砂轮主轴倾斜放置并可空间转动的超精密磨削装置制造方法及图纸

砂轮主轴倾斜放置并可空间转动的超精密磨削装置，属于超精密加工技术领域。本发明专利技术是针对小尺寸复杂结构件加工过程中容易产生工具砂轮和工件干涉及曲面曲率半径过小造成加工困难的问题。本发明专利技术的竖直轴运动平台固定件通过内六角螺钉固定在竖直结构件的横梁上，直角转台连接件通过台阶定位销定位并与竖直轴运动平台的运动部件连接，精密直驱转台固定在直角转台连接件的下安装面上，且所述直角转台连接件为两个相互垂直的方板构成的L型结构，一维微位移平台通过过渡连接件连接在精密直驱转台的下侧，一维微位移平台的下连接面通过过渡连接件与超精密定位平台的上端面连接。本发明专利技术适用于作为超精密磨削装置使用。

An ultra precision grinding device with a grinding wheel spindle placed obliquely and with spatial rotation

The utility model relates to an ultra precision grinding device with the main shaft of the grinding wheel positioned and can rotate in space, belonging to the technical field of ultra precision machining. The invention is easy to produce tool grinding wheel and workpiece interference and the curvature radius of the curved surface is too small and difficult to process in the process of processing the small size complex structural parts. The invention of the vertical axis motion platform is fixed by six screws are fixed on the vertical beam angle structure on the right turntable connected by positioning steps and pin the moving parts and vertical axis motion platform, precision direct drive turntable turntable is fixed on the rectangular connectors under the mounting surface, and the rectangular table L type connector structure is composed of two mutually perpendicular plate, the lower dimensional micro displacement platform through the transition connecting member in precision direct drive turntable, connecting upper end of one dimension micro displacement platform connecting surface through the transition connecting piece and ultra precision positioning platform. The invention is suitable for use as an ultra precise grinding device.

【技术实现步骤摘要】
砂轮主轴倾斜放置并可空间转动的超精密磨削装置
本专利技术属于超精密加工

技术介绍
目前随着科学技术的不断发展，国防工业、航空航天科技、微电子工业及医疗器械等领域，不仅对所需求零件的加工质量提出了更高要求，如具有较高的面型精度和较低的表面粗糙度值，而且零件的结构越来越复杂化，零件材料越来越多样化，这些要求和特点使得零件加工难度也随之增加。而超精密磨削加工尤其是采用超硬磨料砂轮的磨削加工，因具有加工范围广、加工能力强、加工温度低、加工表面质量好等特点而在这些领域的零件加工中占有重要的地位。目前对于凸面或是曲率半径尺寸较大的内凹面类零件的磨削加工，多以V型或圆弧砂轮作为磨削工具，采用垂直砂轮主轴的磨削方式实现。而对于小口径的内凹类零件的磨削加工，例如口径小于40mm，最小曲率半径小于2mm的复杂结构件，磨削工具尺寸受到很大限制，同时垂直砂轮主轴的磨削方式无法避免加工过程中工具与工件间干涉的产生，所以传统的以V型或圆弧砂轮作为磨削工具的垂直砂轮主轴的磨削方式并不能胜任此类零件的超精密磨削加工。基于该类零件的结构特点和加工要求，需设计一种主轴倾斜放置并且可以绕Z轴旋转的磨削装置，为了保证在旋转过程中砂轮中心位置不发生改变，以保证磨削后工件的面形精度，需要配有快速而高精度的调整装置。同时装置的静动态刚度及静动态特性对超精密磨削后工件的面形精度和表面质量具有显著的影响，因此超精密磨削装置应该具有较大的静动态刚度和较好的静动态特性。
技术实现思路
本专利技术是针对小尺寸复杂结构件加工过程中容易产生工具砂轮和工件干涉及曲面曲率半径过小造成加工困难的问题，提出了一种砂轮主轴倾斜放置并可空间转动的超精密磨削装置。本专利技术所述的砂轮主轴倾斜放置并可空间转动的超精密磨削装置，它包括竖直结构件1、竖直轴运动平台2、直角转台连接件3、精密直驱转台4、线缆固定装置5、工作液转接装置6、过渡连接件7、一维微位移平台8、球头金刚石砂轮9、砂轮主轴10、砂轮主轴夹持装置11、超精密定位平台防护装置12、超精密定位平台13和竖直轴防护装置14；竖直轴运动平台2的固定件通过内六角螺钉固定在竖直结构件1的横梁上，直角转台连接件3通过台阶定位销定位并与竖直轴运动平台2的运动部件连接，精密直驱转台4固定在直角转台连接件3的下安装面上，一维微位移平台8通过过渡连接件7连接在精密直驱转台4的下侧，一维微位移平台8的下连接面通过螺栓与超精密定位平台13的上端面连接；砂轮主轴夹持装置11通过螺钉与超精密定位平台13的下端面连接，砂轮主轴10安装于砂轮主轴夹持装置11的圆孔中，通过内六角螺钉进行固定，球头金刚石砂轮9通过弹性夹头安装在砂轮主轴10底端；竖直轴防护装置14安装在竖直结构件1的横梁上，竖直轴防护装置14套设在竖直轴运动平台2的外侧，用于对竖直轴运动平台2的防护；工作液转接装置6安装在竖直轴防护装置14的内侧，所述工作液转接装置6用于实现工作液喷嘴的添加和转换；超精密定位平台防护装置12通过螺钉连接与超精密定位平台13连接，且超精密定位平台防护装置12套设在超精密定位平台13的外侧；线缆固定装置5用于固定砂轮主轴10的动力线和控制线。本专利技术所述的磨削装置的运动系统主要由直线运动平台、精密直驱转台、超精密定位平台和高速精密电主轴组成，并且每一个运动轴及运动平台均通过控制及反馈信号线与独立的驱动器相连，驱动器连接运动控制卡，受控于上位机上的软件运动控制系统，可以实现单独或联合运动。在进行磨削加工前，需要调整球头砂轮球心的空间位置，使其位于直驱转台的旋转轴线上，以避免在加工过程中当球头砂轮随精密直驱转台旋转时球头砂轮的空间位置发生改变，从而改变磨削加工轨迹。装置中的一维微位移平台和超精密定位平台用于实现砂轮的球心相对于转台空间位置的调整，由于在YZ平面内砂轮球心位置只需要在整体装配后调整一次即可，所以在该方向采用一维微位移平台，而在XZ平面内每次更换砂轮都需要重新调整球头砂轮的空间位置，所以采用了超精密定位平台，以实现快速、高精度定位，保证曲面加工前的对刀精度的同时，提高对刀效率。调整砂轮使其与加工程序原点重合，供给磨削工作液，开始磨削加工。磨削加工过程中，竖直运动平台带动砂轮在竖直方向高精度运动，而倾斜放置的砂轮主轴又可随直驱转台做空间旋转运动，通过运动程序控制竖直运动平台和直驱转台的联合运动，在形成工件磨削加工的运动轨迹的同时可以避免加工小尺寸内凹面时零件与工具间干涉的产生。同时，小尺寸的金刚石球头砂轮可以实现小尺寸圆角等结构的磨削加工。附图说明图1为本专利技术所述砂轮主轴倾斜放置并可空间转动的超精密磨削装置除去竖直轴防护装置的结构示意图；图2是本专利技术所述砂轮主轴倾斜放置并可空间转动的超精密磨削装置内部结构示意图；图3为本专利技术所述砂轮主轴倾斜放置并可空间转动的超精密磨削装置的俯视图；图4为本专利技术所述砂轮主轴倾斜放置并可空间转动的超精密磨削装置的立体结构示意图；图5为竖直运动平台的承载能力曲线图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。具体实施方式一、结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述的砂轮主轴倾斜放置并可空间转动的超精密磨削装置，它包括竖直结构件1、竖直轴运动平台2、直角转台连接件3、精密直驱转台4、线缆固定装置5、工作液转接装置6、过渡连接件7、一维微位移平台8、球头金刚石砂轮9、砂轮主轴10、砂轮主轴夹持装置11、超精密定位平台防护装置12、超精密定位平台13和竖直轴防护装置14；竖直轴运动平台2的固定件通过内六角螺钉固定在竖直结构件1的横梁上，直角转台连接件3通过台阶定位销定位并与竖直轴运动平台2的运动部件连接，精密直驱转台4固定在直角转台连接件3的下安装面上，一维微位移平台8通过过渡连接件7连接在精密直驱转台4的下侧，一维微位移平台8的下连接面通过螺栓与超精密定位平台13的上端面连接；砂轮主轴夹持装置11通过螺钉与超精密定位平台13的下端面连接，砂轮主轴10安装于砂轮主轴夹持装置11的圆孔中，通过内六角螺钉进行固定，球头金刚石砂轮9通过弹性夹头安装在砂轮主轴10底端；竖直轴防护装置14安装在竖直结构件1的横梁上，竖直轴防护装置14套设在竖直轴运动平台2的外侧，用于对竖直轴运动平台2的防护；工作液转接装置6安装在竖直轴防护装置14的内侧，所述工作液转接装置6用于实现工作液喷嘴的添加和转换；超精密定位平台防护装置12通过螺钉连接与超精密定位平台13连接，且超精密定位平台防护装置12套设在超精密定位平台13的外侧；线缆固定装置5用于固定砂轮主轴10的动力线和控制线。本实施方式的砂轮主轴安装于砂轮主轴夹持装置的圆孔中，实现砂轮主轴倾斜放置，通过调整砂轮主轴夹持装置上的内六角螺钉的旋入深度，从而调节主轴夹持转置上孔与主轴外圆面间的作用力，并通过摩擦力将主轴夹紧，在调整内六角螺钉旋入深度时应注意夹紧力对主轴工作状态的影响，同时可以更换砂轮主轴夹持装置以获得35-45度范围内的主轴倾角。直角转台连接件通过台阶定位销定位并由内六角螺钉连接与竖直轴运动平台的运动部件上，精密直驱转台连接于直角转台连接件的下本文档来自技高网...

【技术保护点】
砂轮主轴倾斜放置并可空间转动的超精密磨削装置，其特征在于，它包括竖直结构件(1)、竖直轴运动平台(2)、直角转台连接件(3)、精密直驱转台(4)、线缆固定装置(5)、工作液转接装置(6)、过渡连接件(7)、一维微位移平台(8)、球头金刚石砂轮(9)、砂轮主轴(10)、砂轮主轴夹持装置(11)、超精密定位平台防护装置(12)、超精密定位平台(13)和竖直轴防护装置(14)；竖直轴运动平台(2)的固定件通过内六角螺钉固定在竖直结构件(1)的横梁上，直角转台连接件(3)通过台阶定位销定位并与竖直轴运动平台(2)的运动部件连接，精密直驱转台(4)固定在直角转台连接件(3)的下安装面上，一维微位移平台(8)通过过渡连接件(7)连接在精密直驱转台(4)的下侧，一维微位移平台(8)的下连接面通过螺栓与超精密定位平台(13)的上端面连接；砂轮主轴夹持装置(11)通过螺钉与超精密定位平台(13)的下端面连接，砂轮主轴(10)安装于砂轮主轴夹持装置(11)的圆孔中，通过内六角螺钉进行固定，球头金刚石砂轮(9)通过弹性夹头安装在砂轮主轴(10)底端；竖直轴防护装置(14)安装在竖直结构件(1)的横梁上，竖直轴防护装置(14)套设在竖直轴运动平台(2)的外侧，用于对竖直轴运动平台(2)的防护；工作液转接装置(6)安装在竖直轴防护装置(14)的内侧，所述工作液转接装置(6)用于实现工作液喷嘴的添加和转换；超精密定位平台防护装置(12)通过螺钉连接与超精密定位平台(13)连接，且超精密定位平台防护装置(12)套设在超精密定位平台(13)的外侧；线缆固定装置(5)用于固定砂轮主轴(10)的动力线和控制线。...

【技术特征摘要】
1.砂轮主轴倾斜放置并可空间转动的超精密磨削装置，其特征在于，它包括竖直结构件(1)、竖直轴运动平台(2)、直角转台连接件(3)、精密直驱转台(4)、线缆固定装置(5)、工作液转接装置(6)、过渡连接件(7)、一维微位移平台(8)、球头金刚石砂轮(9)、砂轮主轴(10)、砂轮主轴夹持装置(11)、超精密定位平台防护装置(12)、超精密定位平台(13)和竖直轴防护装置(14)；竖直轴运动平台(2)的固定件通过内六角螺钉固定在竖直结构件(1)的横梁上，直角转台连接件(3)通过台阶定位销定位并与竖直轴运动平台(2)的运动部件连接，精密直驱转台(4)固定在直角转台连接件(3)的下安装面上，一维微位移平台(8)通过过渡连接件(7)连接在精密直驱转台(4)的下侧，一维微位移平台(8)的下连接面通过螺栓与超精密定位平台(13)的上端面连接；砂轮主轴夹持装置(11)通过螺钉与超精密定位平台(13)的下端面连接，砂轮主轴(10)安装于砂轮主轴夹持装置(11)的圆孔中，通过内六角螺钉进行固定，球头金刚石砂轮(9)通过弹性夹头安装在砂轮主轴(10)底端；竖直轴防护装置(14)安装在竖直结构件(1)的横梁上，竖直轴防护装置(14)套设在竖直轴运动平台(2)的外侧，用于对竖直轴运动平台(2)的防护；工作液转接装置(...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明君，王廷章，刘赫男，程健，张杰，高万彬，方针，于波，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23