复杂零件的磨削抛光处理,并有效提高工件的加工精度。
本实用新型的技术方案如下: 一种带反馈的压力可调的浮动砂带磨削装置, 具有支撑板和Z轴滑板,在支撑板的上部安装驱动电机和气缸,其中气缸的活塞杆竖直向下,并通过导柱与微调滑动板连接,在微调滑动板的底端安装接触轮,该接触轮通过砂带与驱动电机上的驱动轮连接,且砂带从惰轮上绕过,其关键在于:在所述导柱上活套有弹簧,该弹簧处于常压縮状态,弹簧的上端由导柱上固定的螺母限位,弹簧的下端由挡板限位,所述挡板固定在支撑板上, 并且所述导柱从该挡板中穿过;在所述支撑板相对Z轴滑板的侧面上通过支座安装回转轴,且回转轴通过轴承与回转座的一端支承,在回转座的另一端安装B 轴伺服电机,该B轴伺服电机水平布置,B轴伺服电机输出轴上的B轴主动齿轮与回转支撑体的外圈齿轮啮合,回转支撑体的内圈固定在Z轴滑板上;在所述回转座上还装有呈竖直布置的C轴伺服电机,该C轴伺服电机输出轴上的C轴主动齿轮与被动齿轮相啮合,所述被动齿轮固定在回转轴上。
本实用新型中,z轴滑板安装在z轴床身的导轨上,由z轴电机驱动,在z轴电机的作用下,磨头可在Z轴方向上下移动;回转支撑体与回转座上的B轴伺服电机结合,可控制回转座连同支撑板及微调滑动板在回转支撑体轴线上作左右摆动,实现B轴方向的运动;回转座上的C轴伺服电机还可以驱动回转轴,带动支撑板及微调滑动板绕回转轴转动,实现C轴方向的运动。Z轴运动、B轴运动、C轴运动再和磨床自有的X轴运动、Y轴运动及A轴运动相结合,使接触轮在空间上具有六个自由度,这样磨头能够随工件自由曲面的位置而变化,从而有效提高了加工效率和加工精度,同时保证了工件型面的质量,解决了曲面抛光中磨削厚薄不均的状况。
本实用新型中弹簧处于常压縮状态,气缸的活塞杆通过导柱拉紧微调滑动板的同时,弹簧始终对气缸的活塞杆产生一个向上的压力,该压力的大小根据微调滑动板的上下起伏而自动调节,这样在磨削过程中弹簧产生的压力能消除磨头自重的影响,使得接触轮的磨削压力近似于气缸输出压力(控制在允许的误差范围内),且保持压力恒定,从而有效提高了复杂曲面如蒸汽叶片的加工精度,保障了工件的型面质量。
在上述支撑板的底端安装第一惰轮和第二惰轮,两者一上一下倾斜布置; 在所述微调滑动板的中部安装第三惰轮和第四惰轮,两者也一上一下倾斜布置, 并且第三、第四惰轮之间中心的连线与第一、第二惰轮之间中心的连线相平行; 所述第三、第四惰轮与接触轮之间的砂带呈竖直分布,第一惰轮与第三惰轮之间的砂带以及第二惰轮与第四惰轮之间的砂带均呈水平分布。
以上结构使得砂带对接触轮的张力在水平方向上,并与磨削反作用力方向相反,两者相互抵消,这样消除了砂带张力对磨削质量的影响;同时,接触轮的磨削正压力与弹簧产生的压力方向相同,在弹簧的自动调节作用下,能消除磨头自重对磨削正压力的影响,并保证磨削正压力在允许的误差范围内,从而进一步提高了复杂曲面工件的加工精度及型面质量。
在上述导柱上装有压片式压力传感器,该压力传感器位于微调滑动板与挡板之间。压力传感器向计算机处理系统传递压力信号,以便于对弹簧的压縮量进行调节。
上述回转支撑体的轴线与接触轮的底部相切;接触轮的中心位于回转轴轴线的延长线上。
为了简化结构,便于拆装,上述被动齿轮为扇形,该被动齿轮的圆弧边设置有与所述C轴主动齿轮啮合的外齿,被动齿轮直线边的中部通过平键与回转轴连接。
有益效果:本实用新型能随工件自由曲面的位置而变化,有效提高了加工效率和加工精度,同时保证了工件型面的质量,解决了曲面抛光中磨削厚薄不均的状况;本实用新型通过增加的弹簧机构来消除磨头自重在磨削过程中的影响,使得接触轮的磨削压力控制在允许的误差范围内,且保持压力恒定,从而进一步提高了复杂曲面如蒸汽叶片的加工精度,保障了工件的型面质量,具有构思巧妙、结构简单、实施容易、改装成本低、产品一致性好、适用范围广等特点。 附图说明图1为本实用新型的结构原理图。
图2为本实用新型中回转座及其相关件的结构示意图。
图3为图2的俯视图。 具体实施方式下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明:如图1、图2、图3所示,驱动电机17安装在支撑板1上端朝向Z轴滑板 16的一侧,并通过支架固定于支撑板1的侧面,在驱动电机17的输出轴上安装有驱动轮2。在驱动电机17的下方设有回转座19,该回转座19靠近支撑板1 的一端通过两个轴承支承有回转轴18,回转轴18的上、下两端通过支座与支撑板1固定连接。支座由连接板26和上、下压板27、 28构成,其中连接板26的一个板面与支撑板l的侧面贴合固定,连接板26另一板面的上、两端分别固定上、下压板27、 28,回转轴18位于两压板27、 28之间,该回转轴18的上、下两端分别伸入压板27、 28对应的安装孔中。
从图1、图2、图3中可知,在回转座19顶部装靠近回转轴18的位置安装有呈竖直布置的C轴伺服电机23,该C轴伺服电机23的输出轴朝上,且输出轴上套装C轴主动齿轮24, C轴主动齿轮24与被动齿轮25相啮合。被动齿轮25 为扇形,该被动齿轮25的圆弧边设置有与C轴主动齿轮24啮合的外齿,被动齿轮25直线边的中部通过平键与回转轴18的顶端联接。在回转座19远离回转轴18端的下部安装B轴伺服电机20,该B轴伺服电机20水平布置,B轴伺服电机20的输出轴朝向Z轴床身29,且输出轴上安装B轴主动齿轮21,该B轴主动齿轮21与回转支撑体22的外圈啮合,回转支撑体22类似于轴承结构,回转支撑体22的内圈固定在Z轴滑板16上,而Z轴滑板16安装在Z轴床身29 的滑轨上。
如图l、图2所示,在支撑板l的上部安装气缸3,气缸3的活塞杆竖直向下,并与导柱4的上端对接固定,导柱4的下端穿过挡板10,且与微调滑动板 5的顶部固定连接。所述挡板10固定在支撑板1上,在挡板10的上方设置弹簧 8,该弹簧8活套在导柱4上,弹簧8处于常压縮状态,弹簧8的上端由导柱4 上固定的螺母9限位,弹簧8的下端由挡板10限位。在挡板10与微调滑动板5 之间设置压力传感器15,该压力传感器15为压片式压力传感器,安装在导柱4 上。
从图1中可知,在支撑板1的底端安装第一惰轮11和第二惰轮12,第一、 第二惰轮ll、 12位于微调滑动板5的旁边,并且第一惰轮ll在上、第二惰轮 12在下,两者倾斜布置,在第一、第二惰轮ll、 12与驱动轮2之间还可以根据需要安装多个惰轮。在所述微调滑动板5的中部安装第三惰轮13和第四惰轮14, 第三惰轮13在上、第四惰轮14在下,两者也倾斜布置。第三惰轮13与第四惰轮14之间的中心连线同第一惰轮11与第二惰轮12之间的中心连线相平行。在所述微调滑动板5的底端安装接触轮6,该接触轮6的底部与回转支撑体22的轴线相切,接触轮6的中心位于回转轴18轴线的延长线上,且接触轮6通过砂带7与驱动轮2连接,砂带7从所有的惰轮上绕过,形成回路。所述第三、第四惰轮13、 14与接触轮6之间的砂带呈竖直分布,即该段的砂带走向与磨削反作用力Pl垂直;第一惰轮11与第三惰轮13之间的砂带以及第二惰轮12与第四惰轮14之间的砂带均呈水平分布,即该段的砂带走向与磨削反作用力Pl平行。
本实用新型中,Z轴滑板16由Z轴电机驱动,在Z轴电机的作用下,磨头可在Z.轴方向上下移动;回转支撑体22与回转座19上的B轴伺服电机20结合, 可控制回转座19连同支撑板1及微调滑动板5在回转支撑体轴线上作左右摆动,
实现B.轴方向的运动;回转座19上的C轴伺服电机23还可以驱动回转轴18, 带动支撑板1及微调滑动板5绕回转轴18转动,实现C轴方向的运动。
砂带7对接触轮6的张力Tl、 T2在水平方向上,并与磨削反作用力Pl方向相反,两者相互抵消,这样消除了砂带张力对磨削质量的影响;同时,弹簧8 始终对气缸3的活塞杆产生一个向上的压力,该压力的大小根据微调滑动板5 的上下起伏而自动调节,该压力的方向与接触轮6的磨削正压力P2方向相同, 在弹簧的自动调节作用下,能消除磨头自重对磨削正压力的影响,使得接触轮的磨削压力控制在允许的误差范围内,且保持压力恒定,从而有效提高了复杂曲面如蒸汽叶片的加工精度,保障了工件的型面质量。

Claims (6)

1. 一种带反馈的压力可调的浮动砂带磨削装置,具有支撑板(1)和Z轴 滑板(16),在支撑板(1)的上部安装驱动电机(17)和气缸(3),其中气缸 (3) 的活塞杆竖直向下,并通过导柱(4)与微调滑动板(5)连接,在微调滑 动板(5)的底端安装接触轮(6),该接触轮(6)通过砂带(7)与驱动电机(17) 上的驱动轮(2)连接,且砂带(7)从惰轮上绕过,其特征在于:在所述导柱 (4) 上活套有弹簧(8),该弹簧(8)处于常压縮状态,弹簧(8)的上端由导 柱(4)上固定的螺母(9)限位,弹簧(8)的下端由挡板(10)限位,所述挡 板(10)固定在支撑板(1)上,并且所述导柱(4)从该挡板(10)中穿过; 在所述支撑板(1)相对Z轴滑板(16)的侧面上通过支座安装回转轴(18), 且回转轴(18)通过轴承与回转座(19)的一端支承,在回转座(19)的另一 端安装B轴伺服电机(20),该B轴伺服电机(20)水平布置,B轴伺服电机(20) 输出轴上的B轴主动齿轮(21)与回转支撑体(22)的外圈齿轮啮合,回转支 撑体(22)的内圈固定在Z轴滑板(16)上;在所述回转座(19)上还装有呈 竖直布置的C轴伺服电机(23),该C轴伺服电机(23)输出轴上的C轴主动齿 轮(24)与被动齿轮(25)相啮合,所述被动齿轮(25)固定在回转轴(18) 上。
2. 根据权利要求1所述的带反馈的压力可调的浮动砂带磨削装置,其特征 在于:在所述支撑板(1)的底端安装第一惰轮(11)和第二惰轮(12),两者 一上一下倾斜布置;在所述微调滑动板(5)的中部安装第三惰轮(13)和第四 惰轮(14),两者也一上一下倾斜布置,并且第三、第四惰轮(13、 14)之间中心的连线与第一、第二惰轮(11、 12)之间中心的连线相平行;所述第三、第 四惰轮(13、 14)与接触轮(6)之间的砂带呈竖直分布,第一惰轮(11)与第 三惰轮(13)之间的砂带以及第二惰轮(12)与第四惰轮(14)之间的砂带均 呈水平分布。
3. 根据权利要求1或2所述的带反馈的压力可调的浮动砂带磨削装置,其 特征在于:在所述导柱(4)上装有压片式压力传感器(15),该压力传感器(15) 位于微调滑动板(5)与挡板(10)之间。 4、 根据权利要求1或2所述的带反馈的压力可调的浮动砂带磨削装置,其 特征在于:所述回转支撑体(22)的轴线与接触轮(6)的底部相切。
5. 根据权利要求1或2所述的带反馈的压力可调的浮动砂带磨削装置,其 特征在于:所述接触轮(6)的中心位于回转轴(18)轴线的延长线上。
6. 根据权利要求l所述的带反馈的压力可调的浮动砂带磨削装置,其特征 在于:所述被动齿轮(25)为扇形,该被动齿轮(25)的圆弧边设置有与所述C 轴主动齿轮(24)啮合的外齿,被动齿轮(25)直线边的中部通过平键与回转 轴(18)连接。
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