CN208697114U - 基于力流变流体的立式轮盘抛光装置的抛光系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及基于力流变流体的立式轮盘抛光装置的抛光系统，包括公转轴，公转轴上设有两个在公转轴转动时随公转轴一起转动的公转轮盘，两个公转轮盘之间设有至少一根可相对公转轮盘自转且在公转轮盘转动时随公转轮盘公转的自转轴，自转轴上设有工件夹具；所述公转轴由公转电机驱动；所述自转轴由自转电机驱动。本实用新型的两个公转轮盘之间可以设置多根自转轴，每根自转轴上可以装夹多个工件，可以同时对多个工件进行高效、高加工精度抛光，且可抛光各种面型工件，适用范围广，尤其适于加工中空类工件。

Description

基于力流变流体的立式轮盘抛光装置的抛光系统

本申请是申请日为2018年5月24日，申请号为201820779362.9，实用新型名称为“基于力流变流体的立式轮盘抛光装置”的实用新型专利申请的分案申请。

技术领域

本实用新型涉及精密/超精密加工技术，具体涉及基于力流变流体的立式轮盘抛光装置。

背景技术

随着现代科学技术的快速发展，人们对产品的加工质量、加工精度、加工成本和加工效率的要求越来越高，同时对环境保护也提出了一定的要求。现如今一些先进的超精密抛光技术，如磁场辅助抛光、电场辅助抛光、弹性发射加工、化学机械抛光等已成为获得超精密光滑表面的重要加工方法。

磁场辅助抛光方法是利用控制磁场的强弱使磁流体带动磨粒对工件施加压力，从而获得高形状精度、高表面质量的抛光方法，主要包括磁性磨粒加工、磁浮置抛光和磁流变抛光。磁流变抛光具有加工效率较高(加工典型材料如光学玻璃时材料去除率为10μm/min)、加工表面质量高、材料去除特性恒定、加工碎屑实时去除等优点。但是磁流变抛光技术的加工介质(磁性磨粒、磁悬浮液和磁流变液)的制作比较复杂，使用成本较高，且加工设备需要较为复杂的磁辅助装置，制约了这种加工方法的应用。电解抛光和电流变抛光是电场辅助抛光中常用的加工方法，电解抛光利用电解液在工件表面凸起部位电流密度大导致金属溶解较快的原理；电流变抛光是利用电流变液对工件进行抛光，抛光过程中随着外加电场场强的增加电流变液的粘度增加，磨粒被聚集在针状电极附近，形成柔性抛光工具。目前，在金相样品的制备、金属的精加工以及要求金属表面质量高与表面粗糙度高的加工领域，电解抛光得到了广泛的应用，但是这种抛光方法只能应用于某些金属工件，同时需要一套电解装置，且电解液中的六价铬会对环境造成很大的影响。磨粒流抛光是通过载有磨料的黏弹体在压力下反复通过工件表面实现抛光加工，其需要复杂的磨粒流推动系统，且工件抛光效率较低。

抛光液与工件接触部分，因受到力的作用，其流变特性会发生改变,接触范围内抛光液的粘度增大,对磨粒的把持力增强,抛光液中具有抛光作用的磨粒对工件产生微切削作用实现工件表面微凸体材料的去除,从而可以实现对工件表面的精密抛光。但是，目前，尚缺少一种加工效率高、适用范围广、装置结构简单的基于力流变流体的立式轮盘抛光装置。

综上所述，现有的加工设备加工过程复杂、设备成本高，并且很难满足工件高效、高质量、低成本、低污染的抛光要求。

实用新型内容

为克服现有技术中所存在的上述不足，本实用新型提供了一种基于力流变流体的立式轮盘抛光装置。本实用新型的基于力流变流体的立式轮盘抛光装置加工效率高、适用范围广，且装置结构简单。

本实用新型技术方案：基于力流变流体的立式轮盘抛光装置，包括底座，底座上设有抛光槽，抛光槽内设有抛光系统；所述抛光系统包括公转轴，公转轴上设有两个在公转轴转动时随公转轴一起转动的公转轮盘，两个公转轮盘之间设有至少一根可相对公转轮盘自转且在公转轮盘转动时随公转轮盘公转的自转轴，自转轴上设有工件夹具；所述公转轴由公转电机驱动；所述自转轴由自转电机驱动。

与现有技术相比，本实用新型的基于力流变流体的立式轮盘抛光装置通过在抛光槽内设置特定构造的抛光系统，两个公转轮盘之间可以设置多根自转轴，每根自转轴上可以装夹多个工件，可以同时对多个工件进行高效、高加工精度抛光，且可抛光各种面型工件，比如平面、弧面、球面或复杂曲面，适用范围广，尤其适于加工中空类工件。

作为优化，为方便拆装，前述的基于力流变流体的立式轮盘抛光装置中，所述自转轴包括设置在其中一个公转轮盘上的第一轴段，设置在另一个公转轮盘上的第二轴段，以及两端分别与第一轴段和第二轴段可拆联接的工件轴；所述工件夹具安装在工件轴上；所述自转电机与第一轴段传动连接。进一步，所述工件轴的两端分别与第一轴段和第二轴段通过紧定螺钉连接。

作为优化，前述的基于力流变流体的立式轮盘抛光装置中，所述公转电机通过公转减速器与所述公转轴传动连接；所述自转电机依次通过自转减速器、主动齿轮、一体轮、自转从动轮与所述自转轴传动连接；所述一体轮与所述公转轮盘同轴心设置，其由从动齿轮和自转主动轮两部分构成；所述主动齿轮与所述从动齿轮相啮合，所述自转主动轮与所述自转从动轮21相啮合。该特定结构使得整机结构紧凑，占用空间小，有利于推广，且有利于控制制造成本。

作为优化，前述的基于力流变流体的立式轮盘抛光装置还包括控制台；所述所述公转电机和自转电机的转速由控制台控制。控制台使得本实用新型的抛光装置控制更加简单、方便。

作为优化，前述的基于力流变流体的立式轮盘抛光装置中，所述抛光槽的两侧分别设有一个补液池，抛光槽和补液池通过上下两条抛光液通道相连通，形成补液补水系统。加工过程中，补液池可以实时对抛光槽进行补充抛光液，并补液池中的抛光液水分散失到一定程度时，可以往补液池加水，使补液与抛光槽中的抛光液保持在最佳状态，保证抛光效率和质量。所述补液池的上方设有补水管；在需要补水时，使用补水管对补液池进行补水，操作简单、方便。

作为优化，前述的基于力流变流体的立式轮盘抛光装置中，所述抛光槽和补液池的底部均呈圆弧状。从而，使抛光液得到充分利用，同时防止抛光液的不流动以造成抛光液中磨粒的沉淀。

作为优化，前述的基于力流变流体的立式轮盘抛光装置中，所述补液池和所述抛光槽内均设有与所述控制台连接的抛光液温度传感器和抛光液水分传感器；所述补水管的动作由所述控制台控制。抛光液温度传感器和抛光液水分传感器实时把抛光液的温度和水分反馈给控制台，由控制台控制所述工件的自转速度和公转速度，同时控制台控制补水管12进行相应操作。

作为优化，前述的基于力流变流体的立式轮盘抛光装置还包括喷淋系统；所述喷淋系统包括接水盘、导轨、导水软管以及导轨电机；所述抛光槽的顶部配有工作台面，所述导轨设置在所述工作台面上；所述导轨电机与所述导轨连接，用于驱动导轨；所述接水盘设置在所述导轨上；所述接水盘的底部通过导水软管与蓄水罐相连通；所述接水盘的上方设有喷淋水管；所述喷淋水管和所述导轨电机由所述控制台控制。喷淋系统用于在抛光结束后，对工件轴和工件进行喷淋，把残余在上面的抛光液冲洗掉。

作为优化，前述的基于力流变流体的立式轮盘抛光装置中，所述抛光槽上设有顶盖，顶盖用于防止抛光过程中，抛光液飞溅出来。所述抛光槽和所述顶盖之间设有液压杆，从而使得开关顶盖非常方便、省力。所述顶盖的上部呈圆弧形。

作为优化，前述的基于力流变流体的立式轮盘抛光装置中，所述公转轴的两端分别设有与控制台连接的抛光扭矩传感器和抛光力传感器。抛光扭矩传感器和抛光力传感器对抛光过程中的扭矩和力进行实时反馈，所记录信号传递给控制台，由控制台控制工件的公转速度和自转速度的改变，保证抛光效率和质量。

作为优化，前述的基于力流变流体的立式轮盘抛光装置中，所述底座设有机械臂，机械臂与控制台连接。机械臂使得工件轴的拆装更加方便、省力。

作为优化，前述的基于力流变流体的立式轮盘抛光装置中，所述补液池和所述抛光槽的侧壁下部均设有抛光液排出接口。在抛光结束时使抛光液快速排出，并用清水冲洗补液池和抛光槽。

作为优化，前述的基于力流变流体的立式轮盘抛光装置中，所述工件轴的轴线两侧加工有平面，工件轴上安装有相适配的套筒，套筒的两端分别固联一个夹具。套筒和工件轴上的平面配合实现对工件的径向定位，夹具与套筒固联实现对工件的轴向定位，结构简单、可靠耐用，且装夹方便。

附图说明

图1是本实用新型抛光装置的结构示意图；

图2是本实用新型抛光装置的抛光系统的结构示意图；

图3是本实用新型抛光装置的喷淋系统的结构示意图；

图4是本实用新型抛光装置的补液补水系统的结构示意图；

图5是本实用新型抛光装置的一体轮结构示意图。

附图标记：1-公转电机；2-公转减速器；3-自转减速器；4-自转电机；5-顶盖；6-液压杆；7-喷淋水管；8-接水盘；9-导轨；10-导水软管；11-导轨电机；12-补水管；13-控制台；14-机械臂；15-补液池；16-蓄水罐；17-底座；18-抛光槽；19-公转轴；20-一体轮， 201-从动齿轮，202-自转主动轮；21-自转从动轮；22-自转轴，221- 第一轴段，222-第二轴段，223-工件轴；23-公转轮盘；24-工件夹具； 25-主动齿轮；26-工作台面；27-抛光液温度传感器；28-抛光液水分传感器；29-抛光扭矩传感器；30-抛光力传感器，31-抛光液排出接口，32-工件，33-套筒。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式(实施例)对本实用新型作进一步的说明，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，但并不作为对本实用新型限制的依据。

参见图1和图2，本实用新型的基于力流变流体的立式轮盘抛光装置，包括底座17，底座17上设有抛光槽18，抛光槽18内设有抛光系统；所述抛光系统包括公转轴19，公转轴19上设有两个在公转轴19转动时随公转轴19一起转动的公转轮盘23，两个公转轮盘23 之间设有至少一根可相对公转轮盘23自转且在公转轮盘23转动时随公转轮盘23公转的自转轴22，自转轴22上设有工件夹具24；所述公转轴19由公转电机1驱动；所述自转轴22由自转电机4驱动。

抛光时，公转电机1驱动公转轴19转动，带动公转轮盘23转动，公转轮盘23带动自转轴22绕公转轴19公转；同时，自转电机4驱动自转轴22自转(相对公转轮盘23做定轴转动)，带动工件32自转。

参见图2，作为一种具体实施方式：所述自转轴22包括设置在其中一个公转轮盘23上的第一轴段221，设置在另一个公转轮盘23 上的第二轴段222，以及两端分别与第一轴段221和第二轴段222可拆联接的工件轴223(可以通过紧定螺钉连接)；所述工件夹具24安装在工件轴223上；所述自转电机4与第一轴段221传动连接。抛光完成后，先取下载有工件32的工件轴223，然后装上新的载有工件 32的工件轴223，再进行下一轮抛光加工，该过程，简单、方便，适合产业化生产。

参见图2和图5，作为一种具体实施方式：所述公转电机1通过公转减速器2与所述公转轴19传动连接；所述自转电机4依次通过自转减速器3、主动齿轮25、一体轮20、自转从动轮21与所述自转轴22传动连接；所述一体轮20与所述公转轮盘23同轴心设置，其由从动齿轮201和自转主动轮202两部分构成；所述主动齿轮25与所述从动齿轮201相啮合，所述自转主动轮202与所述自转从动轮 21相啮合。

一体轮20与公转轮盘23同轴心设置，保证了整机结构紧凑、小巧，且零件数量少，有利于控制制造成本。

参见图1，作为一种具体实施方式：本实用新型的的基于力流变流体的立式轮盘抛光装置还可以包括控制台13；所述所述公转电机1 和自转电机4的转速由控制台13控制。

参见图1和图4，作为一种具体实施方式：所述抛光槽18的两侧分别设有一个补液池15，抛光槽18和补液池15通过上下两条抛光液通道相连通，形成补液补水系统。所述补液池15的上方设有补水管12。所述抛光槽18和补液池15的底部均呈圆弧状。所述补液池15和所述抛光槽18内均设有与所述控制台13连接的抛光液温度传感器27和抛光液水分传感器28；所述补水管12的动作由所述控制台13控制。

在抛光过程中，补液池15中的抛光液可实时对所述抛光槽18 补充抛光液，保证抛光的正常进行。补水管12与补液池15相连，当补液池15中的抛光液水分散失到一定程度时，补水管12对补液池15进行补水，以使补液池15与抛光槽18中的抛光液保持在最佳状态。抛光槽18与补液池15的底部均为圆弧形，使抛光液得到充分利用，同时防止抛光液的不流动以造成抛光液中磨粒的沉淀。抛光时，抛光液温度传感器27和抛光液水分传感器28实时把抛光液的温度和水分反馈给控制台13，由控制台13控制工件32的自转速度和公转速度，同时控制台13控制补水管12进行相应操作。

参见图1和图3，作为一种具体实施方式：本实用新型的的基于力流变流体的立式轮盘抛光装置还可以包括喷淋系统；所述喷淋系统包括接水盘8、导轨9、导水软管10以及导轨电机11；所述抛光槽 18的顶部配有工作台面26，所述导轨9设置在所述工作台面26上；所述导轨电机11与所述导轨9连接，用于驱动导轨9；所述接水盘8 设置在所述导轨9上；所述接水盘8的底部通过导水软管10与蓄水罐16相连通；所述接水盘8的上方设有喷淋水管7。所述喷淋水管7 和所述导轨电机11可以由所述控制台13控制。

抛光结束后，需要对所述工件轴223和工件32进行喷淋，把残余在上面的抛光液冲洗掉。具体操作步骤如下：(1)将所述工件轴 223转动到所设定的位置；(2)接水盘8在导轨电机11的带动下通过导轨9移到工件轴223的下方；(3)机械臂14移动到相应位置； (4)喷淋水管7对工件轴223和所述工件32进行冲洗，冲洗后的水和抛光液落在接水盘8中，通过接水盘8下部的导水软管10流入蓄水池16中；(5)工件轴223冲洗干净后，取下工件轴223放到相应位置，然后装上新的装有工件32的工件轴223；(6)接水盘8后退一定距离；(7)导轨电机11带动公转轮盘23转动，使下一个待冲洗的工件轴223移动到设定位置；(8)接水盘8前进一定距离，再次移动到工件轴223的下方，重复以上步骤，直至工件轴223全部被新的替换，然后进行新的一轮抛光。

参见图1，作为本实用新型的一种具体实施方式：所述抛光槽18 上设有顶盖5；所述抛光槽18和所述顶盖5之间设有液压杆6；所述顶盖5的上部呈圆弧形。

参见图1和图2，作为本实用新型的一种具体实施方式：所述公转轴19的两端分别设有与控制台13连接的抛光扭矩传感器29和抛光力传感器30。抛光扭矩传感器30和抛光力传感器31对抛光过程中的扭矩和力进行实时反馈，所记录信号传递给控制台13，由控制台13控制所述工件32的公转速度和自转速度的改变。

参见图1，作为本实用新型的一种具体实施方式：所述底座17 设有机械臂14，机械臂14与控制台13连接。抛光完成后，控制台 13控制机械臂14到达指定位置，由机械臂14的机械手141取下载有工件32的工件轴223放到相应位置，然后抓取新的载有工件32 的工件轴223移动到工件轴223的安装位置，固定工件轴223后，进行下一轮抛光加工。

参见图1和图4，作为本实用新型的一种具体实施方式：所述补液池15和所述抛光槽18的侧壁下部均设有抛光液排出接口31。当抛光结束时，使抛光液快速排出，并用清水冲洗补液池15和抛光槽 18。

本实用新型中，两个公转轮盘23之间可以安装多根自转轴22，每根自转轴22上可以装夹多个工件32，从而可以同时多个工件32 进行抛光加工。参见图2，作为一个具体实施例，自转轴22的数量为2根；工件轴223的轴线两侧加工有平面(可以通过铣削获得)，工件轴223上安装有相适配的套筒33，套筒33的两端分别固联一个夹具24(每根工件轴22上装有两个工件32)。加工呈中空状的工件 32时，抛光液在工件32内部，相对运动，发生力流变效应，对工件 32的内壁进行高效、高精度的抛光加工。

上述对本申请中涉及的实用新型的一般性描述和对其具体实施方式的描述不应理解为是对该实用新型技术方案构成的限制。本领域所属技术人员根据本申请的公开，可以在不违背所涉及的实用新型构成要素的前提下，对上述一般性描述或/和具体实施方式包括实施例中的公开技术特征进行增加、减少或组合，形成属于本申请保护范围之内的其它的技术方案。

Claims (5)

1.基于力流变流体的立式轮盘抛光装置的抛光系统，其特征在于：所述抛光系统包括公转轴(19)，公转轴(19)上设有两个在公转轴(19)转动时随公转轴(19)一起转动的公转轮盘(23)，两个公转轮盘(23)之间设有至少一根可相对公转轮盘(23)自转且在公转轮盘(23)转动时随公转轮盘(23)公转的自转轴(22)，自转轴(22)上设有工件夹具(24)；所述公转轴(19)由公转电机(1)驱动；所述自转轴(22)由自转电机(4)驱动。

2.根据权利要求1所述的基于力流变流体的立式轮盘抛光装置的抛光系统，其特征在于：所述自转轴(22)包括设置在其中一个公转轮盘(23)上的第一轴段(221)，设置在另一个公转轮盘(23)上的第二轴段(222)，以及两端分别与第一轴段(221)和第二轴段(222)可拆联接的工件轴(223)；所述工件夹具(24)安装在工件轴(223)上；所述自转电机(4)与第一轴段(221)传动连接。

3.根据权利要求2所述的基于力流变流体的立式轮盘抛光装置的抛光系统，其特征在于：所述工件轴(223)的两端分别与第一轴段(221)和第二轴段(222)通过紧定螺钉连接。

4.根据权利要求1所述的基于力流变流体的立式轮盘抛光装置的抛光系统，其特征在于：所述公转电机(1)通过公转减速器(2)与所述公转轴(19)传动连接；所述自转电机(4)依次通过自转减速器(3)、主动齿轮(25)、一体轮(20)、自转从动轮(21)与所述自转轴(22)传动连接；所述一体轮(20)与所述公转轮盘(23)同轴心设置，其由从动齿轮(201)和自转主动轮(202)两部分构成；所述主动齿轮(25)与所述从动齿轮(201)相啮合，所述自转主动轮(202)与所述自转从动轮(21)相啮合。

5.根据权利要求2或3所述的基于力流变流体的立式轮盘抛光装置的抛光系统，其特征在于：所述工件轴(223)的轴线两侧加工有平面，工件轴(223)上安装有相适配的套筒(33)，套筒(33)的两端分别固联一个夹具(24)。