研磨装置及研磨设备的制作方法

1.本技术属于石油装备、研磨装备技术领域，具体涉及一种研磨装置及研磨设备。


背景技术：

2.在石油勘探开采领域，部分阀体(如，泄压阀等)为被广泛应用的压力产品。当前，一些阀体中阀座的球面研磨过程基本是通过操作人员手持阀体在机床上研磨。然而，上述研磨方式具有较低的精度和效率，且劳动强度较大，并给操作人员带来安全隐患。


技术实现要素：

3.本技术实施例的目的是提供一种研磨装置及研磨设备，能够解决人工研磨方式导致的研磨精度低、效率低、劳动强度大、存在安全隐患等问题。
4.为了解决上述技术问题，本技术是这样实现的：
5.本技术实施例提供了一种研磨装置，该研磨装置包括：连接机构、研磨机构和位于连接机构与研磨机构之间的支撑机构；
6.所述连接机构包括相连的连接件和旋转臂，所述旋转臂的延伸方向与所述连接件的轴线方向呈夹角设置，所述旋转臂围绕所述连接件的轴线可旋转，所述旋转臂与所述支撑机构的一端通过球面副连接；
7.所述研磨机构包括研磨头，所述研磨头与所述支撑机构的另一端之间形成研磨空间，所述研磨头的旋转轴线与所述连接件的轴线共线。
8.本技术实施例中，在对连接机构施加驱动力时，可以通过连接机构带动支撑机构进行复合运动，并由支撑机构带动待研磨件实现复合运动，从而使待研磨件与研磨头之间的接触更加充分，提高了研磨效率；另外，相比于人工研磨方式，本技术实施例中的机械化研磨方式更加高效、精度更高，且降低了劳动强度，消除了研磨过程中的安全隐患。
附图说明
9.图1为本技术实施例公开的研磨装置的结构示意图；
10.图2为本技术实施例公开的去掉部分结构的研磨装置的结构示意图；
11.图3为本技术实施例公开的连接机构、支撑机构和待研磨件的结构示意图；
12.图4为本技术实施例公开的连接机构和支撑机构的结构示意图；
13.图5为本技术实施例公开的连接机构与支撑机构的连接处的结构示意图。
14.附图标记说明：
15.100-连接机构；110-连接件；120-旋转臂；121-架体；1211-第一安装部；1212-第二安装部；122-球面槽；123-调节件；
16.200-支撑机构；210-第一支撑臂；211-球头；220-第二支撑臂；221-容纳腔体；222-限位孔；230-弹性件；240-挡件；250-限位件；260-第一固定座；261-固定腔体；270-紧固件；
17.300-研磨机构；310-研磨头；320-动力组件；330-卡盘；340-第二固定座。
具体实施方式
18.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
19.本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。
20.下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本技术实施例进行详细地说明。
21.参考图1至图5，本技术实施例公开了一种研磨装置，该研磨装置可以用于石油装备中的部分零部件的研磨，例如，研磨阀座等，以改变人工研磨的方式。
22.所公开的研磨装置包括连接机构100、支撑机构200和研磨机构300，其中，支撑机构200位于连接机构100和研磨机构300之间，在需要对待研磨件研磨时，可以将待研磨件放置在支撑机构200和研磨机构300之间，以通过研磨机构300对待研磨件进行研磨。
23.其中，连接机构100包括相连的连接件110和旋转臂120。其中，连接件110可以用于使连接机构100与其他设备连接，可选地，连接件110可以与机床的输出端传动连接，如，连接件110与钻床的夹头连接，如此，可以通过机床带动连接机构100旋转，与此同时，还可以通过机床调节连接机构100的进给量，从而调节研磨压力。另外，旋转臂120用于与支撑机构200连接，以带动支撑机构200运动。此处需要说明的是，相连的连接件110和旋转臂120可以包括：其一，连接件110与旋转臂120固定连接，如，螺栓连接、螺钉连接、焊接、粘接、铆接等；其二，连接件110与旋转臂120一体设置，如，锻造成型、铸造成型等。
24.为了提高研磨效率，需要使待研磨件进行复合运动，当待研磨件安装于支撑机构200时，需要使支撑机构200进行复合运动，由于支撑机构200的动力来源于连接机构100，如此，需要对连接机构100的结构进行设计，以满足实际要求。基于此，本技术实施例中，旋转臂120的延伸方向与连接件110的轴线方向呈夹角设置，也即，旋转臂120的延伸方向与连接件110的轴线方向之间形成夹角α，且旋转臂120围绕连接件110的轴线可以旋转，从而，在连接机构100带动支撑机构200旋转时，连接件110和旋转臂120均围绕连接件110的轴线旋转，由于旋转臂120的延伸方向与连接件110的轴线不共线，使得旋转臂120可以呈锥面旋转，进而带动支撑机构200与旋转臂120连接的一端围绕连接件110的轴线旋转。
25.可选地，连接件110可以是轴件，其一端部设有固定板，该固定板与旋转臂120的一端通过紧固螺栓或紧固螺钉固定连接，以使连接件110与旋转臂120固定连接。另外，旋转臂120的延伸方向与连接件110的轴线方向之间的夹角α可以是5
°
至60
°
，具体包括5
°
、10
°
、15
°
、30
°
、40
°
、45
°
、50
°
、60
°
等，本技术实施例中不限制该夹角的具体数值。
26.为了实现支撑机构200的复合运动，本技术实施例中，使旋转臂120与支撑机构200之间通过球面副连接，使旋转臂120与支撑机构200之间形成类似于人体关节的结构。在旋转臂120围绕连接件110的轴线旋转时，一方面可以带动支撑机构200的与旋转臂120连接的
一端围绕连接件110的轴线旋转，另一方面还可以使支撑机构200与旋转臂120相对运动，如，相对转动，从而实现支撑机构200的复合运动。此处需要说明的是，球面副可以包括设置于旋转臂120和支撑机构200中一者上的凸球面，以及设置于另一者上的凹球面，通过凸球面和凹球面相互配合，以实现球面副连接，从而使支撑机构200与旋转臂120之间可以实现多角度相对运动。
27.相比于采用曲柄连接、万向节连接、铰链连接等方式，球面副连接方式的结构更加简洁，且运动精度相对较高，并且不存在运动过程中出现旋转停顿、不匀速的现象，即，消除了卡滞现象，可实现匀速研磨，从而保证了待研磨件的研磨精度，进一步保证了产品质量。
28.参考图2，研磨机构300包括研磨头310，通过研磨头310可以对待研磨件进行研磨。一些实施例中，研磨头310与支撑机构200之间可以形成研磨空间，该研磨空间用于容纳待研磨件。基于此，待研磨件位于研磨头310和支撑机构200之间，当连接机构100受到驱动时，带动支撑机构200进行复合运动，支撑机构200同时带动待研磨件进行复合运动，从而使待研磨件充分与研磨头310接触，以提升研磨效率。可选地，可以将待研磨件安装至支撑机构200的背离连接机构100的一端部，以使待研磨件可以与研磨头310接触，实现研磨。
29.为提升研磨效率，还可以使研磨头310同样旋转，此时，使研磨头310的旋转轴线与连接件110的轴线共线。如此，在研磨过程中，由支撑机构200带动待研磨件进行复合运动，与此同时，研磨头310相对于待研磨件运动，从而使待研磨件与研磨头310之间的研磨更加充分，进而可以提升研磨效率和研磨精度。
30.可选地，研磨头310的旋转方向可以与连接件110的旋转方向相反，即，其中一者顺时针旋转，另一者逆时针旋转，从而可以增大待研磨件与研磨头310的相对速度，可以进一步提高研磨效率。
31.基于上述设置，由于旋转臂120的延伸方向与连接件110的轴线之间呈夹角α，在对连接件110施加驱动力时，可以使支撑机构200与连接机构100共同围绕连接件110的轴线旋转，与此同时，还可以使支撑机构200相对于连接机构100相对运动，如，围绕支撑机构200自身轴线旋转，从而可以使支撑机构200实现复合运动，以同步带动待研磨件实现复合运动；并且，由于研磨头310的旋转轴线与连接件110的轴线共线，使得支撑机构200可以在连接机构100和研磨机构300之间呈倒立的圆锥或圆台形状旋转，从而使待研磨件与研磨头310之间的接触更加充分，提高了对待研磨件的研磨效率和研磨精度。
32.相比于操作人员手持待研磨件在机床上研磨的方式，本技术实施例可以提高研磨效率，其降低操作人员的劳动强度，并有效缓解了操作人员产生安全隐患的问题，并且，采用机械化研磨，相比于手工研磨还可以提高研磨精度，使研磨出的工件具有统一的标准精度，便于产量化。
33.下面将对研磨装置的具体机构进行详细描述，具体为：
34.参考图4和图5，一些实施例中，旋转臂120可以包括架体121和球面槽122，架体121用于与连接件110连接，球面槽122用于与支撑机构200连接。其中，架体121可以包括第一安装部1211和第二安装部1212，且第一安装部1211与第二安装部1212之间相互间隔设置，此时，第一安装部1211与第二安装部1212之间形成一定的空间，以便于容纳支撑机构200的连接端。
35.为了实现球面副连接，在第一安装部1211的朝向第二安装部1212的侧面设置球面
槽122，在第二安装部1212的朝向第一安装部1211的侧面同样设置球面槽122，并使两个球面槽122的槽口相对；相应地，支撑机构200包括球头211，在安装时，将球头211设置于第一安装部1211上的球面槽122和第二安装部1212上的球面槽122之间。如此，球头211与两个相对设置的球面槽122配合安装，一方面，两个球面槽122可以限制球头211移动，以防止支撑机构200脱离旋转臂120，另一方面，球头211还可以在两个球面槽122之间转动，以实现支撑机构200与旋转臂120之间的相对运动。
36.可选地，可以在第一安装部1211的侧面和第二安装部1212的侧面分别安装尼龙套，并在尼龙套上设置凹球面，以形成球面槽122。当然，还可以是其他形式，本技术实施例中不限制球面槽122的具体形式及材质。
37.为了调节球面槽122与球头211之间的相互作用力，本技术实施例中，第一安装部1211与第二安装部1212可翻转连接。可选地，第一安装部1211与第二安装部1212之间可以采用合页的方式连接，以实现相对翻转。基于此，在第一安装部1211与第二安装部1212相对远离时，两个球面槽122对球头211的夹紧力相对减小，以方便于球头211在两个球面槽122中转动，从而有利于支撑机构200与连接机构100相对运动；当第一安装部1211与第二安装部1212相对靠近时，两个球面槽122对球头211的夹紧力相对增大，以增大支撑机构200与连接机构100之间相对运动的阻力。基于此，在连接机构100带动支撑机构200运动时，可以通过调节两个球面槽122对球头211的夹紧力的大小调节支撑机构200与连接机构100之间的相对运动速度，从而可以根据实际情况调节研磨速度。
38.参考图4，为了实现第一安装部1211与第二安装部1212的相对翻转，旋转臂120还包括调节件123，该调节件123连接第一安装部1211和第二安装部1212，通过调节件123可以调节设置在第一安装部1211上的球面槽122与设置在第二安装部1212上的球面槽122之间的距离，从而调节两个球面槽122对球头211的夹紧力，以控制支撑机构200围绕自身轴线旋转的速度。
39.可选地，调节件123可以是调节螺栓或调节螺钉，其包括螺杆和螺帽，在第一安装部1211上设置通孔，在第二安装部1212上设置螺纹孔，将螺杆穿过通孔后与螺纹孔螺纹连接，并通过螺帽限制第一安装部1211。如此，在朝其中一个方向旋拧调节件123时，可以通过螺帽压紧第一安装部1211，以使第一安装部1211靠近第二安装部1212，从而使两个球面槽122夹紧球头211；在朝另一个方向旋拧调节件123时，使螺帽脱离第一安装部1211，使第一安装部1211可以远离第二安装部1212，从而使两个球面槽122解除对球头211的夹紧作用。此处需要说明的是，实际情况下，可以将上述通孔的直径做大，以使通孔的内壁与螺杆的外壁之间具有一定的间隙，以避免发生运动干涉。
40.参考图2至图4，为了实现柔性研磨，本技术实施例中，支撑机构200包括第一支撑臂210、第二支撑臂220和弹性件230。其中，第一支撑臂210的一端与旋转臂120之间通过球面副连接，具体可以是，在第一支撑臂210的一端设置球头211，通过球头211与旋转臂120的两个球面槽122装配，以实现球面副连接，如此，可以使第一支撑臂210相对于旋转臂120进行360
°
旋转，与此同时，第一支撑臂210还可以相对于旋转臂120摆动。可选地，第一支撑臂210可以是杆件结构，其一端设置成球头211。
41.第二支撑臂220设有容纳腔体221，第一支撑臂210至少部分可伸缩地设置于容纳腔体221内。可选地，第二支撑臂220可以是杆件结构，在第二支撑臂220上沿自身轴线方向
开设容纳腔体221，以使第一支撑臂210可以沿第二支撑臂220的轴线方向伸缩移动，以调节两者之间的相对位置，从而调节两者的长度之和。
42.弹性件230设置于容纳腔体221内，并连接第一支撑臂210和第二支撑臂220。可选地，弹性件230可以是压簧，压簧的一端与第一支撑臂210连接，另一端与第二支撑臂220连接。基于上述设置，可以使第一支撑臂210具有伸出第二支撑臂220的运动趋势，也即，使第一支撑臂210与第二支撑臂220具有相对远离的运动趋势。如此，在弹性件230的弹性作用下，第二支撑臂220可以相对于研磨头310浮动，以改变待研磨件与研磨头310之间的接触力，从而实现柔性研磨，与此同时，设置在支撑机构200的待研磨件抵紧研磨头310，以保证待研磨件与研磨头310之间具有足够大的接触作用力，进而实现研磨过程中的自动进给，保证研磨过程的顺利进行。
43.继续参考图4，一些实施例中，支撑机构200还包括挡件240和限位件250。其中，挡件240套设于第一支撑臂210的外侧，并与弹性件230连接。可选地，挡件240可以是圆筒状结构。挡件240套设在第一支撑臂210外侧后，可以对两者进行固定，以防止挡件240与第一支撑臂210相对移动。将限位件250沿第一支撑臂210的径向贯穿挡件240和第一支撑臂210，并使限位件250凸出与挡件240的外壁。如此，通过限位件250可以实现挡件240与第一支撑臂210的相对固定。可选地，限位件250可以是销轴。
44.为防止第一支撑臂210与第二支撑臂220相对分离，本技术实施例中，在容纳腔体221的侧壁设置沿第二支撑臂220的轴向延伸的限位孔222，限位件250凸出于挡件240的部分位于限位孔222中，并且限位件250可以沿限位孔222移动。
45.基于上述设置，在装配第一支撑臂210和第二支撑臂220时，首先将弹性件230放置在容纳腔体221中，将挡件240套设在第一支撑臂210的外侧，并将套设有挡件240的第一支撑臂210的一端穿入第二支撑臂220的容纳腔体221中，使挡件240与弹性件230的端部抵接，将限位件250贯穿限位孔222、挡件240和第一支撑臂210，并使限位件250的至少一端凸出于挡件240的端部位于限位孔222中。如此，通过限位件250可以保证第一支撑臂210与第二支撑臂220不会相互脱离，在弹性件230的弹力作用下，第二支撑臂220具有朝向研磨机构300方向的运动趋势，从而使设置于支撑机构200的待研磨件与研磨头310抵紧，以保证研磨充分；与此同时，由于限位件250可以在限位孔222中移动，使得在研磨过程中第二支撑臂220还可以相对于第一支撑臂210运动，从而使待研磨件与研磨头310之间的接触力发生改变，进而达到柔性研磨的效果。
46.参考图3，为了实现对待研磨件的固定，本技术实施例中的支撑机构200还包括第一固定座260，该第一固定座260设有固定腔体261，该固定腔体261用于安装待研磨件。一些实施例中，第一固定座260设置在第二支撑臂220的背离第一支撑臂210的一端；其中，第一固定座260与第二支撑臂220之间可以采用螺纹连接，以方便第一固定座260的拆装。
47.参考图4，为防止待研磨件以外脱离固定腔体261，支撑机构200还包括紧固件270，在固定腔体261的侧壁设置通孔，并使紧固件270与通孔螺纹连接。可选地，紧固件270可以是紧固螺钉。通过旋拧紧固件270可以调节紧固件270的端部对于待研磨件的挤压作用力，从而，在研磨过程中，旋紧紧固件270以抵紧待研磨件，以防止待研磨件脱离固定腔体261，在研磨结束后，旋松紧固件270以释放待研磨件，方便于更换下一个待研磨件。
48.参考图1和图2，在一些实施例中，研磨机构300包括动力组件320、卡盘330和第二
固定座340，其中，卡盘330与动力组件320的输出端传动连接，第二固定座340被卡紧于卡盘330，研磨头310设置于第二固定座340。
49.可选地，动力组件320可以包括动力源和减速机，动力源可以是电机，减速机可以是蜗杆减速机，电机的转轴与蜗杆减速机的输入轴传动连接，蜗杆减速机的输出轴可以与卡盘330传动连接，以带动卡盘330旋转。当然，动力组件320还可以包括连接盘，连接盘与蜗杆减速机的输出轴连接，卡盘330与连接盘连接。另外，第二固定座340可以是夹套结构，其用于固定研磨头310。
50.基于上述设置，通动力组件320可以带动卡盘330及其上的第二固定座340旋转，从而由第二固定座340带动研磨头310旋转，以便于与待研磨件的运动复合，进而提高研磨效率。
51.在一些实施例中，研磨头310的旋转轴线与连接件110的轴线均沿竖直方向延伸。基于此，使整个研磨装置呈立式布局，相比于卧式布局方式，立式布局方式能够消除由于研磨装置自身重力而产生的偏磨现象，从而使研磨出的工件更加匀称，并且保证各零部件之间的磨损较为均匀，进而提高了研磨装置的使用寿命。
52.在一些实施例中，研磨头310可以为研磨球，支撑机构200的轴线经过研磨球的球心。基于此，连接件110及研磨头310的共同轴线、支撑机构200的轴线以及沿旋转臂120延伸方向的直线共同围成一三角形。在第一支撑臂210与第二支撑臂220之间相对静止时，由于连接件110的轴线与旋转臂120的延伸方向之间呈夹角α，且球头211的球心与研磨球的球心之间的距离已知，支撑机构200的轴线与研磨头310的旋转轴线的相交点可以确定，过旋转臂120的延伸方向的直线与连接件110的轴线的相交点可以确定，根据三角形特性，可以确定支撑机构200的轴线与连接件110的轴线之间的夹角β，从而可以获知支撑机构200的摆动幅度。
53.基于上述设置，在旋转臂120带动支撑机构200旋转时，可以在连接件110和研磨头310的共同轴线的周围形成倒立的圆锥结构，也即，支撑机构200围绕连接件110和研磨头310的共同轴线的旋转轨迹呈倒立的圆锥面。如此，在支撑机构200的带动作用下，待研磨件可以使研磨更加充分，对于提高研磨精度以及研磨效率具有一定的积极作用。
54.本技术实施例中的研磨装置的使用过程为：
55.将研磨头310安装至第二固定座340内，通过卡盘330卡紧第二固定座340，待研磨件安装至第一固定座260的固定腔体261内，并将紧固件270旋紧；通过调节第二固定座340的高度，使待研磨件与研磨头310接触，再调节连接机构100的高度(可以是通过调节机床的刻度调节连接机构100的高度)，使待研磨件与研磨头310之间维持一定压力；对连接机构100施加驱动力(可以是通过机床对连接机构100提供驱动力)，旋转臂120在连接件110的带动下围绕连接件110的轴线旋转运动，由于旋转臂120的延伸方向与连接件110的轴线之间呈夹角设置，在旋转臂120的带动下，支撑机构200围绕连接件110的轴线做环绕运动；同时，通过调节件123调节两个球面槽122对球头211的夹紧力，使得支撑机构200围绕自身轴线做360
°
旋转运动；并且，第一支撑臂210与第二支撑臂220之间还可以相对伸缩浮动。如此，可以实现第一支撑臂210的圆周摆动以及沿连接件110的轴线方向浮动的复合运动，从而实现了模仿人工绕动手腕研磨的动作，达到了柔性研磨的技术效果；并且，研磨头310可以在动力组件320的驱动作用下与待研磨件朝相反的方向旋转，进而可以提高研磨效率。
56.基于上述研磨装置，本技术实施例还公开了一种研磨设备，所公开的研磨设备包括上述研磨装置，除此以外，还包括驱动装置(图中未示出)，其中，研磨装置的连接件110可以与驱动装置的输出端传动连接，以通过驱动装置驱动连接机构100旋转，并通过连接机构100带动支撑机构200及待研磨件运动，从而实现研磨。
57.可选地，驱动装置至少包括钻床，此时，连接件110可以被夹持在钻床的夹头上，以通过夹头带动连接件110运动。除此以外，驱动装置还可以包括铣床、镗床、磨床等，本技术实施例中不限制驱动装置的具体形式。
58.此处需要说明的是，钻床等机床具有调节刻度，在研磨开始之前，可以调节刻度，并通过连接机构100挤压弹性件230，以控制弹性件230的压力，如此，在研磨过程中，可以实现人机脱离，从而降低了劳动强度，提升了安全性能。
59.综上所述，本技术实施例中的研磨装置不需要依托于机床改造，只需要在使用时，将研磨装置的连接件110与驱动装置结合，在不使用时，无需将研磨装置与驱动装置结合。如此，研磨装置可以独立于驱动装置，提高了研磨装置利用的灵活性，相对于依托机床改造的方式，可以降低成本，并解决机床改造后无法再进行其他零部件加工的问题；并且，连接件110与驱动装置之间可以随时拆装，提高了拆装的便捷性，不影响机床的使用。
60.上面结合附图对本技术的实施例进行了描述，但是本技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本技术的启示下，在不脱离本技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本技术的保护之内。