[实用新型]一种利用球头磨具进行曲面数控磨抛的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及硬质材料工件加工设备，特别是一种利用球头磨具进行曲面数控磨抛的装置。

背景技术

硬质材料工件由于具有硬度高、耐磨性好和尺寸稳定性好的特点，其应用从传统的刀具、模具等领域不断向航空航天、高频通讯、光学电子等高新技术领域扩展，工程上对硬质材料工件的加工精度和表面质量要求也日益提高。目前，国内外已经有了成熟的装备和工艺手段可以对这类硬质材料简单型面工件进行超精加工，但是对曲面工件的磨抛加工效果让不理想，技术上无法满足低成本高效抛光要求，相对滞后的硬质材料曲面工件磨抛加工技术明显成为限制其广泛应用的障碍。

针对超光滑无损伤表面高效加工的要求，国内外学者开始尝试采用弹性磨具，直接利用先前加工轨迹磨抛曲面。弹性磨具通常采用球头的形式，的磨粒粘结在基体上，由于基材较软，不易在被加工工件表面形成划痕，由于高回弹性，磨抛中可仅仅去除残留点，实际磨抛深度小于设定磨抛深度，可达到抛光效果，同时可采用直径不同的球头形状，利用前磨削加工工艺路线，可实现对复杂形面工件的抛光。

在以往利用球头磨具对工件进行磨抛加工时（如图1所示），由于利用球头磨具的顶端部分对工件进行磨抛，而此时顶端部分线速度较小，磨抛效果不明显，磨抛效率较低，并且由于球头磨具用来进行磨抛的有效面积小，极易造成球头磨具顶端部分的过度磨损和烧伤，增加了磨抛加工的成本。

另外，还有一些磨抛工艺（如图2所示），通过改进夹具，使工件被加工表面与水平方向成一定夹角，磨抛时利用球头磨具侧面进行磨抛加工，但需要根据不同工件重新设计夹具，从而增加了加工成本。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种利用球头磨具进行曲面数控磨抛的装置，该装置增大了球头磨具的使用面积，大大减小了磨具表面的烧伤和过度磨损，降低了加工成本，提高了整体的表面加工质量和加工效率。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的。

一种利用球头磨具进行曲面数控磨抛的装置，包括主轴，及安装在主轴上的主轴增速器，所述主轴增速器下安装有球头磨具，所述主轴增速器与安装的球头磨具之间设有一箱体，箱体内设有万向节传动机构,万向节传动机构末端设有用于装夹球头磨具的装夹机构。

进一步地，所述箱体内设置的万向节传动机构包括等速双万向节和一输出轴。

进一步地，所述主轴增速器通过销钉与等速双万向节连接，等速双万向节通过销钉与输出轴连接，输出轴与装夹机构通过螺纹连接。

进一步地，所述装夹球头磨具的装夹机构，球头磨具的轴线与主轴轴线夹角为30°。

该装置能够通过万向节传动机构将主轴增速器的转矩转过一定角度后传递给球头磨具，利用球头磨具的侧面对工件表面进行磨削，提高了磨削速度和球头磨具的利用率。

本实用新型的特点是：

（1）本装置通过内部设置双万向节使球头磨具和主轴增速器实现同步转动，在磨抛加工时得到稳定的磨削速度。

（2）本装置通过将主轴增速器和万向节传动机构结合在一起使用，提高了球头磨具的转速，通过实际应用表明，转速可达10000r/min以上。

（3）通过实验发现，当球头磨具倾角过大时（如图4所示），本装置的柔性过大，加工误差增加，降低了对工件进行加工精度；当倾角过小时（如图5），球头磨具磨抛区域过小，极易导致烧结和过度磨损。最后经实验证明当球头磨具与主轴轴线夹角为30°时最为合适（如图6所示）。

附图说明

图1是利用传统安装方式的加工示意图；

图2是改进夹具后的加工示意图；

图3本实用新型结构示意图；

图4是球头磨具倾角过大时的加工示意图；

图5是球头磨具倾角过小时的加工示意图；

图6是球头磨具选用最佳倾角时的加工示意图；

图7是本实用新型在选取最佳倾角时的总体结构及加工示意图。

图中：1、主轴；2、主轴增速器；3、球头磨具；4、工件；5、夹具；6、工作台；7、装夹机构；8、箱体；9、切削液输送管。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型做进一步说明：