[發明專利]一種完整單球體研磨拋光裝置及加工方法

在審

• 申請號: 202110889651.0
• 申請日: 2021-08-04
• 公開（公告）號: CN113427397A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 楊少林;范占軍;盛旺;黃康;盧輝;吳建棟;商潤龍;李金澤
• 申請（專利權）人: 北方民族大學;寧夏高創特能源科技有限公司
• 主分類號: B24B37/025
• 分類號: B24B37/025;B24B37/005;B24B37/34;B24B41/02;B24B41/00;B24B57/02;B24B27/00
• 代理公司: 寧夏合天律師事務所 64103
• 代理人: 郭立寧

1.一種完整單球體研磨拋光裝置，包括設備機臺、三個自由軌座滑臺、三個電機研磨拋光組件、用于懸浮支撐球體均衡壓力機構、研磨拋光液供給系統，以及PLC電控系統，其特征在于：

所述設備機臺由厚鋼板單面銑削加工，正中心有一大圓孔用于收集回收研磨拋光液，在圓孔圓周方向120°兩兩均勻分部三組安裝斜板，共計6塊，斜板的傾斜角度一致，角度尺寸范圍為8°～15°；

所述三個自由軌座滑臺，分別置于三組安裝斜板上，螺栓緊固連接，每個自由軌座滑臺由一件滑臺基板、兩根低摩擦精密直線導軌、四只直線滑塊、一件直角電機支架組成；

所述三個電機研磨拋光組件，分別置于三個直角電機支架內，每個電機研磨拋光組件由驅動電機、聯軸器、碗形研磨頭組成；

所述驅動電機為減速電機或步進電機，電機正反轉可調節，轉速可無極調速；所述聯軸器采用金屬波紋管聯軸器，既能實現研磨頭跟隨電機芯軸同步轉動，又具有通過壓縮變形儲能均勻施壓和小幅度擺動，使研磨頭時刻與球體保持緊密貼合； 所述碗形研磨頭是根據所研磨球體直徑確定外圓直徑，其外圓直徑尺寸范圍為球體直徑的0.75～0.95之間；碗形研磨頭刃口呈80°～110°夾角，與球體線或窄面環形接觸研磨拋光；

所述用于懸浮支撐球體均衡壓力機構，采用三個柱狀伸縮氣囊，氣囊的兩端用直徑相同的套環限制受力面積，進氣口用管道相互連通，置于三電機研磨拋光組件后方，保證其對三電機研磨拋光組件壓力均衡，使三電機研磨拋光組件向中心靠攏，形成斜向中心“三足鼎立”懸浮支撐起球體；

所述研磨拋光液供給系統，由儲液箱、泵、管道、噴淋管、回收集液箱、沉淀箱、過濾系統等組成，噴淋管由閥門控制流量置于球體上方，向球體表面均勻噴淋或滴淋研磨拋光液。

所述PLC電控系統分為粗磨、精磨、粗拋、精拋四套程序，每套程序均可對各電機的正反轉、轉速、分步加工時間、總加工時間等加工工藝參數進行設置。

2.如權利要求1所述的完整單球體研磨拋光裝置，其特征在于，所述設備機臺安裝斜板角度尺寸范圍，優選為10°。

3.如權利要求1所述的完整單球體研磨拋光裝置，其特征在于，所述碗形研磨頭材質根據球體材質及粗磨、精磨、粗拋、精拋四步工序確定，粗磨、精磨時可采用鋁基復合棕剛玉、白剛玉、碳化硅、樹脂金剛石400目～1000目等材質，配用水基乳化研磨冷卻液；粗拋、精拋時可采用鋁基粘附無紡拋光革、聚氨基甲酸乙酯人造拋光革等材質，配用1500目～2500目碳化硅、棕剛玉砂粉，40~100納米氧化鋁、二氧化硅等拋光液。

4.如權利要求1所述的完整單球體研磨拋光裝置，其特征在于，所述懸浮支撐球體均衡壓力機構的柱狀伸縮氣囊由空氣壓縮機供氣，采用減壓閥控制，達到預設壓力并維持恒定值。

5.一種完整單球體研磨拋光加工方法，其特征在于，每套加工程序又分為四個步驟循環進行加工：

步驟a，控制Ⅰ號電機正轉，Ⅱ號電機反轉，Ⅲ號電機正轉，Ⅰ號Ⅱ號的轉速大于Ⅲ號電機的轉速，啟動時Ⅰ號Ⅱ號電機略早于Ⅲ號電機1～2秒，試驗驗證球體就會沿著Ⅰ號Ⅱ號電機軸夾角中心垂直面（即Ⅲ號電機軸垂直面）上下翻轉運動，該步驟加工時間設置為1～３分鐘，停止后進入加工步驟b；

步驟b，控制Ⅰ號電機正轉，Ⅱ號電機正轉，Ⅲ號電機反轉，Ⅱ號Ⅲ號的轉速大于Ⅰ號電機的轉速，啟動時Ⅱ號Ⅲ號電機略早于Ⅰ號電機1～2秒，球體就會沿著Ⅰ號電機軸垂直面上下翻轉運動，該步驟加工時間設置為1～３分鐘，停止后進入加工步驟c；

步驟c，控制Ⅰ號電機反轉，Ⅱ號電機正轉，Ⅲ號電機正轉，Ⅰ號Ⅲ號的轉速大于Ⅱ號電機的轉速，啟動時Ⅰ號Ⅲ號電機略早于Ⅱ號電機1～2秒，球體就會沿著Ⅱ號電機軸垂直面上下翻轉運動，該步驟加工時間設置為1～３分鐘，停止后進入加工步驟d；

步驟d，控制Ⅰ號、Ⅱ號、Ⅲ號電機均為正轉，轉速相同，同時啟動，球體就會沿著水平面旋轉運動，該步驟加工時間設置為1～３分鐘，停止后進入加工步驟a，四個步驟循環加工。

6.如權利要求5所述的完整單球體研磨拋光加工方法，其特征在于，在a、b、c三個步驟中，設置高轉速的電機轉速值相同，轉速值范圍為150～200轉/分鐘，低轉速的電機轉速值相同，轉速值范圍100～150轉/分鐘；在步驟d中，三電機的相同轉速設置為前三步驟高低電機轉速的平均值，保證球體在每一步驟中的運動速度基本相同，并且設置每一步驟的分步加工時間相同，避免研磨拋光出現不均衡，總加工時間根據粗磨、精磨、粗拋、精拋每工序的研磨拋光量設置。