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一種用于精磨螺旋槽的裝置及工藝
一種用于精磨螺旋槽的裝置及工藝
【申請公布號：CN107953203A；申請權(quán)利人：遼寧科技大學(xué); 發(fā)明設(shè)計人： 焦安源; 張龍龍; 陳福龍; 趙楊; 韓冰; 陳燕;】
摘要：
一種用于精磨螺旋槽的裝置及工藝，由磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機通過同步帶驅(qū)動弧形鐵旋轉(zhuǎn)，徑向驅(qū)動電機和副伺服電機分別帶動磁極支架徑向移動和橫向移動；根據(jù)不同升角的螺旋槽研磨要求，調(diào)整磁極支架的偏轉(zhuǎn)角度，使磁極頭與螺旋槽配合，在精磨螺旋槽的過程中，各個磁極頭距離螺旋槽間隙依次遞變；研磨磁極組沿工件軸向運動速度等于工件的旋轉(zhuǎn)速度與工件的螺距的乘積。本發(fā)明與傳統(tǒng)的螺旋槽研磨方式比較，研磨磁極組角度可以偏轉(zhuǎn)，能夠?qū)Σ煌菪堑穆菪龡U實現(xiàn)研磨；能夠提高螺旋槽表面的抗疲勞強度和使用壽命。本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)屬于全自動化設(shè)計，通過觸摸屏設(shè)置研磨參數(shù)，更換不同粒徑的磨粒，即可實現(xiàn)螺旋槽內(nèi)表面的精加工。
主權(quán)項：
一種用于精磨螺旋槽的裝置，其特征在于，包括工件裝卡驅(qū)動機構(gòu)、研磨軸向移動機構(gòu)、研磨徑向移動機構(gòu)、研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)、研磨磁極組、旋轉(zhuǎn)中心軸、傾斜緊固螺釘，研磨軸向移動機構(gòu)設(shè)置在工件裝卡驅(qū)動機構(gòu)的下方，研磨軸向移動機構(gòu)平行于裝卡后的工件，研磨徑向移動機構(gòu)安裝在研磨橫向移動機構(gòu)的托板上，研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)通過旋轉(zhuǎn)中心軸與研磨徑向移動機構(gòu)的徑向滑塊轉(zhuǎn)動連接，當(dāng)研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)的研磨傾斜角度確定后，通過傾斜緊固螺釘將研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)與研磨徑向移動機構(gòu)的徑向滑塊固定，研磨磁極組安裝在研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)上，裝卡在工件裝卡驅(qū)動機構(gòu)的工件穿過研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)的軸中心，并設(shè)置于研磨磁極組之間。
要求：
1.一種用于精磨螺旋槽的裝置，其特征在于，包括工件裝卡驅(qū)動機構(gòu)、研磨軸向移動機構(gòu)、研磨徑向移動機構(gòu)、研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)、研磨磁極組、旋轉(zhuǎn)中心軸、傾斜緊固螺釘，研磨軸向移動機構(gòu)設(shè)置在工件裝卡驅(qū)動機構(gòu)的下方，研磨軸向移動機構(gòu)平行于裝卡后的工件，研磨徑向移動機構(gòu)安裝在研磨橫向移動機構(gòu)的托板上，研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)通過旋轉(zhuǎn)中心軸與研磨徑向移動機構(gòu)的徑向滑塊轉(zhuǎn)動連接，當(dāng)研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)的研磨傾斜角度確定后，通過傾斜緊固螺釘將研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)與研磨徑向移動機構(gòu)的徑向滑塊固定，研磨磁極組安裝在研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)上，裝卡在工件裝卡驅(qū)動機構(gòu)的工件穿過研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)的軸中心，并設(shè)置于研磨磁極組之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于精磨螺旋槽的裝置，其特征在于，所述研磨軸向移動機構(gòu)包括副伺服電機、絲杠、軸向滑道、托板、軸向滑塊，副伺服電機主軸通過聯(lián)軸器連接絲杠，絲杠兩側(cè)設(shè)置軸向滑道，軸向滑塊與絲杠螺紋連接、與軸向滑道滑動連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于精磨螺旋槽的裝置，其特征在于，所述研磨徑向移動機構(gòu)包括滑塊導(dǎo)軌、徑向滑塊、徑向驅(qū)動電機，滑塊導(dǎo)軌垂直于托板滑動方向固定在托板上，徑向驅(qū)動電機也固定在托板上，徑向滑塊與滑塊導(dǎo)軌滑動連接，徑向驅(qū)動電機通過絲杠與徑向滑塊傳動連接，所述徑向滑塊向上設(shè)有支架，該支架通過旋轉(zhuǎn)中心軸連接研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)的磁極支架。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于精磨螺旋槽的裝置，其特征在于，所述研磨裝卡驅(qū)動結(jié)構(gòu)包括磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機、磁極支架、弧形鐵、同步帶、小帶輪、大帶輪，弧形鐵通過軸承安裝在磁極支架的軸中心部位，在弧形鐵的軸中心處設(shè)有工件穿接孔，弧形鐵的一端安裝研磨磁極組，弧形鐵的另一端連接大帶輪，磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機通過小帶輪和同步帶傳動連接大帶輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于精磨螺旋槽的裝置，其特征在于，所述研磨磁極組包括磁極頭、永久磁極，磁極頭設(shè)置在永久磁極端部，永久磁極通過螺母安裝在弧形鐵上。
6.一種采用如權(quán)利要求1-5其中任意一項所述的裝置進行精磨螺旋槽的工藝，其特征在于，由磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機通過同步帶驅(qū)動弧形鐵旋轉(zhuǎn)，徑向驅(qū)動電機和副伺服電機分別帶動磁極支架徑向移動和橫向移動；根據(jù)不同升角的螺旋槽研磨要求，調(diào)整磁極支架的偏轉(zhuǎn)角度，使磁極頭與螺旋槽配合，在精磨螺旋槽的過程中，各個磁極頭距離螺旋槽間隙依次遞變；研磨磁極組沿工件軸向運動速度等于工件的旋轉(zhuǎn)速度與工件的螺距的乘積。
一種用于精磨螺旋槽的裝置及工藝
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及利用磁力研磨精磨工件的領(lǐng)域，尤其涉及一種用于精磨螺旋槽的裝置及工藝。
背景技術(shù)
在機械制造領(lǐng)域中，用于動力傳動的零件很多，最常見的就是將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動的螺旋桿，或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運動。螺旋傳動桿在工具機械和精密機械上是最常見的傳動元件，其主要功能將螺旋運動轉(zhuǎn)化為線性運動，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向作用力。螺旋傳動元件在航空航天、汽車領(lǐng)域、醫(yī)療等行業(yè)中應(yīng)用廣泛；然而，為了保證機械傳動的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，對于傳動件中螺旋槽接觸位置精度要求特別高。傳動的螺旋槽研磨裝置大都是砂輪研磨，砂輪直接與螺旋槽表面接觸，材料去除量比較大且且研磨后螺旋槽表面比較粗糙，打磨痕跡比較深，加工后的表面質(zhì)量達(dá)不到使用要求?！安殚喯嚓P(guān)資料，中國專利公布的一種直管內(nèi)外表面同步拋光的磁力研磨裝置，公開號為CN 203236309U，公開了一種直管內(nèi)外表面同步拋光的磁力研磨裝置，可實現(xiàn)對直管內(nèi)外表面同步拋光加工。其磁極支撐座和工件同軸線，利用固定磁極支撐座和旋轉(zhuǎn)工件間的相對運動，實現(xiàn)對直管內(nèi)外表面的同步光整，但其只能對直管內(nèi)外表面進行同步拋光，卻不能實現(xiàn)對不同型號、不同升角螺旋槽的精磨研磨。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于精磨螺旋槽的裝置及工藝，解決螺旋槽表面存在毛刺、加工紋理的工藝問題；通過磁力研磨實現(xiàn)對不同型號、不同螺旋升角的螺旋槽表面的加工。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
一種用于精磨螺旋槽的裝置，包括工件裝卡驅(qū)動機構(gòu)、研磨軸向移動機構(gòu)、研磨徑向移動機構(gòu)、研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)、研磨磁極組、旋轉(zhuǎn)中心軸、傾斜緊固螺釘，研磨軸向移動機構(gòu)設(shè)置在工件裝卡驅(qū)動機構(gòu)的下方，研磨軸向移動機構(gòu)平行于裝卡后的工件，研磨徑向移動機構(gòu)安裝在研磨橫向移動機構(gòu)的托板上，研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)通過旋轉(zhuǎn)中心軸與研磨徑向移動機構(gòu)的徑向滑塊轉(zhuǎn)動連接，當(dāng)研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)的研磨傾斜角度確定后，通過傾斜緊固螺釘將研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)與研磨徑向移動機構(gòu)的徑向滑塊固定，研磨磁極組安裝在研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)上，裝卡在工件裝卡驅(qū)動機構(gòu)的工件穿過研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)的軸中心，并設(shè)置于研磨磁極組之間。
所述研磨軸向移動機構(gòu)包括副伺服電機、絲杠、軸向滑道、托板、軸向滑塊，副伺服電機主軸通過聯(lián)軸器連接絲杠，絲杠兩側(cè)設(shè)置軸向滑道，軸向滑塊與絲杠螺紋連接、與軸向滑道滑動連接。
所述研磨徑向移動機構(gòu)包括滑塊導(dǎo)軌、徑向滑塊、徑向驅(qū)動電機，滑塊導(dǎo)軌垂直于托板滑動方向固定在托板上，徑向驅(qū)動電機也固定在托板上，徑向滑塊與滑塊導(dǎo)軌滑動連接，徑向驅(qū)動電機通過絲杠與徑向滑塊傳動連接，所述徑向滑塊向上設(shè)有支架，該支架通過旋轉(zhuǎn)中心軸連接研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)的磁極支架。
所述研磨裝卡驅(qū)動結(jié)構(gòu)包括磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機、磁極支架、弧形鐵、同步帶、小帶輪、大帶輪，弧形鐵通過軸承安裝在磁極支架的軸中心部位，在弧形鐵的軸中心處設(shè)有工件穿接孔，弧形鐵的一端安裝研磨磁極組，弧形鐵的另一端連接大帶輪，磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機通過小帶輪和同步帶傳動連接大帶輪。
所述研磨磁極組包括磁極頭、永久磁極，磁極頭設(shè)置在永久磁極端部，永久磁極通過螺母安裝在弧形鐵上。
一種進行精磨螺旋槽的工藝，由磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機通過同步帶驅(qū)動弧形鐵旋轉(zhuǎn)，徑向驅(qū)動電機和副伺服電機分別帶動磁極支架徑向移動和橫向移動；根據(jù)不同升角的螺旋槽研磨要求，調(diào)整磁極支架的偏轉(zhuǎn)角度，使磁極頭與螺旋槽配合，在精磨螺旋槽的過程中，各個磁極頭距離螺旋槽間隙依次遞變；研磨磁極組沿工件軸向運動速度等于工件的旋轉(zhuǎn)速度與工件的螺距的乘積。
與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明與傳統(tǒng)的螺旋槽研磨方式比較，研磨磁極組角度可以偏轉(zhuǎn)，能夠?qū)Σ煌菪堑穆菪龡U實現(xiàn)研磨；磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機帶動研磨磁極組旋轉(zhuǎn)，提高了磁力研磨螺旋槽內(nèi)表面的研磨效率。根據(jù)研磨精度要求的不同，可以通過更換不同粒徑磨粒實現(xiàn)螺旋槽內(nèi)表面不同精度的加工；利用磁力研磨的原理，磨粒在螺旋槽內(nèi)如同磁力刷一樣對表面進行研磨，磨粒與工件表面是柔性接觸，不會損傷工件的表面形貌，對螺旋槽研磨后，粗糙度明顯降低，螺旋槽內(nèi)表面均勻光滑，磁力研磨加工后的螺旋槽表面還有殘余壓應(yīng)力，能夠提高螺旋槽表面的抗疲勞強度和使用壽命。本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)可以采用全自動化設(shè)計，通過觸摸屏設(shè)置研磨參數(shù)，更換不同粒徑的磨粒，即可實現(xiàn)螺旋槽內(nèi)表面的精加工。
附圖說明
圖1是本發(fā)明一種用于精磨螺旋槽的裝置的主視圖；
圖2是一種用于精磨螺旋槽的裝置的俯視圖；
圖3是螺旋槽內(nèi)磁極頭研磨加工過程工藝示意圖。
圖中：1-底座；2-主軸單元；3-觸摸屏；4-磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機；5-小帶輪；6-法蘭盤；7-同步帶；8-三爪卡盤；9-工件(螺旋槽桿件)；10-磁極頭；11-弧形鐵；12-磁極組支架；13-大帶輪；14-工件支撐尾座；15-副伺服電機；16-聯(lián)軸器；17-絲杠定位軸承座一；18-絲杠；19-托板；20-絲杠定位軸承座二；21-徑向驅(qū)動電機；22-徑向滑塊；23-徑向?qū)к墸?4-限位傳感器；25-鈑金罩；26-軸向滑塊；27-磨粒擋蓋；28-傾斜緊固螺釘；29-旋轉(zhuǎn)中心軸；30-裝置外殼；31-密封柔性風(fēng)琴防護罩；32-螺旋槽；33-永久磁極；34-磨料。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細(xì)地描述，但是應(yīng)該指出本發(fā)明的實施不限于以下的實施方式。
如圖1-圖3所示，一種用于精磨螺旋槽的裝置，包括工件裝卡驅(qū)動機構(gòu)、研磨軸向移動機構(gòu)、研磨徑向移動機構(gòu)、研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)、研磨磁極組、旋轉(zhuǎn)中心軸、傾斜緊固螺釘，研磨軸向移動機構(gòu)設(shè)置在工件裝卡驅(qū)動機構(gòu)的下方，研磨軸向移動機構(gòu)平行于裝卡后的工件，研磨徑向移動機構(gòu)安裝在研磨橫向移動機構(gòu)的托板19上，研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)通過旋轉(zhuǎn)中心軸29與研磨徑向移動機構(gòu)的徑向滑塊22轉(zhuǎn)動連接，當(dāng)研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)的研磨傾斜角度確定后，通過傾斜緊固螺釘28將研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)與研磨徑向移動機構(gòu)的徑向滑塊22固定，研磨磁極組安裝在研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)上，裝卡在工件裝卡驅(qū)動機構(gòu)的工件9穿過研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)的軸中心，并設(shè)置于研磨磁極組之間。
工件裝卡驅(qū)動機構(gòu)包括法蘭盤6、三爪卡盤8、工件支撐尾座14，三爪卡盤8通過法蘭盤6安裝在主軸單元2上，工件支撐尾座14與三爪卡盤8相對設(shè)置，主軸單元2內(nèi)設(shè)主伺服減速電機。工件支撐尾座14固定在底座1上。
所述研磨軸向移動機構(gòu)包括副伺服電機15、絲杠18、軸向滑道、托板19、軸向滑塊26，副伺服電機15主軸通過聯(lián)軸器16連接絲杠18，絲杠18兩側(cè)設(shè)置軸向滑道，軸向滑塊26與絲杠18螺紋連接、與軸向滑道滑動連接。
絲杠18由絲杠定位軸承座一17和絲杠定位軸承座二20支撐，兩個絲杠定位軸承座固定在底座1上，絲杠18通過聯(lián)軸器16與副伺服電機15相連接，副伺服電機15固定在底座1上。密封柔性風(fēng)琴防護罩31安裝在絲杠18上方，密封柔性風(fēng)琴防護罩31兩端固定在兩個絲杠軸承座兩端。
研磨徑向移動機構(gòu)包括滑塊導(dǎo)軌23、徑向滑塊22、徑向驅(qū)動電機21，滑塊導(dǎo)軌23垂直于托板19滑動方向固定在托板19上，徑向驅(qū)動電機21也固定在托板19上，徑向滑塊22與滑塊導(dǎo)軌23滑動連接，徑向驅(qū)動電機21通過絲杠與徑向滑塊22傳動連接，所述徑向滑塊22向上設(shè)有支架，該支架通過旋轉(zhuǎn)中心軸29連接研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)的磁極支架12。
在徑向驅(qū)動電機21的驅(qū)動下徑向滑塊22在徑向?qū)к?3上來回移動。
所述研磨裝卡驅(qū)動結(jié)構(gòu)包括磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機4、磁極支架12、弧形鐵11、同步帶7、小帶輪12、大帶輪13，弧形鐵11通過軸承安裝在磁極支架12的軸中心部位，在弧形鐵11的軸中心處設(shè)有工件9穿接孔，弧形鐵11的一端安裝研磨磁極組，弧形鐵11的另一端連接大帶輪13，磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機4通過小帶輪12和同步帶7傳動連接大帶輪13。
磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機14固定在磁極支架12上，小帶輪5固定在磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機4軸上，弧形鐵11與大帶輪13同心固定，同步帶7將大帶輪13和小帶輪5連接。
所述研磨磁極組包括磁極頭10、永久磁極33，磁極頭10設(shè)置在永久磁極33端部，永久磁極33通過螺母安裝在弧形鐵11上。
磨粒擋蓋27固定在磁極支架12上，設(shè)置在研磨磁極組的前方。磁極頭10和永久磁極33可以根據(jù)工件9的螺旋槽32規(guī)格進行更換。研磨磁極組在弧形鐵11的帶動下能夠進行旋轉(zhuǎn)，精磨螺旋槽32過程中，各個磁極頭10距離螺旋槽32間隙依次遞變。
根據(jù)不同升角的螺旋槽32研磨要求，松動傾斜緊固螺釘28，磁極支架12角度偏轉(zhuǎn)，磁極頭10與螺旋槽32配合。磁極支架12相對工件9軸線傾斜角度可調(diào)，能夠滿足不同螺旋升角的桿件研磨需求。
一種進行精磨螺旋槽的工藝，由磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機4通過同步帶5驅(qū)動弧形鐵11旋轉(zhuǎn)，徑向驅(qū)動電機21和副伺服電機15分別帶動磁極支架12徑向移動和軸向移動；根據(jù)不同升角的螺旋槽32研磨要求，調(diào)整磁極支架12的偏轉(zhuǎn)角度，使磁極頭10與螺旋槽32配合，在精磨螺旋槽32的過程中，各個磁極頭10距離螺旋槽32間隙依次遞變；研磨磁極組沿工件9軸向運動速度等于工件9的旋轉(zhuǎn)速度與工件9的螺距的乘積。
實施例1：
主伺服減速電機功率為750W，副伺服電機15功率400W，主伺服減速電機帶動三爪卡盤8旋轉(zhuǎn)，三爪卡盤8與工件支撐尾座14共同定位工件，工件9長度為1200mm、直徑為Φ70mm，螺距16mm，螺旋升角為30度。
鈑金罩25固定在底座1上，主軸單元2內(nèi)置主伺服減速電機，法蘭盤6連接主伺服減速電機主軸和三爪卡盤8底座，與工件9同一軸線，主伺服減速電機控制三爪卡:8的旋轉(zhuǎn)速度。觸摸屏3安裝在鈑金罩25表面，鈑金罩25內(nèi)設(shè)控制系統(tǒng)。通過觸摸屏3可以輸入各種研磨參數(shù)，包括研磨時間、主伺服減速電機主軸轉(zhuǎn)速、副伺服電機15轉(zhuǎn)速、磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機4轉(zhuǎn)速。主伺服減速電機上電，三爪卡盤8夾持工件9旋轉(zhuǎn)，副伺服電機15得電，絲杠18旋轉(zhuǎn)，磁極支架12在軸向滑道上來回移動，使得研磨磁極組沿軸向往復(fù)運動。徑向驅(qū)動電機21上電可以調(diào)節(jié)磁極組的徑向移動位置，加工不同螺旋升角的螺旋桿9，調(diào)節(jié)傾斜緊固螺釘28，使磁極支架12繞旋轉(zhuǎn)中心軸29轉(zhuǎn)動。見圖3，永久磁極33下端的磁極頭10上吸附著大量的磁性磨料34，磁性磨粒34和工件9的螺旋槽32表面柔性接觸，實現(xiàn)了對工件(螺旋桿)9表面精磨加工。
在絲杠18的兩個極限位置處設(shè)置有限位傳感器24，副伺服電機15帶動絲杠18旋轉(zhuǎn)，研磨磁極組沿工件9的軸向方向移動，當(dāng)研磨磁極組到達(dá)指定限位傳感器24位置，限位傳感器24將研磨磁極組的位置信息傳遞給控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)將此信號傳遞給副伺服電機15，副伺服電機15主軸開始反轉(zhuǎn)。研磨磁極組移動到下一個限位傳感器24位置，實現(xiàn)工件9的一次往返研磨。加工時間10min后，經(jīng)過磁極頭10反復(fù)對螺旋槽32進行精磨加工，最終獲得具有較低表面粗糙度和表面殘余壓應(yīng)力的高質(zhì)量的光潔表面。
本發(fā)明采用特殊的磁極支座12，其上安裝的磁極與工件軸線間距遞變；磁極支座12傾斜角度可調(diào)，能夠滿足不同螺旋升角的螺旋槽32精磨需求；研磨磁極組由磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機4帶動旋轉(zhuǎn)，研磨磁極組的旋轉(zhuǎn)速度與其沿工件9軸線的移動速度必須滿足一定的算術(shù)關(guān)系。本發(fā)明中螺旋槽研磨采用磁力研磨的原理，由永久磁極33下端的磁極頭10吸附磨粒34，磨粒34在研磨過程中像“磁粒刷”一樣去摩擦螺旋槽32表面，因磨粒34與螺旋槽32表面是柔性接觸，研磨后的工件并不會改變形狀精度，而且保證了研磨質(zhì)量。
【申請公布號：CN107953203A；申請權(quán)利人：遼寧科技大學(xué); 發(fā)明設(shè)計人： 焦安源; 張龍龍; 陳福龍; 趙楊; 韓冰; 陳燕;】
摘要：
一種用于精磨螺旋槽的裝置及工藝，由磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機通過同步帶驅(qū)動弧形鐵旋轉(zhuǎn)，徑向驅(qū)動電機和副伺服電機分別帶動磁極支架徑向移動和橫向移動；根據(jù)不同升角的螺旋槽研磨要求，調(diào)整磁極支架的偏轉(zhuǎn)角度，使磁極頭與螺旋槽配合，在精磨螺旋槽的過程中，各個磁極頭距離螺旋槽間隙依次遞變；研磨磁極組沿工件軸向運動速度等于工件的旋轉(zhuǎn)速度與工件的螺距的乘積。本發(fā)明與傳統(tǒng)的螺旋槽研磨方式比較，研磨磁極組角度可以偏轉(zhuǎn)，能夠?qū)Σ煌菪堑穆菪龡U實現(xiàn)研磨；能夠提高螺旋槽表面的抗疲勞強度和使用壽命。本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)屬于全自動化設(shè)計，通過觸摸屏設(shè)置研磨參數(shù)，更換不同粒徑的磨粒，即可實現(xiàn)螺旋槽內(nèi)表面的精加工。
主權(quán)項：
一種用于精磨螺旋槽的裝置，其特征在于，包括工件裝卡驅(qū)動機構(gòu)、研磨軸向移動機構(gòu)、研磨徑向移動機構(gòu)、研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)、研磨磁極組、旋轉(zhuǎn)中心軸、傾斜緊固螺釘，研磨軸向移動機構(gòu)設(shè)置在工件裝卡驅(qū)動機構(gòu)的下方，研磨軸向移動機構(gòu)平行于裝卡后的工件，研磨徑向移動機構(gòu)安裝在研磨橫向移動機構(gòu)的托板上，研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)通過旋轉(zhuǎn)中心軸與研磨徑向移動機構(gòu)的徑向滑塊轉(zhuǎn)動連接，當(dāng)研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)的研磨傾斜角度確定后，通過傾斜緊固螺釘將研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)與研磨徑向移動機構(gòu)的徑向滑塊固定，研磨磁極組安裝在研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)上，裝卡在工件裝卡驅(qū)動機構(gòu)的工件穿過研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)的軸中心，并設(shè)置于研磨磁極組之間。
要求：
1.一種用于精磨螺旋槽的裝置，其特征在于，包括工件裝卡驅(qū)動機構(gòu)、研磨軸向移動機構(gòu)、研磨徑向移動機構(gòu)、研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)、研磨磁極組、旋轉(zhuǎn)中心軸、傾斜緊固螺釘，研磨軸向移動機構(gòu)設(shè)置在工件裝卡驅(qū)動機構(gòu)的下方，研磨軸向移動機構(gòu)平行于裝卡后的工件，研磨徑向移動機構(gòu)安裝在研磨橫向移動機構(gòu)的托板上，研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)通過旋轉(zhuǎn)中心軸與研磨徑向移動機構(gòu)的徑向滑塊轉(zhuǎn)動連接，當(dāng)研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)的研磨傾斜角度確定后，通過傾斜緊固螺釘將研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)與研磨徑向移動機構(gòu)的徑向滑塊固定，研磨磁極組安裝在研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)上，裝卡在工件裝卡驅(qū)動機構(gòu)的工件穿過研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)的軸中心，并設(shè)置于研磨磁極組之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于精磨螺旋槽的裝置，其特征在于，所述研磨軸向移動機構(gòu)包括副伺服電機、絲杠、軸向滑道、托板、軸向滑塊，副伺服電機主軸通過聯(lián)軸器連接絲杠，絲杠兩側(cè)設(shè)置軸向滑道，軸向滑塊與絲杠螺紋連接、與軸向滑道滑動連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于精磨螺旋槽的裝置，其特征在于，所述研磨徑向移動機構(gòu)包括滑塊導(dǎo)軌、徑向滑塊、徑向驅(qū)動電機，滑塊導(dǎo)軌垂直于托板滑動方向固定在托板上，徑向驅(qū)動電機也固定在托板上，徑向滑塊與滑塊導(dǎo)軌滑動連接，徑向驅(qū)動電機通過絲杠與徑向滑塊傳動連接，所述徑向滑塊向上設(shè)有支架，該支架通過旋轉(zhuǎn)中心軸連接研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)的磁極支架。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于精磨螺旋槽的裝置，其特征在于，所述研磨裝卡驅(qū)動結(jié)構(gòu)包括磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機、磁極支架、弧形鐵、同步帶、小帶輪、大帶輪，弧形鐵通過軸承安裝在磁極支架的軸中心部位，在弧形鐵的軸中心處設(shè)有工件穿接孔，弧形鐵的一端安裝研磨磁極組，弧形鐵的另一端連接大帶輪，磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機通過小帶輪和同步帶傳動連接大帶輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于精磨螺旋槽的裝置，其特征在于，所述研磨磁極組包括磁極頭、永久磁極，磁極頭設(shè)置在永久磁極端部，永久磁極通過螺母安裝在弧形鐵上。
6.一種采用如權(quán)利要求1-5其中任意一項所述的裝置進行精磨螺旋槽的工藝，其特征在于，由磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機通過同步帶驅(qū)動弧形鐵旋轉(zhuǎn)，徑向驅(qū)動電機和副伺服電機分別帶動磁極支架徑向移動和橫向移動；根據(jù)不同升角的螺旋槽研磨要求，調(diào)整磁極支架的偏轉(zhuǎn)角度，使磁極頭與螺旋槽配合，在精磨螺旋槽的過程中，各個磁極頭距離螺旋槽間隙依次遞變；研磨磁極組沿工件軸向運動速度等于工件的旋轉(zhuǎn)速度與工件的螺距的乘積。
一種用于精磨螺旋槽的裝置及工藝
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及利用磁力研磨精磨工件的領(lǐng)域，尤其涉及一種用于精磨螺旋槽的裝置及工藝。
背景技術(shù)
在機械制造領(lǐng)域中，用于動力傳動的零件很多，最常見的就是將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動的螺旋桿，或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運動。螺旋傳動桿在工具機械和精密機械上是最常見的傳動元件，其主要功能將螺旋運動轉(zhuǎn)化為線性運動，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向作用力。螺旋傳動元件在航空航天、汽車領(lǐng)域、醫(yī)療等行業(yè)中應(yīng)用廣泛；然而，為了保證機械傳動的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，對于傳動件中螺旋槽接觸位置精度要求特別高。傳動的螺旋槽研磨裝置大都是砂輪研磨，砂輪直接與螺旋槽表面接觸，材料去除量比較大且且研磨后螺旋槽表面比較粗糙，打磨痕跡比較深，加工后的表面質(zhì)量達(dá)不到使用要求?！安殚喯嚓P(guān)資料，中國專利公布的一種直管內(nèi)外表面同步拋光的磁力研磨裝置，公開號為CN 203236309U，公開了一種直管內(nèi)外表面同步拋光的磁力研磨裝置，可實現(xiàn)對直管內(nèi)外表面同步拋光加工。其磁極支撐座和工件同軸線，利用固定磁極支撐座和旋轉(zhuǎn)工件間的相對運動，實現(xiàn)對直管內(nèi)外表面的同步光整，但其只能對直管內(nèi)外表面進行同步拋光，卻不能實現(xiàn)對不同型號、不同升角螺旋槽的精磨研磨。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于精磨螺旋槽的裝置及工藝，解決螺旋槽表面存在毛刺、加工紋理的工藝問題；通過磁力研磨實現(xiàn)對不同型號、不同螺旋升角的螺旋槽表面的加工。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
一種用于精磨螺旋槽的裝置，包括工件裝卡驅(qū)動機構(gòu)、研磨軸向移動機構(gòu)、研磨徑向移動機構(gòu)、研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)、研磨磁極組、旋轉(zhuǎn)中心軸、傾斜緊固螺釘，研磨軸向移動機構(gòu)設(shè)置在工件裝卡驅(qū)動機構(gòu)的下方，研磨軸向移動機構(gòu)平行于裝卡后的工件，研磨徑向移動機構(gòu)安裝在研磨橫向移動機構(gòu)的托板上，研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)通過旋轉(zhuǎn)中心軸與研磨徑向移動機構(gòu)的徑向滑塊轉(zhuǎn)動連接，當(dāng)研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)的研磨傾斜角度確定后，通過傾斜緊固螺釘將研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)與研磨徑向移動機構(gòu)的徑向滑塊固定，研磨磁極組安裝在研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)上，裝卡在工件裝卡驅(qū)動機構(gòu)的工件穿過研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)的軸中心，并設(shè)置于研磨磁極組之間。
所述研磨軸向移動機構(gòu)包括副伺服電機、絲杠、軸向滑道、托板、軸向滑塊，副伺服電機主軸通過聯(lián)軸器連接絲杠，絲杠兩側(cè)設(shè)置軸向滑道，軸向滑塊與絲杠螺紋連接、與軸向滑道滑動連接。
所述研磨徑向移動機構(gòu)包括滑塊導(dǎo)軌、徑向滑塊、徑向驅(qū)動電機，滑塊導(dǎo)軌垂直于托板滑動方向固定在托板上，徑向驅(qū)動電機也固定在托板上，徑向滑塊與滑塊導(dǎo)軌滑動連接，徑向驅(qū)動電機通過絲杠與徑向滑塊傳動連接，所述徑向滑塊向上設(shè)有支架，該支架通過旋轉(zhuǎn)中心軸連接研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)的磁極支架。
所述研磨裝卡驅(qū)動結(jié)構(gòu)包括磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機、磁極支架、弧形鐵、同步帶、小帶輪、大帶輪，弧形鐵通過軸承安裝在磁極支架的軸中心部位，在弧形鐵的軸中心處設(shè)有工件穿接孔，弧形鐵的一端安裝研磨磁極組，弧形鐵的另一端連接大帶輪，磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機通過小帶輪和同步帶傳動連接大帶輪。
所述研磨磁極組包括磁極頭、永久磁極，磁極頭設(shè)置在永久磁極端部，永久磁極通過螺母安裝在弧形鐵上。
一種進行精磨螺旋槽的工藝，由磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機通過同步帶驅(qū)動弧形鐵旋轉(zhuǎn)，徑向驅(qū)動電機和副伺服電機分別帶動磁極支架徑向移動和橫向移動；根據(jù)不同升角的螺旋槽研磨要求，調(diào)整磁極支架的偏轉(zhuǎn)角度，使磁極頭與螺旋槽配合，在精磨螺旋槽的過程中，各個磁極頭距離螺旋槽間隙依次遞變；研磨磁極組沿工件軸向運動速度等于工件的旋轉(zhuǎn)速度與工件的螺距的乘積。
與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明與傳統(tǒng)的螺旋槽研磨方式比較，研磨磁極組角度可以偏轉(zhuǎn)，能夠?qū)Σ煌菪堑穆菪龡U實現(xiàn)研磨；磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機帶動研磨磁極組旋轉(zhuǎn)，提高了磁力研磨螺旋槽內(nèi)表面的研磨效率。根據(jù)研磨精度要求的不同，可以通過更換不同粒徑磨粒實現(xiàn)螺旋槽內(nèi)表面不同精度的加工；利用磁力研磨的原理，磨粒在螺旋槽內(nèi)如同磁力刷一樣對表面進行研磨，磨粒與工件表面是柔性接觸，不會損傷工件的表面形貌，對螺旋槽研磨后，粗糙度明顯降低，螺旋槽內(nèi)表面均勻光滑，磁力研磨加工后的螺旋槽表面還有殘余壓應(yīng)力，能夠提高螺旋槽表面的抗疲勞強度和使用壽命。本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)可以采用全自動化設(shè)計，通過觸摸屏設(shè)置研磨參數(shù)，更換不同粒徑的磨粒，即可實現(xiàn)螺旋槽內(nèi)表面的精加工。
附圖說明
圖1是本發(fā)明一種用于精磨螺旋槽的裝置的主視圖；
圖2是一種用于精磨螺旋槽的裝置的俯視圖；
圖3是螺旋槽內(nèi)磁極頭研磨加工過程工藝示意圖。
圖中：1-底座；2-主軸單元；3-觸摸屏；4-磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機；5-小帶輪；6-法蘭盤；7-同步帶；8-三爪卡盤；9-工件(螺旋槽桿件)；10-磁極頭；11-弧形鐵；12-磁極組支架；13-大帶輪；14-工件支撐尾座；15-副伺服電機；16-聯(lián)軸器；17-絲杠定位軸承座一；18-絲杠；19-托板；20-絲杠定位軸承座二；21-徑向驅(qū)動電機；22-徑向滑塊；23-徑向?qū)к墸?4-限位傳感器；25-鈑金罩；26-軸向滑塊；27-磨粒擋蓋；28-傾斜緊固螺釘；29-旋轉(zhuǎn)中心軸；30-裝置外殼；31-密封柔性風(fēng)琴防護罩；32-螺旋槽；33-永久磁極；34-磨料。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細(xì)地描述，但是應(yīng)該指出本發(fā)明的實施不限于以下的實施方式。
如圖1-圖3所示，一種用于精磨螺旋槽的裝置，包括工件裝卡驅(qū)動機構(gòu)、研磨軸向移動機構(gòu)、研磨徑向移動機構(gòu)、研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)、研磨磁極組、旋轉(zhuǎn)中心軸、傾斜緊固螺釘，研磨軸向移動機構(gòu)設(shè)置在工件裝卡驅(qū)動機構(gòu)的下方，研磨軸向移動機構(gòu)平行于裝卡后的工件，研磨徑向移動機構(gòu)安裝在研磨橫向移動機構(gòu)的托板19上，研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)通過旋轉(zhuǎn)中心軸29與研磨徑向移動機構(gòu)的徑向滑塊22轉(zhuǎn)動連接，當(dāng)研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)的研磨傾斜角度確定后，通過傾斜緊固螺釘28將研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)與研磨徑向移動機構(gòu)的徑向滑塊22固定，研磨磁極組安裝在研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)上，裝卡在工件裝卡驅(qū)動機構(gòu)的工件9穿過研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)的軸中心，并設(shè)置于研磨磁極組之間。
工件裝卡驅(qū)動機構(gòu)包括法蘭盤6、三爪卡盤8、工件支撐尾座14，三爪卡盤8通過法蘭盤6安裝在主軸單元2上，工件支撐尾座14與三爪卡盤8相對設(shè)置，主軸單元2內(nèi)設(shè)主伺服減速電機。工件支撐尾座14固定在底座1上。
所述研磨軸向移動機構(gòu)包括副伺服電機15、絲杠18、軸向滑道、托板19、軸向滑塊26，副伺服電機15主軸通過聯(lián)軸器16連接絲杠18，絲杠18兩側(cè)設(shè)置軸向滑道，軸向滑塊26與絲杠18螺紋連接、與軸向滑道滑動連接。
絲杠18由絲杠定位軸承座一17和絲杠定位軸承座二20支撐，兩個絲杠定位軸承座固定在底座1上，絲杠18通過聯(lián)軸器16與副伺服電機15相連接，副伺服電機15固定在底座1上。密封柔性風(fēng)琴防護罩31安裝在絲杠18上方，密封柔性風(fēng)琴防護罩31兩端固定在兩個絲杠軸承座兩端。
研磨徑向移動機構(gòu)包括滑塊導(dǎo)軌23、徑向滑塊22、徑向驅(qū)動電機21，滑塊導(dǎo)軌23垂直于托板19滑動方向固定在托板19上，徑向驅(qū)動電機21也固定在托板19上，徑向滑塊22與滑塊導(dǎo)軌23滑動連接，徑向驅(qū)動電機21通過絲杠與徑向滑塊22傳動連接，所述徑向滑塊22向上設(shè)有支架，該支架通過旋轉(zhuǎn)中心軸29連接研磨裝卡驅(qū)動機構(gòu)的磁極支架12。
在徑向驅(qū)動電機21的驅(qū)動下徑向滑塊22在徑向?qū)к?3上來回移動。
所述研磨裝卡驅(qū)動結(jié)構(gòu)包括磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機4、磁極支架12、弧形鐵11、同步帶7、小帶輪12、大帶輪13，弧形鐵11通過軸承安裝在磁極支架12的軸中心部位，在弧形鐵11的軸中心處設(shè)有工件9穿接孔，弧形鐵11的一端安裝研磨磁極組，弧形鐵11的另一端連接大帶輪13，磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機4通過小帶輪12和同步帶7傳動連接大帶輪13。
磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機14固定在磁極支架12上，小帶輪5固定在磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機4軸上，弧形鐵11與大帶輪13同心固定，同步帶7將大帶輪13和小帶輪5連接。
所述研磨磁極組包括磁極頭10、永久磁極33，磁極頭10設(shè)置在永久磁極33端部，永久磁極33通過螺母安裝在弧形鐵11上。
磨粒擋蓋27固定在磁極支架12上，設(shè)置在研磨磁極組的前方。磁極頭10和永久磁極33可以根據(jù)工件9的螺旋槽32規(guī)格進行更換。研磨磁極組在弧形鐵11的帶動下能夠進行旋轉(zhuǎn)，精磨螺旋槽32過程中，各個磁極頭10距離螺旋槽32間隙依次遞變。
根據(jù)不同升角的螺旋槽32研磨要求，松動傾斜緊固螺釘28，磁極支架12角度偏轉(zhuǎn)，磁極頭10與螺旋槽32配合。磁極支架12相對工件9軸線傾斜角度可調(diào)，能夠滿足不同螺旋升角的桿件研磨需求。
一種進行精磨螺旋槽的工藝，由磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機4通過同步帶5驅(qū)動弧形鐵11旋轉(zhuǎn)，徑向驅(qū)動電機21和副伺服電機15分別帶動磁極支架12徑向移動和軸向移動；根據(jù)不同升角的螺旋槽32研磨要求，調(diào)整磁極支架12的偏轉(zhuǎn)角度，使磁極頭10與螺旋槽32配合，在精磨螺旋槽32的過程中，各個磁極頭10距離螺旋槽32間隙依次遞變；研磨磁極組沿工件9軸向運動速度等于工件9的旋轉(zhuǎn)速度與工件9的螺距的乘積。
實施例1：
主伺服減速電機功率為750W，副伺服電機15功率400W，主伺服減速電機帶動三爪卡盤8旋轉(zhuǎn)，三爪卡盤8與工件支撐尾座14共同定位工件，工件9長度為1200mm、直徑為Φ70mm，螺距16mm，螺旋升角為30度。
鈑金罩25固定在底座1上，主軸單元2內(nèi)置主伺服減速電機，法蘭盤6連接主伺服減速電機主軸和三爪卡盤8底座，與工件9同一軸線，主伺服減速電機控制三爪卡:8的旋轉(zhuǎn)速度。觸摸屏3安裝在鈑金罩25表面，鈑金罩25內(nèi)設(shè)控制系統(tǒng)。通過觸摸屏3可以輸入各種研磨參數(shù)，包括研磨時間、主伺服減速電機主軸轉(zhuǎn)速、副伺服電機15轉(zhuǎn)速、磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機4轉(zhuǎn)速。主伺服減速電機上電，三爪卡盤8夾持工件9旋轉(zhuǎn)，副伺服電機15得電，絲杠18旋轉(zhuǎn)，磁極支架12在軸向滑道上來回移動，使得研磨磁極組沿軸向往復(fù)運動。徑向驅(qū)動電機21上電可以調(diào)節(jié)磁極組的徑向移動位置，加工不同螺旋升角的螺旋桿9，調(diào)節(jié)傾斜緊固螺釘28，使磁極支架12繞旋轉(zhuǎn)中心軸29轉(zhuǎn)動。見圖3，永久磁極33下端的磁極頭10上吸附著大量的磁性磨料34，磁性磨粒34和工件9的螺旋槽32表面柔性接觸，實現(xiàn)了對工件(螺旋桿)9表面精磨加工。
在絲杠18的兩個極限位置處設(shè)置有限位傳感器24，副伺服電機15帶動絲杠18旋轉(zhuǎn)，研磨磁極組沿工件9的軸向方向移動，當(dāng)研磨磁極組到達(dá)指定限位傳感器24位置，限位傳感器24將研磨磁極組的位置信息傳遞給控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)將此信號傳遞給副伺服電機15，副伺服電機15主軸開始反轉(zhuǎn)。研磨磁極組移動到下一個限位傳感器24位置，實現(xiàn)工件9的一次往返研磨。加工時間10min后，經(jīng)過磁極頭10反復(fù)對螺旋槽32進行精磨加工，最終獲得具有較低表面粗糙度和表面殘余壓應(yīng)力的高質(zhì)量的光潔表面。
本發(fā)明采用特殊的磁極支座12，其上安裝的磁極與工件軸線間距遞變；磁極支座12傾斜角度可調(diào)，能夠滿足不同螺旋升角的螺旋槽32精磨需求；研磨磁極組由磁極組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機4帶動旋轉(zhuǎn)，研磨磁極組的旋轉(zhuǎn)速度與其沿工件9軸線的移動速度必須滿足一定的算術(shù)關(guān)系。本發(fā)明中螺旋槽研磨采用磁力研磨的原理，由永久磁極33下端的磁極頭10吸附磨粒34，磨粒34在研磨過程中像“磁粒刷”一樣去摩擦螺旋槽32表面，因磨粒34與螺旋槽32表面是柔性接觸，研磨后的工件并不會改變形狀精度，而且保證了研磨質(zhì)量。
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