CN220783470U - 一种多边形柱状工件磨削抛光装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多边形柱状工件磨削抛光装置，包括设备床身，设备床身上分别设有转台和运动机构，转台上设有用于安装多边形柱状工件的安装座，运动机构上安装有磨削/抛光组件，转台用于控制多边形柱状工件的转动角度，以使多边形柱状工件侧壁的不同待加工面转向磨削/抛光组件，运动机构用于带动磨削/抛光组件移动，以对多边形柱状工件侧壁的待加工面进行磨削加工。本实用新型不需要反复拆装多边形柱状工件即可实现对多个侧壁的待加工面连续磨削/抛光加工，能够解决现有陀螺块加工技术中存在的周期时间长、生产质量低下的问题，提升陀螺块的加工精度，简化陀螺块的加工工序，提升生产效率，并可适用于各类多边形柱状工件侧壁的加工。

Description

一种多边形柱状工件磨削抛光装置

技术领域

本实用新型涉及惯性导航零部件加工领域，具体涉及一种多边形柱状工件磨削抛光装置。

背景技术

激光陀螺相比于传统的机械陀螺，具有高精度、更紧凑、质量更轻的优点。激光陀螺的主要部件为零膨胀微晶玻璃制成的激光陀螺块，整块微晶玻璃内部加工有多段高精度的细长孔，多段细长孔首尾依次交汇形成谐振腔。内部谐振腔加工后，对镜片安装的四个贴片面进行精密光学加工，确保贴片安装面的位置与对应的两段细长管中心轴的交会点基本重合，确保光路经过贴片镜面反射后通过细长孔中心。在激光陀螺腔体贴片面的加工过程中，角差和塔差是引人的专门用来描述被加工的贴片面与基准面之间的角度误差的物理量，具体地，角差是指被加工的贴片面与基准面Ⅰ（参见图3）之间的角度与标准角度(即理想角度45°或135°)之间的误差，塔差是指被加工贴片面与基准面Ⅱ（参见图3）之间的角度与理想角度90°之间的误差。

目前，现有的激光陀螺块的贴片面加工方法是将陀螺块固定在工作台上，磨削一个贴片面后，拆卸下来采用光栅仪检查其角差塔差，不符合要求继续磨削，符合要求换贴片面磨削。由于精度要求极高，此种方法耗时长（加工时间长达3～6个月），工序繁多。且加工成本高昂，工艺复杂多序，难以保证陀螺块的角差和塔差的一致性，此外在拆装过程中易导致工件损伤，上述原因导致了现有陀螺块加工的成品率较低。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种多边形柱状工件磨削抛光装置，本实用新型旨在解决现有陀螺块加工技术中存在的周期时间长、生产质量低下的问题，提升陀螺块的加工精度，简化陀螺块的加工工序，提升生产效率，并可以适用于各类多边形柱状工件侧壁的待加工面的磨削/抛光加工。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种多边形柱状工件磨削抛光装置，包括设备床身，所述设备床身上分别设有转台和运动机构，所述转台上设有用于安装多边形柱状工件的安装座，所述运动机构上安装有磨削/抛光组件，所述转台用于控制多边形柱状工件的转动角度，以使多边形柱状工件侧壁的不同待加工面转向所述磨削/抛光组件，所述运动机构用于带动磨削/抛光组件移动，以对多边形柱状工件侧壁的待加工面进行磨削加工。

可选地，所述安装座内设有用于检测转台的转动角度的陀螺仪，所述设备床身上还安装有第一激光测量仪和修整器，所述第一激光测量仪用于检测磨削/抛光组件的工作面的轮廓尺寸，所述运动机构还能够带动磨削/抛光组件靠近至磨削/抛光组件的工作面与修整器抵接，且带动磨削/抛光组件竖向往复运动，以使修整器对磨削/抛光组件的工作面进行修整。

可选地，所述陀螺仪为激光陀螺仪、光纤陀螺仪或半球谐振陀螺仪。

可选地，所述安装座包括相互连接的下基座和上基座，所述下基座安装固定在转台上，所述上基座上设有用于安装多边形柱状工件的安装位，所述陀螺仪安装在下基座和上基座之间。

可选地，所述下基座上设有凸出布置的定位柱，所述上基座的底部设有定位槽，所述定位槽套设安装在定位柱上，所述定位柱上开设有安装槽，所述陀螺仪密封安装在安装槽槽壁和定位槽槽壁围合的空间内。

可选地，所述陀螺仪设有多个，且至少一个陀螺仪安装在定位柱侧壁的定位槽中，至少一个陀螺仪安装在定位柱端面的定位槽中。

可选地，所述运动机构为UVW三轴运动机构，所述UVW三轴运动机构包括依次级联连接的U向直线移动模块、V向直线移动模块以及W向直线移动模块，所述U向直线移动模块安装在设备床身上，所述第一激光测量仪和磨削/抛光组件均安装在W向直线移动模块上。

可选地，所述磨削/抛光组件包括安装架，以及安装在安装架上的电机和受电机驱动旋转的砂轮。

可选地，所述设备床身上位于转台周侧设有用于检测多边形柱状工件侧壁待加工面的尺寸和形位公差的多个第二激光测量仪。

和现有技术相比，本实用新型主要具有下述优点：本实用新型多边形柱状工件磨削抛光装置的设备床身上分别设有转台和运动机构，转台上设有用于安装多边形柱状工件的安装座，运动机构上安装有用于对多边形柱状工件侧壁的待加工面进行磨削加工的磨削/抛光组件，转台用于控制多边形柱状工件的转动角度以使多边形柱状工件侧壁的不同待加工面转向磨削/抛光组件，运动机构带动磨削/抛光组件移动，以对多边形柱状工件侧壁的待加工面进行磨削/抛光加工，从而不需要反复拆装多边形柱状工件即可实现对多边形柱状工件侧壁的多个待加工面连续加工，能够解决现有陀螺块加工技术中存在的周期时间长、生产质量低下的问题，提升陀螺块的加工精度，简化陀螺块的加工工序，提升生产效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例一中多边形柱状工件磨削装置的立体结构示意图。

图2为本实用新型实施例一中安装座的侧视结构示意图。

图3为本实用新型实施例一中安装座的俯视结构示意图。

图4为本实用新型实施例一中安装座的剖视结构示意图。

图例说明：1、设备床身；2、转台；3、运动机构；31、U向直线移动模块；32、V向直线移动模块；33、W向直线移动模块；4、安装座；41、下基座；42、上基座；5、磨削组件；51、修整器；52、第一激光测量仪；6、第二激光测量仪；7、陀螺仪。

具体实施方式

实施例一：

如图1所示，本实施例多边形柱状工件磨削抛光装置包括设备床身1，设备床身1上分别设有转台2和运动机构3，转台2上设有用于安装多边形柱状工件（图1中a所示）的安装座4，运动机构3上安装有用于对多边形柱状工件侧壁的待加工面（贴片面）进行磨削加工的磨削组件5，转台2用于控制多边形柱状工件的转动角度，以使多边形柱状工件侧壁的不同待加工面转向磨削组件5，运动机构3用于带动磨削组件5移动，以对多边形柱状工件侧壁的待加工面进行磨削加工，从而不需要反复拆装多边形柱状工件即可实现对多边形柱状工件的多个侧壁的待加工面连续加工，能够解决现有陀螺块加工技术中存在的周期时间长、生产质量低下的问题，提升陀螺块的加工精度，简化陀螺块的加工工序，提升生产效率。

设备床身1可根据需要采用大理石或铸铁制成。

本实施例中，转台2为气浮转台，具有转动精确度高的优点。具体地，本实施例的气浮转台采用超精密气浮转台，超精密气浮转台为现有商用产品，故其结构细节在此不再详述。

为了实现转台2的转动角度（角差）的精确检测，如图4所示，本实施例安装座4中设有用于检测转台2的转动角度的陀螺仪7，由于陀螺仪7的角度测量精度高，因而对于激光陀螺块等角差控制精度要求极高的多边形柱状工件十分适用。本实施例中陀螺仪7具有高精度角度（角差）测量功能，精度可达0.01°～0.001°，可在线读取精准的角度位移数据。陀螺块的边长要求的尺寸公差、对称度、角差（待加工面与图3所示基准面Ⅰ之间的角度与标准角度之间的误差）和塔差（待加工面与图3所示基准面Ⅱ之间的角度与理想角度90°之间的误差）很高，形位公差需要控制在几百纳米到几十纳米及表面粗糙度需达到几纳米以内。陀螺仪7可根据需要采用激光陀螺仪、光纤陀螺仪或半球谐振陀螺仪。

如图2、图3和图4所示，本实施例中安装座4包括相互连接的下基座41和上基座42，下基座41安装固定在转台2上，上基座42上设有用于安装多边形柱状工件的安装位，陀螺仪7安装在下基座41和上基座42之间，通过上述方式，能够有效保护陀螺仪7。

如图4所示，本实施例下基座41上设有凸出布置的定位柱，上基座42的底部设有定位槽，定位槽套设安装在定位柱上，定位柱上设有安装槽，陀螺仪7密封安装在安装槽槽壁和定位槽槽壁围合的空间内，通过上述方式，能够实现对陀螺仪7位置的精确安装，并且还能够有效保护陀螺仪7。

如图4所示，本实施例的陀螺仪7设有多个，且至少一个陀螺仪7安装在定位柱侧壁的定位槽中，至少一个陀螺仪7安装在定位柱端面的定位槽中，从而可用于精确检测转台2的转动角度。

如图1所示，本实施例中设备床身1上还安装有修整器51和第一激光测量仪52，第一激光测量仪52用于检测磨削组件5的工作面的轮廓尺寸，运动机构3还能够带动磨削组件5靠近至磨削组件5的工作面与修整器51抵接，且带动磨削组件5竖向往复运动，以使修整器51对磨削组件5的工作面进行修整。通过第一激光测量仪52可实时监控磨削组件5的工作面的轮廓尺寸，在磨削组件5的工作面轮廓尺寸超出允许范围时，通过修整器51对磨削组件5的工作面进行修整，使其保持规则的圆周，从而可确保多边形柱状工件侧面待加工面的塔差。

本实施例中，运动机构3为UVW三轴运动机构，UVW三轴运动机构包括依次级联连接的U向直线移动模块31、V向直线移动模块32以及W向直线移动模块33，U向直线移动模块31安装在设备床身1上，磨削组件5和第一激光测量仪52安装在W向直线移动模块33上，从而可实现UVW三轴运动调节，以满足对多边形柱状工件侧壁的待加工面进行整形加工的需求。参见图1可知，本实施例中的U向直线移动模块31通过U向伺服电机使用皮带驱动U向丝杆，V向直线移动模块32的底座滑动布置在设备床身1的U向滑轨上且和U向丝杆螺纹配合；V向直线移动模块32的底座上设有V向滑轨、V向伺服电机和V向丝杆，W向直线移动模块33的底部滑动布置在V向滑轨上且与V向丝杆螺纹配合，V向伺服电机驱动V向丝杆转动以控制W向直线移动模块33的底部在V向移动。W向直线移动模块33的底座上设有W向滑轨、W向伺服电机和W向丝杆，磨削组件5和第一激光测量仪52滑动布置在W向滑轨上且与W向丝杆螺纹配合，W向伺服电机驱动W向丝杆转动以控制磨削组件5和第一激光测量仪52在W向移动。此外，运动机构3也可以根据需要其他运动平台，例如XYZ三自由度的运动平台等。

为了实现针对多边形柱状工件侧壁的待加工面的尺寸和形位公差的测量，如图1所示，本实施例中设备床身1上位于转台2周侧设有用于检测多边形柱状工件侧壁待加工面的尺寸和形位公差的多个第二激光测量仪6。第二激光测量仪6通过激光的发射的距离来检测多边形柱状工件的待加工面的尺寸和形位公差。第二激光测量仪6的数量可以根据实际需要选择，例如参见图1，本实施例中转台2左右两侧各设有一个第二激光测量仪6。

磨削组件5可以根据多边形柱状工件的整形工艺采用所需的实现形式。例如作为一种可选的实施方式，本实施例中磨削组件5包括砂轮安装架，以及安装在砂轮安装架上的电机和受电机驱动的砂轮，设备床身1上位于运动机构3的一侧还设有用于对砂轮进行修形的修整器51，砂轮安装架上还设有用于检测砂轮间隙大小的第一激光测量仪52，第一激光测量仪52通过激光的发射的距离来检测砂轮间隙大小。磨削组件5的砂轮沿砂轮主轴做回转运动，通过修整器51可对砂轮修正，再通过第一激光测量仪52可砂轮进行检测，获取修正后的精确尺寸数据，从而实现对砂轮的精确修整：通过修整器51上下往复运动对砂轮的待加工面进行修整，以使得砂轮保持规则的圆周面，使得多边形柱状工件的待加工面就能保证跟水平基准面垂直，从而间接实现对多边形柱状工件待加工面的塔差控制。参见图1可知，修整器51包括支撑杆和安装在支撑杆上的刀头，用于通过刀头对砂轮进行修形；除了机械修整外，修整器51也可以根据需要采用其他可使得砂轮保持规则的圆周面的技术，例如微波修整等技术。

如图3所示，本实施例中多边形柱状工件为激光陀螺仪的陀螺块，材质为玻璃，具体形状为八边形柱状工件，其侧面设有四个待加工面（贴片面）。此外，陀螺块的材质还可以采用石英、蓝宝石等硬脆性材料。此外，多边形柱状工件还可以是其他各类需要进行侧壁的待加工面加工的多边形柱状工件。

本实施例多边形柱状工件磨削装置的使用方法如下：通过 W向直线移动模块33做直线运动，将砂轮调整到陀螺块等高的位置，再通过V向直线移动模块32做直线运动移动到陀螺块待加工的待加工面贴合，实现微量进给加工；再通过 U向直线移动模块31做直线运动可实现针对同一个待加工面的持续加工。陀螺块每次做好一个待加工面后，转台2会根据陀螺仪7的检测数据旋转一个精准的角度，直至陀螺块的待加工面全部加工完，最后再通过第二激光测量仪6结合陀螺仪7进行在机测量，读取实时数据，可用于精准识别陀螺块的斜面和边长要求尺寸公差、对称度、角差和塔差。整个环节下来能够大幅节省陀螺块的生产成本，提升了陀螺块的加工质量和效率。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，其主要区别为：本实施例在实施例一的基础上，通过将磨削组件5替换为抛光组件，从而提供一种结构类似的多边形柱状工件磨削抛光装置。针对本实施例中的抛光组件，可以根据多边形柱状工件的抛光工艺采用所需的结构形式，例如抛光片或者抛光轮等。例如作为一种可选的实施方式，本实施例的抛光组件包括安装架以及安装在安装架上的电机和受电机驱动旋转的抛光轮。由于抛光精度要求较高，若修整器51不能满足抛光工艺的修整需要，则可采用更换抛光片或者抛光轮来确保抛光组件的可用性。

此外，也可以根据需要将磨削组件5设计为可拆卸式结构，从而可以根据需要选择安装砂轮或者抛光片或者抛光轮。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种多边形柱状工件磨削抛光装置，其特征在于，包括设备床身（1），所述设备床身（1）上分别设有转台（2）和运动机构（3），所述转台（2）上设有用于安装多边形柱状工件的安装座（4），所述运动机构（3）上安装有磨削/抛光组件，所述转台（2）用于控制多边形柱状工件的转动角度，以使多边形柱状工件侧壁的不同待加工面转向所述磨削/抛光组件，所述运动机构（3）用于带动磨削/抛光组件移动，以对多边形柱状工件侧壁的待加工面进行磨削加工，所述安装座（4）内设有用于检测转台（2）的转动角度的陀螺仪（7），所述设备床身（1）上还安装有修整器（51）和第一激光测量仪（52），所述第一激光测量仪（52）用于检测磨削/抛光组件的工作面的轮廓尺寸，所述运动机构（3）还能够带动磨削/抛光组件靠近至磨削/抛光组件的工作面与修整器（51）抵接，且带动磨削/抛光组件竖向往复运动，以使修整器（51）对磨削/抛光组件的工作面进行修整。

2.根据权利要求1所述的多边形柱状工件磨削抛光装置，其特征在于，所述陀螺仪（7）为激光陀螺仪、光纤陀螺仪或半球谐振陀螺仪。

3.根据权利要求1所述的多边形柱状工件磨削抛光装置，其特征在于，所述安装座（4）包括相互连接的下基座（41）和上基座（42），所述下基座（41）安装固定在转台（2）上，所述上基座（42）上设有用于安装多边形柱状工件的安装位，所述陀螺仪（7）安装在下基座（41）和上基座（42）之间。

4.根据权利要求3所述的多边形柱状工件磨削抛光装置，其特征在于，所述下基座（41）上设有凸出布置的定位柱，所述上基座（42）的底部设有定位槽，所述定位槽套设安装在定位柱上，所述定位柱上开设有安装槽，所述陀螺仪（7）密封安装在安装槽槽壁和定位槽槽壁围合的空间内。

5.根据权利要求4所述的多边形柱状工件磨削抛光装置，其特征在于，所述陀螺仪（7）设有多个，且至少一个陀螺仪（7）安装在定位柱侧壁的定位槽中，至少一个陀螺仪（7）安装在定位柱端面的定位槽中。

6.根据权利要求1-5任一项所述的多边形柱状工件磨削抛光装置，其特征在于，所述运动机构（3）为UVW三轴运动机构，所述UVW三轴运动机构包括依次级联连接的U向直线移动模块（31）、V向直线移动模块（32）以及W向直线移动模块（33），所述U向直线移动模块（31）安装在设备床身（1）上，所述第一激光测量仪（52）和磨削/抛光组件均安装在W向直线移动模块（33）上。

7.根据权利要求6所述的多边形柱状工件磨削抛光装置，其特征在于，所述磨削/抛光组件包括安装架，以及安装在安装架上的电机和受电机驱动旋转的砂轮/抛光轮。

8.根据权利要求1-5任一项所述的多边形柱状工件磨削抛光装置，其特征在于，所述设备床身（1）上位于转台（2）周侧设有用于检测多边形柱状工件侧壁待加工面的尺寸和形位公差的多个第二激光测量仪（6）。

9.根据权利要求1-5任一项所述的多边形柱状工件磨削抛光装置，其特征在于，所述多边形柱状工件为激光陀螺块。