[發明專利]一種密封環內球面數控精密磨削裝置與磨削方法

有效

• 申請號: 201210228690.7
• 申請日: 2012-07-03
• 公開（公告）號: CN102744666A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 胡德金;胡曉冬
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;上海德善機電科技發展有限公司
• 主分類號: B24B19/11
• 分類號: B24B19/11;B24B41/02;B24B41/04;B24B47/20
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 祖志翔

1.一種密封環內球面的數控精密磨削裝置，其特征在于：所述數控精密磨削裝置包括床身部件、工件主軸系統、砂輪磨削系統和數控系統，所述床身部件設置有定位軸，所述工件主軸系統直線滑動地連接在床身部件的左部，該工件主軸系統設置有夾持所述密封環的工件主軸且該工件主軸繞密封環內球面的中心軸線旋轉，所述砂輪磨削系統連接在床身部件的右部且繞所述定位軸的中心線作圓弧往復擺動運動，該砂輪磨削系統設置有能夠作直線進給運動的旋轉的砂輪磨具，所述工件主軸的旋轉中心線和砂輪磨具的旋轉中心線保持等高地相交于所述定位軸的中心線上且與該定位軸中心線垂直，所述數控系統與工件主軸系統和砂輪磨削系統連接且控制該工件主軸系統和砂輪磨削系統的切削運動。

2.根據權利要求1所述的密封環內球面的數控精密磨削裝置，其特征在于：所述床身部件包括：床身、圓弧蝸輪導軌、圓環導軌、定位軸、第一步進電機、第一同步帶輪、第一同步帶、第二同步帶輪、第一滾珠絲桿副和第一直線導軌副，所述圓弧蝸輪導軌、圓環導軌和定位軸固定在床身的右部，所述第一直線導軌副固定在床身的左部，所述第一滾珠絲桿副轉動地安裝在兩個固定在床身左部的軸承座內，所述第一同步帶輪固定安裝在第一步進電機的輸出軸上，所述第二同步帶輪固定安裝在第一滾珠絲桿副上，所述第一步進電機固定在床身上，并且通過第一同步帶將旋轉運動傳遞至第一滾珠絲桿副；

所述工件主軸系統包括：工件主軸箱體、工件主軸、安裝聯接板、變頻電機、第三同步帶輪、第二同步帶和第四同步帶輪，所述工件主軸箱體固定安裝在所述第一直線導軌副的滑塊上，所述工件主軸轉動地安裝在工件主軸箱體上，所述安裝聯接板用以夾持所述密封環且固定安裝在工件主軸的右端，工件主軸箱體與第一滾珠絲桿副的滾珠螺母固定連接且在第一滾珠絲桿副的驅動下作直線運動，所述變頻電機依次通過第三同步帶輪、第二同步帶和第四同步帶輪驅動工件主軸旋轉；

所述砂輪磨削系統包括：砂輪磨削系統底座、定位軸滾動軸承、聯接套、漲緊套、蝸桿、第三步進電機、第二直線導軌副、第二滾珠絲桿副、第二步進電機、聯軸器、砂輪磨削系統主軸箱體、電主軸和砂輪磨具，所述砂輪磨削系統底座通過定位軸滾動軸承、聯接套和漲緊套與所述定位軸轉動連接，所述蝸桿轉動地安裝在砂輪磨削系統底座上且與所述圓弧蝸輪導軌嚙合，所述第三步進電機與蝸桿連接并且驅動砂輪磨削系統底座沿所述床身上的圓環導軌和圓弧蝸輪導軌以定位軸為中心作圓弧往復擺動運動，所述第二直線導軌副和第二滾珠絲桿副安裝在砂輪磨削系統底座上，所述第二步進電機通過聯軸器連接第二滾珠絲桿副，所述砂輪磨削系統主軸箱體固定安裝在第二直線導軌副的滑塊上并且與第二滾珠絲桿副的滾珠螺母固定連接，所述電主軸旋轉安裝在砂輪磨削系統主軸箱體上，所述砂輪磨具連接在電主軸的輸出端作旋轉運動，并且依次通過砂輪磨削系統主軸箱體、第二滾珠絲桿副和聯軸器受第二步進電機驅動沿第二直線導軌副作控制磨削半徑的直線進給運動。

3.一種通過權利要求1所述磨削裝置實現的密封環內球面的數控精密磨削方法，其特征在于：夾持所述密封環的工件主軸系統在所述數控系統的控制下實現自動定位，使所述工件主軸的旋轉中心線、砂輪磨具的旋轉中心線和所述定位軸的中心線的交點與該密封環內球面的中心重合，所述工件主軸帶動密封環作旋轉運動；所述砂輪磨具作高速旋轉運動，所述砂輪磨削系統設在數控系統的控制下實現自動定位，使直線進給達到磨削半徑預定值，同時砂輪磨削系統在數控系統的控制下繞所述定位軸的中心線作圓弧往復擺動運動；通過由密封環的旋轉運動、砂輪磨具的高速旋轉運動以及砂輪磨削系統的圓弧往復擺動運動和直線進給運動組合的切削運動實現密封環內球面的自動精密磨削加工。

4.根據權利要求3所述的密封環內球面的數控精密磨削方法，其特征在于：所述磨削方法包括以下步驟：

第一步，所述密封環夾持于所述工件主軸系統的安裝聯接板上，所述第一步進電機根據數控系統的程序依次通過第一同步帶輪、第一同步帶、第二同步帶輪和第一滾珠絲桿副驅動該工件主軸系統到達要求的磨削位置，所述變頻電機依次通過第三同步帶輪、第二同步帶、第四同步帶輪驅動工件主軸作旋轉運動；

第二步，所述砂輪磨削系統根據數控系統的程序，在所述第三步進電機和蝸桿的驅動下繞所述定位軸的中心線作圓弧往復擺動運動，所述砂輪磨具在電主軸的驅動下作高速旋轉運動，在第二步進電機、聯軸器和第二滾珠絲桿副的驅動下作直線進給運動實現磨削半徑的控制；

第三步，所述密封環的旋轉運動、砂輪磨具的高速旋轉運動與砂輪磨削系統的圓弧往復擺動運動的合成作用實現密封環內球面的切削運動，當密封環內球面的半徑達到要求值時，砂輪磨削系統主軸箱體在第二步進電機、聯軸器和第二滾珠絲桿副的驅動下后退，完成密封環內球面的精密磨削。