CN211163518U

CN211163518U - 一种新型摇摆式平面研磨装置

Info

Publication number: CN211163518U
Application number: CN201921550024.9U
Authority: CN
Inventors: 文东辉; 王辉; 肖燏婷; 章益栋; 沈思源; 许鑫祺
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2019-09-18
Filing date: 2019-09-18
Publication date: 2020-08-04
Anticipated expiration: 2029-09-18

Abstract

一种新型摇摆式平面研磨装置，包括固定竖板、工件盘，配重盘，插杆，卡盘，卡盘通过键连接固定连接轴Ⅴ上，并通过轴端挡圈和螺栓固定轴Ⅴ的下部；插杆的上部卡在卡盘中，插杆的下部套在工件盘对应的孔中，工件盘和研磨盘相接触。通过一个电机带动工件盘的形成无理数的自转，同时另一个电机带动工件盘做可变摆角的圆弧摇摆运动，使得工件盘在研磨过程中实现自转和摇摆两个运动，实现研磨轨迹线的不闭合，增加轨迹线在研磨盘的分布范围。本实用新型改善平面研磨盘的盘磨损、提高研磨效率和精度。

Description

一种新型摇摆式平面研磨装置

技术领域

本实用新型涉及一种平面研磨机构，具体地说是应用两个电机、一个大摇臂、六个圆柱齿轮、两个锥齿轮等构成的一种新型研磨设备，属于平面研磨加工技术领域。

背景技术

平面研磨技术已被广泛应用于超精密加工中，高精度平面研磨加工已经成为一个国家科学技术发展水平的重要标志。平面研磨加工运动学是高精度控形的重要理论基础。

工件和研磨盘之间相对运动是实现研磨加工的必要条件，两者的运动学原理是制约平面研磨加工精度的主要因素质之一。目前研磨加工轨迹的共同特点是：随着加工时间的推移，研磨加工轨迹线是闭合型的，这意味着磨粒在一定的时间内将周而复始地重复其运动轨迹。同时，研磨的过程中，由于研磨盘的内外线速度不同，磨损不一致，会造成研磨盘的平面度会下降，产生凹误差或者凸误差，从而影响工件表面研磨质量。

平面研磨中研磨盘与工件盘之间的转速比和偏心距对于工件表面加工有重要意义。数值模拟研究，发现当转速比为无理数时，能得到不闭合的加工曲线；调整偏心距，工件的运动轨迹会更均匀遍布研磨盘表面，有效改善研磨盘的磨损均匀性。模拟发现，同时改变转速比为无理数和偏心距为不定偏心时，加工表面的轨迹线会更均匀，且加工效率得到提高。但现有平面研磨机构的转速比调节都为单一的有理数，且对于不定偏心的研磨机构研究较少。

发明内容

为了克服现有平面研磨的精度较低、研磨盘磨损不一致的不足，本实用新型提供了一种改善平面研磨盘的盘磨损、提高研磨效率和精度的新型摇摆式平面研磨装置。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种新型摇摆式平面研磨装置，包括固定竖板、工件盘、配重盘、插杆和卡盘，电机Ⅰ固定安装在电机板Ⅰ上，电机轴与圆柱齿轮Ⅰ直接连接；所述固定竖板上部和电机板Ⅰ固定连接，所述固定竖板下部与研磨机固定板连接；圆柱齿轮Ⅱ固定安装在大摇臂上，且和圆柱齿轮Ⅰ啮合；法兰Ⅰ套装在轴Ⅰ的下部，并通过紧定螺钉固定，法兰Ⅰ下部和研磨机固定板连接；轴套套装在法兰Ⅰ的上部；所述大摇臂通过内部的铜套和一对推力球轴承套装在轴Ⅰ上，并通过两个小圆螺母固定在轴Ⅰ上进行轴向固定；所述大摇臂的另一端通过轴套和一对圆锥滚子轴承和轴Ⅴ固定连接，所述大摇臂的下端也通过小圆螺母固定；

电机Ⅱ固定安装在电机板Ⅱ上，电机轴与圆柱齿轮Ⅲ直接连接，轴Ⅱ上部固定连接在电机板Ⅱ上，圆柱齿轮Ⅳ固定安装在轴Ⅱ上，并通过内部的深沟球轴承套装在轴Ⅱ上，且和圆柱齿轮Ⅲ啮合；锥齿轮Ⅰ通过键连接和轴Ⅱ固定连接，并通过轴端挡圈和螺栓固定轴Ⅱ的下部；行星架是由三块板和一个套筒通过螺钉连接而成，行星架的上部一块板与圆柱齿轮Ⅳ的轮毂固定连接，行星架的下部的套筒通过内部的深沟球轴承套装在轴Ⅲ的上部；锥齿轮Ⅱ通过键连接固定在轴Ⅲ的下部，且与锥齿轮Ⅰ啮合；所述的锥齿轮Ⅰ、锥齿轮Ⅱ和行星架形成行星轮系，锥齿轮Ⅱ通过与锥齿轮Ⅰ的啮合在行星架的带动下作行星运动；万向节的上端与轴Ⅲ的下端相连接，万向节的下端与轴Ⅳ固定连接；圆柱齿轮Ⅴ通过键连接固定在轴Ⅳ上，法兰Ⅱ通过深沟球轴承套装在轴Ⅳ上并固定在箱体底板上；圆柱齿轮Ⅵ通过键连接固定在轴Ⅴ上，并通过轴端挡圈和螺栓固定轴Ⅴ的上部；卡盘通过键连接固定连接轴Ⅴ上，并通过轴端挡圈和螺栓固定轴Ⅴ的下部；插杆的上部卡在卡盘中，插杆的下部套在工件盘对应的孔中，工件盘和研磨盘相接触。

进一步，所述配重盘套在插杆上，可根据需要调节配重盘的数量。

再进一步，T形竖板上部、开口竖板的上部和电机板Ⅱ连接，同时T形竖板上部、开口竖板的下部也通过螺钉和箱体底板固定连接，箱体底板通过螺钉固定在大摇臂上，使得电机Ⅱ的输出部分形成一个整体固定在大摇臂上。

更进一步，所述的固定板通过深沟球轴承套装在轴Ⅳ上，两端通过螺钉和T形竖板、开口竖板固定连接，确保了轴Ⅳ相对于轴Ⅱ的相对位置不变，自转结构的整体保持稳定，确保工件盘的转速输出。

再进一步，所述的锥齿轮Ⅰ和锥齿轮Ⅱ斜交啮合的轴角Σ＝60°，锥齿轮Ⅰ、万向节下部、轴Ⅳ的轴线在同一直线。

再进一步，所述的轴Ⅰ的轴线中心，距离研磨盘中心445mm，且电机Ⅰ、轴Ⅰ、研磨盘三者的轴心的连线为一条直线，且该直线在研磨机的对角线上，保证了装置安装的位置。

再进一步，所述万向节在安装时，确保其上下两端的轴角大小相等。

本实用新型通过合理的机械机构，通过一个电机带动工件盘的形成无理数的自转，同时另一个电机带动工件盘做可变摆角的圆弧摇摆运动，使得工件盘在研磨过程中实现自转和摇摆两个运动，实现研磨轨迹线的不闭合，增加轨迹线在研磨盘的分布范围，改善了研磨盘的磨损均匀性。

本实用新型的有益效果表现在：1.本实用新型的对于工件盘的传动使用插杆连接工件盘，拆装方便，实现了传动的有效性，保证了工件盘无理自转速度的实现。

2.本实用新型的摇摆运动借助大摇臂来实现，通过固定主轴保证了摇摆运动的平稳性和精确性。3.本实用新型的自转结构整体式一个箱体结构，结构紧凑简单，通过螺钉固定在大摇臂上，和摇摆运动分开实现，实现了机构的整体稳定性，有效实现了两种运动的结合。4.本实用新型的箱体自转结构，便于拆装，可以便于替换其它转速比传动结构，实现了机构的灵活性。5.本实用新型的压力改变通过配重盘的数量改变，结构简单，操作方便，同时配重盘也可以增加工件盘和插杆的连接，提高传动的稳定性。6.本实用新型的工件盘自转结构传动准确、无噪声、生产成本较低，研磨精度和效率更高，从研磨加工运动原理上解决了轨迹线闭合的问题。7.本实用新型的圆弧摇摆运动结构简单、传动平稳，实现了研磨盘的均匀磨损，对于改善工件研磨精度有重要意义。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构图。

图1中，1、工件盘，2、配重盘，3、插杆，4、卡盘，5、轴Ⅴ，6、圆柱齿轮Ⅵ，7、开口竖板，8、圆柱齿轮Ⅴ，9、轴Ⅳ，10、万向节，11、轴Ⅲ，12、圆锥齿轮Ⅱ，13、行星架，14、电机板Ⅱ，15、圆柱齿轮Ⅳ，16、轴Ⅱ，17、圆锥齿轮Ⅰ，18、电机Ⅱ，19、圆柱齿轮Ⅲ，20、法兰Ⅱ，21、T形竖板，22、固定板，23、箱体底板，24、轴Ⅰ，25、小圆螺母，26、大摇臂，27、圆柱齿轮Ⅱ，28、轴套，29、圆柱齿轮Ⅰ，30、电机板Ⅰ，31、法兰Ⅰ，32、电机Ⅰ，33、固定竖板，34、研磨机固定板。

各个齿轮的齿数分别为圆柱齿轮Ⅰz1＝35，圆柱齿轮Ⅱz2＝70，圆柱齿轮Ⅲz3＝25，圆柱齿轮Ⅳz4＝50，圆柱齿轮Ⅴz5＝40，圆柱齿轮Ⅵz6＝40，锥齿轮Ⅰ和锥齿轮Ⅱz1＝z2＝30。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

参照图1，一种新型摇摆式平面研磨装置，包括工件盘，配重盘，插杆，卡盘，轴Ⅴ，圆柱齿轮Ⅵ，开口竖板，圆柱齿轮Ⅴ，轴Ⅳ，万向节，轴Ⅲ，圆锥齿轮Ⅱ，行星架，电机板Ⅱ，圆柱齿轮Ⅳ，轴Ⅱ，圆锥齿轮Ⅰ，电机Ⅱ，圆柱齿轮Ⅲ，法兰Ⅱ，T形竖板，固定板，箱体底板，轴Ⅰ，小圆螺母，大摇臂，圆柱齿轮Ⅱ，轴套，圆柱齿轮Ⅰ，电机板Ⅰ，法兰Ⅰ，电机Ⅰ，固定竖板，研磨机固定板。

所述电机Ⅰ32固定安装在电机板Ⅰ30上，电机轴与圆柱齿轮Ⅰ29直接连接；所述固定竖板33上部通过螺钉和电机板Ⅰ30固定连接，下部也通过螺钉与研磨机固定板34连接；所述圆柱齿轮Ⅱ27通过螺钉固定安装在大摇臂26上，且和圆柱齿轮Ⅰ29啮合；所述法兰Ⅰ31套装在轴Ⅰ24的下部，并通过紧定螺钉固定，其下部通过螺钉和研磨机固定板连接；所述轴套28套装在法兰Ⅰ31的上部；所述大摇臂26通过内部的铜套和一对推力球轴承套装在轴Ⅰ24上，并通过两个小圆螺母25固定在轴Ⅰ24上进行轴向固定；所述大摇臂26的另一端通过轴套和一对圆锥滚子轴承和轴Ⅴ5固定连接，下端也通过小圆螺母固定。

所述电机Ⅱ18固定安装在电机板Ⅱ14上，电机轴与圆柱齿轮Ⅲ19直接连接，所述轴Ⅱ16上部通过螺钉和垫圈固定连接在电机板Ⅱ14上，所述圆柱齿轮Ⅳ15固定安装在轴Ⅱ16上，并通过内部的深沟球轴承套装在轴Ⅱ16上，且和圆柱齿轮Ⅲ19啮合；所述锥齿轮Ⅰ17通过键连接和轴Ⅱ16固定连接，并通过轴端挡圈和螺栓固定轴Ⅱ16的下部；所述行星架13是由三块板和一个套筒通过螺钉连接而成，行星架13的上部一块板通过螺钉与圆柱齿轮Ⅳ15的轮毂固定连接，其下部的套筒通过内部的深沟球轴承套装在轴Ⅲ11的上部。所述锥齿轮Ⅱ12通过键连接固定在轴Ⅲ11的下部，且与锥齿轮Ⅰ17啮合；所述的锥齿轮Ⅰ17、锥齿轮Ⅱ12和行星架13形成行星轮系，锥齿轮Ⅱ12通过与锥齿轮Ⅰ17的啮合在行星架13的带动下作行星运动；所述万向节10的上端与轴Ⅲ11的下端相连接，下端与轴Ⅳ9固定连接；所述圆柱齿轮Ⅴ8通过键连接固定在轴Ⅳ9上，所述法兰Ⅱ20通过深沟球轴承套装在轴Ⅳ9上，并通过螺钉固定在箱体底板23上；所述圆柱齿轮Ⅵ6通过键连接固定在轴Ⅴ5上，并通过轴端挡圈和螺栓固定轴Ⅴ5的上部；所述卡盘4通过键连接固定连接轴Ⅴ5上，并通过轴端挡圈和螺栓固定轴Ⅴ5的下部；所述插杆3的上部卡在卡盘4中，其下部套在工件盘1对应的孔中，工件盘1和研磨盘相接触。

进一步，所述配重盘2套在插杆3上，可根据需要调节配重盘的数量。

再进一步，T形竖板21上部、开口竖板7的上部通过螺钉和电机板Ⅱ14连接，同时T形竖板21上部、开口竖板7的下部也通过螺钉和箱体底板23固定连接，箱体底板23通过螺钉固定在大摇臂26上，使得电机Ⅱ18的输出部分形成一个整体固定在大摇臂上。

再进一步，所述的固定板22通过深沟球轴承套装在轴Ⅳ9上，两端通过螺钉和T形竖板21、开口竖板7固定连接，确保了轴Ⅳ9相对于轴Ⅱ16的相对位置不变，自转结构的整体保持稳定，确保工件盘的转速输出。

再进一步，所述的锥齿轮Ⅰ17和锥齿轮Ⅱ12斜交啮合的轴角Σ＝60°，锥齿轮Ⅰ17、万向节10下部、轴Ⅳ9的轴线在同一直线。

再进一步，所述的轴Ⅰ24的轴线中心，距离研磨盘中心445mm，且电机Ⅰ30、轴Ⅰ24、研磨盘三者的轴心的连线为一条直线，且该直线在研磨机的对角线上，保证了装置安装的位置。

再进一步，所述万向节10在安装时，确保其上下两端的轴角大小相等。

再进一步，所述固定竖板33上部通过螺钉和电机板Ⅰ32固定连接，下部通过螺钉和研磨机固定板34固定连接，同时研磨机固定板34通过螺钉刚性连接在研磨机的平面上保证了电机Ⅰ32的位置固定。

本实用新型的工作过程为：

第一部分，电机Ⅱ18输入信号，将动力传递给圆柱齿轮ⅠⅢ19，由于圆柱齿轮Ⅲ19和圆柱齿轮Ⅳ15的啮合作用，带动圆柱齿轮Ⅳ15转动，从而带动固定在圆柱齿轮Ⅳ15上的行星架13绕轴Ⅱ14的轴线旋转运动，圆锥齿轮Ⅱ12通过与圆锥齿轮Ⅰ7的啮合在行星架13的带动下作行星运动，并通过万向节10将转速等速传递给轴Ⅳ9，然后把动力传递给圆柱齿轮Ⅴ8，由于圆柱齿轮Ⅵ6和圆柱齿轮Ⅴ8的啮合作用，带动圆柱齿轮Ⅵ8转动，从而带动轴Ⅴ5的转动，继而带动卡盘4的旋转运动，再通过在插杆3将运动传递给工件盘1，完成对工件的自转运动。

第二部分，电机Ⅰ32输入信号，将动力传递给圆柱齿轮Ⅰ29，由于圆柱齿轮Ⅱ27和圆柱齿轮Ⅰ29的啮合作用，带动圆柱齿轮Ⅱ27摆动，圆柱齿轮Ⅱ27和大摇臂固定连接，从而带动大摇臂圆弧摇摆，进而带动轴Ⅴ5进行摇摆运动，从而带动工件盘的圆弧摇摆。

两个电机一起工作，使得工件盘1在实现自转的同时，进行平稳的圆弧摇摆运动，该模式提高了单面平面研磨的加工精度和加工效率。

上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。

Claims

1.一种新型摇摆式平面研磨装置，其特征在于，所述装置包括固定竖板、工件盘、配重盘、插杆和卡盘，电机Ⅰ固定安装在电机板Ⅰ上，电机轴与圆柱齿轮Ⅰ直接连接；所述固定竖板上部和电机板Ⅰ固定连接，所述固定竖板下部与研磨机固定板连接；圆柱齿轮Ⅱ固定安装在大摇臂上，且和圆柱齿轮Ⅰ啮合；法兰Ⅰ套装在轴Ⅰ的下部，并通过紧定螺钉固定，法兰Ⅰ下部和研磨机固定板连接；轴套套装在法兰Ⅰ的上部；所述大摇臂通过内部的铜套和一对推力球轴承套装在轴Ⅰ上，并通过两个小圆螺母固定在轴Ⅰ上进行轴向固定；所述大摇臂的另一端通过轴套和一对圆锥滚子轴承和轴Ⅴ固定连接，所述大摇臂的下端也通过小圆螺母固定；

2.如权利要求1所述的一种新型摇摆式平面研磨装置，其特征在于：配重盘套在插杆上。

3.如权利要求1或2所述的一种新型摇摆式平面研磨装置，其特征在于：T形竖板上部、开口竖板的上部通过螺钉和电机板Ⅱ连接，同时T形竖板上部、开口竖板的下部也通过螺钉和箱体底板固定连接，箱体底板通过螺钉固定在大摇臂上，使得电机Ⅱ的输出部分形成一个整体固定在大摇臂上。

4.如权利要求1或2所述的一种新型摇摆式平面研磨装置，其特征在于：所述的固定板通过深沟球轴承套装在轴Ⅳ上，两端通过螺钉和T形竖板、开口竖板固定连接，确保了轴Ⅳ相对于轴Ⅱ的相对位置不变，自转结构的整体保持稳定，确保工件盘的转速输出。

5.如权利要求1或2所述的一种新型摇摆式平面研磨装置，其特征在于：所述的锥齿轮Ⅰ和锥齿轮Ⅱ斜交啮合的轴角Σ＝60°，锥齿轮Ⅰ、万向节下部、轴Ⅳ的轴线在同一直线。

6.如权利要求1或2所述的一种新型摇摆式平面研磨装置，其特征在于：所述的轴Ⅰ的轴线中心，距离研磨盘中心445mm，且电机Ⅰ、轴Ⅰ、研磨盘三者的轴心的连线为一条直线，且该直线在研磨机的对角线上，保证了装置安装的位置。

7.如权利要求1或2所述的一种新型摇摆式平面研磨装置，其特征在于：所述万向节在安装时，确保其上下两端的轴角大小相等。

8.如权利要求1或2所述的一种新型摇摆式平面研磨装置，其特征在于：所述的轴Ⅰ的轴线中心，距离研磨盘中心445mm，且电机Ⅰ、轴Ⅰ、研磨盘三者的轴心的连线为一条直线，且该直线在研磨机的对角线上，保证了装置安装的位置。