单粒滚珠超精密盘式研磨机的制作方法

本发明属于精密机械加工技术领域，具体涉及一种实现单粒滚珠的超精密研磨加工的单粒滚珠超精密盘式研磨机。

背景技术：

传统盘式研磨机适用于大批量加工轴承钢球，一盘可以研磨几万粒甚至上百万粒钢球，由于一般钢球厂都是按国家钢球标准尺寸系列生产，很难满足用户所有尺寸要求。传统盘式滚珠研磨机是由上下两个直径大小相同、同轴研磨盘组成，下研磨盘上加工有若干个v型同心圆槽，在v型槽中放置滚珠，上研磨盘为平面，在重力和压力作用下同轴的压在滚珠上并可自由上下移动，不转动。传统研磨盘只能满足单一尺寸标准的滚珠加工。

随着现代科学技术的飞速发展，对单件，小批量的滚珠的加工需求愈来愈多，滚珠尺寸各种各样，同时对于滚珠的质量精度要求也日益提升，单一尺寸钢球已经不能满足多样化及高质量需求。同时，现有产品应用中，对滚珠的材料要求愈来愈广泛，如淬火刚、渗氮钢、陶瓷、玻璃、稀有金属、贵重金属、超导材料等等，其中陶瓷、玻璃、稀有金属、贵重金属、超导材料等由于材料的硬脆性、加工性、价格等不适应传统盘式研磨机的研磨加工的方法，研究一种能解决单粒滚珠的超精密研磨方法，解决市场需求，十分必要。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种全新的单粒滚珠超精密盘式研磨机，可实现多种尺寸滚珠的高质量、高精密加工。

本发明方案提出一种单粒滚珠超精密盘式研磨机，包括机床床身及设置在其上的研磨机构，所述研磨机构包括下研磨机构及若干与下研磨机构配合设置的上研磨机构，所述下研磨机构连接于机床床身上，所述上研磨机构设置于悬臂机构上，且通过悬臂机构连接于机床床身上，所述下研磨机构包括下研磨主动盘，所述下研磨主动盘由下研磨伺服电机带动旋转，所述上研磨机构包括上研磨浮动盘，所述上研磨浮动盘由上研磨伺服电机带动旋转，所述下研磨主动盘与上研磨浮动盘进行转速相同、方向相反的相对转动以对滚珠进行研磨。

进一步的方案，所述下研磨主动盘上设有内凹沟道，所述滚珠置于所述内凹沟道内。

进一步的方案，所述内凹沟道呈v型或内凹半球形。

进一步的方案，所述悬臂机构上设有研磨压力加载机构，所述研磨压力加载机构包括悬臂力传感器、升降伺服电机及由所述升降伺服电机进行行程控制的滚珠丝杠升降件。

进一步的方案，所述上研磨伺服电机安装在所述悬臂力传感器上，所述上研磨浮动盘安装在所述上研磨伺服电机上，且与上研磨伺服电机转轴同轴安装。

进一步的方案，所述上研磨浮动盘与所述上研磨伺服电机之间设有弹簧，所述弹簧两端分别与上研磨浮动盘及上研磨伺服电机相抵接，所述上研磨浮动盘在所述弹簧作用下压紧滚珠。

进一步的方案，所述悬臂机构靠近机床床身端设有控制所述悬臂机构水平方向行程的进给伺服电机。

进一步的方案，所述上研磨机构为两个，两个上研磨机构以所述下研磨机构的下研磨主动盘中轴线对称设置。

本方案的有益效果体现在：

1、本发明相对传统滚珠研磨机实现了单粒滚珠的球面研磨加工，同时实现了多种不同尺寸滚珠的同时加工，解决了传统滚珠研磨机不能研磨单粒滚珠的问题，也实现了多种不同尺寸滚珠的同时加工。

2、伺服电机的设计，实现了自动化控制，操作简捷可以实现研磨机的准确定位，高精度控制，不仅在水平方向上，还可以是竖直方向上实现精确进给，实现滚珠的高精度研磨。

附图说明

图1为本发明研磨机装置结构示意图；

图2为本发明系统控制示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1及图2所示，本方案提出一种单粒滚珠超精密盘式研磨机，用于实现多颗粒高精度滚珠研磨，具体的研磨机包括机床床身1及设置在其上的研磨机构，所述研磨机构包括下研磨机构21及若干与下研磨机构21配合设置的上研磨机构，若干可以理解为两个或两个以上，可以为两个，也可以为3个4个5个及5个以上，若干个可以完全相同，可以完全不同，也可以部分不同，所述下研磨机构21连接于机床床身1上，所述上研磨机构设置于悬臂机构3上，且通过悬臂机构3连接于机床床身1上，所述下研磨机构21包括下研磨主动盘211，所述下研磨主动盘211由下研磨伺服电机212带动旋转，所述上研磨机构2包括上研磨浮动盘221，所述上研磨浮动盘221由上研磨伺服电机222带动旋转，所述下研磨主动盘211与上研磨浮动盘221进行转速相同、方向相反的相对转动以对滚珠(图中未标出)进行研磨。具体如图1所示，其中ω1、ω2为研磨机上研磨浮动盘221转速、ω3为下研磨主动盘211转速，他们转速大小相同，方向相反。所述下研磨主动盘211上设有内凹沟道2111，所述滚珠置于所述内凹沟道2111内。所述内凹沟道2111呈v型或内凹半球形。根据滚珠具体情况而定。所述悬臂机构3上设有研磨压力加载机构31，所述研磨压力加载机构31包括悬臂力传感器311、升降伺服电机312及由所述升降伺服电机312进行行程控制的滚珠丝杠升降件313。

具体如图1所述上研磨伺服电机222安装在所述悬臂力传感器311上，所述上研磨浮动盘221安装在所述上研磨伺服电机222上，且与上研磨伺服电机222转轴同轴安装。所述上研磨浮动盘221与所述上研磨伺服电机222之间设有弹簧223，所述弹簧223两端分别与上研磨浮动盘221及上研磨伺服电机222相抵接，所述上研磨浮动盘221在所述弹簧223作用下压紧滚珠。

所述悬臂机构3靠近机床床身1端设有控制所述悬臂机构3水平方向行程的进给伺服电机31。所述进给伺服电机31通过伺服进给机构32控制悬臂机构3的进给，进而控制上研磨机构的水平位置，实现上研磨浮动盘221的准确定位。

本实施例中，所述上研磨机构为两个，两个上研磨机构以所述下研磨机构21的下研磨主动盘211中轴线对称设置。

本发明方案还包括控制系统，控制系统包括控制器5，通过控制器5可以设置步进电机的运行进而控制上研磨浮动盘221与下研磨主动盘211的精确配合，同时可以实现上研磨浮动盘221与下研磨主动盘211的速度控制，上研磨浮动盘221通过编码器6反馈到控制器5，进而实现精确定位，即可实现滚珠精确研磨。结合图1所示，升降伺服电机312固定在悬臂机构3上，依据悬臂力传感器311的载荷压力反馈信息，自动控制滚珠丝杠升降件313，升降位移x11、x21，保证研磨压力在设定值的工艺参数范围内；上浮动盘伺服电机222安装在悬臂力传感器311的上，上研磨浮动盘221同轴的安装在上浮动盘伺服电机222的轴上，在弹簧223的作用下，紧密的压紧被研磨滚珠，驱动被研磨滚珠相对下研磨主动盘211线速度相同、方向相反；被研磨滚珠放置在下研磨主动盘211的v型沟道中，下研磨主动盘211由下研磨伺服电机212驱动，依同上研磨浮动盘221相同的速度转动，相对上研磨浮动盘221方向相反，滚珠沿下研磨主动盘211的v型沟道运动，滚珠空间绝对位置固定，原地滚动，实现滚珠球面上的任一点运动轨迹为圆环管状螺旋弹簧线运动，保证了单粒滚珠超精密盘式研磨机研磨原理的实现。

本实施例中的上研磨浮动盘221为左右对称结构，也即上研磨机构为2个，即可同时研磨2粒滚珠，当然也可设计成3、4等多个工位，同时研磨多个滚珠。

本发明所述的单粒滚珠超精密盘式研磨机其特征在于实现了智能化伺服控制，操作简捷，实现了同时进行多尺寸滚珠研磨，对操作人员的技术水平要求不高，性价比高。单粒滚珠超精密盘式研磨机的智能伺服控制系统由上研磨浮动盘伺服电机、下研磨主动盘伺服电机、编码器、控制系统组成。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。