CN107097131A - 一种全方位自动打磨机及其打磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全方位自动打磨机及其打磨方法，打磨机包括：打磨机架、升降机构、磨盘动力机构、工装冶具机构、平移机构，工装冶具机构设置于平移机构上，平移机构设置于打磨机架上，升降机构的底部连接在打磨机架上，平移机构包括X轴滑台机构和Y轴滑台机构；磨盘动力机构通过支撑架连接在升降机构的侧面，磨盘动力机构包括磨盘群组、磨盘固定组件和传动组件，磨盘群组装配在磨盘轴承座上，磨盘群组由多个磨盘组组成，磨盘组由若干个单元磨盘组成。通过设置多组不同规格的磨盘组，调整所述磨盘固定管的转动角度，利用磨盘组对工件的弯曲表面进行打磨；实现不同规格的磨盘组对工件表面进行多级精度的全方位打磨。

Description

一种全方位自动打磨机及其打磨方法

技术领域

本发明属于工件表面加工领域，尤其涉及一种全方位自动打磨机及其打磨方法。

背景技术

打磨抛光技术作为现代工件表面加工处理领域中的重要技术环节，通过打磨设备使工件表面粗糙度降低，以获得光亮、平整表面。现有的打磨设备一般都是利用抛光工具和磨料颗粒或其他抛光介质对工件表面进行修饰加工。

抛光时，高速旋转的磨盘(抛光轮)压向工件，使磨盘对工件表面产生滚压和微量切削，从而获得光亮的加工表面，抛光一般分为粗抛和精抛，粗抛时采用低规格粒度的磨盘，滚动碰撞以达到去除表面凸锋而减小表面粗糙度的目的，其打磨的精度相对较低；精磨时采用高规格粒度的磨盘，磨盘表面的粒度高，打磨精度相对提高。在实际打磨过程中，工件表面要经过多次不同规格的磨盘进行抛光处理以达到所需的精度要求。

现有的打磨设备上大多只设置一组相同规格的磨盘，在对工件进行粗磨后，需要停机更换磨盘进行二次打磨，根据实际精度需求，打磨一批工件需要多次更换磨盘，增加了加工时间，效率低，无法做到连续加工打磨。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供了一种全方位自动打磨机，通过在磨盘动力部分的磨盘固定管上设置多组不同规格的磨盘组，结合传动组件控制磨盘组上的单元磨盘的转动；同时通过伺服电机调节磨盘固定管的转动，实现不同规格的磨盘组对工件表面进行多级精度的全方位打磨。

本发明解决上述问题采用的技术如下：

一种全方位自动打磨机，包括：打磨机架、升降机构、磨盘动力机构、工装冶具机构、平移机构，所述工装冶具机构设置于所述平移机构上，所述平移机构设置于所述打磨机架上，所述升降机构的底部连接在所述打磨机架上，所述平移机构包括X轴滑台机构和Y轴滑台机构；

所述磨盘动力机构通过支撑架连接在所述升降机构的侧面，所述磨盘动力机构包括磨盘群组、磨盘固定组件和传动组件，所述磨盘固定组件包括磨盘固定管和磨盘轴承座，所述磨盘群组装配在所述磨盘轴承座上，所述磨盘轴承座设置在所述磨盘固定管的表面；所述磨盘群组由多个磨盘组组成，所述磨盘组由若干个单元磨盘组成，所述磨盘组上的单元磨盘沿着所述磨盘固定管的轴向分布，沿着所述磨盘固定管的周向装配有多个所述磨盘组。

优选的，每个所述磨盘组上的所述单元磨盘的规格相同，每相邻两个所述磨盘组上的所述单元磨盘规格不相同。

优选的，沿着所述磨盘固定管的周向，所述磨盘群组中的所述磨盘组的打磨精度依次增加或减小。

优选的，所述传动组件包括磨盘传动轴、螺旋锥齿轮、轴承、伞齿轮隔套、行星减速机和伺服电机，所述磨盘传动轴设置在所述磨盘固定管内腔的中轴线位置，所述磨盘转动轴轴向的一端与行星减速机连接，所述行星减速机外接所述伺服电机，所述轴承安装于所述磨盘轴承座中并与所述磨盘群组连接。

优选的，所述螺旋锥齿轮包括第一螺旋锥齿轮和第二螺旋锥齿轮，所述第一螺旋锥齿轮安装在所述磨盘转动轴上，所述第二螺旋锥齿轮安装在所述轴承上，所述第一螺旋锥齿轮和所述第二螺旋锥齿轮啮合连接。

优选的，所述单元磨盘与连接轴连接，所述连接轴转配在所述轴承上，所述磨盘转动轴轴向的两端设置有深沟球轴承。

优选的，所述第一螺旋锥齿轮和所述第二螺旋锥齿轮之间设置有离合装置。

优选的，每两个所述第一螺旋锥齿轮之间安装伞齿轮隔套，所述第一螺旋锥齿轮与所述磨盘转动轴的两端之间也设置有所述伞齿轮隔套。

本发明的目的之二在于提供一种高效打磨方法，该方法采用上述任一种全方位自动打磨机对工件进行打磨，其中，所述打磨方法包括以下步骤：

(1)利用所述工装冶具机构夹持工件，通过所述平移机构调整工件到合适的打磨位置；

(2)通过所述升降机构调整所述磨盘动力机构的高度至适合打磨工件的位置；

(3)利用所述磨盘群组中的其中一个磨盘组进行对工件进行一次打磨；

(4)转动所述磨盘固定管，利用另一个磨盘组对工件进行二次打磨；

(5)经过多次转动所述磨盘固定管，利用不同工艺要求的磨盘组对工件进行针对性打磨，直至工件的表面精度符合要求为止。

优选的，通过调整所述磨盘固定管的转动角度，利用磨盘组对所述工件的弯曲表面进行打磨。

本发明的有益效果如下：

本发明通过在磨盘转动轴上安装第一螺旋锥齿轮，在第一螺旋锥齿轮周向啮合连接有多个第二螺旋锥齿轮，第二螺旋锥齿轮安装在轴承上，通过第一螺旋锥齿轮和第二螺旋锥齿轮啮合联动，可以实现第二螺旋锥齿轮转动同时使安装在连接轴上的单元磨盘转动，实现磨盘组的整体运动，实现对多个工件同时加工。由于采用螺旋锥齿轮，第一螺旋锥齿轮和第二螺旋锥齿轮转动时会带动连接轴进行转动，实现单元磨盘的转动，通过调节磨盘固定管的角度和升降机构、平移机构的位置，实现磨盘组对工件不同区域和弯曲表面进行打磨加工，达到对工件的全方位打磨加工。

本发明的磨盘群组中的每个磨盘组上的单元磨盘的规格相同，每相邻两个磨盘组上的所述单元磨盘规格不相同，在加工过程中，控制伺服电机使磨盘固定管转动，通过不同的磨盘组的不同规格的单元磨盘实现对工件的多级精度打磨，实现工件的精磨，不需要停机进行磨盘的更换，增加生产速率。

本发明在第一螺旋锥齿轮和第二螺旋锥齿轮之间设置有离合装置，在一组磨盘组对工件进行加工时，可以防止与其相对称另外一组磨盘组的空转，减少功耗，增加磨盘组的使用寿命。本发明在磨盘固定管的表面上设置有油镜，可以通过油镜往磨盘固定管内加机油，增加磨盘固定管内各个部件之间的润滑，减少磨损。

附图说明

图1为本发明全方位自动精磨打磨机的整体结构图；

图2为本发明全方位自动精磨打磨机的侧视图；

图3为本发明全方位自动精磨打磨机的主视图；

图4为本发明全方位自动精磨打磨机中的磨盘动力机构剖视图；

图5为本发明全方位自动精磨打磨机中的磨盘动力机构主视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

如图1～3所示，一种全方位自动打磨机，包括：打磨机架7、升降机构2、磨盘动力机构1、工装冶具机构4、平移机构，工装冶具机构4设置于平移机构上，工件安装在工装冶具机构4上，平移机构设置于打磨机架7上，升降机构2的底部连接在打磨机架7上，平移机构包括X轴滑台机构5和Y轴滑台机构6，磨盘动力机构1通过支撑架3连接在升降机构2的侧面。升降机构2上设置有液压装置和Z轴伺服电机，用来调节升降机构2的高度，通过升降机构2来控制磨盘动力机构1在垂直Z轴方向的运动。X轴滑台机构5包括滑台51、在滑台51底部设置X轴滑条52和X轴滑轨53，Y轴滑台机构6包括移动框架61、在移动框架61侧边设置的Y轴滑条62和Y轴滑轨63，工装冶具机构4安装在滑台51上。通过X轴伺服电机控制X轴滑台机构5的X轴滑条52在X轴滑轨53上移动，实现工件在X轴方向的运动；通过Y轴伺服电机控制Y轴滑台机构6的Y轴滑条62在Y轴滑轨63上移动，实现工件在Y轴方向的运动。通过上述平移机构、磨盘动力机构1和升降机构2实现对工件的全方位加工。

如图4和5所示，磨盘动力机构1包括磨盘群组、磨盘固定组件和传动组件，磨盘固定组件包括磨盘固定管12和磨盘轴承座13，磨盘轴承座13设置在磨盘固定管12的表面。磨盘群组通过轴承145装配在磨盘轴承座13上，磨盘群组由多个磨盘组11组成，沿着磨盘固定管12的周向均匀装配多个磨盘组11，磨盘组11由若干个单元磨盘111组成，磨盘组11上的单元磨盘11沿着磨盘固定管12的轴向均匀分布。每个磨盘组11上的单元磨盘111的规格相同，每相邻两个的磨盘组11上的单元磨盘111规格不相同，不同规格的单元磨盘111的表面粒度和斜度不同。沿着磨盘固定管12的周向，磨盘群组中的多个磨盘组11的打磨精度依次增加或减小。

传动组件包括磨盘传动轴141、螺旋锥齿轮、轴承145、伞齿轮隔套148、行星减速机149和伺服电机146。磨盘传动轴141设置在磨盘固定管12内腔的中轴线的位置，磨盘转动轴141轴向的一端与行星减速机149连接，行星减速机149外接伺服电机146，轴承145安装于磨盘轴承座13中。螺旋锥齿轮包括第一螺旋锥齿轮142和第二螺旋锥齿轮143，第一螺旋锥齿轮142安装在磨盘转动轴141上，磨盘转动轴141穿过第一螺旋锥齿轮142的中心孔。第二螺旋锥齿轮143安装在轴承145上，第一螺旋锥齿轮142和第二螺旋锥齿轮143呈90°夹角啮合连接。每个磨盘组11都有一组与其相配合的第二螺旋锥齿轮143，由于不同磨盘组11上的单元磨盘111沿着磨盘转动轴141的周向均匀分布，分布在磨盘转动轴141同一周向上的所有第二螺旋锥齿轮143都啮合在同一个第一螺旋锥齿轮142上，磨盘转动轴141上的第一螺旋锥齿轮142的数量与每个磨盘组11上的单元磨盘111的数量相同。磨盘转动轴141轴向的两端设置有深沟球轴承147，用压力机将深沟球轴承147压装在磨盘转动轴141上，使深沟球轴承147内圈与磨盘转动轴141构成紧配合，外圈与轴承孔构成较松配合，然后将磨盘转动轴141连同深沟球轴承147一起装入磨盘固定管12内，深沟球轴承147主要用来传递驱动力和承载径向载荷。

磨盘固定管12的外表面上设置有油镜121，油镜121为一个通孔，可以通过油镜121往磨盘固定管12内加机油或润滑油，增加磨盘固定管12内各个部件之间的润滑，减少磨损。

每两个第一螺旋锥齿轮142之间安装伞齿轮隔套148，第一螺旋锥齿轮142与磨盘转动轴141的两端之间也设置有伞齿轮隔套148，用来调节齿轮与磨盘转动轴141之间的游隙和预压。

由于磨盘组11的均匀分布，不同磨盘组11对应的第二螺旋锥齿轮143都会啮合在同一个第一螺旋锥齿轮142上，当其中一组磨盘组11对工件表面进行加工时，其余几组磨盘组11上的单元磨盘111会产生空转。在第一螺旋锥齿轮142和第二螺旋锥齿轮143之间设置有离合装置。离合装置设置在第一螺旋锥齿轮142和第二螺旋锥齿轮143啮合的位置，当需要磨盘群组中的一组磨盘组11进行加工打磨时，将该磨盘组11对应的离合装置闭合，其余几组磨盘组11的离合装置打开，可以防止非加工状态磨盘组11的空转，减少功耗，增加打磨机的使用寿命。

如图4所示，本发明的一个实施例中，磨盘组11的数量为偶数，每两组相对的磨盘组11相对于磨盘转动轴141对称。更优选的，磨盘群组由四组磨盘组11组成，每个磨盘组11上有四个单元磨盘111。四组磨盘组11上的磨盘单元111的打磨规格精度沿磨盘固定管12的周向在顺时针方向依次增大。磨盘转动轴141上设置有四个第一螺旋锥齿轮142，每一个位置的第一螺旋锥齿轮142的周向上啮合有四个第二螺旋锥齿轮143，第一螺旋锥齿轮142与每个第二螺旋锥齿轮143啮合的角度为90°，第二螺旋锥齿轮143安装在磨盘轴承座13中的轴承145上，磨盘群组上的单元磨盘111的下端设有连接轴144，连接轴144与轴承145装配。当需要对工件的表面进行打磨加工时，通过调节升降机构2和水平机构使工件到达加工位置，打开行星减速机149控制磨盘转动轴141转动，同时带动第一螺旋锥齿轮运转142，通过第一螺旋锥齿轮142和第二螺旋锥齿轮143的啮合带动第二螺旋锥齿轮143开始转动，同时安装在轴承145上的连接轴144转动，实现安装在连接轴144上的单元磨盘111转动。当需要同一个加工面进行多级精度打磨时，首先经过低精度磨盘组11进行粗磨，然后打开伺服电机，使磨盘固定管12转动，将另一级精度的磨盘组11转到同一加工面相对应的位置进行精磨，由于四组磨盘组11上的单元磨盘111的打磨规格精度沿磨盘固定管12的周向在顺时针方向依次增大，可以实现对工件的多级精磨。

本发明通过在磨盘转动轴141上安装第一螺旋锥齿轮142，在第一螺旋锥齿轮142周向啮合连接有多个第二螺旋锥齿轮143，第二螺旋锥齿轮143安装在轴承145上，通过第一螺旋锥齿轮142和第二螺旋锥齿轮143啮合联动，可以实现第二螺旋锥齿轮143转动同时使安装在连接轴144上的单元磨盘111转动，实现磨盘组11的整体运动，实现对多个工件同时加工。由于采用螺旋锥齿轮，第一螺旋锥齿轮142和第二螺旋锥齿轮143转动时会带动连接轴144进行转动，使单元磨盘111的自转，通过调节磨盘固定管12的角度，调整升降机构2和平移机构位置，实现一组磨盘组11对工件不同区域和弯曲表面进行打磨加工，达到对工件的全方位打磨加工。

本发明的磨盘群组中的每个磨盘组11上的单元磨盘111的规格相同，每相邻两组的磨盘组11上的所述单元磨盘规格111不相同，在加工过程中，控制伺服电机146使磨盘固定管12转动，通过不同的磨盘组11的不同规格的单元磨盘111实现对工件的多级精度打磨，实现工件的精磨，不需要停机进行磨盘的更换，增加生产速率。

本发明还提供了一种高效打磨方法，该方法采用上述任一种全方位自动打磨机对工件进行打磨，其中，所述打磨方法包括以下步骤：

(1)利用工装冶具机构4夹持工件，通过所述平移机构调整工件到合适的打磨位置；

(2)通过升降机构2调整磨盘动力机构1的高度至适合打磨工件的位置；

(3)利用磨盘群组中的其中一个磨盘组11进行对工件进行一次打磨；

(4)转动所述磨盘固定管12，利用另一个磨盘组11对工件进行二次打磨；

(5)经过多次转动所述磨盘固定管12，利用不同工艺要求的磨盘组11对工件进行针对性打磨，直至工件的表面精度符合要求为止。

本发明还可以通过调整所述磨盘固定管12的转动角度，利用磨盘组11对所述工件的弯曲表面进行打磨。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种全方位自动打磨机，包括：打磨机架、升降机构、磨盘动力机构、工装冶具机构、平移机构，所述工装冶具机构设置于所述平移机构上，所述平移机构设置于所述打磨机架上，所述升降机构的底部连接在所述打磨机架上，所述平移机构包括X轴滑台机构和Y轴滑台机构；

其特征在于，所述磨盘动力机构通过支撑架连接在所述升降机构的侧面，所述磨盘动力机构包括磨盘群组、磨盘固定组件和传动组件，所述磨盘固定组件包括磨盘固定管和磨盘轴承座，所述磨盘群组装配在所述磨盘轴承座上，所述磨盘轴承座设置在所述磨盘固定管的表面；所述磨盘群组由多个磨盘组组成，所述磨盘组由若干个单元磨盘组成，所述磨盘组上的单元磨盘沿着所述磨盘固定管的轴向分布，沿着所述磨盘固定管的周向装配有多个所述磨盘组。

2.根据权利要求1所述的一种全方位自动打磨机，其特征在于，每个所述磨盘组上的所述单元磨盘的规格相同，每相邻两个所述磨盘组上的所述单元磨盘规格不相同。

3.根据权利要求2所述的一种全方位自动打磨机，其特征在于，沿着所述磨盘固定管的周向，所述磨盘群组中的所述磨盘组的打磨精度依次增加或减小。

4.根据权利要求1所述的一种全方位自动打磨机，其特征在于，所述传动组件包括磨盘传动轴、螺旋锥齿轮、轴承、伞齿轮隔套、行星减速机和伺服电机，所述磨盘传动轴设置在所述磨盘固定管内腔的中轴线位置，所述磨盘转动轴轴向的一端与行星减速机连接，所述行星减速机外接所述伺服电机，所述轴承安装于所述磨盘轴承座中并与所述磨盘群组连接。

5.根据权利要求4所述的一种全方位自动打磨机，其特征在于，所述螺旋锥齿轮包括第一螺旋锥齿轮和第二螺旋锥齿轮，所述第一螺旋锥齿轮安装在所述磨盘转动轴上，所述第二螺旋锥齿轮安装在所述轴承上，所述第一螺旋锥齿轮和所述第二螺旋锥齿轮啮合连接。

6.根据权利要求4所述的一种全方位自动打磨机，其特征在于，所述单元磨盘与连接轴连接，所述连接轴转配在所述轴承上，所述磨盘转动轴轴向的两端设置有深沟球轴承。

7.根据权利要求5所述的一种全方位自动打磨机，其特征在于，所述第一螺旋锥齿轮和所述第二螺旋锥齿轮之间设置有离合装置。

8.根据权利要求5所述的一种全方位自动打磨机，其特征在于，每两个所述第一螺旋锥齿轮之间安装伞齿轮隔套，所述第一螺旋锥齿轮与所述磨盘转动轴的两端之间也设置有所述伞齿轮隔套。

9.一种高效打磨方法，该方法采用权利要求1-8任一项所述的全方位自动打磨机对工件进行打磨，其特征在于，所述打磨方法包括以下步骤：

(1)利用所述工装冶具机构夹持工件，通过所述平移机构调整工件到合适的打磨位置；

(2)通过所述升降机构调整所述磨盘动力机构的高度至适合打磨工件的位置；

(3)利用所述磨盘群组中的其中一个磨盘组进行对工件进行一次打磨；

(4)转动所述磨盘固定管，利用另一个磨盘组对工件进行二次打磨；

(5)经过多次转动所述磨盘固定管，利用不同工艺要求的磨盘组对工件进行针对性打磨，直至工件的表面精度符合要求为止。

10.根据权利要求9所述的一种高效打磨方法，其特征在于，通过调整所述磨盘固定管的转动角度，利用磨盘组对所述工件的弯曲表面进行打磨。