本实用新型专利技术公开了一种力/位可控面型自适应磨抛装置，包括固定支座，固定支座上固定有步进电机和减速器；减速器的输出端带动一个回转气缸，回转气缸设有供气孔和排气孔；回转气缸连接有旋转支座，旋转支座侧面固定有一驱动电机，旋转支座内支撑有一弹性磨抛轮，驱动电机的输出轴连接有皮带传动机构，皮带传动机构的主动带轮设置在驱动电机输出轴上，被动带轮设置在旋转轮轴的一端上，旋转轮轴的另一端设有中心通气孔，旋转轮轴的中段的同一个横截面上设有多个径向孔，中心通气孔自旋转轮轴的端面至与多个径向孔连通；旋转轮轴的轴线与回转气缸的轴线垂直相交。本实用新型专利技术既能调高研磨/抛光效率、降低工具的磨损，又能适应自由曲面的加工需求。
【技术实现步骤摘要】
一种力/位可控面型自适应磨抛装置
本技术涉及一种自由曲面研磨抛光装置，尤其涉及一种力/位可控面型自适应磨抛装置。
技术介绍
随着科学及技术的发展，大口径离轴非球面、复杂自由曲面广泛应用于现代光学系统及机械制造装备中，并且元件表面的加工质量很大程度上决定了光学系统的使用性能和设备的应用水平。但是，由于离轴非球面和自由曲面元件的尺寸规格大、表面曲率变化复杂、表面质量要求高等因素的限制，传统的加工手段已经不能满足现代生产加工的需求，尤其是对一些大口径离轴非球面光学表面、自由曲面等加工需要专用的加工设备和很长的加工周期。目前，对于大口径离轴非球面光学表面的工艺过程更是复杂，毛坯经过磨削、铣磨表面成型后，再经过研磨加工，以去除磨削表面形成的面形误差及残余应力等，然后应用专用设备进行精密研磨修整加工，修整之后进行粗抛、半精抛、精密抛光，在此加工过程中，需要根据不同的工艺阶段，使用不同的加工设备，反复测量并规划工艺路线及方法。而且对于大曲率、自由曲面的加工则需采用专用设备，如气囊抛光机床、射流抛光机床、磁流变抛光机床、等离子抛光机床等昂贵的专业化涉笔，从而造成制造成本高昂，难以得到广泛应用和推广。因此，针对复杂自由曲面开发出高效率、高质量、低成本的精密加工技术已经成为国内外先进制造领域研究的热点。传统的轮式抛光是直接将抛光皮粘接到金属抛光轮外侧，且抛光皮与待加工表面直接接触，在接触区域外部供给抛光液，依靠抛光轮与工件表面的相互作用以去除工件表面材料。在实际加工过程中，由于抛光轮只有单向旋转，很容易在工件表面形成误差复刻现象；而且在加工过程中抛光轮在工件表面上是刚性进给过程，很容易造成工件表面上二次损伤。此外，应用传统的轮式抛光工具与工件的作用区域是切线式，虽然作用区域小，但是加工离轴非球面表面的时候，容易受到抛光轮曲率和尺寸的影响，难以满足小曲率表面的加工需求。气囊抛光是在半球形柔性气囊工具的外侧包覆一层聚氨酯抛光垫，抛光时候将工具与工件表面直接接触，并通过调节气囊内的气压、工具转速和气囊工具与工件表面的姿态来控制抛光过程中工件表面材料的去除量。在气囊抛光过程中，半球形抛光工具与工件表面是接触区域小，抛光作用区域可控且材料去除率高，因此气囊抛光是为数不多的几种应用于自由曲面加工的抛光方法之一。但是，气囊抛光在加工过程中存在工具磨损的现象，磨粒浓度分布受到多方面因素影响不易预测，这些情况都会对抛光稳定性产生一定影响。另外，气囊抛光工具本身结构尺寸小，作用区域有限，因此在加工大尺寸及大口径光学元件表面时，工具表面易磨损、加工效率低。从而导致加工周期长；
技术实现思路
针对上述现有技术，为了改变现有的研磨抛光加工工艺复杂和效率不高的问题，一方面需要改进传统的加工工艺，另一方面需要设计高效的、多功能的加工装置。本技术在传统轮式抛光的技术原理基础上，技术设计一种力/位可控面型自适应磨抛装置，该装置能够对磨削后表面进行快速研磨、抛光加工。该装置的抛光轮外侧包覆有一定曲率的弹性橡胶层，橡胶层外侧粘接有抛光皮或研磨垫，抛光轮内部的气压可调，抛光轮在转动的同时也可以在其垂直方向上自由摆动。既能调高研磨/抛光效率、降低工具的磨损，又能适应自由曲面的加工需求。为了解决上述技术问题，本技术提出的一种力/位可控面型自适应磨抛装置，包括固定支座，所述固定支座上固定有步进电机和减速器；所述减速器的输出端带动一个回转气缸，所述回转气缸设有供气孔和排气孔；所述回转气缸连接有旋转支座，所述旋转支座侧面固定有一个电机座，所述电机座上安装有一驱动电机，所述旋转支座内支撑有一弹性磨抛轮，所述弹性磨抛轮包括旋转轮轴，所述驱动电机的输出轴连接有皮带传动机构，所述皮带传动机构包括主动带轮、同步传动带和被动带轮，所述主动带轮设置在所述驱动电机输出轴上，所述被动带轮设置在所述旋转轮轴的一端上，所述旋转轮轴的另一端设有中心通气孔，所述旋转轮轴的中段的同一个横截面上设有多个径向孔，所述中心通气孔自旋转轮轴的端面至与多个径向孔连通为止；所述旋转轮轴的轴线与所述回转气缸的轴线垂直相交。进一步讲，本技术所述的力/位可控面型自适应磨抛装置，其中，所述步进电机包括脉冲发生器，通过该脉冲发生器控制步进电机的转向和转角，进而通过所述回转气缸带动所述旋转支座在绕回转气缸的轴线往复转动，同时，回转气缸在外部气压驱动下沿回转气缸中心轴线轴向移动。所述旋转支座绕回转气缸轴线往复转动的角度为0°～±180°，所述旋转支座沿回转气缸轴向移动的行程为10～15mm。所述旋转支座为门型框架，所述旋转轮轴的两端均设有轴承，门型框架两侧的支撑板上均设有轴承座和轴承盖，所述旋转轮轴通过轴承、轴承座和轴承盖安装在所述旋转支座上。所述旋转轮轴上沿径向自内向外的设有弹性橡胶层和抛光皮或者研磨垫，所述弹性橡胶层内嵌装有加强内衬层。所述弹性橡胶层与所述旋转轮轴粘接并密封；所述加强内衬层由金属丝、尼龙材料编织而成。所述抛光皮是聚氨酯抛光片、羊毛抛光片、海绵抛光片和由超细纤维制成的抛光层材料中的任何一种。所述研磨垫是固结有研磨颗粒的研磨垫或是由均匀整列分布的研磨丸片构成的研磨垫。与现有技术相比，本技术的有益效果是：(1)本技术装置的弹性磨抛轮，外侧由弹性橡胶层、加强内衬层以及外部的研磨垫或者抛光皮组成，与传统的半球式气囊抛光工具相比，本技术采用的弹性磨抛轮装置，内部填充压缩气体，磨抛轮与加工表面为柔性接触、且接触压力大小可由外部供气压力和回转气缸调节，且接触力的大小可控，从而有利于保证加工过程中材料去除率的稳定；(2)本技术装置的弹性磨抛轮分别具有自转和摆动旋转的的特点；在加工过程中可单独选用自转或自转和摆动旋转组合的形式以适应不同的表面加工需求；(3)本技术装置的固定支座可以连接到不同机床、机械臂或者其他运动平台上，使轮式气囊抛光装置适应不同的抛光需求；(4)本技术适用于各类金属、非金属材料、硬脆材料等光滑表面及光学表面的的研磨和抛光加工，配合多自由度运动平台可实现平面、非球面及自由曲面的抛光加工；附图说明图1为本技术力/位可控面型自适应磨抛装置的立体结构示意图；图2为图1所示本技术装置的另一视角的立体结构示意图；图3为图1中所示的弹性磨抛轮结构示意图。图中：1-固定支座，2-步进电机，3-减速器，4-回转气缸，5-旋转支座，6-弹性磨抛轮，7-驱动电机，8-电机座，91-主动带轮，92-被动带轮，10-同步传动带，11-轴承端盖，12-轴承座，131-供气孔，132-排气孔，14-旋转接头，601-金属轮轴，602-研磨垫或抛光皮，603-弹性橡胶层，604-加强内衬层。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本技术做进一步的说明，但下述实施例绝非对本技术有任何限制。如图1和图2所示，本技术提出的一种力/位可控面型自适应磨抛装置，包括固定支座1，所述固定支座1上固定有步进电机2和减本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种力/位可控面型自适应磨抛装置，其特征在于，包括固定支座(1)，所述固定支座(1)上固定有步进电机(2)和减速器(3)；所述减速器(3)的输出端带动一个回转气缸(4)，所述回转气缸(4)设有供气孔(131)和排气孔(132)；所述回转气缸(4)连接有旋转支座(5)，所述旋转支座(5)侧面固定有一个电机座(8)，所述电机座(8)上安装有一驱动电机(7)，所述旋转支座(5)内支撑有一弹性磨抛轮(6)，所述弹性磨抛轮(6)包括旋转轮轴(601)，所述驱动电机(7)的输出轴连接有皮带传动机构，所述皮带传动机构包括主动带轮(91)、同步传动带(10)和被动带轮(92)，所述主动带轮(91)设置在所述驱动电机(7)输出轴上，所述被动带轮(92)设置在所述旋转轮轴(601)的一端上，所述旋转轮轴(601)的另一端设有中心通气孔，所述旋转轮轴(601)的中段的同一个横截面上设有多个径向孔，所述中心通气孔自旋转轮轴(601)的端面至与多个径向孔连通为止；所述旋转轮轴(601)的轴线与所述回转气缸(4)的轴线垂直相交。/n
【技术特征摘要】
1.一种力/位可控面型自适应磨抛装置，其特征在于，包括固定支座(1)，所述固定支座(1)上固定有步进电机(2)和减速器(3)；所述减速器(3)的输出端带动一个回转气缸(4)，所述回转气缸(4)设有供气孔(131)和排气孔(132)；所述回转气缸(4)连接有旋转支座(5)，所述旋转支座(5)侧面固定有一个电机座(8)，所述电机座(8)上安装有一驱动电机(7)，所述旋转支座(5)内支撑有一弹性磨抛轮(6)，所述弹性磨抛轮(6)包括旋转轮轴(601)，所述驱动电机(7)的输出轴连接有皮带传动机构，所述皮带传动机构包括主动带轮(91)、同步传动带(10)和被动带轮(92)，所述主动带轮(91)设置在所述驱动电机(7)输出轴上，所述被动带轮(92)设置在所述旋转轮轴(601)的一端上，所述旋转轮轴(601)的另一端设有中心通气孔，所述旋转轮轴(601)的中段的同一个横截面上设有多个径向孔，所述中心通气孔自旋转轮轴(601)的端面至与多个径向孔连通为止；所述旋转轮轴(601)的轴线与所述回转气缸(4)的轴线垂直相交。
2.根据权利要求1所述力/位可控面型自适应磨抛装置，其特征在于，所述步进电机(2)包括脉冲发生器，通过该脉冲发生器控制步进电机(2)的转向和转角，进而通过所述回转气缸(4)带动所述旋转支座(5)在绕回转气缸(4)的轴线往复转动，同时，回转气缸(4)在外部气压驱动下沿回转气缸中心轴线轴向移动。
3.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹中臣，姜向敏，林彬，黄田，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：天津;12
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。