半球谐振子加工装置及方法与流程

1.本发明涉及半球谐振子加工技术领域，尤其涉及一种半球谐振子加工装置及方法。


背景技术：

2.惯性导航具有完全自主、不受干扰、输出信息量大、输出信息实时性强等优点被广泛应用。陀螺作为其核心部件，其发展非常重要。
3.其中，半球谐振陀螺具有精度高、可靠性好、寿命长以及结构简单等诸多优点，其加工过程要求非常高，受限于半球谐振陀螺的材质及形状，现有的加工机构需要多台设备协同加工，加工周期长、效率低且频繁移动加工件使得工件精度无法满足要求，进而无法实现大批量生产。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种半球谐振子加工装置，用以解决现有技术中半球谐振陀螺加工效率、精度低的技术问题。
5.本发明实施例还提供一种半球谐振子加工方法。
6.本发明实施例提供一种半球谐振子加工装置，包括：支座，上设有安装待加工件的安装夹具；
7.加工组件，包括安装架，所述安装架上适于安装磨削件和抛光件，用以对待加工件进行加工和抛光。
8.根据本发明一个实施例的半球谐振子加工装置，所述加工组件还包括顶梁，所述安装架沿所述顶梁第一方向滑动；
9.所述安装架还包括配合件，所述配合件沿所述安装架第二方向滑动，所述磨削件或所述抛光件安装于所述配合件背离所述顶梁的一侧且朝向所述支座设置；其中，
10.所述第一方向和所述第二方向夹角设置。
11.根据本发明一个实施例的半球谐振子加工装置，所述第一方向和所述第二方向垂直设置。
12.根据本发明一个实施例的半球谐振子加工装置，所述顶梁和所述安装架中的一者设有滑槽，另一者设有与所述滑槽相适配的滑道，所述安装架适于通过所述滑槽与所述滑道配合以相对所述顶梁沿所述第一方向滑动；
13.所述配合件和所述安装架中的一者设有配合槽，另一者设有与所述配合槽适配的滑动件，所述配合件适于通过所述配合槽与所述滑动件配合以相对所述安装架沿所述第二方向滑动；其中，
14.所述滑槽的延伸方向与所述配合槽的延伸方向夹角设置。
15.根据本发明一个实施例的半球谐振子加工装置，所述磨削件包括第一砂轮和第二砂轮，所述第一砂轮用于对待加工件的内球面打磨成型，所述第二砂轮用于对待加工件的
外球面打磨成型；
16.所述安装架上还适于安装测量机构，适于对加工完成的待加工件的尺寸进行测量。
17.根据本发明一个实施例的半球谐振子加工装置，所述支座一侧还设有工装台，所述支座与所述工装台转动配合；
18.所述支座适于转至预设位置，并通过所述磨削件对待加工件进行打磨和抛光。
19.根据本发明一个实施例的半球谐振子加工装置，还包括修整机构，安装于所述支座，并适于相对所述工装台转动，所述修整机构适于转至朝向所述第二砂轮一侧，并用于对所述第二砂轮的尺寸进行修整；或者，
20.所述修整机构设于所述支座的一侧，所述修整机构包括支架和与所述支架转动配合的砂轮修整器，所述砂轮修整器适于转至朝向所述第二砂轮一侧，并用于对所述第二砂轮的尺寸进行修整。
21.根据本发明一个实施例的半球谐振子加工装置，所述工装台上还设有砂轮测头，所述砂轮测头用于检测所述磨削件的尺寸。
22.根据本发明一个实施例的半球谐振子加工装置，还包括第一储存箱和第二储存箱，所述第一储存箱和所述第二储存箱适于分别存储切削液和抛光液；
23.所述第一储存箱和所述第二储存箱外设有液体管路，所述液体管路包括与所述第一储存箱连通的第一管路、与所述第二储存箱连通的第二管路，所述第一管路和所述第二管路一端均朝向待加工件设置；
24.所述第一管路和所述第二管路上均设有单向阀。
25.本发明实施例还提供一种半球谐振子加工方法，利用上述的半球谐振子加工装置，包括：
26.对待加工件进行装夹并调整支座至预设位置；
27.利用测量完成的磨削件对待加工件的内球面进行粗磨、精磨以及抛光；
28.对磨削件进行更换，然后对待加工件的外球面进行粗磨、精磨以及抛光；
29.在安装架上安装测量机构，对加工完成的工件进行测量。
30.本发明实施例提供的半球谐振子加工装置，加工组件的安装架可以安装磨削件和抛光件，如此对于半球谐振子的加工无需经过多台设备进行，一台设置完成对半球谐振子的加工和抛光，避免多台设备加工需要多次装夹带来的加工误差，提高了产品的合格率，且提高了产品加工的精度，降低了加工及检测所需的设备成本，节省了空间且提高了生产效率。
31.本发明实施例提供的半球谐振子加工方法，采用上述半球谐振子加工装置，具备半球谐振子加工装置的所有有益效果，在此不做赘述。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为本发明半球谐振子加工装置的一实施例方式的结构示意图；
34.图2为本发明半球谐振子加工装置的第二实施例方式的结构示意图；
35.图3为本发明半球谐振子加工装置安装磨削件的结构示意图；
36.图4为本发明半球谐振子加工装置安装第一砂轮的结构示意图；
37.图5为本发明半球谐振子加工装置安装第二砂轮的结构示意图；
38.图6为本发明半球谐振子加工装置测量机构对半球谐振子测量的结构示意图；
39.图7为本发明半球谐振子加工方法的流程图。
40.附图标记：
41.10、支座；110、安装夹具；120、工装台；
42.20、加工组件；210、安装架；2110、配合件；220、磨削件；2210、第一砂轮；2220、第二砂轮；230、抛光件；240、顶梁；250、测量机构；
43.30、修整机构；310、支架；320、砂轮修整器；330、砂轮测头；
44.410、第一储存箱；420、第二储存箱；430、液体管路；4310、第一管路；4320、第二管路；4340、单向阀。
具体实施方式
45.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
46.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
47.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
48.下面结合图1-图6描述本发明实施例的半球谐振子加工装置。
49.请参照图1至图3，本发明实施例提供一种半球谐振子加工装置，包括：支座10和加工组件20，支座10上设有安装待加工件的安装夹具110，加工组件20包括安装架210，安装架210上适于安装磨削件220和抛光件230，用以对待加工件进行加工和抛光。
50.上述的待加工件在本技术中为半球谐振子，半球谐振子的结构包括杯壁和内部的支撑柱。现有技术中，在对半球谐振子进行加工时，一般先加工零件，零件加工成型后再取下来进行打磨抛光，打磨完成后的产品杯壁非常薄，如此再进一步进行抛光时，杯壁无法承受过大的压力致使抛光过程稍微施加压力就会破裂，抛光一件产品需要2-3天的时间，且抛光过程对精度要求非常高，且成品率非常低。
51.也即，现有对半球谐振子的加工分为至少两个设备对其进行加工，其中一个设备对其进行加工成一定形状，然后将工件拿至另一个或多个设备进行打磨、抛光，如此工件在移动过程中反复安装会形成额外的加工误差，且打磨过程也有损工件，使得成品率较低。
52.基于此，本技术的半球谐振子加工装置，安装架210上可以安装磨削件220和抛光件230，可以不更换设备的情况下完成对半球谐振子的加工和抛光，例如先对待加工件内球面进行打磨、抛光，此时外球面与内球面之间较厚而有一定的支撑能力，如此内球面抛光效率非常高，当内球面加工完成后，再对外球面进行打磨、然后抛光，抛光选用范成法，整体的加工效率大大提高，对于范成法抛光的原理属于本领域技术人员熟知的技术手段，在此不做限定。
53.如此，本发明实施例提出保护的半球谐振子加工装置，无需经过多台设备进行，避免多台设备加工需要多次装夹带来的加工误差，提高了产品的合格率，且提高了产品加工的精度，降低了加工及检测所需的设备成本，节省了空间且提高了生产效率。
54.对于加工组件20，加工组件20包括顶梁240，安装架210沿顶梁240第一方向滑动。对于安装架210，安装架210还包括配合件2110，配合件2110沿安装架210第二方向滑动，磨削件220或抛光件230安装于配合件2110背离顶梁240的一侧且朝向支座10设置，其中，第一方向和第二方向夹角设置。
55.顶梁240为结构梁，作为支撑加工组件20的安装结构，安装架210沿顶梁240第一方向移动，可以调整磨削件220和抛光件230沿第一方向的位置，如此便于对待加工件进行加工和抛光。
56.而配合件2110沿安装架210的第二方向滑动，如此可以在第二方向上对磨削件220和抛光件230的位置进行调整。
57.因为第一方向和第二方向夹角设置，如此磨削件220和抛光件230更有利于朝向待加工件的方向移动，实现多角度的加工。
58.具体地，第一方向和第二方向垂直设置。
59.在本发明的一些实施例中，第一方向即顶梁240的水平方向，第二方向即相对水平方向的竖直方向。如此，安装架210可以相对顶梁240水平方向上调整位置，当调整至待加工件的上方时，控制配合件2110相对安装架210在竖直方向移动，使得磨削件220和抛光件230朝向或者背离待加工的方向移动，如此可以对待加工件上的指定区域进行加工。
60.进一步地，顶梁240和安装架210中的一者设有滑槽(图未示)，另一者设有与滑槽相适配的滑道(图未示)，安装架210适于通过滑槽与滑道配合以相对顶梁240沿第一方向滑动。
61.对应地，配合件2110和安装架210中的一者设有配合槽(图未示)，另一者设有与配合槽适配的滑动件(图未示)，配合件2110适于通过配合槽与滑动件配合以相对安装架210沿第二方向滑动。其中，滑槽的延伸方向与配合槽的延伸方向夹角设置。
62.对于安装架210相对顶梁240的驱动方式，可以采用人手工调整也可以采用直线驱动机构，例如直线电机、液压泵等机构对安装架210的位置进行调整，在此不做限定。
63.同理，对于配合件2110的驱动方式，可以采用人工调整也可以采用直线驱动机构，例如直线电机、液压泵等机构对安装架210的位置进行调整，在此不做限定。
64.优选地，对于安装架210和配合件2110的驱动方式，优选采用自动驱动的方式，如
此可以精确地控制磨削件220的位置，进而可以提高磨削件220对待加工件的加工精度。
65.在本发明的一些实施例中，磨削件220包括第一砂轮2210和第二砂轮2220，第一砂轮2210用于对待加工件的内球面打磨成型，第二砂轮2220用于对待加工件的外球面打磨成型。
66.在本发明的一些实施例中，支座10一侧还设有工装台120，支座10与工装台120转动配合，支座10适于转至预设位置，并通过磨削件220对待加工件进行加工以及打磨。
67.对于支座10和工装台120，工装台120上可以设置驱动电机，支座10通过转轴与工装台120转动连接，且驱动电机与转轴配合，如此驱动电机可以带动支座10旋转一定的角度进而便于磨削件220对待加工件进行加工。具体对于支座10和工装台120之间的转动配合方式，上述方式仅为示例，并非限定。
68.请参照图1，在本发明的一些实施例中，还包括修整机构30，修整机构30与支座10相连接，并适于相对工装台120转动，修整机构30适于转至朝向第二砂轮2220一侧，并用于对第二砂轮2220的尺寸进行修整。修整机构30包括砂轮修整器320，通过砂轮修整器320对第二砂轮2220进行打磨，以使第二砂轮2220的尺寸满足对待加工件的打磨要求尺寸。
69.请参照图2，在本发明的再一些实施例中，修整机构30还可以设于支座10的一侧，与支座10间隔设置，修整机构30包括支架310和与支架310转动配合的砂轮修整器320，砂轮修整器320适于朝向磨削件220一侧，并用于对磨削件220的尺寸进行修整。
70.具体地，磨削件220为砂轮，对于不同打磨厚度以及角度需要可以换不同尺寸的砂轮。而对于精磨，可以采用砂轮修整器320对砂轮的尺寸进行微调，以在打磨过程中可以实现精磨，提高待加工件的加工精度。而对于修整机构30的位置设置可以设于支座10上也可以设于支座10一侧，在此不做限定。
71.进一步地，工装台120上还设有砂轮测头330，砂轮测头330用于检测磨削件220的尺寸。
72.因为砂轮在使用过程中自身也会损耗，所以需要砂轮测头330对其的尺寸进行检测，以便于对砂轮的尺寸进行补偿，提高砂轮对于内球面的打磨精度。
73.对砂轮测头330的测量原理，可以采用光电传感器也可以采用距离传感器或者也可以超声波传感器，在此不做限定。砂轮测头330用以检测砂轮的尺寸以匹配内球面的形状，以便于完成粗磨和精磨。
74.请参照图3和图4，需要说明的是，当需要对半球谐振子进行加工时，可以先安装钻头，钻头可以为不同直径的筒形金刚石钻头，对待加工件加工不同的深度，去除后其截面形成台阶状，内部支撑柱初步成型，其中最小的金刚钻头的内径比支撑柱直径大0.1-0.2mm，预去除后支撑柱只需要精磨即可。然后换第一砂轮2210并对第一砂轮2210通过修整机构30进行修整，修整完成后对待加工件内球面进行打磨加工，依次粗磨和精磨。具体地，粗磨为精磨留0.15mm的余量，精磨后为抛光留0.015mm的余量。
75.当内球面精磨后，去除第一砂轮2210，采用筒形刀具胚体粘接抛光垫形成抛光件230对内球面进行抛光，或者也可以直接在第一砂轮2210外侧粘接抛光垫形成抛光件230对内球面进行抛光。也即，将抛光件230安装至配合件2110，并将抛光池安装至支座10上，在抛光池内加注抛光液，使得半球谐振子完全浸泡于抛光液中，内球面抛光完成后，可以进一步采用圆柱形抛光轮作为抛光件230对内支撑柱进行抛光。
76.请参照图5和图6，而对于外球面，采用不同粒径的筒形砂轮作为第二砂轮2220对外球面进行粗磨和精磨，粗磨后为精磨留0.15mm左右的余量，精磨后为抛光留0.03mm左右的余量。然后，采用硬质抛光材料作为抛光件230对外球面进行抛光。在安装架210上还可以安装测量机构250，用于对加工完成的半球谐振子的外球面尺寸进行测量。
77.在本发明的一些实施例中，还包括第一储存箱410和第二储存箱420，第一储存箱410和第二储存箱420适于分别存储切削液和抛光液，第一储存箱410和第二储存箱420外设有液体管路430，液体管路430包括与第一储存箱410连通的第一管路4310、与第二储存箱420连通的第二管路4320，第一管路4310和第二管路4320一端朝向待加工件。其中，第一管路4310和第二管路4320上均设有单向阀4340。
78.也即，本技术集成了两套切削液循环系统，实现了切削液与抛光液共存，在待加工件磨削时使用切削液加工。在抛光时，使用抛光液加工。
79.具体地，对于第一储存箱410和第二储存箱420可以设于安装架210、也可以设于支座10，亦或者设于安装架210或者支座10一侧，进而当需要对待加工件进行加工时，切削液可以朝向待加工件喷洒，以便于对待加工件进行加工。而当需要对待加工件进行抛光时，可以向待加工件喷洒抛光液，便于对待加工件进行抛光。
80.请参照图7，本发明实施例还提出保护一种半球谐振子加工方法，包括：
81.s110、对待加工件进行装夹并调整支座至预设位置。
82.也即，先安装待加工件，且对待加工件的位置进行调整。
83.s120、利用测量完成的磨削件对待加工件的内球面进行粗磨、精磨以及抛光。
84.s130、对磨削件进行更换，然后对待加工件的外球面进行粗磨、精磨以及抛光。
85.s140、在安装架上安装测量机构，对加工完成的工件进行测量。
86.在本发明的一些实施例中，先加工内球面，再加工外球面。
87.在加工内球面时，先采用第一砂轮依次进行粗磨和精磨加工半球谐振子的内球面，精磨完成后，更换磨削件至抛光件，对内球面进行抛光。也即，对于内球面的加工，不更换设备，仅采用一个设备完成，而且在精磨以及抛光时，因为外球面还未进行加工，如此内球面可以承受很大的抛光压力，基于此，该抛光效率更高。现有技术中，先对产品加工成型，在抛光时，内球面容易在抛光时容易破裂致使成品率低且加工周期时间长。
88.而对于外球面，采用第二砂轮进行依次粗磨、精磨然后抛光，外球面不采用现有技术点接触的方式，而是采用范成法抛光，大大提高了加工效率，对于范成法抛光的原理属于本领域技术人员熟知的技术手段，在此不做限定。
89.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
90.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性
表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
91.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。