雙磨頭自適應超精密球面數控珩磨的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種雙磨頭自適應超精密球面數控珩磨機，包括機座以及設置在機座上的由計算機控制系統驅動的主軸裝置和擺軸裝置，在擺軸裝置上相對被加工球面零件球心的鏡像對稱設置有兩個分別由氣動結構力矩伺服電機驅動的磨頭，兩磨頭與其對應的力矩伺服電機之間分別通過一個自適應彈性金屬聯軸器連接。本實用新型采用對稱雙磨頭磨削原理，磨頭和力矩伺服電機之間通過一個有彈性自動調節功能的自適應彈性金屬聯軸器連接，可確保磨頭始終緊貼球面，壓力指向球心，并通過共模抑制技術克服了球面磨削中的速度差分效應，具有結構原理先進、高效率、精度高、操作簡單等優點，可加工多種材料及多品種規格的精密球面零件。
【專利說明】雙磨頭自適應超精密球面數控珩磨機
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于機械零件加工設備【技術領域】，涉及一種用于加工精密球面零件的雙磨頭自適應超精密球面數控珩磨機。
【背景技術】
[0002]精密球面零件是機械工程領域廣泛應用的精密機械基礎件，以往在機械加工行業傳統的精密球面加工方法都是用內外圓磨床用碗型砂輪用磨切法磨削凸球面或者凹球面，或者用研磨的方法采用范成法研磨球面。近年來，隨著科學技術的飛速發展，對精密球面零件的材料、品種、精度、數量等均有了各種不同的要求，特別是對球面精度的要求越來越來高，已從過去的圓度< 0.005mm提高到0.0003mm。現代球面精密加工已形成高效率、多品種、多規格的趨勢，傳統的精密球面加工方法顯然已經不能滿足市場需求和科學技術發展的需求，在此背景下，研發一種高精度、高效的精密磨削設備已成為當前精密球面加工的迫切需要。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在于對現有技術存在的問題加以解決，提供一種結構原理先進、高效率、精度高、操作簡單、可以加工多種材料及多品種規格的球面零件的雙磨頭自適應超精密球面數控珩磨機。
[0004]為實現上述發明目的而采用的技術解決方案是這樣的:所提供的雙磨頭自適應超精密球面數控珩磨機為一種采用了對稱雙磨頭磨削結構的珩磨裝置，它包括機座以及設置在機座上的由計算機控制系統驅動的主軸裝置和擺軸裝置，在擺軸裝置上相對被加工球面零件球心的鏡像對稱設置有兩個分別由氣動結構力矩伺服電機驅動的磨頭，兩磨頭與其對應的力矩伺服電機之間分別通過一個自適應彈性金屬聯軸器連接。
[0005]本實用新型進一步的技術解決方案在于:所述的氣動結構力矩伺服電機具有通過彈性金屬聯軸器與磨頭連接的力矩伺服電機，力矩伺服電機設置在一個由氣動元件驅動的精密滾動滑臺上，當氣動元件工作后，可帶動力矩伺服電機和磨頭沿被加工球面零件球心方向壓向或退離被加工球面零件的表面。
[0006]本實用新型進一步的技術解決方案還在于:彈性金屬聯軸器的一端與力矩伺服電機軸連接，另一端與磨頭的卡頭連接，力矩伺服電機軸通過彈性金屬聯軸器伺服連接磨頭的卡頭，構成一個柔性連接。
[0007]本實用新型進一步的技術解決方案還在于:兩個磨頭旋轉速度的相位差為180。。
[0008]與現有技術相比，本實用新型具有的優點如下所述。
[0009]1、本實用新型采用了對稱雙磨頭磨削原理,針對被加工零件的不同材料特性和尺寸范圍參數，由計算機控制系統驅動主軸裝置、擺軸裝置和裝在擺軸裝置上的兩個磨頭裝置，相對傳統的球面精密磨削加工方式，磨削原理先進、磨削精度高、效率高。[0010]2、磨頭和力矩伺服電機之間通過一個自適應彈性金屬聯軸器連接，這種聯軸方式具有彈性自動調節功能，可確保磨頭始終緊貼球面，壓力指向球心。
[0011]3、由于球面的幾何特性，在對被加工零件的球面磨削中必然要產生速度差分效應，本實用新型巧用雙磨頭對稱分布結構，使磨頭轉速相位差180°，采用共模抑制技術，克服了球面磨削中的速度差分效應。
[0012]4、本實用新型的結構簡單、操作簡捷，對操作人員的技術水平要求不高，加工成本低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型一個具體實施例的結構示意圖。
[0014]圖2為該珩磨機在一個磨頭偏置狀態時的工作結構示意圖。
[0015]圖3為自適應金屬聯軸器的連接結構示意圖。
[0016]附圖中各數字標號的名稱分別是:1 一力矩伺服電機，2 —彈性金屬聯軸器，3 —磨頭，4 一磨頭，5 —精密滾動滑臺，6 —氣動元件，7 —主軸裝置，8 —被加工球面零件，9 一氣動元件，10 一力矩伺服電機，11 一擺軸裝置，12 一磨頭卡頭，13 一聯軸器限位套，14 -電機支架，15 —電機軸封。
【具體實施方式】
[0017]以下將結合附圖對本實用新型內容做進一步說明，但本實用新型的實際制作結構并不僅限于下述的實施例。
[0018]參見圖1，本實用新型所述的雙磨頭自適應超精密球面數控珩磨機包括機座、設置在機座上的由計算機控制系統驅動的主軸裝置7和擺軸裝置11以及用于被加工球面零件8的自動裝卡、自動停機、在線測量、珩磨液自動噴淋及安全保護裝置，在擺軸裝置11上設置有兩個分別由氣動結構力矩伺服電機1、10驅動的磨頭3、4。兩個磨頭裝置3、4相對被加工球面零件8球心鏡像對稱分布，工作時在氣動元件6、9的作用下，推動兩個精密滾動滑臺5帶動對應的力矩伺服電機1、10和磨頭3、4壓向被加工球面零件8的表面，磨頭3、4和力矩伺服電機1、10之間分別通過一個自適應彈性金屬聯軸器2連接，這種聯軸方式具有彈性自動調節功能，確保磨頭3、4始終緊貼被加工球面零件8的球面，壓力指向球心。附圖1中α為主軸裝置旋轉速度，β為擺軸裝置擺動速度，Y 1、Y 2為磨頭裝置旋轉速度，Y 1、Y 2的相位差180°。由于球面的幾何特性，在球面磨削中必然產生速度差分效應，本實用新型巧用雙磨頭對稱分布結構，使磨頭轉速相位差180°，采用共模抑制技術，克服了球面磨削中的速度差分效應。又由于被加工球面零件8的結構千差萬別，對于球面赤道不對稱零件，可使兩個磨頭對稱的相對球面球心偏轉一個角度，此調整角度稱為偏置角，保證了球面磨削精度。
[0019]圖2為該珩磨機在一個磨頭偏置狀態時的工作結構示意圖。由于零件的球面相對赤道不對稱,使兩個磨頭對稱的相對球面球心偏轉一個角度Φ,此調整角Φ稱為偏置角，保證了相對赤道不對稱球面的磨削精度。
[0020]本實用新型中采用的自適應彈性金屬聯軸器2具有自適應性，其工作連接結構如圖3所示。圖3中，彈性金屬聯軸器2的右端與力矩伺服電機軸連接，左端與磨頭卡頭12連接，力矩電機軸通過彈性金屬聯軸器2連接磨頭卡頭12構成一個柔性連接，當磨頭4壓向被加工球面零件8球面時，在反作用壓力的作用下，自然精密貼合在球面，完全滿足范成法球面展成原理的充分必要條件。聯軸器限位套13用于限制彈性金屬聯軸器的偏擺范圍和保護在安裝磨頭組件時對聯軸器精度的影響。電機軸封15用于密封力矩伺服電機10的軸伸，以免珩磨液流入力矩伺服電機10內。電機支架14用于支承力矩伺服電機10，電機支架安裝在精密滑臺上。
【權利要求】
1.一種雙磨頭自適應超精密球面數控珩磨機，包括機座以及設置在機座上的由計算機控制系統驅動的主軸裝置(7)和擺軸裝置(11)，其特征在于:在擺軸裝置(11)上相對被加工球面零件(8)球心的鏡像對稱設置有兩個分別由氣動結構力矩伺服電機(1、10)驅動的磨頭(3、4)，兩磨頭(3、4)與其對應的力矩伺服電機(1、10)之間分別通過一個自適應彈性金屬聯軸器(2)連接。
2.根據權利要求1所述的雙磨頭自適應超精密球面數控珩磨機，其特征在于:所述的氣動結構力矩伺服電機具有通過彈性金屬聯軸器(2)與磨頭連接的力矩伺服電機，力矩伺服電機設置在一個由氣動元件驅動的精密滾動滑臺上，當氣動元件工作后，可帶動力矩伺服電機和磨頭沿被加工球面零件(8)球心方向壓向或退離被加工球面零件(8)的表面。
3.根據權利要求1所述的雙磨頭自適應超精密球面數控珩磨機，其特征在于:彈性金屬聯軸器(2)的一端與力矩伺服電機軸連接，另一端與磨頭的卡頭連接，力矩伺服電機軸通過彈性金屬聯軸器伺服連接磨頭的卡頭，構成一個柔性連接。
4.根據權利要求1所述的雙磨頭自適應超精密球面數控珩磨機，其特征在于:兩個磨頭(3、4)旋轉速度的相位差為180°。
【文檔編號】B24B33/10GK203636581SQ201320728261
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年11月15日 優先權日:2013年11月15日
【發明者】馬波, 馬志奎 申請人:西安航志機電設備科技有限公司