CN108161744A - 一种抛光工具修整系统及其修整方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抛光工具修整系统及其修整方法，属于精细设备技术领域。一种抛光工具修整系统，包括机床和修整装置，机床用于安装球形抛光工具，并驱动球形抛光工具以第一预设方向旋转及摆动。修整装置包括砂轮、与砂轮连接传动机构以及伺服电机，砂轮具有与球形抛光工具配合的修整部，伺服电机通过传动机构驱动砂轮以第二预设方向旋转，第一预设方向与第二预设方向相反。该系统结构简单，操作便利，保证球形工具表面形貌的可控性和一致性。一种利用上述抛光工具修整系统进行修整的方法，包括：将球形抛光工具安装于机床，使球形抛光工具以第一预设方向旋转及摆动，使砂轮以第二预设方向旋转。该方法操作简单，可控性强，修整效果好。

Description

一种抛光工具修整系统及其修整方法

技术领域

本发明涉及精细设备技术领域，具体而言，涉及一种抛光工具修整系统及其修整方法。

背景技术

目前，基于球形抛光工具的抛光技术典型的有两种：弹性发射抛光技术和气囊抛光技术。弹性发射抛光技术使用聚氨酯球作为抛光头，利用在工件表面高速旋转的聚氨酯球带动抛光液中粒度为几十纳米的磨料，以尽可能小的入射角冲击工件表面，通过磨粒与工件之间的化学作用去除工件材料。气囊抛光技术采用柔性气囊作为抛光工具，抛光时气囊与工件直接接触，利用高速旋转气囊带动抛光液中的磨料对工件进行微量切削去除。通过调节的气囊充气压力及主轴转速可实现抛光效率和表面质量控制。

在基于球形抛光工具的抛光中，工具初始状态以及其使用过程中工具形貌直接影响加工确定性和精度，如何实现工具表面形貌的可控性和一致性一直是业界亟待解决的问题。在抛光过程中，抛光工具表面形貌对抛光效果具有重要影响。由于抛光工具自身制造误差、工具磨损等因素会导致抛光工具表面形貌误差较大。为了消除工具表面状态的差异，有必要对抛光工具表面形貌进行主动控制。修整是改变抛光工具表面形貌的重要手段，它不仅可以改善抛光效果，还可以提高其使用寿命，降低抛光成本。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种抛光工具修整系统，该系统结构简单，操作便利，保证球形工具表面形貌的可控性和一致性。

本发明又提出了一种抛光工具修整系统的修整方法，该方法操作简单，可控性强，修整效果好。

本发明是这样实现的：

一种抛光工具修整系统，包括

机床，机床用于安装球形抛光工具，并驱动球形抛光工具以第一预设方向旋转及摆动；

修整装置，修整装置包括砂轮、与砂轮连接传动机构以及伺服电机，砂轮具有与球形抛光工具配合的修整部，伺服电机通过传动机构驱动砂轮以第二预设方向旋转，第一预设方向与第二预设方向相反。

进一步地，在本发明较佳实施例中，砂轮为杯状金刚石砂轮，杯状金刚石砂轮的切削刃口朝竖直方向。

进一步地，在本发明较佳实施例中，传动机构包括连接件和第一转轴，砂轮通过连接件安装于第一转轴的一端，第一转轴与伺服电机带连接。

进一步地，在本发明较佳实施例中，传动机构还包括轴承、轴承座和与轴承座相匹配的轴承盖，轴承套设于第一转轴的外侧，轴承座套设于轴承，轴承盖盖设于轴承座。

进一步地，在本发明较佳实施例中，传动机构还包括密封盖，用于密封轴承座和轴承盖。

进一步地，在本发明较佳实施例中，第一转轴通过连接件与砂轮同轴固定连接。

进一步地，在本发明较佳实施例中，机床包括用于带动球形抛光工具旋转的第二转轴和传感器，第二转轴设置于机床，传感器设置于第二转轴，用于检测砂轮的位置。

一种利用上述抛光工具修整系统进行修整的方法，包括：将球形抛光工具安装于机床，使球形抛光工具以第一预设方向旋转及摆动，使砂轮以第二预设方向旋转。

进一步地，在本发明较佳实施例中，机床设有用于检测砂轮位置的传感器；

分别沿X轴、Y轴方向移动机床，并将砂轮调平，将调平后的砂轮的坐标设置为(0,0)，沿Z轴方向移动机床至球形抛光工具与砂轮刚刚接触，将此时砂轮的位置坐标设为(0,0,0)；

设定修整参数，使球形抛光工具以第一预设方向旋转及摆动，使砂轮以第二预设方向旋转。

进一步地，在本发明较佳实施例中，修整参数包括砂轮的转速、球形抛光工具的转速、球形抛光工具绕球心摆动的角度和速度以及单次修整进给量。

上述方案的有益效果：

本发明实施例提供的一种抛光工具修整系统，包括机床和修整装置，修整装置包括依次连接的砂轮、传动机构和伺服电机。

1.该系统结构简单，依靠机床对球形抛光工具的运动控制，使球形抛光工具旋转及摆动，修整装置仅需一个电机驱动使其绕轴线旋转，实现砂轮对球形抛光工具进行球面包络运动，对其表面球面轮廓进行修整。

2.该系统使用方便，成本较低，使用时将修整装置安装在抛光设备的工作台上即可，一套修整装置可供多台设备使用。

3.该系统适用于任意半径的球形抛光工具的在位修整，修整后的工具可直接用于后续加工，避免了工具拆装带来的重复安装误差。

4.该系统使用范围广，不仅可以用于球形工具基底的表面修整，而且适用于工具表面粘贴的膜层修整。

本发明实施例提供的一种抛光工具修整系统的修整方法，工艺扩展广，可根据需要修整工具尺寸、材料类型、修整精度和需要达到的修整效率，选择修整砂轮粒度、砂轮结合剂、砂轮尺寸、砂轮转速、工具转速等工艺参数。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的抛光工具修整系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的修整装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的修整装置的剖面结构示意图；

图4为本发明实施例提供的I处的放大结构示意图。

图标：100-抛光工具修整系统；101-球形抛光工具；110-机床；111-底座；113-本体；115-驱动装置；116-第二转轴；120-修整装置；121-砂轮；123-伺服电机；130-传动机构；131-连接板；132-连接件；133-第一转轴；134-第一同步带轮；135-第二同步带轮；136-同步带；137-轴承；138-密封盖；139-轴承座；141-轴承盖。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在本发明中，在不矛盾或冲突的情况下，本发明的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本发明中，常规的设备、装置、部件等，既可以商购，也可以根据本发明公开的内容自制。在本发明中，为了突出本发明的重点，对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略，或仅作简单描述。

实施例

请参照图1，本实施例提供一种抛光工具修整系统100，用于修整球形抛光工具101，包括机床110和修整装置120，机床110用于安装球形抛光工具101，并驱动球形抛光工具101以第一预设方向旋转及摆动，修整装置120用于修整球形抛光工具101。

请参照图2及图3，在本发明中，修整装置120包括依次连接的砂轮121、传动机构130和伺服电机123，砂轮121、伺服电机123分别设置于传动机构130的两端，伺服电机123通过传动机构130驱动砂轮121以第二预设方向旋转对球形抛光工具101进行修整，第一预设方向与第二预设方向相反。具体地，传动机构130包括连接板131、连接件132、第一转轴133、第一同步带轮134、第二同步带轮135、同步带136、至少两个轴承137、密封盖138、轴承座139及轴承盖141。

第一同步带轮134、第二同步带轮135分别与同步带136连接，伺服电机123的转轴与第二同步带轮135直接连接，第一转轴133的一端与第一同步带轮134直接连接，另一端通过连接件132与砂轮121连接，连接板131设置于同步带136的外表面，连接同步带136与伺服电机123。当伺服电机123转动时，依次带动第二同步带轮135、同步带136、第一同步带轮134、第一转轴133、砂轮121转动。在本实施例中，第一转轴133的轴线与砂轮121的轴线重合，第一转轴133与砂轮121通过连接件132实现同步旋转。较优的，连接件132为砂轮锁紧螺钉，本发明对其不做限定。

在本实施例中，砂轮121为杯状金刚石砂轮121，杯状金刚石砂轮121的切削刃口朝竖直方向，该结构与材质增加砂轮121的修整效果和效率。在本发明的其他实施例中，可以根据需要改变砂轮121的粒度、材料类型等，本发明对其不做限定。

轴承137套置于第一转轴133的外侧，轴承座139套设于轴承137的外侧，在本实施例中，在本实施例中，轴承137包括上轴承和下轴承，分别套设于第一转轴133的两端，轴承盖141盖设于上轴承。为了避免修整过程中碎屑和冷却水等进入传统机构，上轴承137还设有密封盖138，密封盖138设置于轴承盖141远离轴承座139的一侧。

在本实施例中，机床110包括依次连接的底座111、本体113及驱动装置115，在实际使用时，球形抛光工具101与驱动装置115连接。具体的，驱动装置115包括第二转轴116，球形抛光工具101与第二转轴116连接，并与第二转轴116同步转动。驱动装置115通过第二转轴116驱动球形抛光工具101以其轴线转动并绕其球心摆动。

抛光工具修整系统100还包括传感器(图未示)、千分表(图未示)和控制装置(图未示)。传感器设置于第二转轴116，千分表设置于驱动装置115，控制装置分别与机床110、修整装置120电连接，用于控制机床110与修整装置120。在本实施例中，传感器为接触式传感器，本发明对其不做限定。

本实施例提供一种抛光工具修整系统100的修整方法，包括：

控制机床110沿X轴方向移动，利用千分表检测砂轮121沿X轴方向是否水平，在本实施例中，误差小于20微米，如果误差未达到要求，则通过塞尺(图未示)或外置调平台(图未示)将砂轮121沿X轴方向调平，采用相同的方法将砂轮121沿Y轴方向调平。通过传感器的检测，确定砂轮121的中心坐标(x,y)，将该坐标重新设置为(0,0)。控制机器人沿Z轴方向移动，通过传感器检测球形抛光工具101与砂轮121刚刚接触时，设置该位置的坐标为(0,0,0)。

通过控制装置设定修整参数，请参照图4，在本实施例中，修整参数包括砂轮121的转速ω2、球形抛光工具101的转速ω1、球形抛光工具101绕球心摆动的角度和摆动速度ω3以及单次修整进给量，其中，单次修整进给量可以为机床110沿垂直方向的位移量。

设定好后对球形抛光工具101进行修整。具体的，通过机床110控制球形抛光工具101沿其轴线转动并绕其球心摆动，通过伺服电机123驱动砂轮121沿其轴线转动，并且球形抛光工具101与砂轮121的旋转方向相反，实现砂轮121对球形抛光工具101进行球面包络运动，对其表面球面轮廓进行修整。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抛光工具修整系统，其特征在于，包括

机床，所述机床用于安装球形抛光工具，并驱动所述球形抛光工具以第一预设方向旋转及摆动；

修整装置，所述修整装置包括砂轮、与所述砂轮连接传动机构以及伺服电机，所述砂轮具有与所述球形抛光工具配合的修整部，所述伺服电机通过所述传动机构驱动所述砂轮以第二预设方向旋转，所述第一预设方向与所述第二预设方向相反。

2.根据权利要求1所述的抛光工具修整系统，其特征在于，所述砂轮为杯状金刚石砂轮，所述杯状金刚石砂轮的切削刃口朝竖直方向。

3.根据权利要求1所述的抛光工具修整系统，其特征在于，所述传动机构包括连接件和第一转轴，所述砂轮通过所述连接件安装于所述第一转轴的一端，所述第一转轴与所述伺服电机带连接。

4.根据权利要求3所述的抛光工具修整系统，其特征在于，所述传动机构还包括轴承、轴承座和与所述轴承座相匹配的轴承盖，所述轴承套设于所述第一转轴的外侧，所述轴承座套设于所述轴承，所述轴承盖盖设于所述轴承座。

5.根据权利要求4所述的抛光工具修整系统，其特征在于，所述传动机构还包括密封盖，用于密封所述轴承座和轴承盖。

6.根据权利要求3所述的抛光工具修整系统，其特征在于，所述第一转轴通过所述连接件与所述砂轮同轴固定连接。

7.根据权利要求1所述的抛光工具修整系统，其特征在于，所述机床包括用于带动所述球形抛光工具旋转的第二转轴和传感器，所述第二转轴设置于所述机床，所述传感器设置于所述第二转轴，用于检测所述砂轮的位置。

8.一种利用权利要求1所述的抛光工具修整系统对球形抛光工具进行修整的方法，其特征在于，包括：将所述球形抛光工具安装于所述机床，使所述球形抛光工具以所述第一预设方向旋转及摆动，使所述砂轮以所述第二预设方向旋转。

9.根据权利要求8所述的抛光工具修整系统的修整方法，其特征在于，包括：所述机床设有用于检测所述砂轮位置的传感器；

分别沿X轴、Y轴方向移动所述机床，并将所述砂轮调平，将调平后的所述砂轮的坐标设置为(0,0)，沿Z轴方向移动所述机床至所述球形抛光工具与所述砂轮刚刚接触，将此时所述砂轮的位置坐标设为(0,0,0)；

设定修整参数，使所述球形抛光工具以所述第一预设方向旋转及摆动，使所述砂轮以所述第二预设方向旋转。

10.根据权利要求9所述的抛光工具修整系统的修整方法，其特征在于，所述修整参数包括砂轮的转速、球形抛光工具的转速、球形抛光工具绕球心摆动的角度和速度以及单次修整进给量。