专利名称：用于球体精密研磨的加载装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于球体精密研磨的加载装置。
背景技术：
高精度球是圆度仪、陀螺、轴承和精密测量中的重要元件，并常作为精密测量的基准，在精密设备和精密加工中具有十分重要的地位。特别是在球轴承中大量使用，是球轴承的关键零件。轴承球的精度(球形偏差，球直径变动量和表面粗糙度)，直接影响着球轴承的运动精度、噪声及寿命等技术指标，进而影响设备、仪器的性能。 球体研磨设备的加载方法直接影响着球体的研磨精度和效率。研磨过程中，载荷精确控制，可对球体加工过程进行有效地控制。而在保证其它加工条件不变的情况下，提高加工效率，获得更高质量、高精密球体。 对于陶瓷球的研磨加工，国内外已有一些相应的加工设备，如四轴球体研磨设
备、V形槽研磨加工设备、圆沟槽研磨加工设备、锥形盘研磨加工设备、自转角主动控制研磨
设备、磁悬浮研磨加工设备、双自转研磨加工设备等。研磨压力是直接影响球度和尺寸精度
的研磨压力是最重要也是最难控制的参数之一。如在四轴球体研磨设备中，采用的是弹簧
加压方法，该研磨加工是一种选择压力作用点的加工方法，当在砝码和弹簧的作用下研具
与工件浮动接触并对其施加压力后，会自动选择相互凸出部位进行加工，所以仅能磨掉相
互承受压力处(高点处，称作误差点)点的材料且不能实现加工过程的精确控制。磁悬浮
研磨设备，是利用磁浮力作用下向上浮起形成加工压力，由高速驱动轴通过导向环和尼龙
浮板的导向作用，带动被加工陶瓷球在磁流体和磨料的混合液中运动，从而实现陶瓷球的
研磨加工。磁悬浮加压方式主要还是利用了磁流体的弹性加压，但是这种加工方法的研磨
精度低、机械结构复杂、控制复杂而且过程不能精确控制，磁流体的成本也较高。 因此，对于先进陶瓷等难加工材料的高精度球体的加工，急需一种既有较高的加
工精度和加工效率，又具有结构简单，制造成本较低的球体零件研磨设备的精确加压方法。
发明内容
为克服现有技术的研磨精度低，结构复杂，无法精确控制研磨过程，成本高的缺点，本发明提供了一种研磨精度高，结构简单，能精确控制研磨过程，成本低的用于球体精密研磨的加载装置。
用于球体精密研磨的加载装置，其特征在于所述的加载装置包括电机，与所述的
电机的输出轴连接的蜗轮，与所述的蜗轮啮合的蜗杆，所述的蜗杆通过一压块与上研磨盘
连接，所述的压块与所述的上研磨盘之间设有第一弹簧，所述的蜗杆和压块之间设有第二
弹簧；所述的压块上设有检测所述的第二弹簧所受压力的压电传感器，所述的压电传感器
与一控制器连接，所述的控制器中预设有压力阈值，所述的电机受控于所述的控制器。 进一步，所述的上研磨盘上设有监测其振动幅度的振动传感器，所述的振动传感
器与所述的控制器连接，所述的控制器中预设有振动阈值。
进一步，所述的第一弹簧为蝶形弹簧，所述第二弹簧为普通弹簧。 进一步，所述的压电传感器通过信号放大器和A/D采样器与所述的控制器连接，
所述的信号放大器的输出端与所述的A/D采样器的输入端连接。 进一步，所述的电机是直流无刷电机。 本发明的技术构思是电机正转时，驱动蜗杆下压，带动上研磨盘下压，当上研磨 盘接触到待加工的球后，压电传感器将其感应到的第二弹簧的实际压力传送至控制器中。 控制器将实际压力与压力阈值对比，当实际压力小于压力阈值时，控制器根据实际压力与 压力阈值的差值控制电机的转速，从而控制蜗杆下压的速度，以精确控制上研磨盘所受的 下压力。当实际压力大于压力阈值时，控制器使电机反转，蜗杆缓慢上升以减轻上研磨盘所 受的向下压力。 振动传感器将上研磨盘的振动幅度传送至控制器中，当实际振动幅度大于振动阈 值时，控制器使电机转速减小，从而减小上研磨盘的向下压力，以保证加工过程的稳定性。
本发明的的第一弹簧为蝶形弹簧，蝶形弹簧的弹性系数很大，用于上研磨盘的保 压。第二弹簧为普通弹簧，普通弹簧的弹性系数比蝶形弹簧的小，弹簧较长，能精确传递压 力变化的信号。 本发明采用蜗轮蜗杆传动机构，具有自锁功能，在电机关闭时能保证上研磨盘的 压力恒定。 本发明具有的研磨精度高，结构简单，能精确控制研磨过程，成本低的优点。
图1为本发明的示意图
图2为本发明的控制框图
具体实施例方式参照附图，进一步说明本发明 用于球体精密研磨的加载装置，所述的加载装置包括电机l，与所述的电机1的输 出轴连接的蜗轮2，与所述的蜗轮2啮合的蜗杆3，所述的蜗杆3通过一压块9与上研磨盘 7连接，所述的压块9与所述的上研磨盘7之间设有第一弹簧6，所述的蜗杆2和压块9之 间设有第二弹簧4 ;所述的压块9上设有检测所述的第二弹簧4所受压力的压电传感器5， 所述的压电传感器5与一控制器IO连接，所述的控制器10中预设有压力阈值，所述的电机 1受控于所述的控制器10。所述的上研磨盘7上设有监测其振动幅度的振动传感器ll，所 述的振动传感器11与所述的控制器10连接，所述的控制器10中预设有振动阈值。
所述的第一弹簧6为蝶形弹簧，所述的第二弹簧4为普通弹簧。所述的压电传感 器5通过信号放大器和A/D采样器与所述的控制器10连接，所述的信号放大器的输出端与 所述的A/D采样器的输入端连接。
所述的电机1是直流无刷电机。 本发明的技术构思是电机1正转时，驱动蜗杆3下压，带动上研磨盘7下压，当 上研磨盘7接触到待加工的球8后，压电传感器5将其感应到的第二弹簧4的实际压力传 送至控制器10中。控制器IO将实际压力与压力阈值对比，当实际压力小于压力阈值时，控
4制器10根据实际压力与压力阈值的差值控制电机1的转速，从而控制蜗杆3下压的速度，以精确控制上研磨盘7所受的下压力。当实际压力大于压力阈值时，控制器IO使电机1反转，蜗杆3缓慢上升以减轻上研磨盘7所受的向下压力。 振动传感器11将上研磨盘7的振动幅度传送至控制器10中，当实际振动幅度大于振动阈值时，控制器IO使电机1转速减小，从而减小上研磨盘7的向下压力，以保证加工过程的稳定性。 本发明的的第一弹簧6为蝶形弹簧，蝶形弹簧的弹性系数很大，用于上研磨盘7的保压。第二弹簧4为普通弹簧，普通弹簧的弹性系数比蝶形弹簧的小，弹簧较长，能精确传递压力变化的信号。 本发明采用蜗轮蜗杆传动机构，具有自锁功能，在电机关闭时能保证上研磨盘的压力恒定。 本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
权利要求
用于球体精密研磨的加载装置，其特征在于所述的加载装置包括电机，与所述的电机的输出轴连接的蜗轮，与所述的蜗轮啮合的蜗杆，所述的蜗杆通过一压块与上研磨盘连接，所述的压块与所述的上研磨盘之间设有第一弹簧，所述的蜗杆和压块之间设有第二弹簧；所述的压块上设有检测所述的第二弹簧所受压力的压电传感器，所述的压电传感器与一控制器连接，所述的控制器中预设有压力阈值，所述的电机受控于所述的控制器。
2. 如权利要求1所述的用于球体精密研磨的加载装置，其特征在于所述的上研磨盘 上设有监测其振动幅度的振动传感器，所述的振动传感器与所述的控制器连接，所述的控 制器中预设有振动阈值。
3. 如权利要求2所述的用于球体精密研磨的加载装置，其特征在于所述的第一弹簧 为蝶形弹簧，所述第二弹簧为普通弹簧。
4. 如权利要求3所述的用于球体精密研磨的加载装置，其特征在于所述的压电传感 器通过信号放大器和A/D采样器与所述的控制器连接，所述的信号放大器的输出端与所述 的A/D采样器的输入端连接。
5. 如权利要求l-4之一所述的用于球体精密研磨的加载装置，其特征在于所述的电 机是直流无刷电机。
全文摘要
用于球体精密研磨的加载装置，加载装置包括电机，与电机的输出轴连接的蜗轮，与蜗轮啮合的蜗杆，蜗杆通过一压块与上研磨盘连接，压块与上研磨盘之间设有第一弹簧，蜗杆和压块之间设有第二弹簧；压块上设有检测第二弹簧所受压力的压电传感器，压电传感器与一控制器连接，控制器中预设有压力阈值，电机受控于控制器。本发明具有的研磨精度高，结构简单，能精确控制研磨过程，成本低的优点。
文档编号B24B11/00GK101758434SQ20101010250
公开日2010年6月30日 申请日期2010年1月23日 优先权日2010年1月23日
发明者刘盾, 吕冰海, 姚蔚峰, 杨帆, 汤科锋, 袁巨龙, 邓乾发, 陈佳杰 申请人:浙江工业大学