CN115139189A - 一种半球面研磨机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半球面研磨机，涉及机械加工设备的技术领域，解决了球面、半球面加工过程中，通过人工进行手动研磨，生产率低，劳动强度大，而且难以保证接触面的无差别研磨，机械生产中，由于机械生产中装夹等因素导致球面、半球面发生形变，达不到精度要求的问题，本发明中，半球面研磨机利用两个圆相扣时都是整圆弧的原理，并采用主动旋转和摆动的研磨工件与主动旋转的回转台配合，实现研具与工件差速旋转地表面相接触，实现产品球面的研磨，球面度和表面工艺高，满足空气轴承中球面的高效率研磨，通过精密研磨方式成型空气轴承外圈球窝和内圈球面，提高表面的球度和粗糙度，从而代替人工研磨提高生产效率。

Description

一种半球面研磨机

技术领域

本发明涉及机械加工设备的技术领域，尤其涉及一种半球面研磨机。

背景技术

在空气轴承中，采用气体作为润滑介质，轴承间隙形成一层具有一定承载和刚度的润滑气膜，依靠该气膜的润滑支承作用将轴浮起在轴承中。此时对轴承外圈球窝和内圈球体的加工精度要求非常高。当前的机械加工领域当中，球面、半球面的制造主要是由数控机床完成，计算机通过模拟球面的曲线并进行插补运动，实现球面的三维成型。由于实际制造过程中装夹具的夹紧力、机床的加工精度、模拟曲线的误差等因素的存在，导致加工面并非是严格的球面，部分表面甚至会有微观变形。传统方式通过人工进行手动研磨，不仅生产率低，劳动强度大，而且难以保证接触面的无差别研磨。

发明内容

针对上述产生的球面、半球面加工过程中，通过人工进行手动研磨，生产率低，劳动强度大，而且难以保证接触面的无差别研磨，机械生产中，由于机械生产中装夹等因素导致球面、半球面发生形变，达不到精度要求的问题，本发明的目的在于提供一种半球面研磨机。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种半球面研磨机，其中，包括：

固定支撑台1和摆动支撑平台15，所述摆动支撑平台15安装在所述固定支撑台1上；

球面研具7、转动机构和旋转台电机17，所述转动机构和所述旋转台电机17均安装在所述固定支撑台1上，所述球面研具7安装在所述转动机构上，通过所述旋转台电机17驱动所述转动机构带动所述球面研具7在水平平面内转动，所述球面研具7上设有球形槽；

摆动机构、摆动电机18和工件旋转电机11，所述摆动机构和摆动电机18均安装在所述摆动支撑平台15上，所述摆动电机18和所述摆动机构连接，研磨工件8和所述工件旋转电机11连接，所述研磨工件8置于所述球形槽内，通过所述摆动电机18驱动所述摆动机构带动所述研磨工件8在竖直平面内摆动，所述工件旋转电机11用于驱动所述研磨工件8在所述球形槽内转动，通过所述球面研具7对位于所述球形槽内的所述研磨工件8进行研磨。

上述的半球面研磨机，其中，还包括：工件压盖9，工件旋转电机11的输出轴和所述工件压盖9连接，所述研磨工件8安装在所述工件压盖9上，通过所述工件压盖9带动所述研磨工件8在所述球形槽内运动。

上述的半球面研磨机，其中，所述固定支撑台1上开设有安装通孔，所述转动机构包括：大齿轮2、小齿轮16和旋转工作台5，所述大齿轮2和所述旋转工作台5同轴设置且相连接，所述旋转工作台5安装在所述安装通孔内，所述小齿轮16和旋转台电机17的输出端连接，所述小齿轮16和所述大齿轮2相啮合。

上述的半球面研磨机，其中，所述转动机构还包括：轴承3和密封盖4，所述固定支撑台1和所述旋转工作台5通过所述轴承3转动连接，所述密封盖4安装在所述固定支撑台1上，通过所述密封盖4对所述轴承3进行轴向固定。

上述的半球面研磨机，其中，还包括：支撑座6，所述球面研具7和所述旋转工作台5通过所述支撑座6连接。

上述的半球面研磨机，其中，还包括：摆动电机座14，所述摆动电机座14安装在摆动支撑平台15的上端。

上述的半球面研磨机，其中，还包括：旋转电机座10，所述工件旋转电机11安装在所述旋转电机座10内。

上述的半球面研磨机，其中，所述摆动机构包括：摆杆12、摇杆13和摆动电机18，所述摆动电机18安装在所述摆动电机座14上，摇杆13的一端和摆动电机18的输出端连接，摇杆13的另一端和摆杆12的一端转动连接，摆杆12的另一端和所述旋转电机座10转动连接。

上述的半球面研磨机，其中，还包括：导向板19和导向支撑20，所述导向支撑20安装在所述摆动支撑平台15的上端，所述导向板19安装在所述导向支撑20上，通过所述导向支撑20对所述摆杆12进行支撑和引导，避免所述摆杆12在运动过程中发生晃动。

本发明由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：

(1)本发明中，半球面研磨机利用两个圆相扣时都是整圆弧的原理，并采用主动旋转和摆动的研磨工件与主动旋转的回转台配合，实现研具与工件差速旋转地表面相接触，实现产品球面的研磨，加工速度高效，球面度和表面工艺高，结构简单，设备成本低；

(2)本发明满足空气轴承中球面的高效率研磨，通过精密研磨方式成型空气轴承外圈球窝和内圈球面，提高表面的球度和粗糙度，从而代替人工研磨提高生产效率。

附图说明

图1是本发明的一种半球面研磨机的结构示意图。

图2是本发明的一种半球面研磨机的俯视示意图。

附图中：1、固定支撑台；2、大齿轮；3、轴承；4、密封盖；5、旋转工作台；6、支撑座；7、球面研具；8、研磨工件；9、工件压盖；10、旋转电机座；11、工件旋转电机；12、摆杆；13、摇杆；14、摆动电机座；15、摆动支撑平台；16、小齿轮；17、旋转台电机；18、摆动电机；19、导向板；20、导向支撑。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

请参照图1和图2所示，示出了一种半球面研磨机，其中，包括：

固定支撑台1和摆动支撑平台15，摆动支撑平台15安装在固定支撑台1上；

球面研具7、转动机构和旋转台电机17，转动机构和旋转台电机17均安装在固定支撑台1上，球面研具7安装在转动机构上，通过旋转台电机17驱动转动机构带动球面研具7在水平平面内转动，球面研具7上设有球形槽；

摆动机构、摆动电机18和工件旋转电机11，摆动机构和摆动电机18均安装在摆动支撑平台15上，摆动电机18和摆动机构连接，研磨工件8和工件旋转电机11连接，研磨工件8置于球形槽内，通过摆动电机18驱动摆动机构带动研磨工件8在竖直平面内摆动，工件旋转电机11用于驱动研磨工件8在球形槽内转动，通过球面研具7对位于球形槽内的研磨工件8进行研磨。

进一步，在一种较佳实施例中，还包括：工件压盖9，工件旋转电机11的输出轴和工件压盖9连接，研磨工件8安装在工件压盖9上，通过工件压盖9带动研磨工件8在球形槽内运动。

进一步，在一种较佳实施例中，固定支撑台1上开设有安装通孔，转动机构包括：大齿轮2、小齿轮16和旋转工作台5，大齿轮2和旋转工作台5同轴设置且相连接，旋转工作台5安装在安装通孔内，小齿轮16和旋转台电机17的输出端连接，小齿轮16和大齿轮2相啮合。

进一步，在一种较佳实施例中，转动机构还包括：轴承3和密封盖4，固定支撑台1和旋转工作台5通过轴承3转动连接，密封盖4安装在固定支撑台1上，通过密封盖4对轴承3进行轴向固定。

进一步，在一种较佳实施例中，还包括：支撑座6，球面研具7和旋转工作台5通过支撑座6连接。

进一步，在一种较佳实施例中，还包括：摆动电机座14，摆动电机座14安装在摆动支撑平台15的上端。

进一步，在一种较佳实施例中，还包括：旋转电机座10，工件旋转电机11安装在旋转电机座10内。

进一步，在一种较佳实施例中，摆动机构包括：摆杆12、摇杆13和摆动电机18，摆动电机18安装在摆动电机座14上，摇杆13的一端和摆动电机18的输出端连接，摇杆13的另一端和摆杆12的一端转动连接，摆杆12的另一端和旋转电机座10转动连接。

进一步，在一种较佳实施例中，还包括：导向板19和导向支撑20，导向支撑20安装在摆动支撑平台15的上端，导向板19安装在导向支撑20上，通过导向支撑20对摆杆12进行支撑和引导，避免摆杆12在运动过程中发生晃动。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围。

本发明在上述基础上还具有如下实施方式：

本发明的进一步实施例中，为了满足空气轴承中球面的高效率研磨，亟待一种自动化研磨设备，本发明旨在提供一种半球面研磨机，通过精密研磨方式成型空气轴承外圈球窝和内圈球面，提高表面的球度和粗糙度，从而代替人工研磨提高生产效率。

本发明的进一步实施例中，一种半球面研磨机，其中包括球面研具7和研磨工件8，球面研具7与研具支撑座6一起固定在旋转工作台5上，经过大齿轮2、小齿轮16与旋转台电机17输出轴连接，实现旋转工作台5和球面研具7的主动旋转。研磨工件8与工件压盖9相固连，与工件旋转电机11的输出轴连接，实现研磨工件8的主动自旋。工件旋转电机11固定在摆动电机座14上，经过摆杆12、摇杆13，又与摆动电机18的输出轴连接，实现工件旋转电机11、旋转电机座10和待研磨工件8的主动摆动。摆动圆心位于旋转工作台5的转轴上，摆动圆心也位于研磨工件8自旋的转轴上。

本发明的进一步实施例中，固定支撑台1包括：桌板和桌腿，桌板的每一个角部安装有一个桌腿，桌板上开设有安装通孔。

本发明的进一步实施例中，摆杆12与一对导向板19之间为间隙配合，且在导向板19限制的平面空间内运动，避免在摆动过程中发生倾侧。

本发明的进一步实施例中，旋转台电机17输出轴与小齿轮16相固连，旋转工作台5与大齿轮2之间相固连，从而实现电机输出转速的减速以及提高输出转矩。

本发明的进一步实施例中，摇杆13和摆杆12之间，摆杆12和旋转电机座10之间通过销轴间隙配合，销轴采用聚四氟乙烯材料以降低与金属材料间的摩擦。

本发明的进一步实施例中，旋转工作台5、研磨工件8、球面研具7内部均有通孔结构，可让研磨液通过，从而在装置下方实现研磨液的收集。

本发明的进一步实施例中，工件压盖9采用密封圈和迷宫密封结构，避免研磨液洒落到固定支撑台1后流入轴承3造成对轴承3的污染和破坏。

本发明的进一步实施例中，旋转工作台5圆周布置若干组不同半径的安装孔，以满足不同尺寸球面研具7、研磨工件8的安装，实现不同规格零件的研磨需求。

本发明的进一步实施例中，当研磨工件8的自身质量较大时，只需靠自重即可保证所需的研磨力，当自身质量较小时，旋转电机座10上可添加重量块增加研磨力。

本发明的进一步实施例中，将原球面研具7替换为待研磨球窝，原研磨工件8替换为球面研具，即可实现对球窝面的研磨。

本发明的进一步实施例中，半球面研磨机利用两个圆相扣时都是整圆弧的原理，并采用主动旋转和摆动的研磨工件与主动旋转的回转台配合，实现球面研具7与研磨工件8差速旋转地表面相接触，实现产品球面的研磨，加工速度高效，球面度和表面工艺高，结构简单，设备成本低。

本发明的进一步实施例中，请参看图1，本实施例提供一种半球面研磨机，其包括固定支撑台1、大齿轮2、轴承3、密封盖4、旋转工作台5、支撑座6、球面研具7、待研磨工件8，工件压盖9，旋转电机座10、工件旋转电机11、摆杆12、摇杆13、摆动电机座14、摆动支撑平台15、小齿轮16、旋转台电机17、摆动电机18、导向板19和导向支撑20。

本发明的进一步实施例中，待研磨工件8和球面研具7之间具有相对运动，从而能实现待研磨工件8的自动化研磨。

本发明的进一步实施例中，旋转台电机17，通过小齿轮16和大齿轮2带动旋转工作台5旋转，其中齿轮配合是为了对电机输出进行减速，同时增大了输出扭矩。

本发明的进一步实施例中，工件旋转电机11固定在旋转电机座10中，其输出轴与工件压盖9连接，工件压盖9与待研磨工件8装配在一起，从而实现工件8的旋转。

本发明的进一步实施例中，摆动电机18固定在摆动电机座14上，所述摆动电机座又固定在摆动支撑15上。摆动电机通过摇杆13，摆杆12，与旋转电机座10相连。其中，摇杆13和摆杆12，摆杆12和旋转电机座10之间的连接轴为间隙配合，相互中之间具有旋转自由度，从而摆动电机18可带动待研磨工件8摆动。

本发明的进一步实施例中，摆杆12在一对导向板19中运动，导向板固定在导向支撑20上，其目的是为了防止摆杆12在空间内的晃动，导向板19可采用聚四氟乙烯材料制造，可减小与摆杆12间的摩擦。

本发明的进一步实施例中，旋转台电机转速不需过高，选定一转速后匀速运动。摆杆电机18和工件旋转电机11之间实现差速运动，且输出转速比值优选为质数之比，以实现对待研磨工件表面概率随机且均匀地就行研磨。

本发明的进一步实施例中，改变摇杆13、摆杆12的长度，即可改变调整研磨工件的摆动角度。

本发明的进一步实施例中，为了收集研磨过程中的研磨液，待研磨工件8，研具7、旋转工作台5、大齿轮2均开有轴向孔，可在大齿轮2下方布置研磨液收集装置。

本发明的进一步实施例中，当研磨工件8的自身质量较大时，只需靠自重即可保证所需的研磨力，当自身质量较小时，旋转电机座10上可添加重量块。

本发明的进一步实施例中，密封盖4采用密封圈和迷宫密封结构，避免研磨液洒落到固定支撑台1后流入轴承3造成对轴承的污染和破坏。

本发明的进一步实施例中，旋转平台5圆周布置若干组不同半径的安装孔，以满足不同尺寸研具、研磨工件的安装。

本发明的进一步实施例中，将研具7替换为待研磨球窝，原研磨工件8替换为球面研具，即可实现对球窝面的研磨。

本发明的进一步实施例中，轴承3采用十字交叉滚子轴承，提供较大的轴向承载力和一定的径向承载力。

本发明的进一步实施例中，球面研磨机利用任何尺寸两个圆相扣时都是整圆弧的原理，并采用主动旋转和摆动的研磨工件与主动旋转的回转台配合，实现研具与工件差速旋转地表面相接触，实现产品球面的研磨，加工速度高效，球面度和表面工艺高，结构简单，设备成本低。

本发明的进一步实施例中，大齿轮2、轴承3、密封盖4、旋转工作台5、支撑座6、球面研具7同轴设置。

本发明的进一步实施例中，待研磨工件8、工件压盖9和工件旋转电机11的输出轴同轴设置。

本发明的进一步实施例中，摆杆12和旋转电机座10相连接的连接轴和摆动电机18的输出轴位于同一水平高度。

本发明的进一步实施例中，旋转工作台5的中部设有用于排放研磨液的通孔，旋转工作台5的上侧设有槽体，支撑座6的中部设有通孔，通过球面研具7、支撑座6和旋转工作台5合围形成腔体结构，腔体结构用于暂时容置研磨液及研磨工件8研磨过程中产生的碎屑。

本发明的进一步实施例中，工件压盖9和研磨工件8上均设有相互连通的通孔，通过相互连通的通孔在研磨工件8的研磨过程中注入研磨液。

本发明的进一步实施例中，球面研具7的球形槽的中部设有通孔，流经研磨工件8的研磨液经由球形槽的通孔流入由球面研具7、支撑座6和旋转工作台5合围形成腔体结构，最后经由旋转工作台5的中部的通孔排放研磨液。

本发明的进一步实施例中，由工件旋转电机11驱动研磨工件8自转，由旋转台电机17驱动球面研具7自转，研磨工件8和球面研具7的转速不等，利用差速通过球面研具7对研磨工件8进行研磨。

本发明的进一步实施例中，由摆动电机18驱动工件旋转电机11在竖直平面内摆动，进而带动研磨工件8在球面研具7内摆动，通过球面研具7对研磨工件8进行均匀的球形半径研磨。

本发明的进一步实施例中，通过球面研具7对研磨工件8进行研磨，利用研磨工件8自身的重力作为球面研具7和研磨工件8之间的压合力，如果研磨工件8质量较轻，导致压合力下降，影响研磨效果，在旋转电机座10安置重物以增强球面研具7和研磨工件8之间的压合力，保证研磨效果。

本发明的进一步实施例中，通过球面研具7对研磨工件8，实现机械自动化运行，有效地增强了研磨效率，同时保证研磨效果。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种半球面研磨机，其特征在于，包括：

固定支撑台(1)和摆动支撑平台(15)，所述摆动支撑平台(15)安装在所述固定支撑台(1)上；

球面研具(7)、转动机构和旋转台电机(17)，所述转动机构和所述旋转台电机(17)均安装在所述固定支撑台(1)上，所述球面研具(7)安装在所述转动机构上，通过所述旋转台电机(17)驱动所述转动机构带动所述球面研具(7)在水平平面内转动，所述球面研具(7)上设有球形槽；

摆动机构、摆动电机(18)和工件旋转电机(11)，所述摆动机构和摆动电机(18)均安装在所述摆动支撑平台(15)上，所述摆动电机(18)和所述摆动机构连接，研磨工件(8)和所述工件旋转电机(11)连接，所述研磨工件(8)置于所述球形槽内，通过所述摆动电机(18)驱动所述摆动机构带动所述研磨工件(8)在竖直平面内摆动，所述工件旋转电机(11)用于驱动所述研磨工件(8)在所述球形槽内转动，通过所述球面研具(7)对位于所述球形槽内的所述研磨工件(8)进行研磨。

2.根据权利要求1所述的半球面研磨机，其特征在于，还包括：工件压盖(9)，工件旋转电机(11)的输出轴和所述工件压盖(9)连接，所述研磨工件(8)安装在所述工件压盖(9)上，通过所述工件压盖(9)带动所述研磨工件(8)在所述球形槽内运动。

3.根据权利要求1所述的半球面研磨机，其特征在于，所述固定支撑台(1)上开设有安装通孔，所述转动机构包括：大齿轮(2)、小齿轮(16)和旋转工作台(5)，所述大齿轮(2)和所述旋转工作台(5)同轴设置且相连接，所述旋转工作台(5)安装在所述安装通孔内，所述小齿轮(16)和旋转台电机(17)的输出端连接，所述小齿轮(16)和所述大齿轮(2)相啮合。

4.根据权利要求3所述的半球面研磨机，其特征在于，所述转动机构还包括：轴承(3)和密封盖(4)，所述固定支撑台(1)和所述旋转工作台(5)通过所述轴承(3)转动连接，所述密封盖(4)安装在所述固定支撑台(1)上，通过所述密封盖(4)对所述轴承(3)进行轴向固定。

5.根据权利要求1所述的半球面研磨机，其特征在于，还包括：支撑座(6)，所述球面研具(7)和所述旋转工作台(5)通过所述支撑座(6)连接。

6.根据权利要求1所述的半球面研磨机，其特征在于，还包括：摆动电机座(14)，所述摆动电机座(14)安装在摆动支撑平台(15)的上端。

7.根据权利要求6所述的半球面研磨机，其特征在于，还包括：旋转电机座(10)，所述工件旋转电机(11)安装在所述旋转电机座(10)内。

8.根据权利要求7所述的半球面研磨机，其特征在于，所述摆动机构包括：摆杆(12)、摇杆(13)和摆动电机(18)，所述摆动电机(18)安装在所述摆动电机座(14)上，摇杆(13)的一端和摆动电机(18)的输出端连接，摇杆(13)的另一端和摆杆(12)的一端转动连接，摆杆(12)的另一端和所述旋转电机座(10)转动连接。

9.根据权利要求8所述的半球面研磨机，其特征在于，还包括：导向板(19)和导向支撑(20)，所述导向支撑(20)安装在所述摆动支撑平台(15)的上端，所述导向板(19)安装在所述导向支撑(20)上，通过所述导向支撑(20)对所述摆杆(12)进行支撑和引导，避免所述摆杆(12)在运动过程中发生晃动。

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