一種改進型的四軸精密整球數控珩研機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于機械零件加工設備技術領域，涉及一種用于超精密加工精密整球零件的四軸精密整球數控珩研機。
【背景技術】
[0002]精密整球零件是機械工程領域廣泛應用的精密機械基礎件，在機械加工行業傳統的精密球面加工方法對單件、小批量大都用手工研磨，對大批量軸承滾珠用鋼球研磨機加工，鋼球研磨機由上下兩個作相對旋轉運動的研磨盤組成。在上下兩個研磨平盤之間放置鋼球，球體沿下研磨盤的V型溝道滾動，上研磨盤壓著鋼球作相對旋轉加平移運動，每盤可放置上萬粒鋼球，超精密研磨一盤鋼球約需20天。隨著科學技術的飛速發展，對精密整球零件的材料、品種、精度、數量等均有了各種不同的要求，特別是對球面精度的要求越來越來高，從過去的圓度0.0Olmm提高到0.0001mm。現代整球精密加工已形成高精度、高效率、多品種、多規格、單件小批量的趨勢，傳統的精密大批零鋼球加工方法已經不能滿足市場需求和科學技術發展的需求，在此背景下，研發一種適應單件、小批量、各種材料、各種尺寸規格、高精度、高效的精密整球超精密加工設備已成為當前超精密整球加工的迫切需要。
[0003]從四軸精密整球數控珩研機的加工原理要求珩磨頭必須具有一定的彈性功能，目前為了實現這一彈性功能，夾持珩磨頭的夾頭大都采用了彈性金屬聯軸器，在長期加工過程中，由于反復更換磨頭，聯軸器容易變形，彈性也容易變化，影響了珩磨頭的對中性能，降低了球面加工精度，彈性金屬聯軸器成了易損耗備件，增加了加工成本，降低了加工效率。目前的四軸精密整球數控珩研機由四個加工主軸組成，并且同時作用于被加工球面，裝卸零件需用手動絲杠機構進給裝卡，退回卸卡，極大的影響了加工效率，也影響了對中精度和加工精度。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種原理先進、高效率、精度高、操作簡單、可以加工多種材料、多品種、多規格、單件小批量的一種改進型的四軸精密整球數控珩研機。
[0005]本實用新型的技術方案如下:將數控珩研機的彈性夾頭由原來的金屬彈性連軸器改進為彈性加持夾頭，同時將原來手動絲杠裝卸整球零件的機構改進為氣動自動裝卡機構，具體為:
[0006]一種改進型的四軸精密整球數控珩研機，包括待加工整球零件的托架、呈一定空間角度的3個傾斜主軸和I個垂直主軸，所述的傾斜主軸和垂直主軸均包括珩磨頭、彈性加持夾頭、電機和基座，所述的珩磨頭固定在彈性加持夾頭上，所述彈性加持夾頭設置在電機轉軸上，所述的珩磨頭固定在彈性加持夾頭上，并隨電機同步轉動，使珩磨頭始終緊密緊貼著整球零件進行磨削加工。
[0007]上述改進型的四軸精密整球數控珩研機中，彈性加持夾頭包括彈性滑塊、珩磨頭支架、限位銷釘和壓簧；所述的珩磨頭支架為前端開口的筒狀結構，后端固定在電機轉軸的中部；所述的彈性滑塊為中部包含外凸臺的套筒結構，前端與珩磨頭固聯，后端以間隙配合套接在電機轉軸上，中部的外凸臺則以間隙配合套接在珩磨頭支架的前端筒孔內，所述的珩磨頭支架與所述外凸臺接觸的位置處開有軸向長條通孔，所述的限位銷釘穿過所述的軸向長條通孔，并固定在所述的外凸臺處，所述的壓簧壓接在珩磨頭支架和彈性滑塊之間，所述的彈性加持夾頭可在壓簧的作用下，使得珩磨頭前后移動，并與電機同步轉動。
[0008]上述改進型的四軸精密整球數控珩研機中，所述的托架為氣動托架。
[0009]上述改進型的四軸精密整球數控珩研機中，所述傾斜主軸的電機固定在機支架上，所述的電機支架固定在氣動滑臺上，所述的氣動滑臺固定在基座上。
[0010]上述改進型的四軸精密整球數控珩研機中，所述的垂直主軸采用精密絲杠驅動沿軸向位移。
[0011]與現有技術相比，本實用新型具有的優點是:
[0012]1、本實用新型相比原來四軸精密整球數控珩研機磨削精度高、效率高。
[0013]2、本實用新型相對原來四軸精密整球數控珩研機操作簡捷，加工成本低，對操作人員的技術水平要求不高，更適用于多種材料、多品種、多規格、單件小批量的球形加工。
【附圖說明】
[0014]圖1本實用新型四軸精密整球數控珩研機總體結構示意圖；
[0015]圖2本實用新型傾斜軸I的珩磨頭彈性加持夾頭示意圖；
[0016]圖3本實用新型傾斜主軸一的總體結構示意圖。
[0017]附圖標記如下:
[0018]1、傾斜主軸一 ；2、為傾斜主軸二 ；3、為傾斜主軸三；4、垂直主軸；5、托架；7、整球零件；1-1、珩磨頭；1-2彈性滑塊；1_3珩磨頭支架；1-4限位銷釘；1_5壓簧；1_6電機；9、電機支架；10、氣動滑臺；11、基座。
【具體實施方式】
[0019]以下將結合附圖對本【實用新型內容】做進一步說明，但本實用新型的實際結構并不僅限于下述的實施例。
[0020]如圖1所示，本實用新型的四軸精密整球數控珩研機由四個成一定空間角度的主軸和氣動托架5組成，4個主軸分別是傾斜主軸一 1、傾斜主軸二 2、傾斜主軸三3 (圖1中未畫出)和垂直主軸4，主軸的空間角度按正四面體的幾何中心與四個頂角的兩線設計，正四面體的幾何中心即為被加工整球球心。四個主軸上的珩磨頭指向整球球心。四個主軸的轉動速度、轉動方向、壓力、時序模式按應用力學分析的數學模型設定。四軸精密整球數控珩研機即可研磨加工又可珩磨加工。
[0021]四個主軸均包括珩磨頭1-1、彈性加持夾頭、電機8和基座11，珩磨頭(1-1)固定在彈性加持夾頭上，彈性加持夾頭設置在電機轉軸1-6上，珩磨頭1-1固定在彈性加持夾頭上，并隨電機同步轉動，使珩磨頭始終緊密緊貼著整球零件進行磨削加工。
[0022]四個主軸上的珩磨頭壓向整球球心，垂直主軸4由精密絲杠驅動進給，位移量為Z4。用氣動精密滑臺驅動進給的3個傾斜主軸的氣動位移量分別為X1、X2、X3，3個相同結構的傾斜主軸相互成120°圓周均勻分布，傾斜主軸傾角為19.47°，四個主軸驅動的珩磨頭將整球零件圍成一個正四面體，四個相等的磨頭壓力緊密包裹著整球零件，球心即為正四面體的幾何中心，在均衡的4個主軸的絲杠力位移Z4、和氣動力位移X1、X2、X3作用下，實現了四軸自動確定球心功能。四個主軸分別由四個獨立的交流永磁伺服電機驅動，四個主軸的轉動速度、轉動方向、壓力、時序模式按應用力學分析的數學模型由DSP控制系統控制。
[0023]四個主軸的四個結構相同的珩磨頭彈性加持夾頭加持珩磨頭以設定的轉速轉動，磨削整球零件。整球零件以一定的轉速和六個空間轉向在運動。由于采用了本實用新型的彈性加持夾頭加持珩磨頭，在整球零件空間位置發生變化時，在彈性加持夾頭的彈性力作用下，會實時跟蹤位移變化，使珩磨頭始終緊密加持著整球零件，保證均勻磨削、均勻磨損，從而保證球面加工精度和表面粗糙度。
[0024]圖1中，氣動托架5的垂直氣動位移量為Z5，在自動裝卡整球零件過程中，手動將整球零件放置在氣動托架5上，DSP控制系統會自動將整球零件向上推向球心位置，與垂直主軸4的磨頭共同加持整球零件，并定位在球心位置，隨后三個傾斜主軸1、2、3在氣動滑臺的推動下，與垂直主軸4的磨頭和氣動托架5共同加持整球零件，再隨后氣動托架5退回到原來的初始位置，整個氣動自動裝卡過程完成，同理，退卸整球零件是自動裝卡整球零件的逆過程。氣動自動裝卡相對原來手動絲杠裝卡整球零件操作簡捷，定位精度高，加工成本低，對操作人員的技術水平要求不高。
[0025]如圖2所示，本實用新型所述的四個主軸上的珩磨頭彈性加持夾頭結構完全