[发明专利]一种新型状态可监控可调的气囊工具头

说明书

一种新型状态可监控可调的气囊工具头，涉及超精密抛光加工领域。包括半柔性球冠气囊外壳、气囊工具头刀柄、开槽锁紧圆螺母、气电滑环、精密对刀装置和气囊工具头状态监控系统；半柔性球冠气囊外壳通过开槽锁紧圆螺母压紧固定安装在气囊工具头刀柄上，气囊工具头刀柄与外部驱动装置的轴联结，气电滑环转子安装在驱动气囊工具头转动的装置的轴上，气电滑环定子安装在驱动气囊工具头转动的装置的固定结构上，精密对刀装置安装在气囊工具头刀柄的安装孔上，气囊工具头状态监控系统的各传感器分布在气囊工具头各状态发生的位置，由排布在气囊工具头中的电路及气路汇总到气电滑环定子处，完成气囊工具头状态信号和气路的输入、输出。

技术领域

本发明涉及超精密抛光加工领域，尤其是涉及一种新型状态可监控可调的气囊工具头。

背景技术

中国专利CN102825543B公开一种用于气囊式抛光的气囊抛光头，当气囊内部压力改变时，气囊的变形量小，可定位精度、显著提高加工精度的用于气囊式抛光的气囊抛光头。包括轴连接头、球冠形气囊壳和抛光材料层，球冠形气囊壳的开口端与轴连接头固连，抛光材料层粘固于球冠形弹性外层表面；其特点在于，球冠形气囊壳设有球冠形弹性外层和球冠形弹性内层，球冠形弹性内层的弹性模量大于球冠形弹性外层的弹性模量，球冠形弹性外层直接注塑成型在球冠形弹性内层表面，球冠形弹性外层与球冠形弹性内层固结。该专利可实现气囊式抛光功能，但其球冠形弹性外层直接粘结在球冠形弹性内层的外表面缺乏结构的固接，使用过程中易脱落增加气囊工具头使用的不稳定性，导致气囊工具头寿命降低。在气囊工具头高速旋转工作时，其动平衡对加工质量影响极大，该专利缺乏对动平衡的考虑。

中国专利CN108481189B公开一种可自调气压的气囊抛光头，包括气囊盘、抛光气囊、气压自调节模块以及进气阀门；该抛光气囊的加工侧为球冠形，另一侧固定安装在该气囊盘上；抛光气囊内部设有抛光腔，该抛光气囊加工侧外表面相对该抛光腔区域，部分或者全部区域与抛光工作部位相对；该气压自调节模块用于所述抛光腔内的气压自动调节；该进气阀门用以配合实现向抛光气囊进行充气，该专利为柔性的气囊工具头，刚性不足，自调节模块结构复杂，其气腔范围相对于加工接触的区域要大的多，因此在加工过程中针对气压的控制对气囊工具头加工接触区域的气囊工具头变形情况的控制效果不明显。

对于气囊工具头使用时其与工件的相对位置的确认是借助外界的辅助设备来测量定位的，传统的方式是通过“试切法”进行对刀，因为气囊工具头是有一定柔性的加工工具，通过人工试切法进行对刀确定气囊工具头工具与被加工件之间的相对位置不仅准确度低而且效率也低，另一种是通过：将测头安装在机床的精度较准确的位置如主轴，获取工件的工件原点坐标，测量完毕再将测头等辅助设备卸下，再装上气囊头去接触工件，完成高度方向的对刀。该方法操作步骤繁琐且耗时长，每次进行这样的对刀方式就引进了辅助设备安装时带来不确定性的误差。

总之，现有的气囊工具头基本为纯结构，对其各状态的监控采用外部辅助设备来完成，本发明的气囊工具头将状态监测的功能集成到气囊工具头的结构中。另外，气囊工具头采用的是进动方式加工，以刀柄轴线为轴线所对应的球冠有一片区域在加工过程中基本不接触工件，对于大尺寸的气囊工具头属于一片利用率极低的区域及内部的腔体可充分利用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有气囊存在的各重要状态如气压、位置、温度、压力需借助外界的装置辅助检测来达到控制目的等不足，提供提高使用可靠性、稳定性，并加入内置检测装置来完成气囊的各状态监测与控制的一种新型状态可监控可调的气囊工具头。