[发明专利]一种完整单球体研磨抛光装置及加工方法

说明书

一种完整单球体研磨抛光装置及加工方法，该装置包括设备机台、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。所述PLC电控系统分为粗磨、精磨、粗抛、精抛四套程序。其加工方法为：加工步骤分a.b.c.d四个步骤，在a、b、c三个步骤中，高转速值范围为150～200转/分钟，低转速值范围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。本发明采用等角均匀对称“三足鼎立”悬浮球体结构，使研磨头时刻与球体保持紧密贴合，有助于提高加工精度，通过PLC电控系统，大大提高了加工效率。

技术领域

本发明属于机械加工设备技术领域，具体涉及一种完整单球体研磨抛光装置及加工方法。

技术背景

完整精密球体因其过球心截面均为相同规格圆的特性，是精密仪器设备的重要零部件，它可作为圆度仪的测量基准、静电陀螺仪转子、精密轴承的滚动体等。球体加工精度是对其构成的仪器设备可靠性、使用寿命起到关键决定性作用，因此对于完整精密球体加工设备及加工工艺技术的研究具有十分重要的意义。

精密球体的精度指标有“三度”之称，即尺寸精度、圆度精度和表面粗糙度，其中最为困难的是保证圆度精度（0.1～0.01μm）。对于直径大于50mm精密球体由于其大尺寸结构特点，常规的平面研磨和V型槽研磨技术不能保证加工精度。目前，在众多的加工技术中“四轴球体研磨机”是被公认的、也是应用较多的一种提高精度的加工方法，但其设备结构复杂、制造精度高，加工过程中人工经验参与度大，不利于批量生产。如何使被研磨、抛光完整球体在夹持研磨头中有规律的全方位旋转运动，是实现球体均匀研磨的充分条件，这也一直是该技术领域研究的重点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种完整单球体研磨抛光装置，并采用PLC系统控制各研磨头的正反转、转速、分步加工时间、总加工时间等工艺参数，实现球体在加工过程中原本杂乱无序运动变为有规律的全方位运动，消除无效运动及单轨迹过研磨误差，从而提高加工效率，提升加工质量和加工精度。

为实现上述目的，本发明装置技术方案如下：

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。

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°，优选为10°。

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，优选为步进电机。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；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。