专利名称：模具自由曲面柔性抛光机的磨头驱动机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及抛光机领域，尤其是一种模具自由曲面柔性抛光机的 磨头驱动机构。
技术背景近年来，模具制造业的发展日趋迅猛，涉及面日益广泛。诸如汽 车、航空、船舶、玩具、电子产品、民用家电等，几乎无所不及。在 模具制造中，塑料模、压铸模、锻造模等模具型腔的表面复杂，自由 曲面所占的比例高，加工工艺难度最大，对其表面粗糙度要求很高， 所以必须进行型腔抛光处理，以提高模具的使用寿命。而目前，完成 形状加工所采用的方法主要是铣削与电加工方法，这些方法往往不能 满足加工要求，为此必需进行后加工， 一般采用手工抛光进行后加工， 且要消耗许多工时和费用。对一些锻模生产成本的分析表明，目前30%以上的费用都耗费在后加工上(主要是手工抛光)。目前，只有少 数大的模具公司采用全自动研磨抛光机。其原因主要为自动抛光机价 格昂贵，实现预定抛光目的的控制比较困难，且只适用于平面或简单 曲面的均匀抛光，故投资回报率低。抛光作为模具型腔加工的一道重 要工序，其加工时间占整个模具制造时间的30% 50%，其成本占全部 制造成本的5% 30%，抛光已成为模具制造过程中的瓶颈。模具抛光直接影响模具质量的好坏，目前自由曲面模具最主要的 抛光方式还是手工抛光，存在加工能力差、抛光效率低、劳动强度大， 对抛光工人的经验、技术要求高等缺点。查阅现有的传统和新型的自由曲面抛光设备存在以下缺点1、抛光设备的抛光头与自由曲面接触 面积小，抛光效率较低；2、传统柔性抛光工具一般是利用弹簧或柔性 抛光材料获得与被抛工件曲面之间的柔性接触，与自由曲面的适应性 差；3、抛光设备抛光的自由度比较单一，难以实现多自由度的抛光; 4、抛光磨料施加困难，所用装置复杂；5、超声机械抛光设备由于受 超声振幅和功率的限制，仅适于窄、深槽、圆角、棱角等局部加工， 大面积抛光效率低；7、已有的柔性抛光技术，具有较高的抛光精度， 但由于抛光垫材料、抛光囊刚度的变化范围小，以及实时控制性差的 原因，还不能实现对模具自由曲面的尺寸修正以及高效率精抛等功能。 发明内容为了克服已有的模具自由曲面柔性抛光机的只适合平面或简单曲 面、不具有磨头旋转、摆动功能、抛光效率低的不足，本发明提供一 种具有磨头旋转和摆动功能、抛光效率高的模具自由曲面柔性抛光机 的磨头驱动机构。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种模具自由曲面柔性抛光机的磨头驱动机构，包括旋转支架、 旋转控制电机、旋转齿轮轴、旋转传动齿轮以及与磨头部件固定连接 的旋转轴，所述旋转控制电机安装在旋转支架上，所述旋转控制电机 的输出轴与旋转齿轮轴联接，所述旋转齿轮轴与旋转传动齿轮啮合， 所述旋转传动齿轮固定套装在所述旋转轴上，所述旋转轴通过轴承安 装在所述旋转支架上。进一步，所述旋转控制电机为步进电机。再进一步，所述旋转传动齿轮为旋转双片齿轮。作为优选的另一种方案所述驱动机构包括摆动机构，所述摆动机构包括摆动轴支架、摆动控制电机、摆动齿轮轴、传动齿轮、摆动 轴以及与磨头部件固定连接的磨头安装支架，所述旋转控制电机安装 在摆动轴支架上，所述摆动控制电机的输出轴与摆动齿轮轴联接，所 述摆动齿轮轴与传动齿轮啮合，所述传动齿轮套装在摆动轴上，所述 摆动轴与所述磨头安装支架固定连接，所述磨头安装支架与旋转轴固 定连接。所述传动齿轮是双片半齿轮。所述摆动控制电机为步进电机。所述磨头安装支架包括左磨头架和右磨头架，所述左磨头架与右 磨头架分别呈半圆柱结构，所述的左磨头架和右磨头架套装在磨头轴 上，所述左磨头架与右磨头架固定连接，所述右磨头架与摆动轴固定 连接。作为优选的再一种方案:所述磨头部件包括磨头自转机构和磨头，所述磨头自转机构包括安装磨头的磨头轴、直流电机和直流电机支架，所述直流电机支架为磨头安装支架，所述直流电机通过皮带和皮带轮与磨头轴传动连接。本发明的技术构思为在步进电机的作用下，带动通过键连接在步进电机上的旋转齿轮轴的旋转运动，旋转齿轮轴上的齿轮通过齿轮啮合带动旋转双片齿轮旋转，采用双片齿轮的结构可以减小齿轮啮合间隙，使得传动更加平稳，而旋转轴与旋转双片齿轮是固定在一起的；摆动模块和磨头模块的整体通过螺栓固连于旋转轴上。因而通过控制步进电机的转动，控制了旋转轴的旋转，从而带动了摆动模块和磨头模块整体作X-Y平面上做一定的弧形轨道运动，从而实现磨头在X-Y平面上(即工作台表面上)的弧形轨道运行，达到一定的抛光目的。磨头轴通过左磨头架固定在右磨头架上，左磨头架和右磨头架分 别呈半圆柱结构，右磨头架通过螺栓与摆动轴固定在一起；在步进电机的作用下，使通过键连接在步进电机上的摆动齿轮轴旋转，通过齿 轮啮合带动摆动双片半齿轮转动，采用双片半齿轮的结构即减小了啮 合间隙又节省了空间，而摆动轴与摆动双片半齿轮是固定在一起的。 因而通过控制步进电机的转动，控制了摆动轴的旋转，从而使得磨头架整体在XZ平面上按需要做一定的角度摆动，因此实现了磨头按设 定的角度进行抛光，达到一定的抛光目的。本发明的有益效果主要表现在具有磨头旋转、摆动功能、抛光效率高。
图1是本发明的抛光机的结构图；图2是磨头驱动机构的主视3是磨头驱动机构的左视图；图4是磨头驱动机构的俯视图。图5是磨头的示意图。图6是旋转传动齿轮的示意图。图7是摆动传动齿轮的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。参照图1 图7， 一种模具自由曲面柔性抛光机的磨头驱动机构， 包括旋转支架13、旋转控制电机29、旋转齿轮轴34、旋转传动齿轮 以及与磨头固定连接的旋转轴32，所述旋转控制电机29安装在旋转 支架13上，所述旋转控制电机29的输出轴与旋转齿轮轴34联接，所述旋转齿轮轴34与旋转传动齿轮啮合，所述旋转传动齿轮固定套装在所述旋转轴32上，所述旋转轴32通过轴承安装在所述旋转支架13 上。所述旋转控制电机29为步进电机。旋转传动齿轮为旋转双片齿轮 8禾口 9。磨头摆动机构，包括摆动轴支架38、摆动控制电机75、摆动齿轮 轴70、摆动传动齿轮、摆动轴47以及与磨头连接的磨头安装支架， 所述摆动控制电机75安装在摆动轴支架38上，所述旋转控制电机75 的输出轴与摆动齿轮轴70联接，所述摆动齿轮轴70与摆动传动齿轮 啮合，所述摆动传动齿轮套装在摆动轴47上，所述摆动轴47与所述 磨头安装支架固定连接，所述磨头安装支架与旋转轴32固定连接。所述摆动传动齿轮是双片半齿轮25和26。所述摆动控制电机75 为步进电机。所述磨头安装支架包括左磨头架46和右磨头架44，所 述左磨头架46与右磨头架44分别呈半圆柱结构，所述的左磨头架46 和右磨头架44套装在磨头轴68上，所述左磨头架46与右磨头架44 固定连接，所述右磨头架44与摆动轴47固定连接。磨头部件还包括磨头自转机构，所述磨头自转机构包括安装磨头 的磨头轴68、直流电机75和直流电机支架40，所述磨头安装支架为 直流电机支架10，所述直流电机75通过皮带和皮带轮与磨头轴68传 动连接。本实施例的磨头49在X-Y平面上的弧形轨道运行是通过旋转模 块来实现的。其结构为由旋转支架13、步进电机29、旋转齿轮轴34、旋转双片齿轮8和9、旋转轴32以及与旋转轴32相配套的各个零件组成。 其工作原理为在旋转控制电机29的作用下，带动通过键连接在 旋转控制电机29上的旋转齿轮轴34的旋转运动，旋转齿轮轴34上的 齿轮通过齿轮啮合带动旋转双片齿轮8和9旋转，采用双片齿轮的结 构可以减小齿轮啮合间隙，使得传动更加平稳，而旋转轴32与旋转双 片齿轮8和9是固定在一起的；摆动模块和磨头模块的整体通过螺栓 固连于旋转轴32上。因而通过控制旋转控制电机29的转动，控制了 旋转轴32的旋转，从而带动了摆动模块和磨头模块整体作X-Y平面 上做一定的弧形轨道运动，从而实现磨头49在X-Y平面上(即工作 台表面上)的弧形轨道运行，达到一定的抛光目的。磨头49按一定摆角范围内进行的抛光是通过摆动模块来实现的。 其结构为所述摆动模块主要包括步进电机29、摆动齿轮轴70、 摆动轴47、摆动双片齿轮25和26、磨头架a 46和磨头架b 44、摆动 轴支架38、直流电机支架40。磨头轴通过左磨头架46固定在右磨头架44上，右磨头架44固定 在直流电机支架40上，而直流电机支架40与摆动轴47是通过螺栓固 连在一起的，从而磨头模块与摆动轴47固定在一起；在步进电机29 的作用下，使通过键连接在步进电机29上的摆动齿轮轴70旋转，带 动摆动双片齿轮25和26作啮合传动，而摆动轴47与摆动双片齿轮 25和26是固定在一起的，从而在摆动轴47产生旋转时，使得磨头架 整体在XZ平面上有一定的角度摆动，实现了磨头49按设定的角度进 行抛光，达到一定的抛光目的。磨头49固定在磨头轴68上，磨头轴68通过皮带和皮带轮与固定 在直流电机支架40上的直流电机39相连，在直流电机39马达的作用下，通过皮带和皮带轮带动磨动磨头轴68绕Z轴旋转，从而实现磨头49在一定转速下的旋转。
权利要求
1、一种模具自由曲面柔性抛光机的磨头驱动机构，其特征在于所述磨头驱动机构包括旋转支架、旋转控制电机、旋转齿轮轴、旋转传动齿轮以及与磨头部件固定连接的旋转轴，所述旋转控制电机安装在旋转支架上，所述旋转控制电机的输出轴与旋转齿轮轴联接，所述旋转齿轮轴与旋转传动齿轮啮合，所述旋转传动齿轮固定套装在所述旋转轴上，所述旋转轴通过轴承安装在所述旋转支架上。
2、 如权利要求1所述的模具自由曲面柔性抛光机的驱动机构，其特征 在于所述旋转控制电机为步进电机。
3、 如权利要求1或2所述的模具自由曲面柔性抛光机的驱动机构，其 特征在于所述旋转传动齿轮为旋转双片齿轮。
4、 如权利要求3所述的模具自由曲面柔性抛光机的驱动机构，其特征 在于所述驱动机构包括摆动机构，所述摆动机构包括摆动轴支架、 摆动控制电机、摆动齿轮轴、传动齿轮、摆动轴以及与磨头部件固定 连接的磨头安装支架，所述旋转控制电机安装在摆动轴支架上，所述 摆动控制电机的输出轴与摆动齿轮轴联接，所述摆动齿轮轴与传动齿 轮啮合，所述传动齿轮套装在摆动轴上，所述摆动轴与所述磨头安装 支架固定连接，所述磨头安装支架与旋转轴固定连接。
5、 如权利要求4所述的模具自由曲面柔性抛光机的驱动机构，其特征 在于所述传动齿轮是双片半齿轮。
6、 如权利要求4所述的模具自由曲面柔性抛光机的驱动机构，其特征 在于所述摆动控制电机为步进电机。
7、 如权利要求4所述的模具自由曲面柔性抛光机的驱动机构，其特征在于所述磨头安装支架包括左磨头架和右磨头架，所述左磨头架与 右磨头架分别呈半圆柱结构，所述的左磨头架和右磨头架套装在磨头 轴上，所述左磨头架与右磨头架固定连接，所述右磨头架与摆动轴固 定连接。
8、如权利要求4所述的模具自由曲面柔性抛光机的驱动机构，其特征 在于所述磨头部件包括磨头自转机构和磨头，所述磨头自转机构包 括安装磨头的磨头轴、直流电机和直流电机支架，所述直流电机支架 为磨头安装支架，所述直流电机通过皮带和皮带轮与磨头轴传动连接。
全文摘要
一种模具自由曲面柔性抛光机的磨头驱动机构，包括旋转支架、旋转控制电机、旋转齿轮轴、旋转传动齿轮以及与磨头固定连接的旋转轴，所述旋转控制电机安装在旋转支架上，所述旋转控制电机的输出轴与旋转齿轮轴联接，所述旋转齿轮轴与旋转传动齿轮啮合，所述旋转传动齿轮固定套装在所述旋转轴上，所述旋转轴通过轴承安装在所述旋转支架上，所述磨头驱动机构还包括磨头摆动机构。本发明提供一种具有磨头旋转、摆动功能、抛光效率高的模具自由曲面柔性抛光机的磨头驱动机构。
文档编号B24B29/00GK101214630SQ20071030724
公开日2008年7月9日 申请日期2007年12月29日 优先权日2007年12月29日
发明者宪 张, 王扬渝, 林 石, 计时鸣, 赵章风 申请人:浙江工业大学