一种用于加工高精度球面的数控珩磨仪器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于加工高精度球面的数控珩磨仪器，包括设备机架、主动轴机构、精密传动齿轮电机、珩磨油箱、精密步进电机和主动轴机构；本装置同时具有珩磨加工，与研磨加工两个主要加工功能，研磨加工主要是为了提高加工精度，珩磨加工为了提高球面零件的加工效率、精度，解决了研磨过程中的圧砂效应；通过主轴系统、摆动机构、磨头机构、弹性自动跟随转机构、以及控制系统实现了范成法球面展成原理，保证在磨削过程中均匀去量；磨头机构在弹性压力的作用下，保证磨头始终稳定的贴合在被加工零件的球面上，实现了范成法原理，保证了球面零件的加工精度。

A numerical control honing instrument for machining high precision spherical surface

The invention discloses a numerical control honing instrument for machining high precision spherical surface, which comprises a machine frame, a driving shaft mechanism, a precision transmission gear motor, a honing oil tank, a precision stepping motor and a driving shaft mechanism. In order to improve the machining precision, honing process can improve the machining efficiency and precision of spherical parts, and solve the effect of frosting in the grinding process; through the spindle system, swing mechanism, grinding head mechanism, elastic automatic follow-up mechanism, and control system, the principle of spherical surface generation by norm method is realized, which ensures the uniformity of grinding process. Under the action of elastic pressure, the grinding head mechanism ensures that the grinding head is always stable on the sphere of the machined part, realizes the principle of norm forming method, and guarantees the machining accuracy of the spherical part.

【技术实现步骤摘要】
一种用于加工高精度球面的数控珩磨仪器
本专利技术涉及球面加工技术，具体是一种用于加工高精度球面的数控珩磨仪器。
技术介绍
目前我国球面零件加工处于中低精度水平，大致为0.005-0.01mm，高精度球面零件加工是一个难点。国外可达到0.002-0.0005mm。特别是在航空、航天、精密机械、精密轴承、人体关节等
，急需一种高精度球面珩磨、研磨设备。珩磨加工是一种使工件加工表面达到高精度、高表面质量、高寿命的一种高效加工方法，可有效地提高尺寸精度、形状精度和减小Ra值，但不能提高孔与其他表面的位置精度。但平面珩磨的表面质量略差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于加工高精度球面的数控珩磨仪器，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于加工高精度球面的数控珩磨仪器，包括设备机架、主动轴机构、精密传动齿轮电机、珩磨油箱、精密步进电机和主动轴机构，所述设备机架包括主动轴平台和竖架，所述珩磨油箱位于设备机架主动轴平台底部，在珩磨油箱上方设有插装在设备机架上的主动轴机构，所述主动轴机构通过NSK精密轴承与设备机架固定连接，所述精密传动齿轮电机位于竖架内下部，所述精密传动齿轮电机与主动轴机构通过传动皮带传动连接；所述设备机架上还设有伺服进给系统，在竖架内、精密传动齿轮电机上方设有摆动机构，所述摆动机构前端伸出竖架左侧面并安装有丝杠，在摆动机构位于竖架外侧的部分上方设有精密步进电机，所述精密步进电机与摆动机构的丝杠传动连接，在丝杠上连接有精密伺服电机和曲柄摇杆机构，所述精密伺服电机底部设有万向浮动头，在万向浮动头上夹持有磨削砂轮，所述万向浮动头位于主动轴机构顶部正上方。作为本专利技术的优选方案：所述设备机架主体截面呈“L”字形。作为本专利技术再进一步的优选方案：所述伺服进给系统由伺服电机，万向浮动头，精密线性导轨以及CKD进给气缸组成。作为本专利技术再进一步的优选方案：所述摆动机构的摆动范围为±45°。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本装置同时具有珩磨加工，与研磨加工两个主要加工功能，研磨加工主要是为了提高加工精度，珩磨加工为了提高球面零件的加工效率、精度，解决了研磨过程中的圧砂效应；通过主轴系统、摆动机构、磨头机构、弹性自动跟随转机构、以及控制系统实现了范成法球面展成原理，保证在磨削过程中均匀去量；磨头机构在弹性压力的作用下，保证磨头始终稳定的贴合在被加工零件的球面上，实现了范成法原理，保证了球面零件的加工精度。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图中1-设备机架，2-主动轴平台，3-NSK精密轴承，4-主动轴机构，5-球面零件，6-万向浮动头，7-精密伺服电机，8-精密步进电机，9-摆动机构，10-传动皮带，11-精密传动齿轮电机，12-珩磨油箱。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，本专利技术实施例中，一种用于加工高精度球面的数控珩磨仪器，包括设备机架1、主动轴机构3、精密传动齿轮电机11、珩磨油箱12、精密步进电机8和主动轴机构4，所述设备机架1主体截面呈“L”字形，所述设备机架1包括主动轴平台2和竖架，所述珩磨油箱12位于设备机架1主动轴平台2底部，在珩磨油箱12上方设有插装在设备机架1上的主动轴机构4，所述主动轴机构4通过NSK精密轴承3与设备机架1固定连接，所述精密传动齿轮电机11位于竖架内下部，所述精密传动齿轮电机11与主动轴机构3通过传动皮带10传动连接；所述设备机架1上还设有伺服进给系统，所述伺服进给系统主要由伺服电机7，万向浮动头6，精密线性导轨以及CKD进给气缸组成，在竖架内、精密传动齿轮电机11上方设有摆动机构9，所述摆动机构9前端伸出竖架左侧面并安装有丝杠，在摆动机构9位于竖架外侧的部分上方设有精密步进电机8，所述精密步进电机8与摆动机构9的丝杠传动连接，在丝杠上连接有精密伺服电机7和曲柄摇杆机构，所述精密伺服电机7底部设有万向浮动头6，在万向浮动头6上夹持有磨削砂轮，所述万向浮动头6位于主动轴机构4顶部正上方，所述主动抽机构4顶部放置球面零件5；具体的，球面零件5通过机械、气动、电动等夹紧方式固定在主动轴机构4上，使被加工球面零件5与主轴同轴，同轴度不大于0.01mm，主轴轴系由高精度角接触轴承支撑，精密伺服电机7通过皮带驱动，保证了主轴轴系的刚度和稳定性。具体的，摆动机构9中曲柄摇杆机构由伺服电机直接驱动，摆动机构9的摆动范围大致为±45°，摆动机构围绕正交点(即球心)进行摆动，主轴的转动和摆动机构9的摆动形成了球面运动轨迹，保证了球面零件的圆度精度；具体的，精密线性导轨上设有磨头机构，导轨轴线始终指向轴心，由CKD进给气缸形成气体弹性加载系统，磨头转动轴安装有弹性自动跟随机构，当磨头轴线偏离气动导轨轴线时，弹性自动跟随系统的自适应型，会自动纠正上述偏差，使磨头始终紧密压紧在球面上，保证了球面的展成性，从而保证了球面加工精度；装置还包括有控制系统，依据业已优化的工艺参数实行了对三个主要运动的转速位置控制，同时控制系统设有操作界面，可以灵活的调整球面加工的工艺参数，其工艺参数有：三个运动的运动速度，压力，摆动角度，球心位置补偿，压力保护，珩磨液喷淋时序。本专利技术的工作原理是：装置工作时主动轴机构4由精密传动齿轮电机11通过传动皮带10给主动轴一个w1的角速度，主动轴以w1的角速度传递给被加工的球面零件5，球面零件5以w1的角速度平稳顺时针旋转；伺服进给系统主要由伺服电机7，万向浮动头6，精密线性导轨以及CKD进给气缸组成，其中伺服电机7通过驱动器控制给万向浮动头6一个w2的角速度，万向浮动头6夹持磨削砂轮，磨削砂轮通过角速度w2的角速度旋转，伺服进给系统通过精密线性导轨以及CKD气缸使磨削砂轮紧紧贴合在零件表面上，通过伺服电机7以w2角速度逆时针旋转完成了切削球面零件的作用；伺服进给系统通过w3角速度前后位移控制磨削砂轮中心完全通过球面零件5；摆动机构9通过精密步进电机8带动丝杠旋转，以w4角速度的上下位调整摆动机构9，确定了摆动机构9的轴心必须穿过球面零件5的中心，并通过曲柄摇杆机构以w5的角速度进行往复输出，带动磨削砂轮沿着球面零件5的表面轨迹运动，实现了球面展成原理保证球面圆度；通过设备机架1以及主动轴平台2，为加工提供了良好的工作平台，保证了加工的顺利进行，通过珩磨液箱12，在加工过程中通过动力系统往球面零件5表面喷洒珩磨油，起冷却已经上光洁度的作用；在此实例中还附加力传感器以及数字显示器功能，可实时将现阶段的压力数据通过力传感器反馈到数字显示器上，通过数据分析零件压力情况。对于本领域技术人员而言，显然本专利技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本专利技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本专利技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本专利技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本专利技术内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于加工高精度球面的数控珩磨仪器，包括设备机架、主动轴机构、精密传动齿轮电机、珩磨油箱、精密步进电机和主动轴机构，其特征在于，所述设备机架包括主动轴平台和竖架，所述珩磨油箱位于设备机架主动轴平台底部，在珩磨油箱上方设有插装在设备机架上的主动轴机构，所述主动轴机构通过NSK精密轴承与设备机架固定连接，所述精密传动齿轮电机位于竖架内下部，所述精密传动齿轮电机与主动轴机构通过传动皮带传动连接；所述设备机架上还设有伺服进给系统，在竖架内、精密传动齿轮电机上方设有摆动机构，所述摆动机构前端伸出竖架左侧面并安装有丝杠，在摆动机构位于竖架外侧的部分上方设有精密步进电机，所述精密步进电机与摆动机构的丝杠传动连接，在丝杠上连接有精密伺服电机和曲柄摇杆机构，所述精密伺服电机底部设有万向浮动头，在万向浮动头上夹持有磨削砂轮，所述万向浮动头位于主动轴机构顶部正上方。

【技术特征摘要】
1.一种用于加工高精度球面的数控珩磨仪器，包括设备机架、主动轴机构、精密传动齿轮电机、珩磨油箱、精密步进电机和主动轴机构，其特征在于，所述设备机架包括主动轴平台和竖架，所述珩磨油箱位于设备机架主动轴平台底部，在珩磨油箱上方设有插装在设备机架上的主动轴机构，所述主动轴机构通过NSK精密轴承与设备机架固定连接，所述精密传动齿轮电机位于竖架内下部，所述精密传动齿轮电机与主动轴机构通过传动皮带传动连接；所述设备机架上还设有伺服进给系统，在竖架内、精密传动齿轮电机上方设有摆动机构，所述摆动机构前端伸出竖架左侧面并安装有丝杠，在摆动机构位于竖架外侧的部分...

【专利技术属性】
技术研发人员：马波，
申请(专利权)人：昆山航晨自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32