CN116551477A - 一种用于丝杆类零件的强化研磨装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于丝杆类零件的强化研磨装置，包括：工作台、夹座装置、驱动装置、旋转滑移装置以及强化研磨装置，所述工作台的底部设置有四个支腿，所述夹座装置位于所述工作台远离所述支腿的一侧，所述夹座装置与所述驱动装置连接，所述旋转滑移装置与所述夹座装置连接，所述强化研磨装置设置在所述工作台的顶部。本发明通过夹座装置和旋转滑移装置的设置，使丝杆类零件可以实现左右移动和自主旋转功能，利用强化研磨装置的超声振动驱动磨粒高速冲击零件，使其可以受到全方位无死角表面强化的同时，又具有缓冲效果，减少零件表面因强化研磨加工过程高速冲击而产生表面二次磨损，实现表面强化加工的稳定和可靠，保证非加工表面避免损伤。

Description

一种用于丝杆类零件的强化研磨装置

技术领域

本发明涉及机械加工设备技术领域，尤其是涉及一种用于丝杆类零件的强化研磨装置。

背景技术

丝杆是一种精度很高的零件，能将回转运动转换成直线运动，或者是将直线的运动转化为回转运动，它能精准地确定工作台坐标位置，且能传递一定的动力，目前被广泛地应用在各种精密仪器中，且随着工业自动化发展，由丝杆，滑块，直线导轨等组合而成的直线模组，被普遍运用在工业机器人，机械手等领域。

丝杆类零件在运行过程中常常出现由于长期使用产生磨损导致反向间隙大，定位精度差，加工零件尺寸稳定性不够等问题，为了提高丝杆类零件运行的稳定性和寿命，常常需要对加工完成后的丝杆类零件做进一步的表面强化处理。

目前，丝杆类零件的强化方法多为化学热处理，通过在零件表面形成某种金属涂层来实现表面强化。虽然化学热处理方法采用的设备简单且操作方便，但存在加工效率低，对工件材质要求高，易受加工温度影响而产生裂纹、尺寸变化、形状畸变等问题。此外，现有的强化研磨装置只能加工类似轴承、齿轮等轴向尺寸不大的工件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于丝杆类零件的强化研磨装置，可以方便对丝杆类零件进行强化研磨，缩短加工周期，提高加工效率和加工精度，提高丝杆类零件的强度，避免零件因加工温度产生裂纹和变形的情况发生。

本发明提供一种用于丝杆类零件的强化研磨装置，包括：工作台、夹座装置、旋转滑移装置以及强化研磨装置，所述工作台的底部设置有四个支腿，所述夹座装置位于所述工作台远离所述支腿的一侧，所述旋转滑移装置与所述夹座装置连接，所述强化研磨装置设置在所述工作台的顶部。

优选地，所述夹座装置包括从动夹座、主动夹座以及第一驱动电机，所述从动夹座的底部与所述主动夹座的底部连接，所述第一驱动电机与所述从动夹座连接；所述主动夹座的中部设有螺纹通孔，所述主动夹座与所述旋转滑移装置连接；所述从动夹座的中部设有第一圆形通孔，所述第一圆形通孔内装有第一圆柱滚子轴承。

优选地，所述从动夹座的一侧设有固定板，所述第一驱动电机安装在所述固定板上，所述第一驱动电机的输出轴上安装有第一联轴器，所述第一联轴器与所夹持的丝杆类零件连接；所述主动夹座的底部两侧均设有凸起，所述主动夹座通过所述凸起与所述旋转滑移装置连接。

优选地，所述旋转滑移装置包括安装在所述工作台两侧的滑槽，安装在所述工作台顶部的固定夹座和第二驱动电机以及安装在固定夹座上的滚珠丝杆，所述固定夹座的中部设有第二圆形通孔，所述第二圆形通孔内装有第二圆柱滚子轴承，所述第二驱动电机的输出轴上安装有第二联轴器，所述第二联轴器与所述滚珠丝杆连接，所述滚珠丝杆与所述主动夹座螺纹连接，所述凸起与所述滑槽卡合。

优选地，所述强化研磨装置包括变幅超声工具头、变幅杆、换能器、加工腔体和支撑板，所述变幅杆的顶部与所述变幅超声工具头连接，所述变幅杆的底部与所述换能器连接，所述加工腔体与所述变幅超声工具头连接，所述支撑板的一端与所述工作台连接，另一端与所述加工腔体连接。

优选地，所述强化研磨装置还包括摇摆装置，所述摇摆装置设置在所述支撑板与所述换能器之间。

优选地，所述加工腔体包括：圆形通孔、V形螺纹通槽和陡坡，所述圆形通孔设置在所述加工腔体的底部，所述变幅超声工具头与所述圆形通孔连接，所述V形螺纹通槽与所加工丝杆类零件通过螺纹连接，所述陡坡的一侧与所述V形螺纹通槽相连，另一侧与所述圆形通孔相连。

优选地，所述圆形通孔两侧用软胶填充缝隙。

优选地，还包括限位装置，所述限位装置包括两个L形支撑座以及两个支撑柱，所述L形支撑座通过螺栓固定安装在所述工作台顶部，所述L形支撑座与所述支撑柱连接。

优选地，所述支撑柱一端为圆柱形，另一端为U形口，所述U形口内开有螺纹通槽，所述U形口与所述丝杆类零件螺纹卡合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过夹座装置和旋转滑移装置的设置，使丝杆类零件可以实现左右移动和自主旋转功能，使其可以受到全方位无死角的表面强化，利用强化研磨装置的超声振动驱动磨粒高速冲击零件，实现了表面强化加工效果的稳定性和可靠性，保证了非加工表面避免损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例用于丝杆类零件的强化研磨装置的立体结构示意图；

图2为本发明实施例用于丝杆类零件的强化研磨装置的主视图；

图3为本发明实施例从动夹座、主动夹座、强化研磨装置以及限位装置的结构示意图；

图4为本发明实施例加工腔体和竖直支撑板的结构示意图；

图5为本发明实施例强化研磨装置的结构示意图；

图6为本发明实施例主动夹座的结构示意图；

图7为本发明实施例支撑柱的结构示意图。

附图标记说明：

1：工作台；2：从动夹座；21：第一圆形通孔；22：固定板；3：第一圆柱滚子轴承；4：第一驱动电机；5：第一联轴器；6：主动夹座；61：螺纹通孔；62：凸起；7：滚珠丝杆；8：旋转滑移装置；9：滑槽；10：固定夹座；101：第二圆形通孔；11：第二驱动电机；12：第二圆柱滚子轴承；13：联轴器；14：强化研磨装置；15：变幅超声工具头；16：变幅杆；17：换能器；18：加工腔体；181：圆形通孔；182：V型螺纹通槽；183：陡坡；19：支撑板；20：限位装置；23：L型支撑座；24：支撑柱；241：圆柱形端；242：U型口端；243：螺纹通槽。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图7所示，本发明提供一种用于丝杆类零件的强化研磨装置，包括工作台1，工作台1的底部设置有四个支腿，工作台1的顶部设有用于夹持丝杆类零件如梯形丝杆的夹座2，夹座2的中部设有第一圆形通孔21，第一圆形通孔21内装有第一圆柱滚子轴承3，第一圆柱滚子轴承3的外径与第一圆形通孔21的内径相同，第一圆柱滚子轴承3的内径与所夹持的丝杆类零件的外径相同，通过第一圆柱滚子轴承3实现夹座2和丝杆类零件的配合连接，使丝杆类零件可以自由转动。

夹座2一侧设有固定板22，固定板22上固定安装有第一驱动电机4，第一驱动电机4的输出轴上安装有联轴器5，联轴器5与所夹持的丝杆类零件连接，通过第一驱动电机4可以带动丝杆类零件转动。

夹座2的底部与主动夹座6的底部相连接，主动夹座6位于夹座2下方，主动夹座6的中部设有螺纹通孔61，螺纹通孔61与滚珠丝杆7通过螺纹连接，从而实现主动夹座6和滚珠丝杆7两者运动相互影响的效果。

主动夹座6的底部两侧分别设有凸起62，主动夹座6通过凸起62与旋转滑移装置8连接，旋转滑移装置8包括滚珠丝杆7，滑槽9，固定夹座10和第二驱动电机11，两处滑槽9分别固定安装在工作台1两侧，两处滑槽9的槽宽宽度与两处凸起62的宽度一致，从而实现两处凸起与两处滑槽相互卡合连接，实现主动夹座6移动和传动的平稳性，两个固定夹座10分别固定安装在工作台1的顶部两侧以及固定安装在两处滑槽9中间，两个固定夹座10的中部设有第二圆形通孔101，第二圆形通孔101内有第二圆柱滚子轴承12，第二圆柱滚子轴承12的外径与第二圆形通孔101的内径相同，第二圆柱滚子轴承12的内径与滚珠丝杆7的外径相同，通过第二圆柱滚子12可以实现滚珠丝杆7与固定夹座10之间的配合连接，使滚珠丝杆能自由转动。

第二驱动电机11固定安装在工作台顶部一侧，第二驱动电机11的输出轴上安装有第二联轴器13，第二联轴器13与滚珠丝杆7连接，通过第二驱动电机11可以带动滚珠丝杆7自由转动，通过控制第二驱动电机11的正转或反转，可以实现由滚珠丝杆7的转动带动主动夹座6沿着滚珠丝杆7方向向左移动或向右移动的效果，最终达到夹座2所夹持的丝杆类零件可以左右移动的目的。

第一驱动电机4和第二驱动电机11的转速可以进行控制，如采用变频器等对第二驱动电机11的转速进行控制，通过控制第一驱动电机4和第二驱动电机11的转速可以控制丝杆以所需的速度旋转达到分度的效果，从而大大提高强化研磨加工丝杆类零件表面的效率。为了更好的实现对第一驱动电机4和第二驱动电机11的控制，第一驱动电机4和第二驱动电机11可以采用伺服电机，更方便对第一驱动电机4和第二驱动电机11的转速进行控制。

工作台1的顶部固定安装有强化研磨装置14，强化研磨装置14包括变幅超声工具头15，变幅杆16，换能器17和加工腔体18和摇摆装置，变幅杆16的底部与换能器17连接，加工腔体18的底部固定连接两块竖直支撑板19，两块竖直支撑板19通过螺栓固定安装在工作台1的顶部以及对称安装在滚珠丝杆7的两侧。

摇摆装置包括设置在两块竖直支撑板19一侧的一块水平板，水平板上安装有驱动电机，驱动电机的输出轴上安装有凸轮，凸轮的外轮廓与换能器17的底部相互接触，通过设置凸轮的不同外轮廓可以控制换能器17的倾斜角度不同，从而控制超声工具头15的倾斜角度不同，最终控制研磨料按照预先设定的不同角度喷射，达到实现全方位无死角超声振动强化研磨丝杆类零件的目的的同时，还能减少高速磨料直接冲击零件导致零件表面粗糙、不光滑的现象的产生，起到缓冲作用。

加工腔体18的底部设有圆形通孔181，圆形通孔181与变幅超声工具头15通过柔性材料连接，加工腔体18侧面中上部设有v形螺纹通槽182，v形螺纹通槽182与所加工丝杆类零件通过螺纹连接，研磨料通过人工放置在变幅工具头15与所加工丝杆类零件之间，圆形通孔181两侧用软胶填充缝隙，防止磨料撒漏，加工腔体18侧面中上部两侧内各切出陡坡183，陡坡183一侧与v形螺纹通槽182相连，陡坡183另一侧与圆形通孔181相连，陡坡183的设置利于避免磨料因振动往上抖动的过程中卡在螺纹处造成堵塞的现象发生，利于磨料在向上振动的过程中快速下落以及达到磨料可循环利用的目的。

工作台1的顶部固定安装限位装置20，限位装置20包括两个L形支撑座23以及两个支撑柱24，支撑柱24上端为圆柱形端241，下端为U形口端242， U形口端242内开有螺纹通槽243，支撑座23通过螺栓固定安装在工作台顶部，支撑座23与圆柱形端241螺栓连接，U形口端242与所加工的丝杆类零件通过螺纹卡合，从而最大程度地避免丝杆类零件在加工过程中出现上下跳动的情况，使磨料更高效更充分地接触到加工零件表面。

本发明使用时：

研磨料由人工放置在变幅超声工具头15上，待加工的丝杆类零件如梯形丝杆通过夹座2夹持，第一驱动电机4通过联轴器5带动梯形丝杆旋转，实现梯形丝杆的自主转动，通过超声振动实现对丝杆类零件如梯形丝杆的表面进行研磨加工，实现表面强化。

本发明结构紧凑，通过旋转滑移装置8、限位装置20和小角度摇摆装置的设置，最终使待加工的丝杆类零件可以实现左右移动和自主转动的功能，使其表面可以实现全面无死角的强化研磨加工的目的。本发明可以解决现有的强化研磨装置只能加工类似轴承、齿轮等轴向尺寸不大的工件，减少了丝杆类零件因受加工温度影响产生裂纹、尺寸变化、形状畸变等问题，实现了强化加工效果的稳定可靠和高质高效，为研究除了尺寸不大的工件之外的其他大型工件提供了更多的强化研磨的方法。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种用于丝杆类零件的强化研磨装置，其特征在于，包括：工作台（1）、夹座装置、旋转滑移装置（8）以及强化研磨装置（14），所述工作台（1）的底部设置有四个支腿，所述夹座装置位于所述工作台（1）远离所述支腿的一侧，所述旋转滑移装置（8）与所述夹座装置连接，所述强化研磨装置（14）设置在所述工作台（1）的顶部。

2.根据权利要求1所述的用于丝杆类零件的强化研磨装置，其特征在于，所述夹座装置包括从动夹座（2）、主动夹座（6）以及第一驱动电机（4），所述从动夹座（2）的底部与所述主动夹座（6）的底部连接，所述第一驱动电机（4）与所述从动夹座（2）连接；所述主动夹座（6）的中部设有螺纹通孔（61），所述主动夹座（6）与所述旋转滑移装置（8）连接；所述从动夹座（2）的中部设有第一圆形通孔（21），所述第一圆形通孔（21）内装有第一圆柱滚子轴承（3）。

3.根据权利要求2所述的用于丝杆类零件的强化研磨装置，其特征在于，所述从动夹座（2）的一侧设有固定板（22），所述第一驱动电机（4）安装在所述固定板（22）上，所述第一驱动电机（4）的输出轴上安装有第一联轴器（5），所述第一联轴器（5）与所夹持的丝杆类零件连接；所述主动夹座（6）的底部两侧均设有凸起（62），所述主动夹座（6）通过所述凸起（62）与所述旋转滑移装置（8）连接。

4.根据权利要求3所述的用于丝杆类零件的强化研磨装置，其特征在于，所述旋转滑移装置（8）包括安装在所述工作台（1）两侧的滑槽（9），安装在所述工作台（1）顶部的固定夹座（10）和第二驱动电机（11）以及安装在固定夹座（10）上的滚珠丝杆（7），所述固定夹座（10）的中部设有第二圆形通孔（101），所述第二圆形通孔（101）内装有第二圆柱滚子轴承（12），所述第二驱动电机（11）的输出轴上安装有第二联轴器（13），所述第二联轴器（13）与所述滚珠丝杆（7）连接，所述滚珠丝杆（7）与所述主动夹座（6）螺纹连接，所述凸起（62）与所述滑槽（9）卡合。

5.根据权利要求1所述的用于丝杆类零件的强化研磨装置，其特征在于，所述强化研磨装置（14）包括变幅超声工具头（15）、变幅杆（16）、换能器（17）、加工腔体（18）和支撑板（19），所述变幅杆（16）的顶部与所述变幅超声工具头（15）连接，所述变幅杆（16）的底部与所述换能器（17）连接，所述加工腔体（18）与所述变幅超声工具头（15）连接，所述支撑板（19）的一端与所述工作台（1）连接，另一端与所述加工腔体（18）连接。

6.根据权利要求5所述的用于丝杆类零件的强化研磨装置，其特征在于，所述强化研磨装置（14）还包括摇摆装置，所述摇摆装置设置在所述支撑板（19）与所述换能器（17）之间。

7.根据权利要求5所述的用于丝杆类零件的强化研磨装置，其特征在于，所述加工腔体（18）包括：圆形通孔（181）、V形螺纹通槽（182）和陡坡（183），所述圆形通孔（181）设置在所述加工腔体（18）的底部，所述变幅超声工具头（15）与所述圆形通孔（181）连接，所述V形螺纹通槽（182）与所加工丝杆类零件通过螺纹连接，所述陡坡（183）的一侧与所述V形螺纹通槽（182）相连，另一侧与所述圆形通孔（181）相连。

8.根据权利要求7所述的用于丝杆类零件的强化研磨装置，其特征在于，所述圆形通孔（181）两侧用软胶填充缝隙。

9.根据权利要求1所述的用于丝杆类零件的强化研磨装置，其特征在于，还包括限位装置（20），所述限位装置（20）包括两个L形支撑座（23）以及两个支撑柱（24），所述L形支撑座（23）通过螺栓固定安装在所述工作台（1）顶部，所述L形支撑座（23）与所述支撑柱（24）连接。

10.根据权利要求9所述的用于丝杆类零件的强化研磨装置，其特征在于，所述支撑柱（24）的一端为圆柱形端（241），另一端为U形口端（242），所述U形口端（242）内开有螺纹通槽（243），所述U形口端（242）与所述丝杆类零件螺纹卡合。