CN103433850A - 一种气囊抛光工具在线修整装置及其在线修整方法 - Google Patents

Abstract

一种气囊抛光工具在线修整装置及其在线修整方法，涉及气囊抛光加工机床，针对气囊抛光工具磨损的问题，提供一种结构简单，操作便利，造价低的气囊抛光工具在线修整装置及其在线修整方法。气囊抛光工具在线修整装置包括支架、刀架、修整刀具、弹簧和钢珠；刀架安装在支架上并与支架转动连接，修整刀具安装在刀架上，刀架设有嵌槽，弹簧和钢珠设于嵌槽内，弹簧位于嵌槽底部，弹簧顶触钢珠，在支架与刀架的接合表面设有工位切换定位凹槽，所述钢珠卡止于工位切换定位凹槽。气囊抛光工具的在线修整方法，不仅可修整任意半径的球形气囊抛光工具，还可修整其他任意凸型曲面（如抛物面、非球面）抛光工具。同时修整不同面形抛光工具。

Description

一种气囊抛光工具在线修整装置及其在线修整方法

技术领域

本发明涉及气囊抛光加工机床，尤其是涉及一种气囊抛光工具在线修整装置及其在线修整方法。

背景技术

气囊抛光技术是20世纪90年代提出的一种新的抛光方法，尤其适合曲面的抛光。气囊抛光技术是采用具有一定充气压力的球形气囊或在气囊外表面粘贴抛光垫作为抛光工具对被加工曲面进行抛光。与传统的抛光方法相比，气囊抛光具有以下特点：抛光头与被抛光工件的表面吻合性好，同时可以通过控制充气压力实现加工效率和表面质量的控制。因气囊抛光技术具有可控性和确定性等优点，因此它是一种具有发展潜力的曲面抛光方法。

目前，国内外有许多公司和研究所致力于气囊抛光理论及技术的研究，并取得了一定的成果。Zeeko公司开发的应用于轴对称回转光学器件的IRP系列抛光机床可抛光的光学镜面的最大直径为2.3m，对BK7玻璃的去除率达到120mm³/min，对粒度800的砂轮磨削后的玻璃表面进行抛光试验，得到了Ra2.47nm的表面粗糙度(D D Walker et al.Commissioning of the firstPrecessions1.2m CNC Polishing Machines for Large Optics.Proc.of SPIE Vol.6288,62880P,2006)；哈尔滨工业大学的高波等人(高波，谢大纲，姚英学，袁哲俊.气囊式工具抛光新技术.光学技术，Vol.30(3),2004.)采用气囊抛光工具针对BK7玻璃材料，在数控铣床上进行加工试验，获得了Ra0.5nm的光滑表面。

随着工件的被加工表面材料去除，气囊或抛光垫也发生了磨损。在抛光过程中，气囊或抛光垫的磨损不仅会影响加工的效率，而且会影响抛光工具与被加工表面的接触情况，从而影响了抛光加工精度和抛光过程的确定性。因此，抛光加工中需要对气囊或者抛光垫进行修整。目前，国内外针对气囊抛光工具的修整装置还非常少；而且现存的修整装置大多是独立的系统，存在造价高、专用性强、操作复杂等问题。因此，设计一种造价低、适用性广、操作简单的在线修整方法及其装置对抛光加工过程具有重大的意义。

发明内容

本发明的目的在于针对气囊抛光工具磨损的问题，提供一种结构简单、操作便利、造价低的气囊抛光工具在线修整装置及其在线修整方法。

本发明所述的一种气囊抛光工具在线修整装置，包括支架、刀架、修整刀具、弹簧和钢珠；

刀架安装在支架上并与支架转动连接，修整刀具安装在刀架上，刀架设有嵌槽，弹簧和钢珠设于嵌槽内，弹簧位于嵌槽底部，弹簧顶触钢珠，在支架与刀架的接合表面设有工位切换定位凹槽，所述钢珠卡止于工位切换定位凹槽。

所述刀架可通过刀架锁紧螺栓与支架锁紧，所述修整刀具可通过刀具锁紧螺栓锁紧在刀架上。

所述工位切换定位凹槽可包括修整状态定位凹槽和空闲状态定位凹槽。

所述刀架锁紧螺栓最好套有外部固定环，外部固定环可防止刀架锁紧螺栓脱落，同时也便于刀架旋转。

本发明所述气囊抛光工具的在线修整方法，采用本发明所述的气囊抛光工具在线修整装置，包括以下步骤：

1）转动刀架至竖直方向，使修整刀具朝上，并锁紧刀具锁紧螺栓将刀架固定；

2）开启抛光机床主轴，调整抛光机床的气囊抛光工具，使气囊抛光工具的气囊的顶点处于最低点，并控制抛光机床的XYZ轴移动，直至气囊的顶点接触修整刀具；

3）控制气囊抛光工具向下移动，使气囊抛光工具来回摆动，实现修整刀具对气囊表面的修整；

4）修整结束后，旋开刀架锁紧螺栓，扳动刀架，使刀架转至空闲位置，此时修整刀具平行于工作台表面，锁紧刀架锁紧螺栓。

与现有技术比较，本发明的有益效果如下：

本发明使用时，将所述在修整装置的支架安装在气囊抛光机床的工作台上。刀具锁紧螺栓用于锁紧固定修整刀具所处工位位置，防止修整刀具发生移动。当钢珠在弹簧的作用下掉落在工位切换定位凹槽中时，即实现了刀架绕旋转轴转动的定位；刀架在一定的作用力下，钢珠能够顺利的从工位切换定位凹槽中滑出，刀架可绕支架旋转。当刀架旋转到工位位置和空闲位置（即钢珠位于修整状态定位凹槽和空闲状态定位凹槽）时，然后旋紧刀架锁紧螺栓，就可将刀架固定于支架上。当需要修整抛光工具时，将刀架设置到工作位置；当不需要修整的时候将刀架设置到空闲位置。

由于采用上述技术方案，本发明所述气囊抛光工具在线修整装置具有结构简单，操作便利，造价低，可实现气囊抛光工具的在线修整。

本发明不仅可修整任意半径的球形气囊抛光工具，而且可以修整其他任意凸型曲面（如抛物面、非球面）抛光工具。同时修整不同面形抛光工具时，不需要修改装置的任何部分，只需要修改机床数控系统中的程序，避免了气囊抛光工具的不断装拆，消除了气囊抛光工具的重复安装误差。其结构简单，不需要有其他复杂的控制系统，只需要利用抛光机床本身的系统就可实现修整功能，因此可以极大降低气囊抛光工具修整的成本。

附图说明

图1为本发明所述气囊抛光工具在线修整装置实施例的结构示意图。

图2为图1的右视结构示意图。

图3为本发明所述气囊抛光工具在线修整装置实施例的安装示意图。

图4为本发明所述气囊抛光工具在线修整装置实施例的安装及使用示意图。

图1～4中的各标记表示：

1.工作台；2.磁力座；3.支架；4.刀架；5.修整刀具；6.气囊；7.抛光头；8.第一摆臂；9.主轴电机；10.第一伺服电机；11.悬臂；12.第二伺服电机；13.第二摆臂；14.刀具锁紧螺栓；15.刀架锁紧螺栓；16.刀架旋转轴；17.立柱；18.底座；19.弹簧；20.钢珠；21.外部固定环；31.嵌槽；32.工位切换定位凹槽。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

参见图1～4，本发明所述的一种气囊抛光工具在线修整装置实施例，包括支架3、刀架4、修整刀具5、弹簧19和钢珠20。刀架4通过刀架旋转轴16安装在支架3上并与支架3转动连接，刀架4可围绕刀架旋转轴16作旋转，即刀架4可相对于支架3旋转。修整刀具5安装在刀架4上，刀架4设有嵌槽31，弹簧19和钢珠20设于嵌槽31内，弹簧19位于嵌槽31底部，弹簧19顶触钢珠20，在支架3与刀架4的接合处的支架表面设有2个工位切换定位凹槽32（包括修整状态定位凹槽和空闲状态定位凹槽，图1中画出1个工位切换定位凹槽32），所述钢珠20卡止于工位切换定位凹槽32。

所述刀架4通过刀架锁紧螺栓15与支架3锁紧，所述修整刀具5可通过刀具锁紧螺栓14锁紧在刀架4上。所述刀架锁紧螺栓15套有外部固定环21，外部固定环21可防止刀架锁紧螺栓15脱落，同时也便于刀架4旋转。

图4中的箭头表示相应部件的旋转方向或移动方向。

本发明所述的气囊抛光工具的在线修整方法的实施例，采用上述的气囊抛光工具在线修整装置实施例，将支架3安装在抛光机床的工作台1上，工作时包括以下步骤：

1）转动刀架4至竖直方向，使修整刀具5朝上，并锁紧刀具锁紧螺栓14将刀架4固定；

2）开启抛光机床主轴，调整抛光机床的气囊抛光工具，使气囊抛光工具的气囊6的顶点处于最低点，并控制抛光机床的XYZ轴移动，直至气囊6的顶点接触修整刀具5；

3）控制气囊抛光工具向下移动，使气囊抛光工具来回摆动，实现修整刀具5对气囊6表面的修整；

4）修整结束后，旋开刀架锁紧螺栓15，扳动刀架4，使刀架4转至空闲位置，此时修整刀具5平行于工作台1表面，锁紧刀架锁紧螺栓15即可。

如图3和4所示，所述抛光机床包括底座18、工作台1、磁力座2、立柱17、悬臂11、第一伺服电机10、第二摆臂13、第二伺服电机12、第一摆臂8、主轴电机9、抛光头7、气囊6和数控系统。工作台1和立柱17安装于底座18上，悬臂11安装于立柱17上，第一伺服电机10安装于悬臂11上，并可带第二摆臂13绕悬臂11做摆转运动；第二伺服电机12安装于第二摆臂13上，并可带动第一摆臂8绕第二摆臂13做摆转运动；主轴电机9安装于第一摆臂8上，并可带动抛光头7沿其轴线旋转，各轴的移动由数控系统控制。

当钢珠20在弹簧19的作用下掉落在工位切换定位凹槽32中时，即实现了刀架4绕刀架旋转轴16转动的定位；工位切换定位凹槽32的尺寸不宜太大，以保证刀架4在一定的作用力下，钢珠20能够顺利的从工位切换定位凹槽32中滑出。刀架锁紧螺栓15安装于刀架4上，为防止刀架锁紧螺栓15丢失，同时也为了方便操作，外部固定环21使刀架锁紧螺栓15套接在刀架4上。当刀架4旋转到工作位置或空闲位置时，钢珠20在弹簧19作用下滑入工位切换定位凹槽32实现刀架4的定位，然后旋紧刀架锁紧螺栓15，就可将刀架4固定于支架3上。为了不影响抛光加工，支架3设置在磁力座2的一侧，同时将刀架4设置成活动式。当需要修整气囊抛光工具时，将刀架4扳到工作位置；当不需要修整的时候将刀架4扳回空闲位置即可。

Claims (5)

1.一种气囊抛光工具在线修整装置，其特征在于，包括支架、刀架、修整刀具、弹簧和钢珠；

刀架安装在支架上并与支架转动连接，修整刀具安装在刀架上，刀架设有嵌槽，弹簧和钢珠设于嵌槽内，弹簧位于嵌槽底部，弹簧顶触钢珠，在支架与刀架的接合表面设有工位切换定位凹槽，所述钢珠卡止于工位切换定位凹槽。

2.如权利要求1所述的一种气囊抛光工具在线修整装置，其特征在于，所述刀架通过刀架锁紧螺栓与支架锁紧，所述修整刀具通过刀具锁紧螺栓锁紧在刀架上。

3.如权利要求1所述的一种气囊抛光工具在线修整装置，其特征在于，所述工位切换定位凹槽包括修整状态定位凹槽和空闲状态定位凹槽。

4.如权利要求1所述的一种气囊抛光工具在线修整装置，其特征在于，所述刀架锁紧螺栓套有外部固定环。

5.一种气囊抛光工具的在线修整方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的一种气囊抛光工具在线修整装置，所述在线修整方法包括以下步骤：

1）转动刀架至竖直方向，使修整刀具朝上，并锁紧刀具锁紧螺栓将刀架固定；

2）开启抛光机床主轴，调整抛光机床的气囊抛光工具，使气囊抛光工具的气囊的顶点处于最低点，并控制抛光机床的XYZ轴移动，直至气囊的顶点接触修整刀具；

3）控制气囊抛光工具向下移动，使气囊抛光工具来回摆动，实现修整刀具对气囊表面的修整；

4）修整结束后，旋开刀架锁紧螺栓，扳动刀架，使刀架转至空闲位置，此时修整刀具平行于工作台表面，锁紧刀架锁紧螺栓。

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