[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

一種完整單球體研磨拋光裝置及加工方法，該裝置包括設備機臺、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。所述PLC電控系統分為粗磨、精磨、粗拋、精拋四套程序。其加工方法為：加工步驟分a.b.c.d四個步驟，在a、b、c三個步驟中，高轉速值范圍為150～200轉/分鐘，低轉速值范圍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。本發明采用等角均勻對稱“三足鼎立”懸浮球體結構，使研磨頭時刻與球體保持緊密貼合，有助于提高加工精度，通過PLC電控系統，大大提高了加工效率。

技術領域

本發明屬于機械加工設備技術領域，具體涉及一種完整單球體研磨拋光裝置及加工方法。

技術背景

完整精密球體因其過球心截面均為相同規格圓的特性，是精密儀器設備的重要零部件，它可作為圓度儀的測量基準、靜電陀螺儀轉子、精密軸承的滾動體等。球體加工精度是對其構成的儀器設備可靠性、使用壽命起到關鍵決定性作用，因此對于完整精密球體加工設備及加工工藝技術的研究具有十分重要的意義。

精密球體的精度指標有“三度”之稱，即尺寸精度、圓度精度和表面粗糙度，其中最為困難的是保證圓度精度（0.1～0.01μm）。對于直徑大于50mm精密球體由于其大尺寸結構特點，常規的平面研磨和V型槽研磨技術不能保證加工精度。目前，在眾多的加工技術中“四軸球體研磨機”是被公認的、也是應用較多的一種提高精度的加工方法，但其設備結構復雜、制造精度高，加工過程中人工經驗參與度大，不利于批量生產。如何使被研磨、拋光完整球體在夾持研磨頭中有規律的全方位旋轉運動，是實現球體均勻研磨的充分條件，這也一直是該技術領域研究的重點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種完整單球體研磨拋光裝置，并采用PLC系統控制各研磨頭的正反轉、轉速、分步加工時間、總加工時間等工藝參數，實現球體在加工過程中原本雜亂無序運動變為有規律的全方位運動，消除無效運動及單軌跡過研磨誤差，從而提高加工效率，提升加工質量和加工精度。

為實現上述目的，本發明裝置技術方案如下：

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。

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°，優選為10°。

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，優選為步進電機。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；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。