一种曲率可调轮式气囊抛光工具

本发明涉及气囊抛光领域，具体为一种曲率可调轮式气囊抛光工具。

背景技术：

1、现代信息技术、航空航天技术以及许多民用高科技产品的发展都离不开光学技术的发展。光学零件在卫星光学系统、激光陀螺、摄影机、医疗仪器等产品中的应用越来越广泛。然而，光学零件在应用广泛的同时对其加工精度和表面质量也提出了极高的要求，表面质量要求由光学级表面提高到超光滑级光学表面。

2、为了获得高精度的光学表面，人们创新了很多新的加工方法，其中气囊抛光能够自适应复杂面形，具有抛光低成本、高效率等优点，是极具发展潜力的光学抛光方法。气囊抛光头是气囊抛光技术的核心部件，对光学零件超光滑级光学表面的实现起着决定性作用。

3、目前国内外通常采用球形气囊作为抛光头，其特征是气囊橡胶基体为球冠。由于橡胶基体与抛光样件发生直接滑动摩擦时，极易发热磨损失效，因此使用时需要在气囊表面粘贴耐磨损的聚氨酯或阻尼比等抛光垫与待抛光工件发生滑动接触。

4、另外，使用时需向气囊的腔体内部充填充空气并维持恒定的压力，气囊和抛光垫在内部气压的作用下，形成具有一定接触刚度的柔性抛光工具。抛光时，需要向抛光接触区域加入抛光液，抛光液中的磨粒嵌入抛光垫表面的凹坑中，跟随气囊旋转与工件做相对运动，从而实现加工表面的材料去除。

5、球形气囊具有结构简单、去除稳定且效率高的优点。但也无法回避一个问题，即气囊旋转时靠近工具轴线越近的位置，线速度越低，不利于抛光材料去除，特别是球形气囊工具轴线与气囊相交处存在着零速区域。因此，球形气囊使用时，工具轴线通常与待抛光工件上接触点的法向方向呈一定倾斜角度，进而避开零速区域。球形气囊上的低线速度区域不利于球形气囊抛光曲率变化较大的曲面，在抛光过程中，为了保持稳定抛光去除，需要精细规划气囊与工件之间的接触状态。这不仅加大了工具、工件发生物理干涉的风险，而且大大增加了抛光姿态、运动速度的规划和控制难度。

6、为了实现气囊接触区域以接近的线速度抛光，一些学者提出了轮式气囊。专利公布号cn213828472u公布了一种新型气囊抛光装置；专利公布号cn110497287a公布了一种单电机双自由度变速轮式气囊抛光装置；专利公布号cn103465131a公布了一种气压连续可调双自由度轮式气囊抛光装置。

7、现有技术包括以下问题：

8、1、现有的轮式气囊抛光工具多包括机架、动力输入装置、传动装置、气动装置和轮式气囊，结构复杂，不方便与现有机床安装使用。此外，已公布的专利缺乏详细的轮式气囊固定加持方案。

9、2、现有轮式气囊缺乏专门的气囊曲率调节功能。已公布的轮式气囊仅能调节气囊内部气压实现的有限范围的调节，并且这种调节不可避免的会改变了气囊的刚度，影响抛光一致性，并且导致在加工一些多曲率复杂工件时需要更换不同曲率的气囊才能实现整个气囊与加工表面的最优接触从而完成高质量抛光过程，导致加工效率低。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种曲率可调轮式气囊抛光工具，通过设置气囊夹持机构及曲率调节机构，解决了现有的轮式气囊在使用过程中存在的上述问题。

2、为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

3、一种曲率可调轮式气囊抛光工具，包括刀柄，所述刀柄中心开设气道，刀柄下端开设花键。所述刀柄中下部设有上夹持部，所述上夹持部包括上压板和上支撑板，二者共同配合夹持气囊上端。所述花键上连接有下夹持部，所述下夹持部包括下压板和下支撑板，二者共同配合夹持气囊下端。所述刀柄下端设有位移机构，位移机构和所述下支撑板相连，带动所述下夹持部沿所述花键上下移动，进而改变所述气囊的曲率。所述下支撑板下方设有密封盖。

4、优选的，所述下支撑板内开设花键槽，花键槽与所述花键相配合，使所述下支撑板只能沿所述花键上下移动，与所述刀柄不发生相对转动。

5、优选的，所述位移机构可以通过电动或者手动的方式驱动，如：电推杆驱动、电动丝杆驱动、手动丝杆驱动。

6、优选的，所述位移机构通过电推杆驱动，所述刀柄下端连接所述电推杆上端，所述电推杆下端连接有支撑架，所述支撑架和所述下支撑板相连接固定。电推杆带动所述下支撑部，沿花键上下移动，进而改变气囊的曲率。所述电推杆在调节好所述气囊曲率后不发生移动。所述刀柄上设有导电滑环，为所述电推杆供电。所述导电滑环转子固定在刀柄上，定子与外部设备相固定，防止导线缠绕。

7、优选的，所述位移机构通过电动丝杆驱动，所述刀柄下端中心开设螺纹孔，螺纹孔和丝杆相配合，所述丝杆连接电机，电机通过电机座固定在所述下支撑板上。电机带动丝杆转动，使丝杆在所述螺纹孔内上下移动，进而使所述下支撑板沿花键上下移动，气囊曲率也随之改变。所述电机在调节好所述气囊曲率后不发生转动。所述刀柄上设有导电滑环，为所述电机供电。所述导电滑环转子固定在刀柄上，定子与外部设备相固定，防止导线缠绕。

8、优选的，所述位移机构通过手动丝杆驱动，所述刀柄下端中心开设螺纹孔，螺纹孔和丝杆相配合，所述丝杆下端设有丝杆帽，丝杆帽外套有轴承，所述轴承通过挡环固定在轴承座上，轴承座与所述下支撑板连接固定。所述丝杆帽外径大于所述轴承内圈直径。使到用工具转动丝杆帽时，所述丝杆帽上的力矩能通过轴承和轴承座传递到所述下支撑板上，进而使所述下支撑板沿花键上下移动，气囊曲率也随之改变。所述丝杆帽下方设置锁死板，防止气囊在运行过程中丝杆转动导致气囊曲率改变。

9、优选的，所述气囊上下各设有凸起，所述上、下压板上开设凹环，所述凸起与所述凹环相配合，使得所述气囊被固定牢固且不漏气，同时方便所述气囊后续更换。

10、优选的，所述气囊为橡胶基体材质，使用时在气囊表面粘贴耐磨损的聚氨酯或阻尼布等抛光垫。

11、优选的，所述气道上端贯穿所述刀柄，下端径向开孔与所述气囊接通，为气囊充放气。

12、与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：

13、本发明公开一种曲率可调轮式气囊抛光工具，在位即可调节，无需将工具从刀柄上取下。采用机械结构调节气囊曲率，相较于传统轮式气囊采用内部气压调节的方式，曲率调节范围更大，曲率控制更精准且更容易；相较于不可调节气囊曲率的轮式气囊，本发明的加工成本更低，加工通用性更好，对复杂表面的适应性更强。(三种方式)

技术特征：

1.一种曲率可调轮式气囊抛光工具，其特征在于，包括：刀柄，所述刀柄内开设气道，所述刀柄下方开设花键，所述刀柄上设有上夹持部和下夹持部，所述上夹持部固定气囊上端，所述下夹持部固定气囊下端；

2.根据权利要求1所述的一种曲率可调轮式气囊抛光工具，其特征在于：所述上夹持部包括上压板和上支撑板，所述下夹持部包括下压板和下支撑板。

3.根据权利要求1所述的一种曲率可调轮式气囊抛光工具，其特征在于：所述位移机构的驱动方式包括但不限于电动丝杆、手动丝杆、电推杆。

4.根据权利要求3所述的一种曲率可调轮式气囊抛光工具，其特征在于：所述位移机构通过电推杆驱动，电推杆分别连接刀柄下端和支撑架，驱动支撑架上下位移，所述支撑架和下支撑板相连接固定。

5.根据权利要求3所述的一种曲率可调轮式气囊抛光工具，其特征在于：所述位移机构通过电动丝杆驱动，刀柄下端中心开设螺纹孔，螺纹孔和丝杆相配合，所述丝杆连接电机，电机通过电机座固定在所述下支撑板上。

6.根据权利要求3所述的一种曲率可调轮式气囊抛光工具，其特征在于：所述位移机构通过手动丝杆驱动，所述刀柄下端中心开设螺纹孔，螺纹孔和丝杆相配合，所述丝杆下端设有丝杆帽，丝杆帽外套有轴承，所述轴承通过挡环固定在轴承座上，轴承座与所述下支撑板连接固定，所述丝杆帽外径大于所述轴承内圈直径，所述丝杆帽下方设置锁死板。

7.根据权利要求1所述的一种曲率可调轮式气囊抛光工具，其特征在于：下支撑板内开设花键槽，花键槽与所述花键相配合，使下支撑板只能沿所述花键上下移动，与刀柄不发生相对转动。

8.根据权利要求1所述的一种曲率可调轮式气囊抛光工具，其特征在于：所述气囊上下各设有凸起，上、下压板上开设凹环，所述凸起与所述凹环相配合。

技术总结
本发明公开一种曲率可调轮式气囊抛光工具，包括刀柄、气囊夹持部和位移机构。所述刀柄中心开设有气道，下端开设花键。所述气囊夹持部包括上夹持部和下夹持部，所述上夹持部设有上支撑板和上压板，二者配合共同夹紧气囊上端；所述下夹持部设有下支撑板和下压板，二者配合共同夹紧气囊下端；所述下支撑板开设花键槽，通过与所述刀柄花键配合连接气囊上夹持部和下夹持部。所述下支撑板连接所述位移机构。所述位移机构通过调节上夹持部和下夹持部之间的距离实现气囊曲率调整。所述下压板连接密封端盖，共同实现气囊整体密封。本发明解决了现有球形气囊存在零速区抛光效果差和现有轮式气囊曲率不可调等问题。

技术研发人员：韩艳君,常迅川,张海阳,陈磊,江亮,钱林茂
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13