双磨头自适应超精密球面数控珩磨的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种双磨头自适应超精密球面数控珩磨机，包括机座以及设置在机座上的由计算机控制系统驱动的主轴装置和摆轴装置，在摆轴装置上相对被加工球面零件球心的镜像对称设置有两个分别由气动结构力矩伺服电机驱动的磨头，两磨头与其对应的力矩伺服电机之间分别通过一个自适应弹性金属联轴器连接。本实用新型采用对称双磨头磨削原理，磨头和力矩伺服电机之间通过一个有弹性自动调节功能的自适应弹性金属联轴器连接，可确保磨头始终紧贴球面，压力指向球心，并通过共模抑制技术克服了球面磨削中的速度差分效应，具有结构原理先进、高效率、精度高、操作简单等优点，可加工多种材料及多品种规格的精密球面零件。
【专利说明】双磨头自适应超精密球面数控珩磨机
【技术领域】
[0001]本实用新型属于机械零件加工设备【技术领域】，涉及一种用于加工精密球面零件的双磨头自适应超精密球面数控珩磨机。
【背景技术】
[0002]精密球面零件是机械工程领域广泛应用的精密机械基础件，以往在机械加工行业传统的精密球面加工方法都是用内外圆磨床用碗型砂轮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。近年来，随着科学技术的飞速发展，对精密球面零件的材料、品种、精度、数量等均有了各种不同的要求，特别是对球面精度的要求越来越来高，已从过去的圆度< 0.005mm提高到0.0003mm。现代球面精密加工已形成高效率、多品种、多规格的趋势，传统的精密球面加工方法显然已经不能满足市场需求和科学技术发展的需求，在此背景下，研发一种高精度、高效的精密磨削设备已成为当前精密球面加工的迫切需要。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，提供一种结构原理先进、高效率、精度高、操作简单、可以加工多种材料及多品种规格的球面零件的双磨头自适应超精密球面数控珩磨机。
[0004]为实现上述发明目的而采用的技术解决方案是这样的:所提供的双磨头自适应超精密球面数控珩磨机为一种采用了对称双磨头磨削结构的珩磨装置，它包括机座以及设置在机座上的由计算机控制系统驱动的主轴装置和摆轴装置，在摆轴装置上相对被加工球面零件球心的镜像对称设置有两个分别由气动结构力矩伺服电机驱动的磨头，两磨头与其对应的力矩伺服电机之间分别通过一个自适应弹性金属联轴器连接。
[0005]本实用新型进一步的技术解决方案在于:所述的气动结构力矩伺服电机具有通过弹性金属联轴器与磨头连接的力矩伺服电机，力矩伺服电机设置在一个由气动元件驱动的精密滚动滑台上，当气动元件工作后，可带动力矩伺服电机和磨头沿被加工球面零件球心方向压向或退离被加工球面零件的表面。
[0006]本实用新型进一步的技术解决方案还在于:弹性金属联轴器的一端与力矩伺服电机轴连接，另一端与磨头的卡头连接，力矩伺服电机轴通过弹性金属联轴器伺服连接磨头的卡头，构成一个柔性连接。
[0007]本实用新型进一步的技术解决方案还在于:两个磨头旋转速度的相位差为180。。
[0008]与现有技术相比，本实用新型具有的优点如下所述。
[0009]1、本实用新型采用了对称双磨头磨削原理,针对被加工零件的不同材料特性和尺寸范围参数，由计算机控制系统驱动主轴装置、摆轴装置和装在摆轴装置上的两个磨头装置，相对传统的球面精密磨削加工方式，磨削原理先进、磨削精度高、效率高。[0010]2、磨头和力矩伺服电机之间通过一个自适应弹性金属联轴器连接，这种联轴方式具有弹性自动调节功能，可确保磨头始终紧贴球面，压力指向球心。
[0011]3、由于球面的几何特性，在对被加工零件的球面磨削中必然要产生速度差分效应，本实用新型巧用双磨头对称分布结构，使磨头转速相位差180°，采用共模抑制技术，克服了球面磨削中的速度差分效应。
[0012]4、本实用新型的结构简单、操作简捷，对操作人员的技术水平要求不高，加工成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型一个具体实施例的结构示意图。
[0014]图2为该珩磨机在一个磨头偏置状态时的工作结构示意图。
[0015]图3为自适应金属联轴器的连接结构示意图。
[0016]附图中各数字标号的名称分别是:1 一力矩伺服电机，2 —弹性金属联轴器，3 —磨头，4 一磨头，5 —精密滚动滑台，6 —气动元件，7 —主轴装置，8 —被加工球面零件，9 一气动元件，10 一力矩伺服电机，11 一摆轴装置，12 一磨头卡头，13 一联轴器限位套，14 -电机支架，15 —电机轴封。
【具体实施方式】
[0017]以下将结合附图对本实用新型内容做进一步说明，但本实用新型的实际制作结构并不仅限于下述的实施例。
[0018]参见图1，本实用新型所述的双磨头自适应超精密球面数控珩磨机包括机座、设置在机座上的由计算机控制系统驱动的主轴装置7和摆轴装置11以及用于被加工球面零件8的自动装卡、自动停机、在线测量、珩磨液自动喷淋及安全保护装置，在摆轴装置11上设置有两个分别由气动结构力矩伺服电机1、10驱动的磨头3、4。两个磨头装置3、4相对被加工球面零件8球心镜像对称分布，工作时在气动元件6、9的作用下，推动两个精密滚动滑台5带动对应的力矩伺服电机1、10和磨头3、4压向被加工球面零件8的表面，磨头3、4和力矩伺服电机1、10之间分别通过一个自适应弹性金属联轴器2连接，这种联轴方式具有弹性自动调节功能，确保磨头3、4始终紧贴被加工球面零件8的球面，压力指向球心。附图1中α为主轴装置旋转速度，β为摆轴装置摆动速度，Y 1、Y 2为磨头装置旋转速度，Y 1、Y 2的相位差180°。由于球面的几何特性，在球面磨削中必然产生速度差分效应，本实用新型巧用双磨头对称分布结构，使磨头转速相位差180°，采用共模抑制技术，克服了球面磨削中的速度差分效应。又由于被加工球面零件8的结构千差万别，对于球面赤道不对称零件，可使两个磨头对称的相对球面球心偏转一个角度，此调整角度称为偏置角，保证了球面磨削精度。
[0019]图2为该珩磨机在一个磨头偏置状态时的工作结构示意图。由于零件的球面相对赤道不对称,使两个磨头对称的相对球面球心偏转一个角度Φ,此调整角Φ称为偏置角，保证了相对赤道不对称球面的磨削精度。
[0020]本实用新型中采用的自适应弹性金属联轴器2具有自适应性，其工作连接结构如图3所示。图3中，弹性金属联轴器2的右端与力矩伺服电机轴连接，左端与磨头卡头12连接，力矩电机轴通过弹性金属联轴器2连接磨头卡头12构成一个柔性连接，当磨头4压向被加工球面零件8球面时，在反作用压力的作用下，自然精密贴合在球面，完全满足范成法球面展成原理的充分必要条件。联轴器限位套13用于限制弹性金属联轴器的偏摆范围和保护在安装磨头组件时对联轴器精度的影响。电机轴封15用于密封力矩伺服电机10的轴伸，以免珩磨液流入力矩伺服电机10内。电机支架14用于支承力矩伺服电机10，电机支架安装在精密滑台上。
【权利要求】
1.一种双磨头自适应超精密球面数控珩磨机，包括机座以及设置在机座上的由计算机控制系统驱动的主轴装置(7)和摆轴装置(11)，其特征在于:在摆轴装置(11)上相对被加工球面零件(8)球心的镜像对称设置有两个分别由气动结构力矩伺服电机(1、10)驱动的磨头(3、4)，两磨头(3、4)与其对应的力矩伺服电机(1、10)之间分别通过一个自适应弹性金属联轴器(2)连接。
2.根据权利要求1所述的双磨头自适应超精密球面数控珩磨机，其特征在于:所述的气动结构力矩伺服电机具有通过弹性金属联轴器(2)与磨头连接的力矩伺服电机，力矩伺服电机设置在一个由气动元件驱动的精密滚动滑台上，当气动元件工作后，可带动力矩伺服电机和磨头沿被加工球面零件(8)球心方向压向或退离被加工球面零件(8)的表面。
3.根据权利要求1所述的双磨头自适应超精密球面数控珩磨机，其特征在于:弹性金属联轴器(2)的一端与力矩伺服电机轴连接，另一端与磨头的卡头连接，力矩伺服电机轴通过弹性金属联轴器伺服连接磨头的卡头，构成一个柔性连接。
4.根据权利要求1所述的双磨头自适应超精密球面数控珩磨机，其特征在于:两个磨头(3、4)旋转速度的相位差为180°。
【文档编号】B24B33/10GK203636581SQ201320728261
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日
【发明者】马波, 马志奎 申请人:西安航志机电设备科技有限公司