一种磨抛测一体化砂带工具制造技术

本发明专利技术涉及一种磨抛测一体化砂带工具，属于精密自由曲面磨削抛光领域。连杆升降单元固定于壳体上部，公转支撑单元固定在连杆升降单元下方，自转驱动单元固定在公转支撑单元上部，公转驱动单元固定在公转支撑单元下部，砂带导轮单元固定在公转支撑单元上，接触轮单元和激光测距仪固定在公转支撑单元下部。优点是兼具测量、磨削和抛光能力，通过伸缩气缸驱动公转支架改变工具加工模式，过程快速简单，工具具有快速磨削模式、精密抛光模式和光整抛光模式，可以在一次装夹中完成从毛坯到成品的加工过程，适用于对效率和质量都有要求的自由曲面一体化加工。

An integrated abrasive belt tool for grinding, throwing and measuring

【技术实现步骤摘要】
一种磨抛测一体化砂带工具
本专利技术属于精密自由曲面磨削抛光领域，涉及一种砂带磨削抛光装置，尤其是涉及一种磨抛测一体化砂带工具，
技术介绍
作为兼有磨削、研磨和抛光等多种作用的复合加工工艺，砂带磨削技术从其产生至今经历了手工磨削、专用磨床再到自动化控制等发展过程。近些年来，砂带磨削技术应用越发广泛，其应用主要体现在磨削抛光领域，特别是叶片加工领域，同时也应用于齿轮端面磨削抛光、钢化玻璃边缘磨削、钢轨磨削、步枪机匣抛光等领域。与传统的砂轮磨削方法相比，砂带磨削具有下述三种优势：首先砂带与加工表面的接触属于柔性接触，不易损坏工件表面形貌；其次砂带磨粒切刃相比于砂轮磨粒更锋利，因此磨削能力更强；最后砂带磨削是一种“冷态磨削”，磨削后的工件表面温度低，不容易存在磨削烧伤的情况。欧美等西方国家在砂带磨床
研究较早，生产制造的砂带磨床实现了对砂带多形式应用，其中，美国是在这一领域成果最为显著，由木材加工到各种金属材料的加工，砂带磨削技术应用几乎遍及所有领域。德国在民主德国期间就开始了砂带磨床的研究，根据砂带磨床的工作特性，在结构设计上提高了机床的加工精度，在重负荷砂带磨头、高效强力砂带磨床领域具有较强优势。德国IBS公司开发的六轴数控砂带磨床MTS100-6CNC可以对各种型面的叶片进行加工，具有仿形磨削、压力控制磨削和数控磨削力加工等多种方式，具有较高的加工精度和效率。然而与砂带磨削在半精密加工领域的广泛应用不同的是，砂带抛光在自由曲面精密加工领域的应用受到很多限制。其中一个重要限制因素是砂带抛光去除函数形状为拱形，与理想的类高斯形去除函数大相径庭。拱形去除函数会对加工接触点周边造成影响难以实现误差收敛，而且会在工件表面残留明显的条状去除痕迹，破坏工件表面整体光整性，并不适用对工件表面质量要求较高的光整加工和对工件形状精度要求较高的精密加工。
技术实现思路
本专利技术提供一种磨抛测一体化砂带工具，以解决传统砂带磨削工具不具备精密定点修形能力的问题。本专利技术采用的技术方案是：包括壳体单元、连杆升降单元、公转支撑单元、自转驱动单元、公转驱动单元、砂带导轮单元、接触轮单元和激光测距仪，其中连杆升降单元固定于壳体上部，公转支撑单元固定在连杆升降单元下方，自转驱动单元固定在公转支撑单元上部，公转驱动单元固定在公转支撑单元下部，砂带导轮单元固定在公转支撑单元上，接触轮单元和激光测距仪固定在公转支撑单元下部。本专利技术所述壳体单元包括连杆壳体、主壳体、第一齿圈壳体和第二齿圈壳体，其中连杆壳体、主壳体、第一齿圈壳体和第二齿圈壳体分别通过螺栓连接；本专利技术所述连杆升降单元，包括伸缩气缸、短连杆、第一长连杆、第二长连杆、第三长连杆、第四长连杆和支架连杆，其中第一长连杆、第二长连杆、第三长连杆、第四长连杆组成了四连杆结构，其上部连接在连杆壳体内部、下部与支架连杆铰接，伸缩气缸固定在连杆壳体一侧，伸缩气缸一端经短连杆与四连杆结构相连；本专利技术所述公转支撑单元包括第一插销、公转端盖、第一公转轴承、第二公转轴承、公转支架、第二插销，其中第一插销、第二插销插入主壳体中，公转支架通过第一公转轴承、第二公转轴承和公转端盖连接在支架连杆上；本专利技术所述公转驱动单元包括电机、第一齿圈、主动轴、主动轴承、第二公转齿轮、第一公转齿轮、第二齿圈和主动轴端盖，其中电机固定在公转支架下部一侧，主动轴连接在电机上并通过主动轴承和主动轴端盖固定在公转支架下部，第一公转齿轮、第二公转齿轮固定在主动轴上分别可与固定在第一齿圈壳体和第二齿圈壳体上的第一齿圈、第二齿圈啮合；本专利技术所述自转驱动单元包括从动轴、第一从动轴承、从动轴端盖、第二从动轴承、第一自转齿轮、第二自转齿轮和主动带轮，其中从动轴通过第一从动轴承、第二从动轴承和从动轴端盖固定在公转支架上部，主动带轮固定在主动轴上，从动轴通过第一自转齿轮、第二自转齿轮与主动轴相连；本专利技术所述砂带导轮单元包括砂带、第一一级导轮、第一二级导轮、第一导轮排、第一三级导轮、第二一级导轮、第二二级导轮、第二导轮排和第二三级导轮，其中第一一级导轮、第二一级导轮固定在公转支架上部，第一导轮排、第二导轮排固定在公转支架下部，第一二级导轮、第二二级导轮和第一三级导轮、第二三级导轮固定在第一导轮排、第二导轮排上；本专利技术所述接触轮单元包括接触轮排、快速磨削接触轮、光整抛光接触轮、精密抛光接触轮、接触轮轴承、压紧螺母，其中接触轮排通过接触轮轴承和压紧螺母固定在公转支架下部，快速磨削接触轮、光整抛光接触轮和精密抛光接触轮固定在接触轮排上。本专利技术具有测量工件表面形貌的能力，并能根据测量结果选择对应的加工模式，具有快速磨削、光整抛光与精密抛光三种运动模式，分别用于材料快速去除、表面光整去除磨削纹路和精密定点去除，从而在一次装夹中完成自由曲面精密加工的全部工序，消除反复装卸带来的加工误差，提高加工效率。本专利技术具有以下优点：1、本专利技术兼具测量、磨削和抛光能力，通过伸缩气缸驱动公转支架改变工具加工模式，过程快速简单，工具具有快速磨削模式、精密抛光模式和光整抛光模式，可以在一次装夹中完成从毛坯到成品的加工过程，适用于对效率和质量都有要求的自由曲面一体化加工。2、本专利技术改进了传统砂带抛光的运动方式，通过自转运动带动公转运动，通过一台电机驱动砂带在工件表面形成类高斯型去除函数，使砂带工具具备了定点精密去除的能力。3、本专利技术改进了传统的砂带布置方式，砂带分别缠绕于主动带轮和从动轴上，随两者转动单向运动，大大延长砂带长度，可以在无冷却液的重负荷高效强力磨削中保持冷态磨削，降低对机床冷却系统和过滤系统的要求，同时提升砂带使用寿命。4、本专利技术采用了弹性鼓形接触轮配合渐变导轮的模式，使砂带逐步弯曲，紧密包络于接触轮上，防止砂带在抛光模式中受力脱离的同时，是磨削工具头自动适应加工表面形状，进行接触力均匀的柔性加工，保护加工表面不受损伤。5、本专利技术将激光测距仪布置在工具底部，通过测量工件与工具的距离，获取工件表面形貌，实现了工件的在位测量，减少了离位测量带来的误差，并提高了加工效率。6、本专利技术通过单电机驱动双自由度运动且可以通过切换加工模式使用两种不同的公自转速度比，在减少结构冗余的同时，有利于维持稳定的公自转速度比，提升去除函数稳定性。附图说明图1a是本专利技术的结构示意图；图1b是图1a的右视图；图2是本专利技术的爆炸图；图3a是图1b的A-A剖视图；图3b是图1a的B-B剖视图；图4是本专利技术公转支架的结构示意图；图5a是本专利技术快速磨削模式时的结构示意图；图5b是本专利技术精密抛光模式时的结构示意图；图6a是本专利技术的拱形去除函数图；图6b是本专利技术拱形去除函数形成的表面加工结果图；图6c是本专利技术的类高斯形去除函数图；图6d是本专利技术类高斯形去除函数形成的表面加工结果图；图7是本专利技术在精密抛光和光整抛光状态下去除函数形状的区别图；图8a是本专利技术一级导轮曲率示意图；...

【技术保护点】
1.一种磨抛测一体化砂带工具，其特征在于：包括壳体单元、连杆升降单元、公转支撑单元、自转驱动单元、公转驱动单元、砂带导轮单元、接触轮单元和激光测距仪，其中连杆升降单元固定于壳体上部，公转支撑单元固定在连杆升降单元下方，自转驱动单元固定在公转支撑单元上部，公转驱动单元固定在公转支撑单元下部，砂带导轮单元固定在公转支撑单元上，接触轮单元和激光测距仪固定在公转支撑单元下部。/n

【技术特征摘要】
1.一种磨抛测一体化砂带工具，其特征在于：包括壳体单元、连杆升降单元、公转支撑单元、自转驱动单元、公转驱动单元、砂带导轮单元、接触轮单元和激光测距仪，其中连杆升降单元固定于壳体上部，公转支撑单元固定在连杆升降单元下方，自转驱动单元固定在公转支撑单元上部，公转驱动单元固定在公转支撑单元下部，砂带导轮单元固定在公转支撑单元上，接触轮单元和激光测距仪固定在公转支撑单元下部。


2.根据权利要求1所述的一种磨抛测一体化砂带工具，其特征在于：所述壳体单元包括连杆壳体、主壳体、第一齿圈壳体和第二齿圈壳体，其中连杆壳体、主壳体、第一齿圈壳体和第二齿圈壳体分别通过螺栓连接。


3.根据权利要求1所述的一种磨抛测一体化砂带工具，其特征在于：所述连杆升降单元，包括伸缩气缸、短连杆、第一长连杆、第二长连杆、第三长连杆、第四长连杆和支架连杆，其中第一长连杆、第二长连杆、第三长连杆、第四长连杆组成了四连杆结构，其上部连接在连杆壳体内部、下部与支架连杆铰接，伸缩气缸固定在连杆壳体一侧，伸缩气缸一端经短连杆与四连杆结构相连。


4.根据权利要求1所述的一种磨抛测一体化砂带工具，其特征在于：所述公转支撑单元包括第一插销、公转端盖、第一公转轴承、第二公转轴承、公转支架、第二插销，其中第一插销、第二插销插入主壳体中，公转支架通过第一公转轴承、第二公转轴承和公转端盖连接在支架连杆上。


5.根据权利要求1所述的一种磨抛测一体化砂带工具，其特征在于：所述公转驱动单元包括电机、第一齿圈、主动轴、主动轴承、第二公转齿轮、第一公转齿轮、第二齿圈和主动轴端盖...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢中阳，杨旭，赵继，曲兴田，谢国宏，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22