专利名称：高精度球面数控珩磨机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于磨削机械设备技术领域，涉及一种用于加工球面 工件的高精度球面数控珩磨机。
背景技术：
珩磨机是一种用于工件表面光整精加工的低速磨削机械。目前公 知的珩磨机大部分都是珩磨孔或平面的珩磨机床，球面珩磨机较少。 而现有的球面加工设备大都采用准定心式结构的研磨机,准定心式结 构是指设备中的摆臂始终围绕工件的曲率半径的中心摆动的结构,摆
臂分为左右摆动或前后摆动，例如Q875型研磨机。这种机床利用电 机带动减速箱使主轴转动，进而通过蜗轮蜗杆驱动曲柄摇杆机构使摆 臂摆动，装在摆臂上的压力头再通过气动元件和磨具给工仵'施加研磨 压力。但上述结构的球面加工设备在实际应用中相应还存在有摆臂受 力情况不好，摆角调整不方便、磨具自转角度"l不可控制、加工精 度低(圆度》2um)、操作不方便、噪声大等缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺陷，进而提供一种 结构合理、操作方便、加工效果好的高精度球面数控珩磨机。
用于实现上述发明目的的技术解决方案是这样的:所提供的高精 度球面数控珩磨机由按上下位挤压在被加工零件两端的磨具和转动 主轴、设置在磨具上端的压力杆、连接在压力杆上的可控摩擦力矩球 型铰链以及可带动压力杆做往复摆动的摆动轴随动弹性加力机构组 成，所说的摆动轴随动弹性加力机构由调整杆、可绕摆架定位块转动 的摆架、可在气动元件带动下做横向往复运动的自调心接头以及由
DSP控制器控制的直流伺服电机组成，其中摆架与压力杆并行设置， 调整杆铰连在摆架和压力杆之间，摆架下端铰装在自调心接头上,直 流伺服电机通过带滚珠导轨的摆轴拖板装置机座上，其输出轴连接在 摆架定位块一侧杆上。此外，本实用新型还在直流伺服电机和气动元 件后部铰接连装有带数字显示器的力传感器，在摆架定位块的连接杆 上装有光电测头与数字显示器。 -
本实用新型在定心变角球面展成原理的基础上，在珩磨机压力头 部位设置了由主轴、磨具、可控摩擦力矩球型铰链、压力杆、被加工 零件组成的可控摩擦力矩球型铰链轴系，当主轴在直流力矩电机带动 下以角速度co转动以及可控摩擦力矩球型铰链带动磨具以角速度e 摆动时，在珩磨摩擦力矩的作用下，磨具可绕自身轴线以角速度"l 转动，co、 0、 "l三个参数相互关联，工作中可通过DSP控制系统 来控制协调"、P、 col三个参数的最佳匹配。在本实用新型结构中 还设计了由调整杆、摆架、自调心接头、气动元件、摆架定位块及直 流伺服电机组成的摆动轴随动弹性力卩力机构，在珩磨加工过程中当由 于种种误差引起球心变化时，随动弹性加力机构会随着球心的变化而 跟着变化角位移(Y )。结构中采用的DSP控制器可控制直流伺服电机 并通过直流伺服电机直接驱动摆架定位块,完成由可控摩擦力矩球型 铰链带动磨具以角速度e摆动。此外，在设备中还设置了用于调整和 检测研磨压力的力传感器数字显示器和用于在加工过程中测量被加 工零件尺寸的光电测头与数字显示器。
与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果是(1)、设备中设 置的可控摩擦力矩球型铰链轴系结构保证了磨具均匀磨损和球面工
件均匀珩磨，提高了加工精度，其呷度《0.5um、表面粗糙度Ra《 0. 2 y m，可控摩擦力矩球型铰链解决了现有技术设备存在的co 1角速 度不可控制的问题，实现了控制协调"、e、 col三个参数的最佳匹 配；(2)、摆动轴随动弹性加力机构、随动力测量系统和随动光电测长 系统保证了磨具的跟随性和球面展开性，从而保证了銜磨加工精度； 力测量系统可数字显示，极大地提高了设备的操作、控制性能；随动 光电测长系统实现了在线测量，为数控珩磨机奠定了基础；(3)、直流 伺服电机直接驱动摆动轴，省略了曲柄摇杆机构，通过DSP控制器实 现磨具摆动角度P的大小和摆动频率的控制，扩大了珩磨球面角范 围，极大地降低了设备噪声，提高了操作控制性能；DSP控制器对随 动力测量系统和随动光电测长系统速行数据采集、处理、传输，提高 了高精度球面数控珩磨机的自动化和数字化水平。
附图为本实用新型一个具体实施例的结构示意图。 图中各标号名称分别为l一主轴，2_磨具，3 —可控摩擦力矩 球型铰链，4一压力杆，5_调节杆，6—摆架，7—自调心接头，8_ 气动元件，9一摆架定位块，IO—直流伺服力矩电机，ll一精密角接 触轴承，12—力传感器，13 —数字显示器，14一被加工零件，15—DSP 控制器，16—光电测头与数字显示器，17—珩磨液循环泵，18—珩磨 机基座，19一摆轴拖板与滚珠导轨，^0—金属波纹管联轴器，21_主 轴直流力矩电机，"一主轴角速度，"1一磨具自转角速度，e—磨 具摆动轴角速度，Y—摆架角位移，SR—被加工零件球面半径，F— 研磨压力，Fl—气动拉力，F2—传感器被测力，F=F1=F2。
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本实用新型的内容做进一步说明，但 本实用新型的实际制作结构并不仅限于下述的实施例。
参见附图，本实用新型所述的高精度球面数控珩磨机由主轴l、
磨具2、可控摩擦力矩球型铰链3、压力杆4、摆动轴随动弹性加力
机构以及随动力测量系统和随动光电测长系统等组成。主轴1可在直 流力矩电机21带动下以角速度"转动，磨具2在压力杆4和可控摩 擦力矩球型铰链3作用下与被加工零件14挤压接触，主轴1转动后， 可控摩擦力矩球型铰链3带动磨具以角速度P摆动，磨具绕自身轴线 以角速度col转动，通过DSP控制器15控制协调"、P、 "l三个参 数的最佳匹配，进而实现磨具2对被加工零件14的研磨加工。摆动 轴随动弹性加力机构由调整杆5、摆架6、自调心接头7、气动元件8、 摆架定位块9及直流伺服电机10组成，摆架6可绕摆架定位块9转 动，自调心接头7在可气动元件8带动下做横向往复运动。摆架6 与压力杆4并行设置,调整杆5铰连在摆架6和压力杆4之间，摆架 6下端铰装在自调心接头7上，直流伺服电机10通过带滚珠导轨的 摆轴拖板19设置在机座18上，其输出轴连接在摆架定位块9 一侧杆 上。当出现球心变化时，随动弹性加力机构会随着球心的而跟着变化 角位移Y。随动力测量系统包括自调心接头7、气动元件8、力传感 器12和数字显示器12等组件，用于调整和检测研磨压力F， F=F1 =F2。随动光电测长系统由摆架定位块9、光电测头与数字显示器、 摆架16组成，用于在加工过程中测量被加工零件尺寸。
权利要求1.一种高精度球面数控珩磨机，其特征在于它由按上下位挤压在被加工零件(14)两端的磨具(2)和主轴(1)、设置在磨具(2)上端的压力杆(4)、连接在压力杆(4)上的可控摩擦力矩球型铰链(3)以及可带动压力杆(4)做往复摆动的摆动轴随动弹性加力机构组成，所说的摆动轴随动弹性加力机构由调整杆(5)、可绕摆架定位块(9)转动的摆架(6)、可在气动元件(8)带动下做横向往复运动的自调心接头(7)以及由DSP控制器(15)控制的直流伺服电机(10)组成，其中摆架(6)与压力杆(4)并行设置，调整杆(5)铰连在摆架(6)和压力杆(4)之间，摆架(6)下端铰装在自调心接头(7)上，直流伺服电机(10)通过带滚珠导轨的摆轴拖板(19)设置在机座(18)上，其输出轴连接在摆架定位块(9)一侧杆上。
2、 根据权利要求1所述的高精度球面数控珩磨机，其特征是在 直流伺服电机(10)和气动元件(8)后部铰接连装有带数字显示器(13) 的力传感器(12),在摆架定位块(9)的连接杆上装有光电测头与数字 显示器(16)。
专利摘要本实用新型涉及一种用于加工球面工件的高精度球面数控珩磨机，由主轴、磨具、可控摩擦力矩球型铰链、压力杆、摆动轴随动弹性加力机构及随动力测量系统和随动光电测长系统等组成。主轴转动后，可控摩擦力矩球型铰链带动磨具摆动，同时磨具绕自身轴线转动，通过DSP控制器控制协调实现磨具对零件的研磨加工。摆动轴随动弹性加力机构由调整杆、摆架、自调心接头及直流伺服电机等组成，摆架与压力杆并行设置，调整杆铰连在二者之间，摆架下端铰装在自调心接头上，直流伺服电机输出轴连接在摆架定位块一侧杆上，当出现球心变化时，随动弹性加力机构会随着球心的变化而跟着变化角位移。产品具有结构合理、操作方便、加工效果好、精度高等优点。
文档编号B24B33/00GK201198115SQ20082002906
公开日2009年2月25日 申请日期2008年5月9日 优先权日2008年5月9日
发明者波 马 申请人:西安航志机电设备科技有限公司