一种用于大长径比微轴的高速磨粒流旋转超精磨装置的制作方法

本发明涉及机械加工设备技术领域，具体涉及一种用于大长径比微轴的高速磨粒流旋转超精磨装置。

背景技术：

磨削加工一般作为机械零件的最终加工工序，其主要目的是要保证零件的几何精度和表面粗糙度要求。机械加工生产领域逐渐开始向着高技术高精密精细化方向发展，其对于高精密的大长径比微轴的需求量越来越大。

而在现如今的加工生产设备，则面临加工大长径比微轴的许多生产难题，其中主要原因一是现有的加工设备的精密度很难达到要求的尺寸精度，二是对于大长径比微轴难以保证其表面加工精度和质量的一致性，三是其普遍存在加工效率低、加工时间长，费用高的缺陷，市场需求很难得到满足。

由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种用于大长径比微轴的高速磨粒流旋转超精磨装置，解决现有加工设备存在加工精度低，表面质量不一致，自动化程度低，生产效率低，成本高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种用于大长径比微轴的高速磨粒流旋转超精磨装置，包括底座、保护罩、送料机构、磨削机构、卸料机构、驱动机构及控制系统，所述底座的左右两侧对称设有两个支撑架，卸料机构设置在两个支撑架之间。

卸料机构包括卸料平台、齿轮齿条组件及第一电机，卸料平台的前端与底座转动相连，其后端通过齿轮齿条组件与支撑架活动连接。所述卸料平台上设有导轨，卸料平台位于导轨的一侧开设有第一导槽，保护罩设置在卸料平台上方，其下端与卸料平台可拆卸固定相连。

送料机构设置在卸料平台的前上方，其包括第一滑动座及送料杆，第一滑动座与卸料平台滑动导向配合。送料杆水平布置在第一滑动座上方，其一端与第一滑动座活动相连，另一端开设有沿其轴向的插孔。

驱动机构设置在卸料平台的后上方，其包括安装座、第二电机和加速器，所述安装座与卸料平台可拆卸固定相连。第二电机和加速器设置在安装座上，第二电机输出端通过加速器与磨削机构相连。

磨削机构位于送料机构和驱动机构之间，其包括一前一后布置的两个行星齿轮组件，前侧的行星齿轮组件为第一行星齿轮组件，后侧的行星齿轮组件为第二行星齿轮组件。行星齿轮组件包括第二滑动座、外壳、齿圈、中心齿轮轴及多个行星齿轮轴，外壳为两端敞口的圆筒结构，其底部与第二滑动座固定成一体，所述齿圈设置在外壳内，第二滑动座的下端与导轨滑动相连。

所述中心齿轮轴和行星齿轮轴均为两端敞口的空腔结构，两个行星齿轮组件的行星齿轮轴分别一一正对，两个中心齿轮轴通过第一伸缩杆组相连，位于后侧的中心齿轮轴的后端通过第二伸缩杆组与加速器的输出端相连。

进一步地，底座包括平行相对布置的两个纵梁，两个纵梁之间通过多个横梁固定相连成一体。

两个纵梁的前侧分别设有一个轴承座，两个轴承座正向相对，所述卸料平台的前侧底部设有一个前轴，所述前轴的两端分别与两个轴承座转动相连。

进一步地，所述两个支撑架分别竖向设置在两个纵梁的后上方，支撑架的下端与对应的纵梁固定相连，每个支撑架上均开设有一段弧形的长条孔，各长条孔均位于以前轴的轴线为圆心的圆周上。

进一步地，所述卸料平台的后侧底部设有一个后轴，后轴的两端对称设有两个齿轮齿条组件，所述齿轮齿条组件包括一个直齿轮和一个弧形齿条，直齿轮与后轴的对应端固定相连，弧形齿条固定安装在同侧的支撑架上，各直齿轮与同侧的弧形齿条啮合。

第一电机设在卸料平台的底部，其输出端与减速器的输入端相连，所述减速器的输出端与后轴齿轮传动，驱动后轴正转或反转，所述卸料平台可绕前轴转动。

所述支撑架相对的一侧对称设置有两个限位块，各所述限位块位于同侧长条孔的下部，限位块的顶部开设有用于支撑后轴的v形槽。

进一步地，所述导轨的上表面上开设有平行的三个第二导槽，位于中间的第二导槽内设有第一直线电机，第一直线电机的输出端与第一滑动座固定相连，驱动其纵向水平运动。

所述第二滑动座分别与两侧的第二导槽滑动配合，位于两侧的第二导槽内分别设有一个第二直线电机，两个第二直线电机的输出端分别与两个第二滑动座固定相连，各第二直线电机驱动对应的支撑架纵向水平运动。

进一步地，所述第一滑动座的上表面设有第一滑块，第一滑块的底部与第一滑动座横向滑动配合，所述第一滑动座的内部设有第三直线电机，第三直线电机的输出端与第一滑块固定相连。

第一滑块的内部设有第一伺服电机，第一伺服电机的输出端连接有竖向的驱动轴，驱动轴的上端伸至第一滑块的外部，所述送料杆有三个，各送料杆呈圆形均匀布置在同一水平面内，送料杆的一端与驱动轴的上端固定相连成一体，其另一端的插孔为盲孔。

进一步地，齿圈与外壳之间设有轴瓦，多个行星齿轮轴呈圆形均匀布置在中心齿轮轴与齿圈之间，中心齿轮轴驱动各行星齿轮轴做圆周运动。

所述中心齿轮轴和行星齿轮轴的空腔的中部为等截面的圆形孔，其两个端部均为收口状的圆锥孔。

进一步地，第一伸缩杆组包括第一花键轴和第一花键套，第一花键套的前端与第一行星齿轮组件的中心齿轮轴的后端同轴固定相连成一体，其后端与第一花键轴插接，所述第一花键轴的后端与第二行星齿轮组件的中心齿轮轴的前端同轴固定相连成一体。

所述第一花键轴的内部具有沿其轴向的通孔，两个中心齿轮轴的空腔通过第一花键轴内的通孔相连通。

第二伸缩杆组包括第二花键轴和第二花键套，第二花键套的前端与第二行星齿轮组件的中心齿轮轴的后端同轴固定相连，其后端与第二花键轴插接，所述第二花键轴的后端与加速器的输出端固定相连。

进一步地，行星齿轮组件包括还包括两个行星架，两个行星架分别设置在齿圈的前后两侧，两个行星架的中部与分别与中心齿轮轴的两端转动相连，各所述行星齿轮轴的两端分别与两个行星架对应位置转动相连。

行星架的外边缘处具有呈环形均匀布置的多个限位棒，各限位棒的长度方向与中心齿轮轴的法线方向一致，其端部伸出外壳的圆形外壁。

第一行星齿轮组件后侧的行星架的中心位置通过伸缩套筒组件与第二行星齿轮组件前侧的行星架的中心位置活动相连，伸缩套筒组件包括内套筒和外套筒，内套筒的前端与第一行星齿轮组件后侧的行星架的中心位置固定相连，其后端与伸至外套筒内，外套筒后端与第二行星齿轮组件前侧的行星架的中心位置固定相连。

所述第一伸缩杆组位于内套筒的内部，内套筒的外壁上对称设有两个销轴，销轴的轴线与内套筒的轴向垂直，外套筒上开设有与两个销轴相配合的两个导向槽，所述导向槽是由一个周向段和两个轴向直线段组成，两个轴向直线段一前一后且相互错位布置。

周向段的一端分别与位于前侧的轴向直线段的后端连通，其另一端与位于后侧的轴向直线段的前端连通，位于前侧的轴向直线段的前端延伸至外套筒的前端面。

进一步地，所述保护罩为底部敞口的方形壳体结构，其底部的两侧对称设有卡爪。

所述卸料平台上表面的左右两侧，对称开设有l形截面的两段卡槽，卡槽的前端延伸至卸料平台的前部，其后端延伸至卸料平台的后端面。

所述保护罩的前侧壁下部开设有u形缺口，卸料平台的后上方安装有定位夹，定位夹的活动端可通过u形缺口进入保护罩的内部，顶住保护罩的内壁。

通过采用上述技术方案，本发明的有益技术效果是：

1、本发明采用高速旋转磨粒流对包裹的大长径比微轴的表面实现均匀精磨，在空腔内加装不同直径或者不同种类的磨粒混合体，中心齿轮轴或行星齿轮轴内的磨粒流同时实现多个大长径比微轴同时加工，可实现对大长径比微轴进行高精度表面磨削，大长径比微轴的长度不受设备的限制，表面加工均匀、光滑。

2、本发明在卸料平台上设置的送料机构，将待加工的大长径比微轴插入送料杆的插孔内，送料机构可自动将大长径比微轴送入磨削机构，降低操作难度，省时省力，节省装入大长径比微轴的时间，提高了加工效率。

3、本发明的两个行星齿轮组件在加工过程中相对运动，实现对大长径比微轴整体圆形表面进行加工，自动化程度高，保证大长径比微轴表面加工质量的一致性，获得较高的加工精度。

4、本发明的卸料机构采用倾斜度可调节的卸料平台，实现对加工后的大长径比微轴快速卸料，卸料平台的第二导槽内的液压油保护大长径比微轴，避免其受损，影响加工精度。

附图说明

图1是本发明一种用于大长径比微轴的高速磨粒流旋转超精磨装置去除保护罩后的结构示意图。

图2是本发明一种用于大长径比微轴的高速磨粒流旋转超精磨装置的保护罩的结构示意图。

图3是图1中本发明某一部分的结构示意图，示出的是底座及相关部件。

图4是图1中本发明另一部分的结构示意图，示出的是卸料机构及安装座。

图5是图1中本发明再一部分的结构示意图，示出的是磨削机构及伸缩套筒组件。

图6是图5中本发明某一部分的结构示意图，示出的是第一行星齿轮组件后侧的行星架与内套筒的组合体。

图7是图5中本发明另一部分的结构示意图，示出的是第二行星齿轮组件前侧的行星架与外套筒的组合体。

图8是图5中本发明另一部分的结构示意图，示出的是第二伸缩杆组、中心齿轮轴和第一花键轴的组合体。

其中，

1、底座11、纵梁12、横梁13、轴承座14、支撑架141、长条孔15、限位块

2、送料机构21、第一滑动座22、送料杆23、第一滑块24、驱动轴

3、第一行星齿轮组件31、第二滑动座32、外壳33、齿圈34、中心齿轮轴341、圆锥孔35、行星齿轮轴36、行星架361、限位棒37、轴瓦

4、卸料机构41、卸料平台42、前轴43、直齿轮44、弧形齿条45、减速器46、导轨461、第二导槽462、第一直线电机463、第二直线电机47、卡槽48、定位夹49、后轴

5、第二行星齿轮组件51、安装座52、加速器

61、第一花键轴

71、第二花键轴72、第二花键套

81、内套筒82、外套筒83、销轴84、导向槽

9、保护罩91、卡爪92、u形缺口

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

结合图1至图8，一种用于大长径比微轴的高速磨粒流旋转超精磨装置，包括底座1、保护罩9、送料机构2、磨削机构、卸料机构4、驱动机构及控制系统，底座1包括平行相对布置的两个纵梁11，两个纵梁11之间通过多个横梁12固定相连成一体。两个纵梁11的前侧分别设有一个轴承座13，两个轴承座13正向相对。卸料机构4包括卸料平台41、齿轮齿条组件及第一电机，卸料平台41的前端与底座1转动相连，其后端通过齿轮齿条组件与支撑架14活动连接。

所述底座上设置有电源，电源为所述超精磨装置的各用电部件供电，另外，控制系统采用现有技术已有的单片机，单片机与所述超精磨装置的各电机的信号端通讯连接，实现对各电机转速及转动方向进行精确控制。

具体地，所述卸料平台41的前侧底部设有一个前轴42，所述前轴42的两端分别通过一个轴承与两个轴承座13转动相连，轴承座13安装在同侧纵梁11的前部。所述底座1的左右两侧对称设有两个支撑架14，卸料机构4设置在两个支撑架14之间。所述两个支撑架14分别竖向设置在两个纵梁11的后上方，支撑架14的下端与对应的纵梁11固定相连，每个支撑架14上均开设有一段弧形的长条孔141，各长条孔141均位于以前轴42的轴线为圆心的圆周上。

所述卸料平台41的后侧底部设有一个后轴49，后轴49的两端对称设有两个齿轮齿条组件，所述齿轮齿条组件包括一个直齿轮43和一个弧形齿条44，直齿轮43与后轴49的对应端固定相连，弧形齿条44固定安装在同侧支撑架14的长条孔141后侧，各直齿轮43与同侧的弧形齿条44啮合。

第一电机设在卸料平台41的底部，其输出端与减速器45的输入端相连，所述减速器45的输出端与后轴49齿轮传动，驱动后轴49正转或反转，所述卸料平台41可绕前轴42转动。所述支撑架14相对的一侧对称设置有两个限位块，各所述限位块15位于同侧长条孔141的下部，限位块15的顶部开设有用于支撑后轴49的v形槽。工作状态下，第一电机通过减速器45驱动后轴49转动，所述后轴49带动其两端的直齿轮43转动，直齿轮43弧形齿条44啮合使卸料平台41绕前轴42转动，实现卸料平台41后侧升高或降低。

所述卸料平台41上设有导轨46，卸料平台41位于导轨46的一侧开设有第一导槽，保护罩9设置在卸料平台41上方，其下端与卸料平台41可拆卸固定相连。具体地，所述保护罩9为底部敞口的方形壳体结构，其底部的两侧对称设有卡爪91。所述卸料平台41上表面的左右两侧，对称开设有l形截面的两段卡槽47，卡槽47的前端延伸至卸料平台41的前部，其后端延伸至卸料平台41的后端面。所述保护罩9的前侧壁下部开设有u形缺口92，卸料平台41的前部上表面安装有定位夹48，定位夹48的活动端可通过u形缺口92进入保护罩9的内部，卡住保护罩9的内壁。加工过程中，使被加工的大长径比微轴处于保护罩9的内部，避免意外情况下大长径比微轴飞出伤人，起安全防护的作用。

送料机构2设置在卸料平台41的前上方，其包括第一滑动座21及送料杆22，第一滑动座21与卸料平台41滑动导向配合。具体地，所述导轨46的上表面上开设有平行的三个第二导槽461，位于中间的第二导槽461的底部固定安装有第一直线电机462，第一直线电机462的动力输出端与第一滑动座21固定相连，驱动其纵向水平运动。送料杆22水平布置在第一滑动座21上方，其一端与第一滑动座21活动相连，另一端开设有沿其轴向的插孔。具体地，所述送料杆22有三个，各送料杆22呈圆形均匀布置在同一水平面内，送料杆22的一端与驱动轴24的上端固定相连成一体，其另一端的插孔为盲孔。

所述第一滑动座21的上表面设有第一滑块23，第一滑块23的底部与第一滑动座21横向滑动配合，所述第一滑动座21的内部设有第三直线电机，第三直线电机的动力输出端与第一滑块23固定相连，驱动第一滑块23相对于第一滑动座21横向水平运动。第一滑块23的内部设有第一伺服电机，第一伺服电机的输出端连接有竖向的驱动轴24，驱动轴24的上端伸至第一滑块23的外部，与三个送料杆22的一端固定相连成一体，第一伺服电机通过驱动轴24带动三个送料杆22绕驱动轴24的轴线转动。工作状态下，待加工的大长径比微轴一端插入送料杆22的插孔内，第一伺服电机调节待加工大长径比微轴的角度，第三直线电机调节待加工大长径比微轴的横向位置，第一直线电机462驱动第一滑动座21将待加工大长径比微轴送入磨削机构内。

驱动机构设置在卸料平台41的后上方，其包括安装座51、第二电机和加速器52，所述安装座51与卸料平台41可拆卸固定相连。第二电机和加速器52设置在安装座51上，第二电机输出端通过加速器52与磨削机构相连。

磨削机构位于送料机构2和驱动机构之间，其包括一前一后布置的两个行星齿轮组件，前侧的行星齿轮组件为第一行星齿轮组件3，后侧的行星齿轮组件为第二行星齿轮组件5。行星齿轮组件包括第二滑动座31、外壳32、齿圈33、中心齿轮轴34及三个行星齿轮轴35，外壳32为两端敞口的圆筒结构，其底部与第二滑动座31固定成一体，所述齿圈33设置在外壳32内，齿圈33与外壳32之间设有轴瓦37，所述齿圈33通过轴瓦37与外壳32转动配合，第二滑动座31的下端与导轨46滑动相连。

所述第二滑动座31的下端分别与两侧的第二导槽461滑动配合，位于两侧的第二导槽461内分别固定安装有一个第二直线电机463，两个第二直线电机463的输出端分别与两个第二滑动座31固定相连，两个第二直线电机463分别驱动第一行星齿轮组件3和第二行星齿轮组件5沿导轨46纵向水平运动，两个第二直线电机463输出端的行程及运动速度，均由单片机程序控制，控制方式及电路连接均采用现有技术。

三个行星齿轮轴35呈圆形均匀布置在中心齿轮轴34与齿圈33之间，中心齿轮轴34驱动各行星齿轮轴35做圆周运动。所述中心齿轮轴34和行星齿轮轴35均为两端敞口的空腔结构，两个行星齿轮组件的行星齿轮轴35分别一一正对。所述中心齿轮轴34和行星齿轮轴35的空腔的中部为等截面的圆形孔，中心齿轮轴34和行星齿轮轴35的空腔两个端部均为收口状的圆锥孔341。

中心齿轮轴34和行星齿轮轴35的空腔内部具有磨粒，大长径比微轴的一端插入送料杆22的插孔后，加速器52驱动两个行星齿轮组件的正对的两个行星齿轮轴35转动到大长径比微轴等高度的位置，第三直线电机驱动第一滑块23运动至大长径比微轴与正对的两个行星齿轮轴35或正对的两个中心齿轮轴34的圆锥孔341对应的位置，第一直线电机462驱动第一滑动座21将待加工大长径比微轴送入正对的两个行星齿轮轴35内，大长径比微轴的一端位于第一行星齿轮组件3内，另一端位于第二行星齿轮组件5。第一直线电机462和第三直线电机的输出端的行程及运动速度，均由所述单片机程序控制，控制方式及电路连接均采用现有技术。

工作状态下，中心齿轮轴34转动会带动其内部的磨粒转动形成磨粒流，对中心齿轮轴34内的大长径比微轴的表面进行高速磨削，行星齿轮轴35绕中心齿轮轴34公转的同时，行星齿轮轴35自转会带动其内部的磨粒转动形成磨粒流，对行星齿轮轴35内的大长径比微轴表面进行高速磨削。中心齿轮轴34和行星齿轮轴35的内部空腔采用两端收口状的设计，可以避免磨粒流通过中心齿轮轴34或行星齿轮轴35的空腔两端泄漏。

两个中心齿轮轴34通过第一伸缩杆组相连，第一伸缩杆组包括第一花键轴61和第一花键套，第一花键套的前端与第一行星齿轮组件3的中心齿轮轴34的后端同轴固定相连成一体，其后端与插接，所述第一花键轴61的后端与第二行星齿轮组件5的中心齿轮轴34的前端同轴固定相连成一体。所述第一花键轴61的内部具有沿其轴向的通孔，两个中心齿轮轴34的空腔通过第一花键轴61内的通孔相连通。大长径比微轴的任意一端可通过第一花键轴61内的通孔由一个中心齿轮轴34到达另一个中心齿轮轴34，加工过程中，使大长径比微轴的两端分别始终保持在两个行星齿轮组件内。

位于后侧的中心齿轮轴34的后端通过第二伸缩杆组与加速器52的输出端相连。具体地，第二伸缩杆组包括第二花键轴71和第二花键套72，第二花键套72的前端与第二行星齿轮组件5的中心齿轮轴34的后端同轴固定相连，其后端与第二花键轴71插接，所述第二花键轴71的后端与加速器52的输出端固定相连。

行星齿轮组件包括还包括两个行星架36，两个行星架36分别设置在齿圈33的前后两侧，两个行星架36的中部与分别与中心齿轮轴34的两端转动相连，各所述行星齿轮轴35的两端分别与两个行星架36对应位置转动相连。行星架36的外边缘处具有呈环形均匀布置的三个限位棒361，各限位棒361的长度方向与中心齿轮轴34的法线方向一致，其端部伸出外壳32的圆形外壁。

第一行星齿轮组件3后侧的行星架36的中心位置通过伸缩套筒组件与第二行星齿轮组件5前侧的行星架36的中心位置活动相连，伸缩套筒组件包括内套筒81和外套筒82，内套筒81的前端与第一行星齿轮组件3后侧的行星架36的中心位置固定相连，其后端与伸至外套筒82内，外套筒82后端与第二行星齿轮组件5前侧的行星架36的中心位置固定相连。

所述第一伸缩杆组位于内套筒81的内部，内套筒81的外壁上对称设有两个销轴83，销轴83的轴线与内套筒81的轴向垂直，外套筒82上开设有与两个销轴83相配合的两个导向槽84，所述导向槽84是由一个周向段和两个轴向直线段组成，两个轴向直线段一前一后且相互错位布置。周向段的一端分别与位于前侧的轴向直线段的后端连通，其另一端与位于后侧的轴向直线段的前端连通，位于前侧的轴向直线段的前端延伸至外套筒82的前端面。

工作过程中，一个第二直线电机463驱动第一行星齿轮组件3沿第二导槽461的延伸方向运动，另一个第二直线电机463驱动第二行星齿轮组件5沿第二导槽461的延伸方向运动，两个行星齿轮组件的运动可以是同步的，也可以是不同步的，两个行星齿轮组件的运动速度及行程均由单片机程序控制，被加工的大长径比微轴在其惯性作用下被视为相对于卸料平台41不发生沿轴向的运动，两个行星齿轮组件带动其内部的高速磨粒流沿大长径比微轴的轴向相对运动，对其圆形表面进行磨削加工。三个所述第二导槽461内均具有高粘度的液压油，大长径比微轴加工完成后，第一电机通过其左右两侧的直齿轮43转动，使卸料平台41的后端升高，加工完成的大长径比微轴从所在中心齿轮轴34或行星齿轮轴35滑出，落至对应的各第二导槽461内，高粘度的液压油保护加工完成的大长径比微轴，避免其损伤。

本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的机构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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。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发明中的具体含义。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。