CN111300237A - 高精度内孔密封球面研磨装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度内孔密封球面研磨装置，包括支撑框架、导向装置、行星齿轮研磨装置、精密工件夹紧定位装置、直线驱动机构、控制器，所述直线驱动机构、行星齿轮研磨装置经控制器控制，所述支撑框架包括顶板、底板、支柱，所述顶板位于底板上方，所述顶板和底板经支柱固定连接，所述直线驱动机构固定在顶板上，所述精密工件夹紧定位装置固定在底板上，所述顶板和底板之间设有行星齿轮研磨装置，所述行星齿轮研磨装置经导向装置与支柱滑动连接，所述直线驱动机构驱动行星齿轮研磨装置沿支柱上下移动，本发明具有结构新颖、制造成本低、研磨精度高、研磨效率高等优点。

Description

高精度内孔密封球面研磨装置

技术领域

本发明涉及机械加工领域，具体的说是一种高精度内孔密封球面研磨装置。

背景技术

众所周知，现有闭气阀门是通过球体的球形密封面与阀座的密封球面相接触来实现密封，阀座内孔中密封球面的加工精度直接影响闭气阀门的密封效果，所以对阀座内孔密封球面研磨的精度要求很高。

目前，大多采用人工手动对阀座的密封球面进行手工研磨，经常使用的一种手动研磨装置由研磨球、连杆、研磨手柄组成，研磨球与连杆的一端固定连接，从阀座上方开口处将研磨球与连杆***阀座内孔中，连杆的另一端从阀座下方开口处穿出并与研磨手柄可拆卸固定连接，通过人工手动转动研磨手柄带动研磨球旋转，对阀座内孔的密封球面进行研磨，研磨完成后，将研磨手柄拆卸下来，研磨球从阀座上方开口处取出。

此种结构的不足之处在于：一是通过人工手动研磨内孔密封球面的工作方式工人劳动强度大、研磨效率低；二是人工手动研磨，在旋转研磨手柄时，无法保证手部的力度均匀，导致密封球面不同部位研磨的精度不同，同时，连杆穿出阀座下方的开口，连杆与阀座下方的开口处存在间隙，在手动研磨的过程中，会出现连杆带动研磨球左右晃动或者上下移动的情况，也会导致密封球面研磨不均匀，通过此种方式研磨出来的密封球面精度差，极大了影响了闭气阀门的密封效果。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构新颖、制造成本低、研磨精度高、研磨效率高的高精度内孔密封球面研磨装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高精度内孔密封球面研磨装置，其特征在于：包括支撑框架、导向装置、行星齿轮研磨装置、精密工件夹紧定位装置、直线驱动机构、控制器，所述直线驱动机构、行星齿轮研磨装置经控制器控制，所述支撑框架包括顶板、底板、支柱，所述顶板位于底板上方，所述顶板和底板经支柱固定连接，所述直线驱动机构固定在顶板上，所述精密工件夹紧定位装置固定在底板上，所述顶板和底板之间设有行星齿轮研磨装置，所述行星齿轮研磨装置经导向装置与支柱滑动连接，所述直线驱动机构驱动行星齿轮研磨装置沿支柱上下移动，通过在直线驱动机构的作用下带动行星齿轮研磨装置下移靠近精密工件夹紧定位装置来研磨工件；

所述行星齿轮研磨装置包括刀具旋转太阳轮、刀具旋转太阳轮输入轴、刀具旋转行星轮、刀具旋转行星轮输出轴、第一伺服电机、第一固定座、第一盖板、研磨刀具，所述第一固定座经导向装置与支柱连接，第一固定座的上端设有第一盖板，第一盖板盖在第一固定座上，第一盖板与第一固定座之间设有刀具旋转太阳轮、刀具旋转行星轮，所述刀具旋转行星轮阵列设在刀具旋转太阳轮周圈并与刀具旋转太阳轮啮合，所述刀具旋转太阳轮与刀具旋转太阳轮输入轴固定套接，所述刀具旋转太阳轮输入轴的下端经第一轴承与第一固定座固定连接，上端经第二轴承与第一盖板固定连接并穿出第一盖板与第一伺服电机的输出轴固定连接，所述第一伺服电机的上端与直线驱动机构的伸缩杆固定连接，所述第一伺服电机与控制器连接，所述刀具旋转行星轮与刀具旋转行星轮输出轴固定套接，所述刀具旋转行星轮输出轴的上端经第二轴承与第一盖板固定连接并穿出第一盖板，下端经第一轴承与第一固定座固定连接并穿出第一固定座与研磨刀具固定连接，通过精密工件夹紧定位装置来夹紧待加工工件，行星齿轮研磨装置在直线驱动机构的作用下向下移动靠近待加工工件，通过第一伺服电机驱动刀具旋转太阳轮、刀具旋转行星轮转动，以带动研磨刀具旋转对待加工工件进行研磨，研磨完成后行星齿轮研磨装置在直线驱动机构的作用下沿支柱上移。

本发明所述精密工件夹紧定位装置包括工件旋转太阳轮、工件旋转太阳轮输入轴、工件旋转行星轮、工件旋转行星轮输出轴、第二伺服电机、第二固定座、第二盖板、工件夹持装置，所述精密工件夹紧定位装置经控制器控制，所述精密工件夹紧定位装置经导向装置与支柱连接；

所述第二固定座经导向装置与支柱连接，第二固定座的上端设有第二盖板，第二盖板盖在第二固定座上，第二盖板与第二固定座之间设有工件旋转太阳轮、工件旋转行星轮，所述工件旋转行星轮阵列设在工件旋转太阳轮周圈并与工件旋转太阳轮啮合，所述工件旋转太阳轮与工件旋转太阳轮输入轴固定套接，所述工件旋转太阳轮输入轴的上端经第四轴承与第二盖板固定连接，下端经第三轴承与第二固定座固定连接，并穿出第二固定座与第二伺服电机的输出轴固定连接，所述第二伺服电机与底板固定连接，所述第二伺服电机经控制器控制，所述第二伺服电机的输出轴与第一伺服电机的输出轴同速、反向旋转，所述工件旋转行星轮与工件旋转行星轮输出轴固定套接，所述工件旋转行星轮输出轴的上端经第四轴承与第二盖板固定连接，并穿出第二盖板与工件夹持装置固定连接，下端经第三轴承与第二固定座固定连接并穿出第二固定座，通过第二伺服电机驱动工件旋转太阳轮、工件旋转行星轮转动，以带动工件夹持装置与研磨刀具同速、反向旋转，提高研磨效率。

本发明所述行星齿轮研磨装置还包括第一固定螺母，所述刀具旋转行星轮输出轴的上端穿出第一盖板并与第一固定螺母螺纹连接，所述刀具旋转行星轮输出轴的下端设有第一轴肩，所述第一轴肩与第一轴承的内圈抵接，通过设置第一固定螺母、第一轴肩，以对刀具旋转行星轮输出轴进行轴向固定，维持轴向位置。

本发明所述精密工件夹紧定位装置还包括第二固定螺母，所述工件旋转行星轮输出轴的下端穿出第二固定座并与第二固定螺母螺纹连接，所述工件旋转行星轮输出轴的上端设有第二轴肩，所述第二轴肩与第四轴承的内圈抵接，通过设置第二固定螺母、第二轴肩，以对工件旋转行星轮输出轴进行轴向固定，维持轴向位置。

本发明所述工件夹持装置采用楔形锁紧装置，所述工件旋转行星轮输出轴上设有楔形块放置槽、阀座放置槽，所述楔形块放置槽的前槽壁与后槽壁平行设置并分别与底部槽壁相垂直，所述楔形块放置槽一侧槽壁为斜面，另一侧与阀座放置槽相连通，所述楔形锁紧装置包括楔形块、紧固螺栓、胀紧弹簧，所述楔形块的上端面与下端面平行设置，前端面与后端面平行设置并分别与上端面、下端面相互垂直，所述楔形块一侧端面为导向斜面，另一侧端面为弧形面，所述楔形块放置在楔形块放置槽中，楔形块的导向斜面与楔形块放置槽的斜面槽壁斜度相同，所述胀紧弹簧套在紧固螺栓上，所述楔形块经紧固螺栓、胀紧弹簧与工件旋转行星轮输出轴螺纹连接，通过楔形锁紧装置将待加工工件固定在阀座放置槽内，夹紧待加工工件并定位，防止松脱，使用楔形块锁紧待加工工件不会造成阀座外侧变形。

本发明所述第一固定座下端固定连接有发射传感器，第二盖板上端固定连接有接收传感器，发射传感器位于接收传感器正上方，发射传感器、接收传感器分别与控制器连接，通过发射传感器与接收传感器对射测量行星齿轮研磨装置与精密工件夹紧定位装置的距离，并检测研磨刀具与待加工工件轴心孔的同心度。

本发明所述研磨刀具与刀具旋转行星轮输出轴之间设有缓冲装置，所述研磨刀具经缓冲装置与刀具旋转行星轮输出轴固定连接，所述缓冲装置包括固定套、伸缩弹簧、刀具固定螺钉、缓冲挡板，所述刀具旋转行星轮输出轴下端设有开口向下的凹槽，所述固定套外侧设有凸台，所述固定套上端伸入凹槽内并与凹槽固定连接，所述凸台与刀具旋转行星轮输出轴下端面抵接，所述刀具固定螺钉可移动的插在固定套的轴心，刀具固定螺钉的下端与研磨刀具螺纹连接，所述研磨刀具上端固定连接有缓冲挡板，所述伸缩弹簧套在研磨刀具上并位于固定套凸台和缓冲挡板之间，所述伸缩弹簧的上端与固定套凸台抵触，下端与缓冲挡板抵触，所述固定套内孔侧壁上设有导向键槽，所述刀具固定螺钉的一侧固定连接有导向键，研磨刀具经导向键沿导向键槽上下移动，通过设置缓冲装置，以使研磨刀具在伸缩弹簧的作用下沿着导向键槽上下移动，使研磨刀具与待加工工件缓冲接触，同时导向键和导向键槽的配合防止研磨刀具周向旋转。

本发明所述研磨刀具与刀具旋转行星轮输出轴之间设有缓冲装置，所述研磨刀具经缓冲装置与刀具旋转行星轮输出轴固定连接，所述缓冲装置包括固定套、伸缩弹簧、刀具固定螺钉，所述刀具旋转行星轮输出轴下端设有开口向下的凹槽，所述固定套上端伸入凹槽内并与凹槽固定连接，下端与伸缩弹簧固定连接，所述伸缩弹簧套在研磨刀具上，所述刀具固定螺钉插在固定套的轴心并与固定套固定连接，刀具固定螺钉的下端与研磨刀具螺纹连接，以使研磨刀具通过伸缩弹簧与待加工工件缓冲接触。

本发明所述导向装置采用导向轴，导向轴设置有四根，四根导向轴的一端分别与底板的四个顶角固定连接，另一端经精密工件夹紧定位装置、行星齿轮研磨装置与顶板的四个顶角固定连接，直线驱动机构驱动行星齿轮研磨装置沿导向轴上下移动。

本发明所述第二轴承采用第一推力球轴承、第二推力球轴承，所述刀具旋转行星轮输出轴、刀具旋转太阳轮输入轴分别经第一推力球轴承、第二推力球轴承穿出第一盖板，所述第三轴承采用第三推力球轴承、第四推力球轴承，所述工件旋转行星轮输出轴、工件旋转太阳轮输入轴分别经第三推力球轴承、第四推力球轴承穿出第二固定座，推力球轴承的轴圈随轴旋转并与旋转件相贴合，通过使用推力球轴承用于承受轴向负荷。

本发明的有益效果为：行星齿轮研磨装置采用行星齿轮结构，通过一个伺服电机即可带动若干个研磨刀具进行研磨，极大的节约了设备制造成本；精密工件夹紧定位装置也采用行星齿轮结构，通过伺服电机驱动待加工的阀座与研磨刀具实现同速、反向旋转进行研磨，极大的提高了研磨效率；通过楔形锁紧装置将待加工工件进行定位，既能实现阀座位置的固定，保证研磨刀具与待加工阀座轴心孔的同心度，使研磨刀具实现精准研磨，保证研磨的精度要求，同时使用楔形块锁紧不会造成阀座外侧的变形，阀座外表面光洁度高，密封效果好。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明整体结构主视图。

图3是图2中 A-A剖视图。

图4是本发明行星齿轮研磨装置整体结构示意图。

图5是本发明行星齿轮研磨装置移去第一盖板整体结构示意图。

图6是本发明行星齿轮研磨装置主视图。

图7是图6中B-B剖视图。

图8是图7中F处局部放大图。

图9是本发明精密工件夹紧定位装置整体结构示意图。

图10是本发明精密工件夹紧定位装置整体结构示意图。

图11是本发明精密工件夹紧定位装置移去第二盖板整体结构示意图。

图12是本发明精密工件夹紧定位装置主视图。

图13是图12中 C-C剖视图。

图14是本发明楔形锁紧装置整体结构示意图。

图15是本发明楔形锁紧装置放置在工件旋转行星轮输出轴上结构示意图。

图16是本发明阀座放置槽和楔形块放置槽结构示意图。

图17是待加工阀座结构示意图。

图18是图17中D-D剖视图。

附图标记：支柱-1、顶板-2、底板-3、导向轴-4、行星齿轮研磨装置-5、刀具旋转太阳轮-501、刀具旋转太阳轮输入轴-502、刀具旋转行星轮-503、刀具旋转行星轮输出轴-504、第一伺服电机-505、第一固定座-506、第一盖板-507、研磨刀具-508、伸缩弹簧-509、固定套-510、刀具固定螺钉-511、固定套凸台-512、缓冲挡板-513、第一推力球轴承-514、第二推力球轴承-515、第一固定螺母-516、精密工件夹紧定位装置-6、工件旋转太阳轮-601、工件旋转太阳轮输入轴-602、工件旋转行星轮-603、工件旋转行星轮输出轴-604、第二伺服电机-605、第二固定座-606、第二盖板-607、楔形块-608、紧固螺栓-609、胀紧弹簧-610、轴肩-611、阀座放置槽-612、楔形块放置槽-613、第三推力球轴承-614、第四推力球轴承-615、第二固定螺母-616、气缸-7、发射传感器-8、接收传感器-9、阀座-10。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行说明。

实施例1（缓冲装置中的弹簧设在固定套凸台与缓冲挡板之间）：

如附图所示，一种高精度内孔密封球面研磨装置，包括支撑框架、导向装置、行星齿轮研磨装置、精密工件夹紧定位装置、直线驱动机构、控制器，所述直线驱动机构、行星齿轮研磨装置经控制器控制，所述支撑框架包括顶板2、底板3、支柱1，所述顶板2位于底板3上方，所述顶板2和底板3经支柱1固定连接，固定连接方式可以采用螺栓或焊接等方式，所述直线驱动机构固定在顶板2上，所述精密工件夹紧定位装置6固定在底板3上，所述顶板2和底板3之间设有行星齿轮研磨装置5，所述行星齿轮研磨装置5经导向装置与支柱1滑动连接，所述直线驱动机构驱动行星齿轮研磨装置5沿支柱1上下移动，通过在直线驱动机构的作用下带动行星齿轮研磨装置下移靠近精密工件夹紧定位装置来研磨工件；

所述行星齿轮研磨装置5包括刀具旋转太阳轮501、刀具旋转太阳轮输入轴502、刀具旋转行星轮503、刀具旋转行星轮输出轴504、第一伺服电机505、第一固定座506、第一盖板507、研磨刀具508，所述第一固定座506经导向装置与支柱1连接，第一固定座506的上端设有第一盖板507，实施例中第一盖板设有向下的凹腔，第一盖板507盖在第一固定座506上并与第一固定座固定连接，第一盖板507与第一固定座506之间设有刀具旋转太阳轮501、刀具旋转行星轮503，所述刀具旋转行星轮503阵列设在刀具旋转太阳轮501周圈并与刀具旋转太阳轮501啮合，所述刀具旋转太阳轮501与刀具旋转太阳轮输入轴502固定套接，此实施例中通过在轴上和齿轮上开设键槽，将键嵌入键槽的方式进行固定套接，所述刀具旋转太阳轮输入轴502的下端经第一轴承与第一固定座506固定连接，上端经第二轴承与第一盖板507固定连接并穿出第一盖板507与第一伺服电机505的输出轴固定连接，所述第一伺服电机505的上端与直线驱动机构的伸缩杆固定连接，所述第一伺服电机505与控制器连接，所述刀具旋转行星轮503与刀具旋转行星轮输出轴504固定套接，所述刀具旋转行星轮输出轴504的上端经第二轴承与第一盖板507固定连接并穿出第一盖板，下端经第一轴承与第一固定座506固定连接并穿出第一固定座与研磨刀具508固定连接，通过精密工件夹紧定位装置来夹紧待加工工件，行星齿轮研磨装置在直线驱动机构的作用下向下移动靠近待加工工件，通过第一伺服电机驱动刀具旋转太阳轮、刀具旋转行星轮转动，以带动研磨刀具旋转对待加工工件进行研磨，研磨完成后行星齿轮研磨装置在直线驱动机构的作用下沿支柱上移。此实施例中直线驱动机构使用的是气缸7，顶板上设有开口，气缸外壳经螺栓固定在顶板上，气缸的活塞杆穿过顶板开口与第一伺服电机上端固定连接，也可使用液压缸、电缸等方式驱动。

所述精密工件夹紧定位装置6包括工件旋转太阳轮601、工件旋转太阳轮输入轴602、工件旋转行星轮603、工件旋转行星轮输出轴604、第二伺服电机605、第二固定座606、第二盖板607、工件夹持装置，所述精密工件夹紧定位装置6经控制器控制，所述精密工件夹紧定位装置经导向装置与支柱连接；

所述第二固定座606经导向装置与支柱1连接，此实施例中第二固定座设有开口向上的凹腔，第二固定座606的上端设有第二盖板607，第二盖板607盖在第二固定座606上并与第二固定座固定连接，第二盖板607与第二固定座606之间设有工件旋转太阳轮601、工件旋转行星轮603，所述工件旋转行星轮603阵列设在工件旋转太阳轮601周圈并与工件旋转太阳轮601啮合，所述工件旋转太阳轮601与工件旋转太阳轮输入轴602固定套接，此实施例中通过在轴上和齿轮上开设键槽并将键嵌入键槽的方式进行固定套接，所述工件旋转太阳轮输入轴602的上端经第四轴承与第二盖板607固定连接，下端经第三轴承与第二固定座606固定连接，并穿出第二固定座606与第二伺服电机605的输出轴固定连接，所述第二伺服电机605与底板3固定连接，所述第二伺服电机605经控制器控制，所述第二伺服电机的输出轴与第一伺服电机的输出轴同速、反向旋转，所述工件旋转行星轮604与工件旋转行星轮输出轴604固定套接，所述工件旋转行星轮输出轴604的上端经第四轴承与第二盖板607固定连接，并穿出第二盖板607与工件夹持装置固定连接，下端经第三轴承与第二固定座固定连接并穿出第二固定座，通过第二伺服电机驱动工件旋转太阳轮、工件旋转行星轮转动，以带动工件夹持装置与研磨刀具同速、反向旋转，提高研磨效率。

所述行星齿轮研磨装置5还包括第一固定螺母516，所述刀具旋转行星轮输出轴504的上端穿出第一盖板507并与第一固定螺母螺纹连接，第一固定螺母可以使用六角螺母或圆螺母，所述刀具旋转行星轮输出轴504的下端设有第一轴肩，所述第一轴肩与第一轴承的内圈抵接，通过设置第一固定螺母、第一轴肩，以对刀具旋转行星轮输出轴进行轴向固定，维持轴向位置。此实施例中刀具旋转太阳轮输入轴的上端穿出第一盖板也与第一固定螺母螺纹连接，下端设有第一轴肩，第一轴肩与第一轴承内圈抵接，通过设置第一固定螺母、第一轴肩，以对刀具旋转太阳轮输入轴进行轴向固定。

所述精密工件夹紧定位装置6还包括第二固定螺母616，所述工件旋转行星轮输出轴604的下端穿出第二固定座606并与第二固定螺母616螺纹连接，第二固定螺母可以使用六角螺母或圆螺母，所述工件旋转行星轮输出轴604的上端设有第二轴肩，所述第二轴肩与第四轴承的内圈抵接，通过设置第二固定螺母、第二轴肩，以对工件旋转行星轮输出轴进行轴向固定，维持轴向位置。此实施例中工件旋转太阳轮输入轴的下端穿出第二固定座也与第二固定螺母螺纹连接，上端设有第二轴肩，第二轴肩与第四轴承内圈抵接，通过设置第二固定螺母、第二轴肩，以对刀具旋转太阳轮输入轴进行轴向固定。

所述工件夹持装置采用楔形锁紧装置，所述工件旋转行星轮输出轴上端设有楔形块放置槽613、阀座放置槽612，所述楔形块放置槽的前槽壁与后槽壁平行设置并分别与底部槽壁相垂直，所述楔形块放置槽613一侧槽壁为斜面，另一侧与阀座放置槽612相连通，所述楔形锁紧装置包括楔形块608、紧固螺栓609、胀紧弹簧610，所述楔形块的上端面与下端面平行设置，前端面与后端面平行设置并分别与上端面、下端面相互垂直，所述楔形块608一侧端面为导向斜面，另一侧端面为弧形面，所述楔形块放置在楔形块放置槽中，楔形块的导向斜面与楔形块放置槽的斜面槽壁斜度相同，所述胀紧弹簧610套在紧固螺栓609上，所述楔形块608经紧固螺栓609、胀紧弹簧610与刀具旋转行星轮输出轴螺纹连接，通过楔形锁紧装置将待加工工件固定在阀座放置槽内，夹紧待加工工件并定位，防止松脱，使用楔形块锁紧待加工工件不会造成阀座外侧变形。

所述第一固定座506下端固定连接有发射传感器8，第二盖板607上端固定连接有接收传感器9，发射传感器8位于接收传感器9正上方，发射传感器8、接收传感器9分别与控制器连接，通过发射传感器8与接收传感器9对射测量行星齿轮研磨装置与精密工件夹紧定位装置的距离，并检测研磨刀具与待加工工件轴心孔的同心度。此实施例中，为防止设备发生碰撞，当研磨刀具位置到达待加工阀座上方10mm处发射传感器与接收传感器配合发出信号并反馈位置，气缸缓慢下降，到达阀座研磨处停止。

所述研磨刀具508与刀具旋转行星轮输出轴504之间设有缓冲装置，所述研磨刀具经缓冲装置与刀具旋转行星轮输出轴固定连接，所述缓冲装置包括固定套510、伸缩弹簧509、刀具固定螺钉511、缓冲挡板513，所述刀具旋转行星轮输出轴下端设有开口向下的凹槽，所述固定套外侧设有凸台512，所述固定套上端伸入凹槽内并与凹槽固定连接，所述凸台512与刀具旋转行星轮输出轴504下端面抵接，所述刀具固定螺钉511可移动的插在固定套的轴心，刀具固定螺钉511的下端与研磨刀具508螺纹连接，所述研磨刀具508上端固定连接有缓冲挡板513，所述伸缩弹簧509套在研磨刀具上并位于固定套凸台和缓冲挡板之间，所述伸缩弹簧509的上端与固定套凸台抵触，下端与缓冲挡板513抵触，所述固定套内孔侧壁上设有导向键槽（图中未示出），所述刀具固定螺钉的一侧固定连接有导向键（图中未示出），研磨刀具508经导向键沿导向键槽上下移动，通过设置缓冲装置，以使研磨刀具在伸缩弹簧的作用下沿着导向键槽上下移动，使研磨刀具与待加工工件缓冲接触，同时导向键和导向键槽的配合防止研磨刀具周向旋转。

所述导向装置采用导向轴，导向轴4设置有四根，四根导向轴的一端分别与底板的四个顶角分别固定连接，另一端经精密工件夹紧定位装置、行星齿轮研磨装置与顶板的四个顶角固定连接，此实施例中第一固定座、第一盖板、第二固定座、第二盖板的四个顶角上均设置了供导向轴穿过的通孔，导向轴的下端与底板上端固定连接后，上端依次穿过第二固定座、第二盖板、第一固定座、第一盖板后与顶板的下端固定连接。直线驱动机构驱动行星齿轮研磨装置沿导向轴上下移动，也可使用导向滑轨来实现，在支柱上设有导向滑轨，行星齿轮研磨装置第一固定板的两侧设有滑块，使行星齿轮研磨装置在直线驱动机构的作用下沿着导向滑轨上下移动。

所述第二轴承采用第一推力球轴承514、第二推力球轴承515，所述刀具旋转行星轮输出轴504、刀具旋转太阳轮输入轴502分别经第一推力球轴承514、第二推力球轴承515穿出第一盖板507，所述第一推力球轴承上端为第一座圈，下端为第一轴圈，所述刀具旋转行星轮输出轴、刀具旋转太阳轮输入轴分别与第一轴圈固定连接，第一轴圈随轴旋转并与齿轮贴合，所述第一座圈与第一盖板固定连接，所述第二推力球轴承上端为第二轴圈，下端为第二座圈，所述刀具旋转行星轮输出轴、刀具旋转太阳轮输入轴分别与第二轴圈固定连接，第二轴圈随轴旋转并与第一固定螺母贴合，所述第二座圈与第一盖板固定连接，所述第三轴承采用第三推力球轴承614、第四推力球轴承615，所述工件旋转行星轮输出轴504、工件旋转太阳轮输入轴502分别经第三推力球轴承614、第四推力球轴承615穿出第二固定座606，所述第三推力球轴承上端为第三轴圈，下端为第三座圈，所述工件旋转行星轮输出轴、工件旋转太阳轮输入轴分别与第三轴圈固定连接，第三轴圈随轴旋转并与齿轮贴合，所述第三座圈与第二固定座固定连接，所述第四推力球轴承上端为第四座圈，下端为第四轴圈，所述工件旋转行星轮输出轴、工件旋转太阳轮输入轴分别与第四轴圈固定连接，第四轴圈随轴旋转并与第二固定螺母贴合，所述第四座圈与第二固定座固定连接，推力球轴承的轴圈随轴旋转并与旋转件相贴合，通过使用推力球轴承用于承受轴向负荷。

此实施例中需要对阀座内孔密封球面进行加工，加工的部位如图18中E处所示。

此实施例中使用的控制器为PLC控制器。

如附图所示，此实施例中行星齿轮设置了六个，行星齿轮的使用数量可以根据实际需求来确定。刀具旋转太阳轮与工件旋转太阳轮的大小相同，刀具旋转行星轮与工件旋转行星轮的大小相同，保证研磨刀具位于待加工阀座密封球面的正上方。

本发明使用时，首先在阀座放置槽内放置待加工的阀座，在楔形块放置槽中放置楔形块，用六角扳手旋紧紧固螺栓，使楔形块位置固定并将阀座夹紧，在控制面板上按下启动按钮，打开PLC控制器，气缸的活塞杆向下移动，带动行星齿轮研磨装置向下移动，发射传感器、接收传感器配合检测行星齿轮研磨装置与精密工件夹紧定位装置的距离，当检测到研磨刀具到达阀座上方10MM处，气缸缓慢下降，发射传感器、接收传感器配合检测到气缸到达阀座研磨处，程序控制气缸活塞杆停止下行。按下启动按钮后，PLC控制器驱动第一伺服电机、第二伺服电机反向同速旋转，第一伺服电机、第二伺服电机均每秒10转，刀具旋转太阳轮输入轴带动刀具旋转太阳轮顺时针旋转，驱动刀具旋转行星轮带动刀具旋转行星轮输出轴逆时针旋转，研磨刀具逆时针旋转，工件旋转太阳轮输入轴带动工件旋转太阳轮逆时针旋转，驱动工件旋转行星轮带动工件旋转行星轮输出轴顺时针旋转，阀座顺时针旋转，当研磨刀具到达阀座研磨处，研磨刀具在伸缩弹簧的作用下与阀座密封球面缓冲接触并反向旋转进行研磨，一次研磨计时20分钟，研磨完成后气缸带动行星齿轮研磨装置向上移动回到初始位置，同时第一伺服电机、第二伺服电机停止驱动，完成加工。通过六角扳手拧开楔形块上的紧固螺栓，取出加工好的阀座，再重新更换待加工的阀座。控制面板上设置急停按钮，在加工过程中可以通过急停按钮紧急控制设备停止。

实施例2（缓冲装置中的弹簧套在研磨刀具上）

实施例2与实施例1的不同之处为采用的缓冲装置结构不同，其他的结构、连接关系及使用方法与实施例1相同，实施例2中不再重复。

所述研磨刀具508与刀具旋转行星轮输出轴504之间设有缓冲装置，所述研磨刀具经缓冲装置与刀具旋转行星轮输出轴固定连接，所述缓冲装置包括固定套、伸缩弹簧、刀具固定螺钉，所述刀具旋转行星轮输出轴下端设有开口向下的凹槽，所述固定套上端伸入凹槽内并与凹槽固定连接，下端与伸缩弹簧固定连接，所述伸缩弹簧套在研磨刀具上，所述刀具固定螺钉插在固定套的轴心并与固定套固定连接，刀具固定螺钉的下端与研磨刀具螺纹连接，以使研磨刀具通过伸缩弹簧与待加工工件缓冲接触。

本发明的有益效果为：行星齿轮研磨装置采用行星齿轮结构，通过一个伺服电机即可带动若干个研磨刀具进行研磨，极大的节约了设备制造成本；精密工件夹紧定位装置也采用行星齿轮结构，通过伺服电机驱动待加工的阀座与研磨刀具实现同速、反向旋转进行研磨，极大的提高了研磨效率；通过楔形锁紧装置将待加工工件进行定位，既能实现阀座位置的固定，保证研磨刀具与待加工阀座轴心孔的同心度，使研磨刀具实现精准研磨，保证研磨的精度要求，同时使用楔形块锁紧不会造成阀座外侧的变形，阀座外表面光洁度高，密封效果好。

Claims (10)

1.一种高精度内孔密封球面研磨装置，其特征在于：包括支撑框架、导向装置、行星齿轮研磨装置、精密工件夹紧定位装置、直线驱动机构、控制器，所述直线驱动机构、行星齿轮研磨装置经控制器控制，所述支撑框架包括顶板、底板、支柱，所述顶板位于底板上方，所述顶板和底板经支柱固定连接，所述直线驱动机构固定在顶板上，所述精密工件夹紧定位装置固定在底板上，所述顶板和底板之间设有行星齿轮研磨装置，所述行星齿轮研磨装置经导向装置与支柱滑动连接，所述直线驱动机构驱动行星齿轮研磨装置沿支柱上下移动；

所述行星齿轮研磨装置包括刀具旋转太阳轮、刀具旋转太阳轮输入轴、刀具旋转行星轮、刀具旋转行星轮输出轴、第一伺服电机、第一固定座、第一盖板、研磨刀具，所述第一固定座经导向装置与支柱连接，第一固定座的上端设有第一盖板，第一盖板盖在第一固定座上，第一盖板与第一固定座之间设有刀具旋转太阳轮、刀具旋转行星轮，所述刀具旋转行星轮阵列设在刀具旋转太阳轮周圈并与刀具旋转太阳轮啮合，所述刀具旋转太阳轮与刀具旋转太阳轮输入轴固定套接，所述刀具旋转太阳轮输入轴的下端经第一轴承与第一固定座固定连接，上端经第二轴承与第一盖板固定连接并穿出第一盖板与第一伺服电机的输出轴固定连接，所述第一伺服电机的上端与直线驱动机构的伸缩杆固定连接，所述第一伺服电机与控制器连接，所述刀具旋转行星轮与刀具旋转行星轮输出轴固定套接，所述刀具旋转行星轮输出轴的上端经第二轴承与第一盖板固定连接并穿出第一盖板，下端经第一轴承与第一固定座固定连接并穿出第一固定座与研磨刀具固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种高精度内孔密封球面研磨装置，其特征在于：所述精密工件夹紧定位装置包括工件旋转太阳轮、工件旋转太阳轮输入轴、工件旋转行星轮、工件旋转行星轮输出轴、第二伺服电机、第二固定座、第二盖板、工件夹持装置，所述精密工件夹紧定位装置经控制器控制，所述精密工件夹紧定位装置经导向装置与支柱连接；所述第二固定座经导向装置与支柱连接，第二固定座的上端设有第二盖板，第二盖板盖在第二固定座上，第二盖板与第二固定座之间设有工件旋转太阳轮、工件旋转行星轮，所述工件旋转行星轮阵列设在工件旋转太阳轮周圈并与工件旋转太阳轮啮合，所述工件旋转太阳轮与工件旋转太阳轮输入轴固定套接，所述工件旋转太阳轮输入轴的上端经第四轴承与第二盖板固定连接，下端经第三轴承与第二固定座固定连接，并穿出第二固定座与第二伺服电机的输出轴固定连接，所述第二伺服电机与底板固定连接，所述第二伺服电机经控制器控制，所述第二伺服电机的输出轴与第一伺服电机的输出轴同速、反向旋转，所述工件旋转行星轮与工件旋转行星轮输出轴固定套接，所述工件旋转行星轮输出轴的上端经第四轴承与第二盖板固定连接，并穿出第二盖板与工件夹持装置固定连接，下端经第三轴承与第二固定座固定连接并穿出第二固定座。

3.根据权利要求1或2所述的一种高精度内孔密封球面研磨装置，其特征在于：所述行星齿轮研磨装置还包括第一固定螺母，所述刀具旋转行星轮输出轴的上端穿出第一盖板并与第一固定螺母螺纹连接，所述刀具旋转行星轮输出轴的下端设有第一轴肩，所述第一轴肩与第一轴承的内圈抵接。

4.根据权利要求2所述的一种高精度内孔密封球面研磨装置，其特征在于：所述精密工件夹紧定位装置还包括第二固定螺母，所述工件旋转行星轮输出轴的下端穿出第二固定座并与第二固定螺母螺纹连接，所述工件旋转行星轮输出轴的上端设有第二轴肩，所述第二轴肩与第四轴承的内圈抵接。

5.根据权利要求2或4所述的一种高精度内孔密封球面研磨装置，其特征在于：所述工件夹持装置采用楔形锁紧装置，所述工件旋转行星轮输出轴上端设有楔形块放置槽、阀座放置槽，所述楔形块放置槽的前槽壁与后槽壁平行设置并分别与底部槽壁相垂直，所述楔形块放置槽一侧槽壁为斜面，另一侧与阀座放置槽相连通，所述楔形锁紧装置包括楔形块、紧固螺栓、胀紧弹簧，所述楔形块的上端面与下端面平行设置，前端面与后端面平行设置并分别与上端面、下端面相互垂直，所述楔形块一侧端面为导向斜面，另一侧端面为弧形面，所述楔形块放置在楔形块放置槽中，楔形块的导向斜面与楔形块放置槽的斜面槽壁斜度相同，所述胀紧弹簧套在紧固螺栓上，所述楔形块经紧固螺栓、胀紧弹簧与工件旋转行星轮输出轴螺纹连接。

6.根据权利要求5所述的一种高精度内孔密封球面研磨装置，其特征在于：所述第一固定座下端固定连接有发射传感器，第二盖板上端固定连接有接收传感器，发射传感器位于接收传感器正上方，发射传感器、接收传感器分别与控制器连接。

7.根据权利要求1或2或4或6所述的一种高精度内孔密封球面研磨装置，其特征在于：所述研磨刀具与刀具旋转行星轮输出轴之间设有缓冲装置，所述研磨刀具经缓冲装置与刀具旋转行星轮输出轴固定连接，所述缓冲装置包括固定套、伸缩弹簧、刀具固定螺钉、缓冲挡板，所述刀具旋转行星轮输出轴下端设有开口向下的凹槽，所述固定套外侧设有凸台，所述固定套上端伸入凹槽内并与凹槽固定连接，所述凸台与刀具旋转行星轮输出轴下端面抵接，所述刀具固定螺钉可移动的插在固定套的轴心，刀具固定螺钉的下端与研磨刀具螺纹连接，所述研磨刀具上端固定连接有缓冲挡板，所述伸缩弹簧套在研磨刀具上并位于固定套凸台和缓冲挡板之间，所述伸缩弹簧的上端与固定套凸台抵触，下端与缓冲挡板抵触，所述固定套内孔侧壁上设有导向键槽，所述刀具固定螺钉的一侧固定连接有导向键，研磨刀具经导向键沿导向键槽上下移动。

8.根据权利要求1或2或4或6所述的一种高精度内孔密封球面研磨装置，其特征在于：所述研磨刀具与刀具旋转行星轮输出轴之间设有缓冲装置，所述研磨刀具经缓冲装置与刀具旋转行星轮输出轴固定连接，所述缓冲装置包括固定套、伸缩弹簧、刀具固定螺钉，所述刀具旋转行星轮输出轴下端设有开口向下的凹槽，所述固定套上端伸入凹槽内并与凹槽固定连接，下端与伸缩弹簧固定连接，所述伸缩弹簧套在研磨刀具上，所述刀具固定螺钉插在固定套的轴心并与固定套固定连接，刀具固定螺钉的下端与研磨刀具螺纹连接。

9.根据权利要求1或2或4或6所述的一种高精度内孔密封球面研磨装置，其特征在于：所述导向装置采用导向轴，导向轴设置有四根，所述四根导向轴的一端分别与底板的四个顶角固定连接，另一端经精密工件夹紧定位装置、行星齿轮研磨装置与顶板的四个顶角固定连接。

10.根据权利要求2或4或6所述的一种高精度内孔密封球面研磨装置，其特征在于：所述第二轴承采用第一推力球轴承、第二推力球轴承，所述刀具旋转行星轮输出轴、刀具旋转太阳轮输入轴分别经第一推力球轴承、第二推力球轴承穿出第一盖板，所述第三轴承采用第三推力球轴承、第四推力球轴承，所述工件旋转行星轮输出轴、工件旋转太阳轮输入轴分别经第三推力球轴承、第四推力球轴承穿出第二固定座。

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