一種可控磨削力浮動光整加工磨頭制造技術

本實用新型專利技術涉及一種可控磨削力浮動光整加工磨頭。包括磨頭本體，浮動連接在磨頭本體前端的磨削工具頭、設置在磨頭本體后端的驅動機構、以及磨削壓力控制元件組成，所述磨頭本體內設有一個通壓縮空氣的壓力腔，滿足平衡條件Fp=Fm-Fg，其中Fp為系統壓力（壓縮空氣提供，由磨削壓力控制元件控制其大小）；Fm為磨削力；Fg為重力、以及各運動部件摩擦力。本實用新型專利技術通過壓縮空氣、補償彈簧、壓力控制調節元件所構建的可控磨削力浮動光整磨頭，通過不同光整加工工具的選用，可完成精密磨削、研磨、拋光等不同光整加工工藝，能夠自動補償光整加工過程的工具磨損；借助CAD/CAM軟件進行光整工具的運動軌跡規劃，配套工業機器人或數控機床，可實現對復雜型面的自動光整加工，可大大提高復雜型面光整加工效率和加工質量，可擺脫當前僅依靠有經驗技工手工從事復雜零件型面光整加工的被動局面。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

一種可控磨削力浮動光整加工磨頭
本技術為一種可控磨削力的浮動光整加工磨頭裝置，適用于精密磨削、研磨和拋光等不同光整加工工藝，涉及復雜型面零件光整加工的

技術介紹
光整加工是提高被加工零件對象表面質量，提高工作可靠性和工作壽命的一種加工工藝，可使零件表面粗糙度達到微米、亞微米甚至納米精度等級水平。光整加工有精密磨肖IJ、研磨、拋光等傳統機械光整工藝，也有近年來發展起來的如超聲波、電子束、激光束、電化學、磁流體等非傳統光整工藝技術。由于目前一些非傳統工藝技術還較難精確控制零件的幾何精度以及受條件因素影響還難以保證其工作穩定性。因而，在目前甚至未來一段時間內，復雜型面零件的光整加工還是以傳統機械式光整加工工藝為主。無論是研磨還是拋光等這些傳統機械式光整加工工藝，除了要求能夠對加工對象有正確的位置定位之外，還要求光整加工工具在各個加工點上能夠施加恒定的接觸力。由于較難同時滿足上述兩個要求，因此目前對一些如模具型腔、渦輪機葉片等復雜型面零件的光整加工大多還是由熟練工人憑借自身的技能和經驗進行手工操作，其勞動工作量大，生產周期長。如模具型腔的研磨和拋光工作量往往占整個模具加工工作量的309Γ80%，而且工作環境惡劣，表面質量穩定性難以保證。
技術實現思路
本技術針對現有技術的不足，提出了一種可控磨削力的浮動光整加工磨頭，該磨頭能夠應用不同的光整加工工具，自動完成復雜型面零件的精密磨削、研磨、拋光等不同光整加工工藝。本技術的技術方案是:包括磨頭本體，浮動連接在磨頭本體前端的磨削工具頭、設置在磨頭本體后端的驅動機構、以及·磨削壓力控制元件組成，所述磨頭本體內設有一個通壓縮空氣的壓力腔，滿足如下平衡條件:Fp=Fm-Fg式中Fp為系統壓力(壓縮空氣提供);Fm為磨削力；Fg為重力以及各運動部件之間產生的摩擦力；其中Fp由磨削壓力控制元件控制其大小，磨削壓力控制元件為壓力調節器，壓力調節器可選用電氣比例閥或可調式氣體壓力閥以控制Fp大小。所述磨頭本體由滾動花鍵軸、花鍵套、磨頭外殼、連接底座、補償彈簧和端蓋組成:滾動花鍵套固設于磨頭外殼內，滾動花鍵軸可移動設置在花鍵套內；連接底座的一端為通過螺栓與滾動花鍵套和磨頭外殼固聯的接合面，另一端為與驅動機構連接的直柄或錐柄，連接底座內部設有一個與滾動花鍵軸端部軸頸相滑動配合的孔腔，該孔腔有與外部壓縮空氣相通的通道；在上述基礎上，本技術進一步的可在磨頭本體內設補償彈簧，補償彈簧穿設在端蓋與滾動花鍵軸肩間的滾動花鍵階梯軸上，磨削壓力控制元件為壓力調節器，壓力調節器可選用電氣比例閥或可調式氣體壓力閥以控制Fp大小。所述驅動機構包括與磨頭本體相連的連接頭和中空結構的高速旋轉驅動的電主軸，電主軸尾部設置有與外部壓縮空氣輸入管相連接的旋轉接頭。光整磨削工具頭由盤形光整磨削工具和軸柄組成，磨削工具與軸柄為鉸接連接，軸柄通過彈簧夾頭固聯在磨頭本體的花鍵軸中心軸孔內。本技術的優點是:本技術通過壓縮空氣、補償彈簧、壓力控制調節元件所構建的可控磨削力浮動光整磨頭，通過不同光整加工工具的選用，可完成精密磨削、研磨、拋光等不同光整加工工藝，能夠自動補償光整加工過程的工具磨損 ’借助CAD/CAM軟件進行光整工具的運動軌跡規劃，配套工業機器人或數控機床，可實現對復雜型面的自動光整加工，可大大提高復雜型面光整加工效率和加工質量，可擺脫當前僅依靠有經驗技工手工從事復雜零件型面光整加工的被動局面。附圖說明圖1為本技術的結構示意圖。圖2為本技術磨削頭受力圖。圖中I為光整工具、2為端蓋、3為滾動花鍵軸、4為花鍵套、5為連接刀柄、6為電主軸、7為旋轉接頭、8為壓縮空氣輸入管道、9為補償彈簧、10為連接底座。具體實施方式本技術以最優選例作為例子進行說明，以便更好的了解本技術。本技術可控磨削力浮動光整加工磨頭，在結構上包括磨頭本體、高速旋轉驅動電主軸6、壓力控制系統以及浮動光整工具I。磨頭本體由滾動花鍵軸3、花鍵套4、磨頭外殼、補償彈簧9、連接底座10和端蓋2組成。滾動花鍵套4固設于磨頭外殼內，滾動花鍵軸3設置在花鍵套4內，可以沿滾動花鍵套4軸線來回移動，連接底座10通過螺栓與滾動花鍵套4和磨頭外殼固聯，補償彈簧9穿設在滾動花鍵軸3的階梯軸上，并受到端蓋2以及滾動花鍵軸3的軸肩約束。連接底座10端部提供與驅動電機連接的中空刀柄，該刀柄可為直柄、BT刀柄(7:24錐度)、HSK刀柄或其它 刀柄結構；在連接底座10內部有一與滾動花鍵軸3端部軸頸相配合的圓柱形孔腔，該孔腔與中空刀柄的中心孔相通，接受外部的壓縮空氣而形成一個壓力腔。滾動花鍵軸3在花鍵套4內的移動范圍受到花鍵軸3前端軸肩與端蓋2以及后端軸肩與連接底座10內端面限制。高速旋轉驅動電主軸6為中空結構，為壓縮空氣提供一輸入通道，其前端提供與磨頭本體刀柄結構相配套的連接結構，其尾部設置有與外部壓縮空氣輸入管相連接的旋轉接頭7，以不致使外部壓縮空氣輸入管道8隨電主軸6而旋轉。浮動光整工具I由一個軸柄和光整工具輪組成，軸柄通過萬向聯軸節與光整工具輪連接，光整工具輪可為精密磨輪、研磨輪、拋光輪等。壓力控制系統包括補償彈簧9、壓力腔、壓縮空氣輸入管道8以及壓力控制調節元件組成，壓力控制調節元件可選用可調式氣體壓力閥或電氣比例閥等。壓力控制系統為光整加工磨頭提供兩方面的作用:一方面:為光整加工提供恒定的工作壓力。磨頭工作時系統的壓力平衡方程如下:Fp=FJFh-Fg(*)式中，FmS磨削力；Fp為系統壓力；Fh為補償彈簧力；Fg為重力以及運動部件摩擦力。將補償彈簧力Fh設置為與Fg相近，那么光整加工的磨削力Fm便與系統設定的壓力Fp相同。光整加工時，若受磨削量、材質等因素影響使磨削力有增大趨勢，此時FJFp，將迫使光整工具I沿磨頭軸線遠離被加工工件，致使磨削量減少，同時導致磨削力減小，直至Fm= Fp為止；若磨削力有減小趨勢，此時Fm〈Fp，將迫使光整工具I沿磨頭軸線進一步切入被加工工件，致使磨削量加大，同時導致磨削力加大，直至Fm= Fp，這樣使光整加工過程一直在恒定的壓力下工作。另一方面:補償光整工具的磨損。工作過程中磨頭在去除多余被加工對象材料之夕卜，光整工具I自身也在不斷地消耗，使其長度不斷縮短，與此同時其磨削量和磨削力也隨之減小，打破了系統力平衡條件。在此狀態下，系統供給的恒定壓力將驅使滾動花鍵軸帶動光整工具I相對于被加工對象進行移動補償，使系統達到新的磨削力平衡條件。本技術光整工具I磨損補償量為L=10-12mm。需注意的是，隨磨損補償量L增大，彈簧力Fh=kL跟隨增大，由式(*)可知彈簧力增大將導致磨削力Fm減小，為此在彈簧9設計時其彈性系數k不宜取大，以不致使 磨削力隨光整工具的消耗有大的波動。權利要求1.一種可控磨削力浮動光整加工磨頭，其特征在于，包括磨頭本體，浮動連接在磨頭本體前端的磨削工具頭、設置在磨頭本體后端的驅動機構、以及磨削壓力控制元件組成，所述磨頭本體內設有一個通壓縮空氣的壓力腔，滿足如下平衡條件: Fp=Fm-Fg 式中Fp為系統壓力(壓縮空氣提供);Fm為磨削力；Fg為重力、各運動部件相互之間產生的摩擦力； 其中Fp由磨削壓力控制元件控制其大小。2.根據權利要求1所述的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種可控磨削力浮動光整加工磨頭，其特征在于，包括磨頭本體，浮動連接在磨頭本體前端的磨削工具頭、設置在磨頭本體后端的驅動機構、以及磨削壓力控制元件組成，所述磨頭本體內設有一個通壓縮空氣的壓力腔，滿足如下平衡條件：Fp=Fm?Fg式中Fp為系統壓力（壓縮空氣提供）；Fm為磨削力；Fg為重力、各運動部件相互之間產生的摩擦力；其中Fp由磨削壓力控制元件控制其大小。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王隆太，項余建，
申請(專利權)人：江蘇省揚州數控機床研究院，王隆太，
類型：實用新型
國別省市：