大型陶瓷实心球磨加工设备的制作方法

1.本实用新型涉及一种大型陶瓷实心球磨加工设备，属于球体精密研磨加工领域。


背景技术：

2.高精度球体是轴承、陀螺仪、精密测量器材等设备的关键零部件，应用于航天、导航系统、石油化工等各个领域；高精度球体的加工工艺中的最后加工工序为精密研磨加工，也是成球质量的关键工序；高精度球体中的陶瓷实心球由于具有耐磨损、耐高温和硬度高等特性，具有广泛的应用，现有的陶瓷实心球精密研磨加工多采用人工研磨完成，加工效率低，研磨过程中由于球体形状，夹具不容易准确夹持，使陶瓷实心球成球一致性不好，球体球形度差。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是：提出一种大型陶瓷实心球磨加工设备，能够实现一次性研磨多个陶瓷实心球，加工效率高，成球一致性好，球体球形度好。
4.本实用新型所述的大型陶瓷实心球磨加工设备，包括上驱动机构、下驱动机构和压力控制机构，上驱动机构设置在压力控制机构下部，上驱动机构底部连接数个磨削机构，磨削机构设置在下驱动机构的上方；下驱动机构包括旋转驱动装置，旋转驱动装置顶部设有转盘，转盘上表面与磨削机构轴线垂直，且转盘半径等于相对的两个磨削机构的轴线距离；磨削机构包括砂轮，砂轮顶部与上驱动机构固定连接，砂轮外周设有保护罩，保护罩设置在转盘上方。
5.陶瓷实心球由保护罩和砂轮始终限制在转盘上表面，保护罩底部与转盘上表面之间的距离小于陶瓷实心球的半径，且保护罩底部不与转盘上表面接触，保证在研磨过程陶瓷实心球不从设备上滑落；砂轮与保护罩之间采用螺纹固定连接；旋转驱动装置采用电机带动转盘转动。
6.使用时，旋转驱动装置带动陶瓷实心球在转盘上轴向转动，旋转驱动装置为陶瓷实心球提供垂直于转盘直径的轴向旋转力；上驱动机构为陶瓷实心球提供与轴向旋转力不同方向的力，从而改变陶瓷实心球在旋转驱动装置下旋转时的旋转轴，实现砂轮对陶瓷实心球的均匀磨削，成球一致性好，球体球形度好，圆度可达5～1μm；通过压力控制机构对陶瓷实心球施加压力，加大了砂轮对陶瓷实心球的研磨力，提高了砂轮研磨加工效率；数个磨削机构为陶瓷实心球提供多个研磨工位，可以同时研磨多个陶瓷实心球，使加工效率提高。
7.优选的，所述的上驱动机构包括直线驱动装置，直线驱动装置底部设有两个安装座一，安装座一与砂轮通过螺纹杆连接。直线驱动装置为现有技术，采用伺服电机通过连杆结构实现直线运动，两个安装座一设置在连杆结构下部，从而通过砂轮带动保护罩及陶瓷实心球的横向往复直线运动，进而改变陶瓷实心球在旋转驱动装置下旋转时的旋转轴；连杆结构带动陶瓷实心球直线运动的距离等于转盘半径，使两个陶瓷实心球运动轨迹均经过转盘中心及转盘边缘，实现每个陶瓷实心球运动速度变化一致，保证了陶瓷实心球研磨过
程中各点被研磨概率的均一性，从而保证了陶瓷实心球研磨的球形度。
8.优选的，所述的上驱动机构包括数个上旋转驱动装置，上旋转驱动装置下部通过旋转轴与小转盘连接，小转盘上设有数个沿小转盘直径方向两两相对的安装座二，安装座二与砂轮通过螺纹杆固定连接。上旋转驱动装置采用电机驱动带动小转盘旋转；小转盘旋转方向与转盘转动方向相反，以增加陶瓷实心球的线速度，提高研磨效率；小转盘上设有数个沿小转盘直径方向两两相对的安装座二，从而使相对的两个陶瓷实心球中心连线的中点与小转盘圆心重合，保证小转盘转动带动陶瓷实心球转动时，使每个陶瓷实心球运动轨迹均经过转盘中心及转盘边缘，实现每个陶瓷实心球运动速度变化一致，保证了陶瓷实心球研磨过程中各点被研磨概率的均一性，从而保证了陶瓷实心球研磨的球形度。小转盘直径比转盘半径小，可以实现多组上旋转驱动装置错位安装在转盘上方，使每个小转盘带动的陶瓷实心球交叉运动，避免发生碰撞；多组上旋转驱动装置的设置使磨削机构数量增加，为陶瓷实心球提供更多的研磨工位，可以同时研磨多个陶瓷实心球，进一步使加工效率提高。
9.优选的，所述的压力控制机构包括气动装置，气动装置顶部与支撑框架上部横撑连接，支撑框架两侧竖撑相对的一面分别设有竖向轨道，支撑框架两侧竖撑之间设有与竖向轨道配合使用的滑块横撑，滑块横撑顶部与气动装置底部连接，滑块横撑底部设有上驱动机构。气动装置加压带动滑块横撑沿竖向轨道向下移动，增加砂轮对陶瓷实心球的研磨力，同时增加了转盘与陶瓷实心球之间的摩擦力，从而提高了砂轮对陶瓷实心球的研磨效率。
10.优选的，所述的压力控制机构还包括压力表和调节开关，压力表和调节开关分别通过线路与气动装置连接。压力表可以显示气动装置加压数值的大小，通过调节开关增加气动装置对陶瓷实心球的压力，进而增加陶瓷实心球与转盘之间的摩擦力，提高陶瓷实心球的研磨效率。
11.优选的，所述的旋转驱动装置底部固定在底座上，底座上表面与支撑框架底部固定连接。底座的设置避免因地面不平整，造成本实用新型设备的安装误差，影响陶瓷实心球的研磨效果。
12.优选的，所述的砂轮为杯型砂轮，杯型砂轮内径尺寸d范围为r为陶瓷实心球的半径。杯型砂轮轮廓更适合陶瓷实心球的研磨，使陶瓷实心球研磨后的球形度更好。
13.优选的，所述的转盘为橡胶圆盘，由于橡胶的特性比较软，可以增加转盘与陶瓷实心球之间的摩擦力，增加陶瓷实心球旋转的动力，提高研磨效率；同时避免转盘对陶瓷实心球磨损，转盘与砂轮对陶瓷实心球研磨力不一致，造成陶瓷实心球球形度不好。
14.优选的，所述的还包括冷却机构，冷却机构设置在转盘一侧，冷却机构包括水箱和数条冷却水管，冷却水管出水端设置砂轮上方，冷却水管另一端连通水箱；水箱顶部设有抽水动力装置。冷却水在抽水动力装置作用下，从水箱经冷却水管喷洒在砂轮上，可以降低砂轮在研磨陶瓷实心球过程中的温度；抽水动力装置可以为抽水电机。
15.优选的，所述的冷却机构还包括回水管和水槽，回水管一端连通水槽底部，回水管另一端连通水箱，水槽设置转盘外边缘。冷却水对砂轮和陶瓷实心球降温后流入下部转盘上的水槽，水槽回收的冷却水再经回水管流回水箱，实现冷却水的循环使用，节约资源。
16.本实用新型与现有技术相比所具有的有益效果是：
17.本实用新型结构设计合理，采用上驱动机构、下驱动机构实现陶瓷实心球的双重轨迹叠加，使陶瓷实心球旋转运动研磨过程中，旋转轴可以改变，保证了陶瓷实心球研磨过程中各点被研磨概率的均一性，从而保证了陶瓷实心球研磨的球形度；数个磨削机构为陶瓷实心球的研磨提供多个工位提高了研磨效率；上驱动机构采用上旋转驱动装置带动小转盘转动，旋转方向与转盘转动方向相反，以增加陶瓷实心球的线速度，进一步提高研磨效率。
附图说明
18.图1、大型陶瓷实心球磨加工设备方案一结构示意图；
19.图2、大型陶瓷实心球磨加工设备方案二结构示意图。
20.图中：1、底座；2、旋转驱动装置；3、转盘；4、陶瓷实心球；5、保护罩；6、砂轮；7、螺纹杆；8、安装座一；9、调节开关；10、压力表；11、气动装置；12、支撑框架；13、竖向轨道；14、滑块横撑；15、直线驱动装置；16、安装座二；17、小转盘；18、旋转轴；19、上旋转驱动装置；20、冷却水管；21、抽水动力装置；22、水箱；23、回水管；24、水槽。
具体实施方式
21.下面结合附图对本实用新型做进一步描述：
22.如图1和图2所示，本实用新型所述的大型陶瓷实心球磨加工设备，包括上驱动机构、下驱动机构和压力控制机构，上驱动机构设置在压力控制机构下部，上驱动机构底部连接数个磨削机构，磨削机构设置在下驱动机构的上方；下驱动机构包括旋转驱动装置2，旋转驱动装置2顶部设有转盘3，转盘3上表面与磨削机构轴线垂直，且转盘3半径等于相对的两个磨削机构的轴线距离；磨削机构包括砂轮6，砂轮6顶部与上驱动机构固定连接，砂轮6外周设有保护罩5，保护罩5设置在转盘3上方。
23.本实施例中：
24.上驱动机构有两种方案，
25.方案一：
26.如图1，上驱动机构包括直线驱动装置15，直线驱动装置15底部设有两个安装座一8，安装座一8与砂轮6通过螺纹杆7连接。直线驱动装置15为现有技术，采用伺服电机通过连杆结构实现直线运动，两个安装座一8设置在连杆结构下部，从而通过砂轮6带动保护罩5及陶瓷实心球4的横向往复直线运动，进而改变陶瓷实心球4在旋转驱动装置2下旋转时的旋转轴18；连杆结构带动陶瓷实心球4直线运动的距离等于转盘3半径，使两个陶瓷实心球4运动轨迹均经过转盘3中心及转盘3边缘，实现每个陶瓷实心球4运动速度变化一致，保证了陶瓷实心球4研磨过程中各点被研磨概率的均一性，从而保证了陶瓷实心球4研磨的球形度。
27.方案二：
28.如图2，上驱动机构包括数个上旋转驱动装置19，上旋转驱动装置19下部通过旋转轴18与小转盘17连接，小转盘17上设有数个沿小转盘17直径方向两两相对的安装座二16，安装座二16与砂轮6通过螺纹杆7连接。上旋转驱动装置19采用电机驱动带动小转盘17旋转；小转盘17旋转方向与转盘3转动方向相反，以增加陶瓷实心球4的线速度，提高研磨效率；小转盘17上设有数个沿小转盘17直径方向两两相对的安装座二16，从而使相对的两个
陶瓷实心球4中心连线的中点与小转盘17圆心重合，保证小转盘17转动带动陶瓷实心球4转动时，使每个陶瓷实心球4运动轨迹均经过转盘3中心及转盘3边缘，实现每个陶瓷实心球4运动速度变化一致，保证了陶瓷实心球4研磨过程中各点被研磨概率的均一性，从而保证了陶瓷实心球4研磨的球形度。小转盘17直径比转盘3半径小，可以实现多组上旋转驱动装置19错位安装在转盘上方，使每个小转盘17带动的陶瓷实心球4交叉运动，避免发生碰撞；多组上旋转驱动装置19的设置使磨削机构数量增加，为陶瓷实心球4提供更多的研磨工位，可以同时研磨多个陶瓷实心球4，进一步使加工效率提高。
29.在上述上驱动机构的两种方案下：
30.压力控制机构包括气动装置11，气动装置11顶部与支撑框架12上部横撑连接，支撑框架12两侧竖撑相对的一面分别设有竖向轨道13，支撑框架12两侧竖撑之间设有与竖向轨道13配合使用的滑块横撑14，滑块横撑14顶部与气动装置11底部连接，滑块横撑14底部设有上驱动机构。气动装置11加压带动滑块横撑14沿竖向轨道13向下移动，增加砂轮6对陶瓷实心球4的研磨力，同时增加了转盘3与陶瓷实心球4之间的摩擦力，从而提高了砂轮6对陶瓷实心球4的研磨效率。
31.压力控制机构还包括压力表10和调节开关9，压力表10和调节开关9分别通过线路与气动装置11连接。压力表10可以显示气动装置11加压数值的大小，通过调节开关9增加气动装置11对陶瓷实心球4的压力，进而增加陶瓷实心球4与转盘3之间的摩擦力，提高陶瓷实心球4的研磨效率。
32.旋转驱动装置2底部固定在底座1上，底座1上表面与支撑框架12底部固定连接。底座1的设置避免因地面不平整，造成本实用新型设备的安装误差，影响陶瓷实心球4的研磨效果。
33.砂轮6为杯型砂轮6，杯型砂轮6内径尺寸d范围为r为陶瓷实心球4的半径。杯型砂轮6轮廓更适合陶瓷实心球4的研磨，使陶瓷实心球4研磨后的球形度更好。
34.转盘3为橡胶圆盘，，由于橡胶的特性比较软，可以增加转盘3与陶瓷实心球4之间的摩擦力，增加陶瓷实心球4旋转的动力，提高研磨效率；同时避免转盘3对陶瓷实心球4磨损，转盘3与砂轮6对陶瓷实心球4研磨力不一致，造成陶瓷实心球4球形度不好。
35.大型陶瓷实心球磨加工设备还包括冷却机构，冷却机构设置在转盘3一侧，冷却机构包括水箱22和数条冷却水管20，冷却水管20出水端设置砂轮6上方，冷却水管20另一端连通水箱22；水箱22顶部设有抽水动力装置21。冷却水在抽水动力装置21作用下，从水箱22经冷却水管20喷洒在砂轮6上，可以降低砂轮6在研磨陶瓷实心球4过程中的温度；抽水动力装置21可以为抽水电机。
36.冷却机构还包括回水管23和水槽24，回水管23一端连通水槽24底部，回水管23另一端连通水箱22，水槽24设置转盘3外边缘。冷却水对砂轮6和陶瓷实心球4降温后流入下部转盘3上的水槽24，水槽24回收的冷却水再经回水管23流回水箱22，实现冷却水的循环使用，节约资源。
37.使用时，将陶瓷实心球4放在转盘3上，启动调节开关9，气动装置11加压带动滑块横撑14沿竖向轨道13向下移动，保护罩5将陶瓷实心球4始终限制在转盘3上；启动旋转驱动装置2带动陶瓷实心球4在转盘3上轴向转动，启动上驱动机构改变陶瓷实心球4在旋转驱动装置2下旋转时的旋转轴18；通过调节开关9使气动装置11继续加压，增加砂轮6对陶瓷实心
球4的研磨力，打开抽水动力装置21，冷却水从水箱22经冷却水管20喷洒在砂轮6上，然后流入下部转盘3上的水槽24，水槽24回收的冷却水再经回水管23流回水箱22，砂轮6对陶瓷实心球4表面研磨，直至陶瓷实心球4表面研磨完成。