[发明专利]一种空心球体内外球面研抛方法及装置

说明书

一种空心球体内外球面研抛方法及装置，涉及球面研抛方法及装置。设有可伸展的内球面研抛球工具和外球面研抛系统，内球面研抛球工具与外球面研抛系统同时加工空心球体工件，确保加工所得内外球面的球心重合度；可伸展的内球面研抛球工具由三维可伸缩球形支撑结构体、球铰链和小块柔性研抛垫构成；外球面研抛系统设有外球面研抛支撑结构、外球面研抛垫、导轮驱动系统、液压驱动系统和出水管。

技术领域

本发明涉及球面研抛方法及装置，尤其是涉及一种空心球体内外球面研抛方法及装置。

背景技术

在精密磨削中，球面研抛存在着内球面研抛限制多、加工困难以及内外球面球心重合度低等问题。目前，微小球体或类球体常利用球面范成原理进行内球面研抛，其研抛工具头形状、工具头和工件的相对运动存在着诸多限制，加工难度大、成本高。同时，由于工件内外球面研抛过程在时间和空间上存在分离，所得零件的内外球面球心重合度很难得到保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空心球体内外球面研抛方法及装置。

所述空心球体内外球面研抛装置设有可伸展的内球面研抛球工具和外球面研抛系统，内球面研抛球工具与外球面研抛系统同时加工空心球体工件，确保加工所得内外球面的球心重合度；

所述可伸展的内球面研抛球工具由三维可伸缩球形支撑结构体、球铰链和小块柔性研抛垫构成；三维可伸缩球形支撑结构体包含单元A和单元B，单元A和单元B以铰接的形式相连接，单元A和单元B构成三个位于互相垂直平面的圆链，单元B填充空白区域，组成三维球形结构，所有处于外端的节点上装有球铰链，每个球铰链远离球心的一端装有小块柔性研抛垫。

三维可伸缩球形支撑结构体中，所述单元A由2个节点与8个连杆组成，每个节点上有沿圆周方向均匀分布的4个转动副，每个转动副与1个连杆的一端相连接；连接不同节点的连杆两两成对，每对连杆间通过铰链相连接，其中一个节点上装有球铰链，球铰链远离节点的一侧装有小块柔性研抛垫；所述单元B由2个节点与6个连杆组成，每个节点上有沿圆周方向均匀分布的3个转动副，每个转动副与1个连杆的一端相连接；连接不同节点的连杆两两成对，每对连杆间通过铰链相连接，其中一个节点上装有球铰链，球铰链远离节点的一侧装有小块柔性研抛垫。

其中，球铰链也可以用一种凸头结构代替，凸头结构上套有携带抛光垫的橡皮头套。加工时由橡皮头套和凸球结构之间的相互运动保证抛光垫与内球面的吻合程度；

所述外球面研抛系统至少设有两路不共面的驱动系统，确保球体不在单一方向转动，避免球体研抛不均匀。

所述外球面研抛系统设有外球面研抛支撑结构、外球面研抛垫、导轮驱动系统、液压驱动系统和出水管。

其中，导轮驱动系统也可以用外球面研抛垫的自转运动代替，利用外球面研抛垫自转时作用于工件上的摩擦力带动工件旋转。

所述空心球体内外球面研抛方法包括以下步骤：

1)将内球面研抛球工具通过待加工工件壳上小孔塞入工件内部；

2)将工件放置在外球面研抛支撑结构中，使工件与外球面研抛垫充分接触，接着使液压水流沿箭头所示方向流动，使一对导轮沿图示方向作变速转动运动，迫使工件转动并压迫外球面研抛垫，进行工件外球面的研抛加工，通过出水管出水并带走碎屑；

3)工件的转动会带动内部研抛球工具转动，在离心力的作用下，内部研抛球工具迅速伸展膨胀并压迫内球面，工件与研抛球工具存在速度滞后，研抛球工具中的小块柔性研抛垫会与内球面做相对运动，从而实现内球面的研抛加工。

与现有技术比较，本发明具有以下突出优点：