[发明专利]一种完整单球体研磨抛光装置及加工方法

权利要求书

1.一种完整单球体研磨抛光装置，包括设备机台、三个自由轨座滑台、三个电机研磨抛光组件、用于悬浮支撑球体均衡压力机构、研磨抛光液供给系统，以及PLC电控系统，其特征在于：

所述设备机台由厚钢板单面铣削加工，正中心有一大圆孔用于收集回收研磨抛光液，在圆孔圆周方向120°两两均匀分部三组安装斜板，共计6块，斜板的倾斜角度一致，角度尺寸范围为8°～15°；

所述三个自由轨座滑台，分别置于三组安装斜板上，螺栓紧固连接，每个自由轨座滑台由一件滑台基板、两根低摩擦精密直线导轨、四只直线滑块、一件直角电机支架组成；

所述三个电机研磨抛光组件，分别置于三个直角电机支架内，每个电机研磨抛光组件由驱动电机、联轴器、碗形研磨头组成；

所述驱动电机为减速电机或步进电机，电机正反转可调节，转速可无极调速；所述联轴器采用金属波纹管联轴器，既能实现研磨头跟随电机芯轴同步转动，又具有通过压缩变形储能均匀施压和小幅度摆动，使研磨头时刻与球体保持紧密贴合； 所述碗形研磨头是根据所研磨球体直径确定外圆直径，其外圆直径尺寸范围为球体直径的0.75～0.95之间；碗形研磨头刃口呈80°～110°夹角，与球体线或窄面环形接触研磨抛光；

所述用于悬浮支撑球体均衡压力机构，采用三个柱状伸缩气囊，气囊的两端用直径相同的套环限制受力面积，进气口用管道相互连通，置于三电机研磨抛光组件后方，保证其对三电机研磨抛光组件压力均衡，使三电机研磨抛光组件向中心靠拢，形成斜向中心“三足鼎立”悬浮支撑起球体；

所述研磨抛光液供给系统，由储液箱、泵、管道、喷淋管、回收集液箱、沉淀箱、过滤系统等组成，喷淋管由阀门控制流量置于球体上方，向球体表面均匀喷淋或滴淋研磨抛光液。

所述PLC电控系统分为粗磨、精磨、粗抛、精抛四套程序，每套程序均可对各电机的正反转、转速、分步加工时间、总加工时间等加工工艺参数进行设置。

2.如权利要求1所述的完整单球体研磨抛光装置，其特征在于，所述设备机台安装斜板角度尺寸范围，优选为10°。

3.如权利要求1所述的完整单球体研磨抛光装置，其特征在于，所述碗形研磨头材质根据球体材质及粗磨、精磨、粗抛、精抛四步工序确定，粗磨、精磨时可采用铝基复合棕刚玉、白刚玉、碳化硅、树脂金刚石400目～1000目等材质，配用水基乳化研磨冷却液；粗抛、精抛时可采用铝基粘附无纺抛光革、聚氨基甲酸乙酯人造抛光革等材质，配用1500目～2500目碳化硅、棕刚玉砂粉，40~100纳米氧化铝、二氧化硅等抛光液。

4.如权利要求1所述的完整单球体研磨抛光装置，其特征在于，所述悬浮支撑球体均衡压力机构的柱状伸缩气囊由空气压缩机供气，采用减压阀控制，达到预设压力并维持恒定值。

5.一种完整单球体研磨抛光加工方法，其特征在于，每套加工程序又分为四个步骤循环进行加工：

步骤a，控制Ⅰ号电机正转，Ⅱ号电机反转，Ⅲ号电机正转，Ⅰ号Ⅱ号的转速大于Ⅲ号电机的转速，启动时Ⅰ号Ⅱ号电机略早于Ⅲ号电机1～2秒，试验验证球体就会沿着Ⅰ号Ⅱ号电机轴夹角中心垂直面（即Ⅲ号电机轴垂直面）上下翻转运动，该步骤加工时间设置为1～３分钟，停止后进入加工步骤b；

步骤b，控制Ⅰ号电机正转，Ⅱ号电机正转，Ⅲ号电机反转，Ⅱ号Ⅲ号的转速大于Ⅰ号电机的转速，启动时Ⅱ号Ⅲ号电机略早于Ⅰ号电机1～2秒，球体就会沿着Ⅰ号电机轴垂直面上下翻转运动，该步骤加工时间设置为1～３分钟，停止后进入加工步骤c；

步骤c，控制Ⅰ号电机反转，Ⅱ号电机正转，Ⅲ号电机正转，Ⅰ号Ⅲ号的转速大于Ⅱ号电机的转速，启动时Ⅰ号Ⅲ号电机略早于Ⅱ号电机1～2秒，球体就会沿着Ⅱ号电机轴垂直面上下翻转运动，该步骤加工时间设置为1～３分钟，停止后进入加工步骤d；

步骤d，控制Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号电机均为正转，转速相同，同时启动，球体就会沿着水平面旋转运动，该步骤加工时间设置为1～３分钟，停止后进入加工步骤a，四个步骤循环加工。

6.如权利要求5所述的完整单球体研磨抛光加工方法，其特征在于，在a、b、c三个步骤中，设置高转速的电机转速值相同，转速值范围为150～200转/分钟，低转速的电机转速值相同，转速值范围100～150转/分钟；在步骤d中，三电机的相同转速设置为前三步骤高低电机转速的平均值，保证球体在每一步骤中的运动速度基本相同，并且设置每一步骤的分步加工时间相同，避免研磨抛光出现不均衡，总加工时间根据粗磨、精磨、粗抛、精抛每工序的研磨抛光量设置。