CN218927330U - 一种基于行星齿轮系结构的双面环抛机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于行星齿轮系结构的双面环抛机，在现有的单面环抛机的基础上，保留机体部分的结构不变，将工件的装载结构改造成行星齿轮系结构，在不另加电机驱动的情况下就能实现待加工工件同时相对上盘和下盘的转动，使之能够同时对工件的上下两个表面进行研磨，改造效果明显、改造成本低；同时，将现有的砝码加载改为气动加载，能够提高环抛机的加载精度；另外，由于工作面尺寸小抛光垫和抛光液的成本也低，比较适合小批量加工，尤其是工艺试制，可随时调整工艺，便于灵活设计试验。

Description

一种基于行星齿轮系结构的双面环抛机

技术领域

本实用新型涉及一种基于行星齿轮系结构的双面环抛机，尤其适用于小批量薄片工件的加工。

背景技术

目前，多数环抛机主要用于小批量单面研磨加工薄片工件，仅具备一个研磨盘，其载荷由承载器上方叠加的一定质量的砝码提供，环抛电机带动工件及砝码转动，主轴电机带动研磨盘转动，通过研磨盘对工件的底面进行研磨，在研磨加工过程中操作不便、加载不够精准。双面研磨机可同时研磨工件上下两个表面、研磨效率高、上下表面一致性好，但双面研磨机上盘和下盘的转动均需要电机驱动，机床尺寸比较大，工作区域面积大导致上下两层抛光垫尺寸大，需要的磨具相对造价高、磨料和抛光液损耗量大；因而，双面研磨机不光机床造价高，抛光垫和抛光液损耗量大，在产品试制和小批量生产时不经济，不适合试制阶段灵活调整工艺。

因而，如果能够将现有的单面研磨的环抛机改造成双面环抛机，在不另加电机驱动的情况下就能够实现上盘和下盘的分别转动，将极大地降低成本、便于生产。

实用新型内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种能够适用于产品试制和小批量生产的、基于行星齿轮系结构的双面环抛机，对现有的单面环抛机进行改造，在不另加电机驱动的情况下实现上盘和下盘的分别转动，通过气动加载方式替代砝码载荷，提高研磨效率和质量，降低操作难度。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种基于行星齿轮系结构的双面环抛机，包括机体，在机体的中部设置工作槽，主轴电机设置在机体内，连接主轴电机的主轴托盘置于工作槽内，在机体上还设置有两个环抛电机，两个环抛电机分别位于工作槽的两侧；其特征在于：还包括下研磨盘、下研磨垫、中心小齿轮、工件限位齿轮盘、限位内齿环、上研磨垫、上研磨盘、外齿环、环抛机齿轮和气缸；

所述下研磨垫粘贴在下研磨盘的上表面，上研磨垫粘贴在上研磨盘的下表面；

所述下研磨盘固定安装在主轴托盘上，中心小齿轮固定安装在下研磨盘上；

所述限位内齿环的外侧面为一阶台阶结构，限位内齿环以小外径朝下的方式固定安装在工作槽上，限位内齿环的小外径与工作槽内径适配，限位内齿环的大外径大于工作槽内径；限位内齿环的内齿面与中心小齿轮的外齿面正对，工件限位齿轮盘同时与中心小齿轮和限位内齿环啮合，构成行星齿轮系，待加工工件置于工件限位齿轮盘上的工件放置孔内；

所述上研磨盘通过连接件安装在机体上；所述下研磨垫和下研磨盘所形成结构的外径小于限位内齿环的内径，上研磨垫、上研磨盘和外齿环所形成结构的外径小于限位内齿环的内径；

所述下研磨盘从下方支撑住工件限位齿轮盘，气缸的伸缩头压在上研磨盘中心，下研磨垫和上研磨垫分别贴合工件限位齿轮盘的下表面和上表面。

本案在现有的单面环抛机的基础上，保留机体部分的结构不变，通过改造工件的装载部件，实现环抛机的双面研磨；保留机床的主体部分，同时没有增加额外的电机使用，改造成本低。同时，针对现在砝码加载的精度不准确的问题，我们将砝码加载改造为气动加载，整体结构干净、利落，便于准确操作和自动化管理。

上述设计为本案的基础设计，行星齿轮系带动待加工工件转动，若上研磨盘不转动，则工件限位齿轮盘相对上研磨盘转动，实现上表面的抛光；下研磨盘与工件限位齿轮盘转动方向相反，实现了相对运动，实现下表面的抛光。

优选的，所述气缸通过气压系统控制，气压系统包括空压机、调压阀、三位五通电磁换向阀和调速阀，空压机的出气端接调压阀的进气端，调压阀的出气端接三位五通电磁换向阀的d接孔，三位五通电磁换向阀的a接孔连接气缸的无杆腔，三位五通电磁换向阀的b接孔连接气缸的有杆腔，在气缸的无杆腔和有杆腔的进气口处均设置有调速阀；

所述三位五通电磁换向阀包括a、b、c、d、e五个接孔，通过转换开关控制阀三位五通电磁换向阀换位：当转换开关于0位时，三位五通电磁换向阀处于中位，a、b、c、d、e五个接孔均闭合，气缸保持不动；当转换开关置于1位时，三位五通电磁换向阀处于左位，a接孔和d接孔连通，e接孔和b接孔连通，c接孔闭合，气缸的无杆腔进气，气缸的有杆腔出气，工作状态为向下加压状态；当转换开关置于2位时，三位五通电磁换向阀处于右位，a接孔和c接孔连通，d接孔和b接孔连通，e接孔闭合，气缸的无杆腔出气，气缸的有杆腔进气，工作状态为向上卸载状态。

优选的，还包括外齿环和环抛机齿轮，上研磨盘和外齿环采用过渡配合，并通过径向螺钉锁紧，加强两者之间的连接稳定性；外齿环与环抛齿轮啮合，环抛齿轮安装在环抛电机上；所述上研磨盘的顶部中心设计为球槽，气缸的伸缩头设计为球头，球头顶在球槽内。该设计中，在环抛电机的驱动下，环抛机齿轮带动外齿环转动，与外齿环相固定的上研磨盘同步转动，实现了上研磨盘带动上研磨垫主动对待加工工件进行抛光的效果。同时，为了避免上研磨盘转动，气缸给上研磨盘造成的额外阻力，将上研磨盘的顶部中心设计为球槽，并将气缸的伸缩头设计为球头；另外，长时间使用后，球槽和球头的相对摩擦会逐步降低两者之间的摩擦力，即使不使用轴承之类的部件也能够实现顺滑的转动。

优选的，所述外齿环和环抛机齿轮材料相同，比如塑料、尼龙或其他高硬度低密度的材料制作。

优选的，所述下研磨盘与中心小齿轮通过定位销定位并通过螺钉固定，在下研磨垫中部设置避让中心小齿轮的通孔。该设计没有仅通过螺钉同时实现定位加固定的目的，而是将定位交由定位销来实现，是为了避免产品安装错位，同时减少螺钉的使用。

优选的，所述下研磨垫通过3M双面胶粘贴在下研磨盘的上表面，上研磨垫通过3M双面胶粘贴在上研磨盘的下表面。当然，也可以采用其他便于粘贴下研磨垫和下研磨盘的新型材料，3M双面胶为目前测试时使用效果较好的材料。

优选的，所述工件限位齿轮盘采用厚度匹配的PC板制作，也可以选择其他质轻的稳定材料。

优选的，所述上研磨盘和上研磨垫上开设有均匀分布的孔，研磨液由供液系统泵入上研磨盘的上表面，经过上研磨盘和上研磨垫的孔渗入工作区；靠近中心的孔的直径大于等于远离中心的孔的直径，目的是使中心流量大于边缘流量，在离心力的作用下中心研磨液逐渐扩散至边缘，使研磨液分布更均匀，延长研磨液在工作区停留的时间。

优选的，所述上研磨盘采用铝合金或铸铝等密度小的材料制作，减小上研磨盘对工件的压力，有利于精准加载。

有益效果：本实用新型提供的基于行星齿轮系结构的双面环抛机，在保留现有的单面环抛机的机体基础上，对工件的加载装置进行了重新设计，在不另加电机驱动的情况下就能实现上盘和下盘的分别转动，使之能够同时对工件的两个表面进行研磨，改造效果明显、改造成本低；同时，将现有的砝码加载改为气动加载，能够提高环抛机的加载精度；另外，由于工作面尺寸小抛光垫和抛光液的成本也低，比较适合小批量加工，尤其是工艺试制，可随时调整工艺，便于灵活设计试验。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为工件限位齿轮与上研磨垫接触及相关部件的结构示意图；

图3为上研磨盘与外齿环、环抛机齿轮连接的结构示意图；

图4为由工件限位齿轮盘构成的行星齿轮系的结构示意图；

图5为本实用新型的整体结构的爆炸示意图；

图6为气压缸的气路连接示意图；

图7为包含气压系统的整体结构框图；

图中包括：1-主轴托盘；2-下研磨盘；3-下研磨垫；4-中心小齿轮；5-工件限位齿轮盘；6-限位内齿环；7-上研磨垫；8-上研磨盘；9-外齿环；10-环抛机齿轮；11-环抛电机；12-气缸；13-球槽；14-球头；15-径向螺钉；16-定位销；17-螺钉；18-调速阀；19-三位五通电磁换向阀；20-转换开关；21-电源开关；22-调压阀；23-空压机。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作具体的介绍。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1、图5所示为一种基于行星齿轮系结构的双面环抛机，包括现有技术中的机体部分，在机体的中部设置工作槽，主轴电机设置在机体内，连接主轴电机的主轴托盘1置于工作槽内，在机体上还设置有两个环抛电机11，两个环抛电机11分别位于工作槽的两侧；在此基础上，本案对工件的装载部分进行了重新设计，包括下研磨盘2、下研磨垫3、中心小齿轮4、工件限位齿轮盘5、限位内齿环6、上研磨垫7、上研磨盘8、外齿环9、环抛机齿轮10和气缸12。

所述下研磨垫3粘贴在下研磨盘2的上表面，上研磨垫7粘贴在上研磨盘8的下表面；待加工工件置于工件限位齿轮盘5上的工件放置孔内；下研磨盘2和上研磨盘8将工件限位齿轮盘5及待加工工件夹持在中间，工件限位齿轮盘5及待加工工件的上下表面分别与上研磨垫7和下研磨垫3接触。上研磨盘8带动上研磨垫7转动，实现上研磨垫7与待加工工件上表面的相对运动，实现对待加工工件上表面的抛光；下研磨盘2带动下研磨垫3转动，实现下研磨垫3与待加工工件下表面的相对运动，实现对待加工工件下表面的抛光。

如图4所示，所述限位内齿环6的外侧面为一阶台阶结构，限位内齿环6以小外径朝下的方式固定安装在工作槽上，限位内齿环6的小外径与工作槽内径适配，限位内齿环6的大外径大于工作槽内径；限位内齿环6的内齿面与中心小齿轮4的外齿面正对，工件限位齿轮盘5同时与中心小齿轮4和限位内齿环6啮合，构成行星齿轮系；所述下研磨盘2与中心小齿轮4通过定位销16定位并通过螺钉17固定，在下研磨垫3中部设置避让中心小齿轮4的通孔；所述下研磨盘2固定安装在主轴托盘1上。在工作过程中，限位内齿环6保持固定不动，中心小齿轮4与下研磨盘2、主轴托盘1同步转动，带动与中心小齿轮4相啮合的工件限位齿轮盘5在限位内齿环6环绕中心小齿轮4转动；由于工件限位齿轮盘5与下研磨盘2的转动方向相反，因而实现了下研磨垫3与待加工工件下表面的相对运动，也即实现了对待加工工件下表面的抛光。

如图2、3所示，所述上研磨盘8和外齿环9采用过渡配合，并通过径向螺钉15锁紧，外齿环9与环抛齿轮10啮合，环抛齿轮10安装在环抛电机11上。工作时，环抛电机11驱动环抛齿轮10转动，带动环抛齿轮10相啮合的外齿环9跟随转动，与外齿环9相固定的上研磨盘8随之同步转动，因而实现了上研磨盘8与待加工工件上表面的相对运动，也即实现了对待加工工件上表面的抛光。

环抛机在工作时，需要根据加工需求调整待加工工件上载荷，以调整待加工工件与研磨垫之间的摩擦力；本案没有采用传统方法中的砝码加载的方法，而是采用了气动加载的方式调整待加工工件与研磨垫之间的摩擦力，能够实现操作的自动化，即让气缸12的伸缩头垂直加载在上研磨盘8中心；为了避免额外的机械阻力，将上研磨盘8的顶部中心设计为球槽13，气缸12的伸缩头设计为球头14，球头顶在球槽内。

气动加载机构的气压系统连接如图6、7所示：通过空压机23泵入空气，实现对气压系统的供气；通过调压阀22对进入气压系统的压力进行控制，并且对空压机23泵出的空气进行油水分离过滤，保证进入气压系统的气体纯净；通过转换开关20来控制三位五通电磁换向阀19的换位(转换开关20置于0位时，三位五通电磁换向阀19处于中位，气缸保持不动；转换开关20置于1位时，三位五通电磁换向阀19处于左位，气缸12无杆腔进气，有杆腔出气，工作状态为向下加压状态；转换开关20置于2位时，三位五通电磁换向阀19处于右位，气缸12无杆腔出气，有杆腔进气，工作状态为向上卸载状态)；三位五通电磁换向阀19由电源开关21控电，电源开关21将220V电源转化为24V电源提供给三位五通电磁换向阀19，保证气压系统用电的安全可靠；通过调速阀18，对进入气缸12的气体实现限流，控制柱塞杆的伸缩速度，保证气缸12加载/卸载的平稳可靠；各个元件之间连接靠PU管与快插接头实现快速可靠连接，操作简单快捷。

所述下研磨垫3和下研磨盘2所形成结构的外径小于限位内齿环6的内径，上研磨垫7、上研磨盘8和外齿环9所形成结构的外径小于限位内齿环6的内径；所述工件限位齿轮盘5采用厚度匹配的PC板制作；所述外齿环9和环抛机齿轮10材料相同，比如塑料、尼龙等；所述上研磨盘8采用铝合金或铸铝等材料制作；所述上研磨盘8和上研磨垫7上开设有均匀分布的孔，研磨液由供液系统泵入上研磨盘8的上表面，经过上研磨盘8和上研磨垫7的孔渗入工作区；靠近中心的孔的直径大于等于远离中心的孔的直径。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于行星齿轮系结构的双面环抛机，包括机体，在机体的中部设置工作槽，主轴电机设置在机体内，连接主轴电机的主轴托盘(1)置于工作槽内，在机体上还设置有两个环抛电机(11)，两个环抛电机(11)分别位于工作槽的两侧；其特征在于：还包括下研磨盘(2)、下研磨垫(3)、中心小齿轮(4)、工件限位齿轮盘(5)、限位内齿环(6)、上研磨垫(7)、上研磨盘(8)和气缸(12)；

所述下研磨垫(3)粘贴在下研磨盘(2)的上表面，上研磨垫(7)粘贴在上研磨盘(8)的下表面；

所述下研磨盘(2)固定安装在主轴托盘(1)上，中心小齿轮(4)固定安装在下研磨盘(2)上；

所述限位内齿环(6)的外侧面为一阶台阶结构，限位内齿环(6)以小外径朝下的方式固定安装在工作槽上，限位内齿环(6)的小外径与工作槽内径适配，限位内齿环(6)的大外径大于工作槽内径；限位内齿环(6)的内齿面与中心小齿轮(4)的外齿面正对，工件限位齿轮盘(5)同时与中心小齿轮(4)和限位内齿环(6)啮合，构成行星齿轮系，待加工工件置于工件限位齿轮盘(5)上的工件放置孔内；

所述上研磨盘(8)通过连接件安装在机体上；所述下研磨垫(3)和下研磨盘(2)所形成结构的外径小于限位内齿环(6)的内径，上研磨垫(7)、上研磨盘(8)的外径小于限位内齿环(6)的内径；

所述下研磨盘(2)从下方支撑住工件限位齿轮盘(5)，气缸(12)的伸缩头压在上研磨盘(8)中心，下研磨垫(3)和上研磨垫(7)分别贴合工件限位齿轮盘(5)的下表面和上表面。

2.根据权利要求1所述的基于行星齿轮系结构的双面环抛机，其特征在于：所述气缸(12)通过气压系统控制，气压系统包括空压机(23)、调压阀(22)、三位五通电磁换向阀(19)和调速阀(18)，空压机(23)的出气端接调压阀(22)的进气端，调压阀(22)的出气端接三位五通电磁换向阀(19)的d接孔，三位五通电磁换向阀(19)的a接孔连接气缸(12)的无杆腔，三位五通电磁换向阀(19)的b接孔连接气缸(12)的有杆腔，在气缸(12)的无杆腔和有杆腔的进气口处均设置有调速阀(18)；

所述三位五通电磁换向阀(19)包括a、b、c、d、e五个接孔，通过转换开关(20)控制阀三位五通电磁换向阀(19)换位。

3.根据权利要求2所述的基于行星齿轮系结构的双面环抛机，其特征在于：还包括外齿环(9)和环抛机齿轮(10)，上研磨盘(8)和外齿环(9)采用过渡配合，并通过径向螺钉(15)锁紧；外齿环(9)与环抛机齿轮(10)啮合，环抛机齿轮(10)安装在环抛电机(11)上；所述上研磨盘(8)的顶部中心设计为球槽(13)，气缸(12)的伸缩头设计为球头(14)，球头顶在球槽内。

4.根据权利要求3所述的基于行星齿轮系结构的双面环抛机，其特征在于：所述外齿环(9)和环抛机齿轮(10)材料相同。

5.根据权利要求2所述的基于行星齿轮系结构的双面环抛机，其特征在于：所述下研磨盘(2)与中心小齿轮(4)通过定位销(16)定位并通过螺钉(17)固定，在下研磨垫(3)中部设置避让中心小齿轮(4)的通孔。

6.根据权利要求2所述的基于行星齿轮系结构的双面环抛机，其特征在于：所述下研磨垫(3)通过3M双面胶粘贴在下研磨盘(2)的上表面，上研磨垫(7)通过3M双面胶粘贴在上研磨盘(8)的下表面。

7.根据权利要求2所述的基于行星齿轮系结构的双面环抛机，其特征在于：所述工件限位齿轮盘(5)采用厚度匹配的PC板制作。

8.根据权利要求2所述的基于行星齿轮系结构的双面环抛机，其特征在于：所述上研磨盘(8)和上研磨垫(7)上开设有均匀分布的孔，研磨液由供液系统泵入上研磨盘(8)的上表面，经过上研磨盘(8)和上研磨垫(7)的孔渗入工作区；靠近中心的孔的直径大于等于远离中心的孔的直径。

9.根据权利要求2所述的基于行星齿轮系结构的双面环抛机，其特征在于：所述上研磨盘(8)采用铝合金或铸铝材料制作。

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