CN103433849B - 一种气囊抛光工具表面检测与修整复合装置 - Google Patents

Abstract

一种气囊抛光工具表面检测与修整复合装置，涉及气囊抛光工具。设有升降电机、转动板、滑块、连接板、定位螺栓、修整器电机、液压胀套、摆动板、支座、旋转电机、通气孔、气囊抛光工具、修整器、转轴、测头、摆动电机；液压胀套设在摆动板上，气囊抛光工具固定于液压胀套上，液压胀套由固定在摆动板下方的旋转电机驱动，液压胀套上设有通气孔；摆动板设于支座上并与摆动电机轴相连；升降电机设在支座上，升降电机采用丝杆传动与滑块连接并使滑块作上下升降运动，连接板固定在滑块上，连接板上方设有两个定位孔，转动板与转轴连接；通过定位螺栓将转动板固定在连接板上两个不同位置；测头安装在转动板一端，转动板另一端安装修整器电机及修整器。

Description

一种气囊抛光工具表面检测与修整复合装置

技术领域

本发明涉及气囊抛光工具，尤其是涉及一种气囊抛光工具表面检测与修整复合装置。

背景技术

气囊式抛光是一种新兴的抛光方法，尤其适合曲面的抛光。气囊抛光采用充气球形柔性气囊作为抛光工具或气囊外表面粘贴抛光垫作为抛光工具对曲面进行抛光，不仅可以保证抛光头与被抛光工件表面吻合性好，而且可以通过调节压力控制抛光效率和被抛光工件的表面质量。气囊抛光采用了一种类似陀螺的“进动”运动,抛光时气囊抛光头的旋转轴线与工件抛光点的法线成一固定角度。由此,抛光区域在不同的方向得到了均匀一致的抛光,不但获得了高斯型的去除函数,而且抛光的划痕也得到了平滑,因此有利于气囊抛光材料去除的数值优化和保证整个加工的质量,是一种具有发展潜力的非球曲面抛光方法（参见文献：1、计时鸣，张利，金明生，李研彪，万跃华.气囊抛光技术及其研究现状[J]，机电工程，2010，27（5）：1-12）。

气囊抛光的去除函数呈类高斯分布，但是随着抛光时间和次数的增加，气囊和抛光垫往往都会磨损。在抛光过程中，气囊或抛光垫的磨损会导致气囊抛光工具表面不再是球面，引起抛光工具与工件接触区域的变化，影响去除函数的形状，从而导致抛光加工精度和加工的不确定性。气囊磨损后为了保证加工精度，通常只有更换新的抛光气囊，这造成了成本增加和材料浪费。

通过对气囊抛光工具表面球面度的检测，确定气囊抛光工具上需要修整的区域，并采用杯状砂轮作为修整器对其进行修整；再检测修整后的气囊抛光工具能否满足加工要求，进一步指导抛光工具的修整工作。针对上述情况，发明了一种气囊抛光工具表面检测与修整的复合装置。

发明内容

本发明的目的在于针对气囊抛光中气囊工具磨损等上述问题，提供一种气囊抛光工具表面检测与修整复合装置。

本发明设有升降电机、转动板、滑块、连接板、定位螺栓、修整器电机、液压胀套、摆动板、支座、旋转电机、通气孔、气囊抛光工具、修整器、转轴、测头、摆动电机；所述液压胀套设在摆动板上，气囊抛光工具固定于液压胀套上，液压胀套由固定在摆动板下方的旋转电机驱动，带动气囊抛光工具绕轴线旋转，液压胀套上设有通气孔，通气孔用于在检测和修整过程中对气囊抛光工具充气，模拟加工时的状态；摆动板设于支座上并与摆动电机轴相连，由摆动电机驱动摆动板在一定角度范围内摆动；升降电机设在支座上，升降电机采用丝杆传动与滑块连接并使滑块作上下升降运动，连接板固定在滑块上，连接板上方设有两个定位孔，转动板与转轴连接，并能够绕转轴旋转；通过定位螺栓将转动板固定在连接板上两个不同位置，即可分别实现对气囊抛光工具表面的检测和修整。测头安装在转动板一端，转动板另一端安装修整器电机及修整器。

所述升降电机上可设有升降电机连接座，升降电机连接座固定在支座上；所述升降电机最好采用具有抱闸制动装置的升降电机。

所述修整器电机的底部可设有修整器电机连接座。

所述旋转电机的底部可设有旋转电机连接座。

所述摆动电机的底部可设有摆动电机连接座。

所述修整器可采用杯状砂轮等，可以根据不同气囊抛光工具的半径，更换不同型号的杯状砂轮作为修整器，来满足修整的要求。

本发明可采用立式结构设计。

与现有技术比较，本发明具有以下突出优点：

由于抛光气囊充气后的柔性，对气囊工具进行修整，采用具有高速旋转运动的磨削方式。根据气囊工具形状为球形结构的特点，选用杯状砂轮作为修整器，以圆弧包络的方式实现气囊工具的修整。液压胀套具有性能好、同轴度高、工作稳定、操作简单等优点，通过合理设计液压胀套的结构尺寸，来保证不同型号的气囊抛光工具球心位于摆动轴线上，即可对多种半径的气囊抛光工具进行检测和修整。目前气囊抛光加工中常用的气囊半径包括40mm、80mm、160mm，在检测和修整不同规格的气囊抛光工具时，选用不同的液压胀套和修整砂轮，即可对不同规格的气囊抛光工具进行检测和修整。

气囊抛光工具表面检测与修整的复合装置的传动方式包括联轴器传动和丝杠传动。气囊抛光工具表面检测与修整的复合装置为立式结构，占用空间较小。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构示意图。

图2为本发明实施例的整体结构侧视图。

图3为本发明实施例检测气囊抛光工具的工作状态示意图。

图4为本发明实施例修整气囊抛光工具的工作状态示意图。

以下给出图1～4中各主要配件的标记：

1-升降电机、2-升降电机连接座、3-转动板、4-滑块、5-连接板、6-定位螺栓、7-修整器电机、8-修整器电机连接座、9-液压胀套、10-摆动板、11-支座、12-旋转电机、13-通气孔、14-气囊抛光工具、15-修整器、16-转轴、17-测头、18-旋转电机连接座、19-摆动电机、20-摆动电机连接座；G-进给运动方向，S-砂轮旋转方向，A-修理砂轮，B-摆动方向。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的说明。

参见图1～4，本发明实施例设有升降电机1、升降电机连接座2、转动板3、滑块4、连接板5、定位螺栓6、修整器电机7、修整器电机连接座8、液压胀套9、摆动板10、支座11、旋转电机12、通气孔13、气囊抛光工具14、修整器15、转轴16、测头17、旋转电机连接座18、摆动电机19和摆动电机连接座20。

所述液压胀套9设在摆动板10上，气囊抛光工具14固定于液压胀套9上，液压胀套9由固定在摆动板10下方的旋转电机12驱动，带动气囊抛光工具14绕轴线旋转，液压胀套9上设有通气孔13，通气孔13用于在检测和修整过程中对气囊抛光工具14充气，模拟加工时的状态；摆动板10设于支座11上并与摆动电机19轴相连，由摆动电机19驱动摆动板10在一定角度范围内摆动；升降电机1设在支座11上，升降电机1采用丝杆传动与滑块4连接并使滑块4作上下升降运动，连接板5固定在滑块4上，连接板5上方设有两个定位孔，转动板3与转轴16连接，并能够绕转轴16旋转；通过定位螺栓6将转动板3固定在连接板5上两个不同位置，即可分别实现对气囊抛光工具表面的检测和修整。测头17安装在转动板3一端，转动板3另一端安装修整器电机7及修整器15。所述升降电机1上设有升降电机连接座2，升降电机连接座2固定在支座11上；所述升降电机最好采用具有抱闸制动装置的升降电机。所述修整器电机7的底部设有修整器电机连接座8。所述旋转电机12的底部设有旋转电机连接座18。所述摆动电机19的底部设有摆动电机连接座20。

所述修整器15采用杯状砂轮，可以根据不同气囊抛光工具的半径，更换不同型号的杯状砂轮作为修整器，来满足修整的要求。

本发明可采用立式结构设计。

以下给出本发明的工作原理：

检测前，先将转动板3上的测头17一侧指向气囊抛光工具14，通过定位螺栓6将转动板3固定在连接板5上。将气囊抛光工具14固定在液压胀套9上，并保证气囊抛光工具14的球心位于摆动轴的轴线上，且摆动板10处于水平位置，然后通过液压胀套9上的通气孔13对气囊抛光工具14充气，模拟出气囊抛光工具14加工时的状态。检测时，升降电机1驱动滑块4向下运动，直至测头17接触到气囊抛光工具14表面，升降电机1抱闸，之后摆动电机19驱动摆动板10做一定角度的来回摆动，且保证气囊边缘位置被检测到，通过外部数据采集***即可测得气囊抛光工具14上一条母线的面型。之后升降电机1控制滑块4向上移动，使得测头17离开气囊抛光工具14的表面，旋转电机12驱动气囊抛光工具14旋转30°，升降电机1再驱动滑块4向下运动，直至测头17接触到气囊抛光工具14表面，并重复上述检测过程。每隔30°测量得到一组数据，经过12次检测之后，通过外部数据采集***即可测得气囊抛光工具14上12条母线的数据。检测完毕后，将每一条母线上获得的数据使用最小二乘法进行拟合圆，通过计算每一条母线上的圆度来间接获取其球面度。而且将多条母线数据拟合得到的圆的半径按取平均值的方法来确定气囊抛光工具14表面的球面半径。

检测之后，通过控制旋转电机12和摆动电机19，即可使气囊抛光工具14上需要修整的区域位于竖直方向上。再转动转动板3使得修整器15一侧指向气囊抛光工具14，通过定位螺栓6将转动板3固定在连接板5上。控制升降电机1驱动滑块4向下运动，修整器15做进给运动，同时修整器电机7驱动修整器15旋转，对气囊抛光工具14表面进行修整。

修整后再对气囊抛光工具14表面进行检测，确定气囊抛光工具14表面球面度是否满足气囊抛光加工的要求。若满足要求，则可用于加工；若不满足要求，则需要重复修整与检测步骤。在图4中，标记G为进给运动方向，S为砂轮旋转方向，A为修理砂轮，B为摆动方向。

Claims (7)

1.一种气囊抛光工具表面检测与修整复合装置，其特征在于设有升降电机、转动板、滑块、连接板、定位螺栓、修整器电机、液压胀套、摆动板、支座、旋转电机、通气孔、气囊抛光工具、修整器、转轴、测头、摆动电机；所述液压胀套设在摆动板上，气囊抛光工具固定于液压胀套上，液压胀套由固定在摆动板下方的旋转电机驱动，带动气囊抛光工具绕轴线旋转，液压胀套上设有通气孔，通气孔用于在检测和修整过程中对气囊抛光工具充气，模拟加工时的状态；摆动板设于支座上并与摆动电机轴相连，由摆动电机驱动摆动板在一定角度范围内摆动；升降电机设在支座上，升降电机采用丝杆传动与滑块连接并使滑块作上下升降运动，连接板固定在滑块上，连接板上方设有两个定位孔，转动板与转轴连接，并能够绕转轴旋转；通过定位螺栓将转动板固定在连接板上两个不同位置；测头安装在转动板一端，转动板另一端安装修整器电机及修整器。

2.如权利要求1所述一种气囊抛光工具表面检测与修整复合装置，其特征在于所述升降电机上设有升降电机连接座，升降电机连接座固定在支座上。

3.如权利要求1所述一种气囊抛光工具表面检测与修整复合装置，其特征在于所述升降电机采用具有抱闸制动装置的升降电机。

4.如权利要求1所述一种气囊抛光工具表面检测与修整复合装置，其特征在于所述修整器电机的底部设有修整器电机连接座。

5.如权利要求1所述一种气囊抛光工具表面检测与修整复合装置，其特征在于所述旋转电机的底部设有旋转电机连接座。

6.如权利要求1所述一种气囊抛光工具表面检测与修整复合装置，其特征在于所述摆动电机的底部设有摆动电机连接座。

7.如权利要求1所述一种气囊抛光工具表面检测与修整复合装置，其特征在于所述修整器采用杯状砂轮。