CN222537200U - 高硬脆材料球体粗加工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高硬脆材料球体粗加工装置，包括：包括窝球器、第一电机、第二电机、滑块组、夹紧装置以及工作台；窝球器采用碗状砂轮，以将待加工材料磨削成球体；第一电机与窝球器连接，第一电机用于驱动窝球器旋转以对待加工材料进行磨削；第二电机与滑块组连接，滑块组与第一电机连接，以通过第二电机驱动滑块组上下移动，带动第一电机上下移动，第一电机上下移动带动窝球器靠近或远离待加工材料；夹紧装置设置在工作台上，且位于窝球器的正下方，以在窝球器对待加工材料进行磨削过程中固定待加工材料。该装置通过旋转窝球器即可将待加工材料进行磨削的部位整体磨圆，磨削效率高，加工时间短，加工质量高。

Description

高硬脆材料球体粗加工装置

技术领域

本实用新型涉及高硬脆材料机械加工技术领域，具体涉及一种高硬脆材料球体粗加工装置。

背景技术

高硬脆材料是指硅材料、蓝宝石、光学玻璃、陶瓷材料等，其具有硬度高、脆性大、抗磨损、抗腐蚀、抗氧化等特性，正是由于其独特的性质，这些特殊材料在高科技技术领域的应用越来越广泛。完整精密高硬脆材料球体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。制作完整精密球体，首先对球体进行粗加工，再对球体进行研磨抛光，以保证球体的精度。现有对球体进行粗加工主要有两种方式，一种方式是通过人工将掏钻的圆柱筒体大致切削成球体，通过工件旋转，筒状磨头不断调整角度对压磨削而成，加工人工劳动强度大，且加工质量参差不齐、安全隐患大；另一种方式是通过数控车床对掏钻的圆柱筒体磨削成球体，加工精度高，但数控车床砂轮为单点单面磨削，磨削效率低，加工时间长。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提供一种高硬脆材料球体粗加工装置，以解决现有技术中对高硬脆材料球体进行粗加工时存在的上述问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高硬脆材料球体粗加工装置，包括窝球器、第一电机、第二电机、滑块组、夹紧装置以及工作台；所述窝球器采用碗状砂轮，以将待加工材料磨削成球体；所述第一电机与所述窝球器连接，所述第一电机用于驱动所述窝球器旋转以对待加工材料进行磨削；所述第二电机与所述滑块组连接，所述滑块组与所述第一电机连接，以通过所述第二电机驱动所述滑块组上下移动，带动所述第一电机上下移动，所述第一电机上下移动并带动所述窝球器靠近或远离待加工材料；所述夹紧装置设置在所述工作台上，且位于所述窝球器的正下方，以在窝球器对待加工材料进行磨削过程中固定待加工材料。

优选地，所述窝球器内部均匀分布有多个凸起的齿部，所述齿部表面及所述窝球器底表面设置有电镀金刚砂，以通过齿部表面及窝球器表面的电镀金刚砂对待加工材料进行磨削。

优选地，所述高硬脆材料球体粗加工装置还包括主轴、第一电机连接板以及第一电机连接件；所述主轴贯穿于所述第一电机连接板、所述第一电机连接件，且所述主轴的一端与所述第一电机连接，所述主轴的另一端与所述窝球器螺纹连接，以使所述第一电机通过主轴控制所述窝球器旋转；所述第一电机连接件面向外部的一侧设置有进水口，所述窝球器的上部设置有进水管路，所述进水口与所述进水管路连通，以在窝球器磨削过程中，从外部通过所述进水口、所述进水管路向窝球器内通入水。

优选地，所述第一电机连接件还包括轴承、骨架油封；所述轴承与所述骨架油封连接，且所述轴承、所述骨架油封安装在所述主轴与所述第一电机连接件之间，以保证窝球器的正常旋转。

优选地，所述滑块组还包括滚珠丝杆、轨道、滚珠丝杆连接组件，所述第二电机与所述滚珠丝杆连接，所述滚珠丝杆通过所述轨道、所述滚珠丝杆连接组件与所述第一电机连接，以通过第二电机驱动滚珠丝杆运动带动所述第一电机上升或下降。

优选地，所述滚珠丝杆连接组件包括第一连接件、第二连接件、第三连接件，所述第一连接件的两侧与所述第一电机连接，所述第一连接件的中间与所述第二连接件连接，所述第二连接件的中间部与所述滚珠丝杆连接，所述第二连接件的两侧与所述第三连接件连接，所述第三连接件安装在所述轨道上，所述轨道与所述滚珠丝杆平行设置，以在所述第二电机驱动所述滚珠丝杆移动时，带动所述第二连接件移动，所述第二连接件移动时带动第三连接件沿着轨道移动，且所述第二连接件移动时带动与其连接的第一连接件移动，进而带动所述第一电机及所述窝球器的移动。

优选地，所述高硬脆材料球体粗加工装置还包括真空吸附器，所述真空吸附器可拆卸地安装在所述夹紧装置上，以固定待加工材料已加工完成的一面。

优选地，所述第一电机为减速电机，所述第二电机为伺服电机。

优选地，球体的直径在50-280mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型在对高硬脆材料球体进行粗加工时，先将待加工材料放置在夹紧装置上夹紧固定，其中，需要进行磨削的部位面向窝球器，然后启动第二电机，第二电机控制第一电机向下移动带动窝球器靠近待加工材料，当窝球器接近待加工材料时，启动第一电机驱动窝球器进行旋转，窝球器在旋转的过程中与待加工材料接触，对待加工材料进行磨削，窝球器采用碗状砂轮，从而通过旋转即可将待加工材料进行磨削的部位整体磨圆，磨削效率高，加工时间短，加工质量高。

附图说明

图1为本实用新型的球体加工阶段图。

图2为本实用新型的正面结构示意图。

图3为本实用新型的窝球器的三维剖面图。

图4为本实用新型的窝球器的仰视图。

图5为本实用新型的主轴、第一电机连接板、第一电机连接件以及窝球器组合的剖面图。

图6为本实用新型的滚珠丝杆及滚珠丝杆的爆炸图。

图7为本实用新型的另一正面结构示意图。

图8为本实用新型的真空吸附器的结构示意图。

图中：高硬脆材料球体粗加工装置10、窝球器100、齿部110、进水管路120、第一电机200、主轴210、第一电机连接板220、第一电机连接件230、进水口231、轴承232、骨架油封233、第二电机300、滑块组310、滚珠丝杆311、轨道312、防尘罩313、滚珠丝杆连接件320、第一连接件321、第二连接件322、第三连接件323、夹紧装置400、工作台500、待加工材料600、真空吸附器700。

具体实施方式

以下结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例的技术方案以及技术效果做进一步的详细阐述。

请同时参看图1至图2，一种高硬脆材料球体粗加工装置10，包括窝球器100、第一电机200、第二电机300、滑块组310、夹紧装置400以及工作台500；窝球器100采用碗状砂轮，以将待加工材料600磨削成球体；第一电机200与窝球器100连接，第一电机200用于驱动窝球器100旋转以对待加工材料600进行磨削；第二电机300与滑块组310连接，滑块组310与第一电机200连接，以通过第二电机300驱动滑块组310上下移动，带动第一电机200上下移动，第一电机200上下移动并带动窝球器100靠近或远离待加工材料600；夹紧装置400设置在工作台500上，且位于窝球器100的正下方，以在窝球器100对待加工材料600进行磨削过程中固定待加工材料600。其中，粗加工的球体直径为50-280mm。

如图1所示，在对高硬脆材料球体进行粗加工时主要有五个阶段，第一阶段是通过掏钻装置掏钻得到的圆柱筒体；第二阶段是将圆柱筒体的一端进行切削，简单切除一部分材料，使其外形多棱粗糙接近于球面，目的是减少下一阶段工作量，提高下一阶段工作效率（此阶段如不考虑下一阶段工作效率，也可省略此阶段，直接进入下一阶段）；第三阶段则是利用本实用新型的高硬脆材料球体粗加工装置将圆柱筒体切削的部位磨圆；第四阶段是将圆柱筒体的另一端进行切削，要求与第二阶段类似；第五阶段是利用本实用新型的高硬脆材料球体粗加工装置将圆柱筒体另一端切削的部位磨圆，从而得到一个球体。

本实用新型在对高硬脆材料球体进行粗加工时，先将待加工材料600放置在夹紧装置400上夹紧固定，其中，需要进行磨削的部位（如图1的第二阶段朝上的部位或第四阶段朝上的部位）面向窝球器100，然后第二电机300开始工作，控制第一电机200向下移动带动窝球器100靠近待加工材料600，当窝球器100接近待加工材料600时，第一电机200启动并驱动窝球器100进行旋转，窝球器100在旋转的过程中与待加工材料600接触，对待加工材料600进行磨削，窝球器100采用碗状砂轮，从而通过旋转即可将待加工材料600进行磨削的部位磨圆，磨削效率高，加工时间短，加工质量高。

进一步地，请同时参看图3至图4，窝球器100内部均匀分布有多个凸起的齿部110，齿部表面及窝球器底表面设置有电镀金刚砂，以通过齿部表面及窝球器表面的电镀金刚砂对待加工材料600进行磨削。当窝球器100旋转时，窝球器100内部的多个齿部110跟着旋转，从而可以覆盖到待加工材料需要磨削的整个曲面，减少窝球器的制造成本。在一些实施方式中，窝球器100内部均匀分布有八个齿部，八个齿部上开有相互错位的让刀槽，使得齿部的电镀金刚砂与待加工材料的接触面积更充分，提高磨削效率。

进一步地，请同时参看图2至图5，高硬脆材料球体粗加工装置10还包括主轴210、第一电机连接板220以及第一电机连接件230；主轴210贯穿于第一电机连接板220、第一电机连接件230，且主轴210的一端与第一电机200连接，主轴210的另一端与窝球器100螺纹连接，以使第一电机200通过主轴210控制窝球器100旋转；第一电机连接件230面向外部的一侧设置有进水口231，窝球器100的上部设置有进水管路120，进水口231与进水管路120连通，以在窝球器100磨削过程中，从外部通过进水口231、进水管路120向窝球器100内通入水。在对球体进行粗加工时，第一电机200通过主轴210带动窝球器100旋转，第一电机连接件230不旋转，同时，外部的水从的进水口231通入，通过进水管路120进入窝球器内部，从而在窝球器对待加工材料磨削的过程中，一边磨削一边加水，一方面降低磨削部位的温度，防止产生热应力使得球体变形；另一方面在磨削过程中会产生粉末，通过水流将粉末带走，防止粉末落在球体上影响球体的加工。在一些实施方式中，进水口231处设置有管螺纹，以用于连接进水口与外部的输水管道。在一些实施方式中，第一电机连接件230上部还设置有溢水口，以将多余的水溢流出去。

进一步地，第一电机连接件230还包括轴承232、骨架油封233；轴承232与骨架油封233连接，且轴承232、骨架油封233安装在主轴210与第一电机连接件230之间，以保证窝球器100的正常旋转。具体地，如图5所示，主轴上安装有两个轴承、两个骨架油封，通过轴承232支撑主轴210，降低主轴210旋转时的摩擦系数，从而保证窝球器在旋转磨削时正常运行。骨架油封233安装在两个轴承的中间，防止润滑油从轴承泄漏出来，保证主轴、窝球器的正常运转，提高主轴、窝球器的工作效率和寿命。在一些实施方式中，第一电机连接件还安装有孔用弹性挡圈，孔用弹性挡圈安装在主轴上，在主轴旋转的过程中起到缓冲和稳定的作用，延长主轴的使用寿命。

进一步地，请同时参看图2、图6，滑块组310还包括滚珠丝杆311、轨道312、滚珠丝杆连接组件320，第二电机300与滚珠丝杆311连接，滚珠丝杆311通过滚珠丝杆连接组件320与第一电机200连接，以通过第二电机300驱动滚珠丝杆311运动带动第一电机200上升或下降。通过滚珠丝杆可以精确控制第一电机200移动的距离，进而精准控制窝球器100移动的距离，提高窝球器的磨削效率。

进一步地，如图6所示，滚珠丝杆连接组件320包括第一连接件321、第二连接件322、第三连接件323，第一连接件321的两侧与第一电机200连接，第一连接件321的中间与第二连接件322连接，第二连接件322的中间部与滚珠丝杆311连接，第二连接件322的两侧与第三连接件323连接，第三连接件323安装在轨道312上，轨道312与滚珠丝杆311平行设置，以在第二电机300驱动滚珠丝杆311移动时，带动第二连接件322移动，第二连接件322移动时带动第三连接件323沿着轨道移动，且第二连接件322移动时带动与其连接的第一连接件321移动，进而带动第一电机200及窝球器100的移动。当窝球器需要下降时，第二电机300驱动滚珠丝杆311运动，滚珠丝杆311的螺母沿着滚珠丝杆311向下移动，与滚珠丝杆311连接的第二连接件322同时向下移动，而第二连接件322除了与滚珠丝杆连接外，还与滚珠丝杆311两侧的第三连接件323连接，使得第二连接件322在移动时可以保持稳定；同时第三连接件323与轨道312连接，第二连接件322向下移动的同时会带动第三连接件323移动，第三连接件323沿着轨道向下移动，从而通过第三连接件323既可以使第二连接件322在移动时保持稳定，也不会影响第二连接件321的正常移动；第一连接件321分别与第二连接件322、第一电机200连接，在第二连接件322向下移动时，也会带动第一连接件321向下移动，从而带动第一电机200向下移动，第一电机200再带动窝球器向下移动。

进一步地，如图6所示，滚珠丝杆311的两侧设置有防尘罩313，以隔离滚珠丝杆311与窝球器100，防止窝球器100磨削时产生的粉尘进入滚珠丝杆311。窝球器100在磨削时会产生粉尘，同时若一边磨削一边加水，在磨削的过程中水也会向外飞溅，通过在滚珠丝杆311的两侧设置防尘罩313，可以防止粉尘、水进入滚珠丝杆影响滚珠丝杆的正常运行，从而延长滚珠丝杆的使用寿命。

进一步地，请同时参看图7及图8，高硬脆材料球体粗加工装置10还包括真空吸附器700，真空吸附器700可拆卸地安装在夹紧装置400上，以固定待加工材料600已加工完成的一面。当球体的粗加工过程进入到图1中的第四阶段时，圆柱筒体的一侧已被磨圆，若将磨圆的部分直接用夹紧装置夹紧，一方面磨圆的部分有弧度不易固定，另一方面夹紧装置在夹紧过程中会对与其接触的地方施加压力，可能会破坏已磨圆的部分。因此，本实用新型的高硬脆材料球体粗加工装置10还包括真空吸附器700，将真空吸附器700放置在夹紧装置400上夹紧，待加工材料已磨圆的部分放置在真空吸附器700上，真空吸附器700的内部抽真空利用气压差将待加工材料牢牢吸住。

进一步地，第一电机200为减速电机，第二电机300为伺服电机。减速电机结构简单且较为稳固，通过减速电机可以较好的控制窝球器旋转，实现对球体的磨削；伺服电机精度高，可以实现高精度的位置控制，控制精准控制滚珠丝杆进给的距离，使滚珠丝杆微量进给，从而可以更好的控制窝球器下降的距离，使窝球器与待加工部位精确对准，实现对待加工部位的精准磨削。

进一步地，夹紧装置400为三爪卡盘。利用三爪卡盘均布在卡盘体上的三个活动卡爪的径向移动，实现对待加工材料的夹紧固定。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种高硬脆材料球体粗加工装置，其特征在于，包括窝球器、第一电机、第二电机、滑块组、夹紧装置以及工作台；所述窝球器采用碗状砂轮，以将待加工材料磨削成球体；所述第一电机与所述窝球器连接，所述第一电机用于驱动所述窝球器旋转以对待加工材料进行磨削；所述第二电机与所述滑块组连接，所述滑块组与所述第一电机连接，以通过所述第二电机驱动所述滑块组上下移动，带动所述第一电机上下移动，所述第一电机上下移动带动所述窝球器靠近或远离待加工材料；所述夹紧装置设置在所述工作台上，且位于所述窝球器的正下方，以在窝球器对待加工材料进行磨削过程中固定待加工材料。

2.根据权利要求1所述的高硬脆材料球体粗加工装置，其特征在于，所述窝球器内部均匀分布有多个凸起的齿部，所述齿部表面及所述窝球器底表面设置有电镀金刚砂，以通过齿部表面及窝球器表面的电镀金刚砂对待加工材料进行磨削。

3.根据权利要求2所述的高硬脆材料球体粗加工装置，其特征在于，还包括主轴、第一电机连接板以及第一电机连接件；所述主轴贯穿于所述第一电机连接板、所述第一电机连接件，且所述主轴的一端与所述第一电机连接，所述主轴的另一端与所述窝球器螺纹连接，以使所述第一电机通过主轴控制所述窝球器旋转；所述第一电机连接件面向外部的一侧设置有进水口，所述窝球器的上部设置有进水管路，所述进水口与所述进水管路连通，以在窝球器磨削过程中，从外部通过所述进水口、所述进水管路向窝球器内通入水。

4.根据权利要求3所述的高硬脆材料球体粗加工装置，其特征在于，所述第一电机连接件还包括轴承、骨架油封；所述轴承与所述骨架油封连接，且所述轴承、所述骨架油封安装在所述主轴与所述第一电机连接件之间，以保证窝球器的正常旋转。

5.根据权利要求1所述的高硬脆材料球体粗加工装置，其特征在于，所述滑块组还包括滚珠丝杆、轨道、滚珠丝杆连接组件，所述第二电机与所述滚珠丝杆连接，所述滚珠丝杆通过所述轨道、所述滚珠丝杆连接组件与所述第一电机连接，以通过第二电机驱动滚珠丝杆运动带动所述第一电机上升或下降。

6.根据权利要求5所述的高硬脆材料球体粗加工装置，其特征在于，所述滚珠丝杆连接组件包括第一连接件、第二连接件、第三连接件，所述第一连接件的两侧与所述第一电机连接，所述第一连接件的中间与所述第二连接件连接，所述第二连接件的中间部与所述滚珠丝杆连接，所述第二连接件的两侧与所述第三连接件连接，所述第三连接件安装在所述轨道上，所述轨道与所述滚珠丝杆平行设置，以在所述第二电机驱动所述滚珠丝杆移动时，带动所述第二连接件移动，所述第二连接件移动时带动第三连接件沿着轨道移动，且所述第二连接件移动时带动与其连接的第一连接件移动，进而带动所述第一电机及所述窝球器的移动。

7.根据权利要求1所述的高硬脆材料球体粗加工装置，其特征在于，还包括真空吸附器，所述真空吸附器可拆卸地安装在所述夹紧装置上，以固定待加工材料已加工完成的一面。

8.根据权利要求1所述的高硬脆材料球体粗加工装置，其特征在于，所述第一电机为减速电机，所述第二电机为伺服电机。

9.根据权利要求1-8任一项所述的高硬脆材料球体粗加工装置，其特征在于，球体的直径在50-280mm。