一种陶瓷球专用研球机的制作方法

1.本发明涉及研磨机技术领域，特别涉及一种陶瓷球专用研球机。


背景技术：

2.研球机常用于球体（钢球、陶瓷球等）的粗研磨或精研磨，通过上下磨盘的相对转动而达到研磨球体的目的。
3.传统的研球机通常包括一个固定的上磨盘和一个能够转动的下磨盘，且一般在下磨盘上开设有环型的研磨槽，球体在研磨槽中，通过上磨盘与下磨盘的相对转动而达到研磨的效果。然而，在现有技术中，球体的送入和送出步骤繁琐，需要人工操作，对此，专利号为202010254612.9的专利提出了一种钢球研球机，该研球机将传统的竖直布局改为了水平横置布局，通过重力作用，可实现钢球循环往复地自动研磨，生产效率高，不间断工作，降低了劳动强度，提高了生产效率。但是，水平横置的布局，研磨盘端面和小球所受的重力平行，在受力上，容易造成一侧研磨槽面磨损严重，增加了研磨盘的修磨成本。
4.进一步地，现有研磨槽一般都是环形的，小球在研磨槽内做循环往复的圆周运动，接触点单一，受力形式单一。
5.故而，设计一种垂直布局的、可自动循环供给小球的、且被磨小球运动轨迹复杂的研球机，成了亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.针对上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种陶瓷球专用研球机，包括框架组件、驱动组件、研磨组件、供液组件、转运组件；驱动组件固定安装在框架组件的上部；研磨组件固定安装在框架组件的中部；供液组件和转运组件均固定安装在框架组件的下部；框架组件上固定安装有一个料盘；驱动组件包括移动板、内齿圈、偏心轴；移动板可竖直移动；内齿圈铰接在移动板上；偏心轴固定安装在内齿圈上；偏心轴的轴线与内齿圈的轴线平行且不重合；研磨组件包括传动盘、动磨盘、定磨盘、固定盘；传动盘与动磨盘同轴固定连接；传动盘铰接在偏心轴上；定磨盘与固定盘同轴固定连接；固定盘与框架组件固定连接；动磨盘上设置有第一研磨槽；第一研磨槽的中心线为第一轨迹线；定磨盘上设置有第二研磨槽；第二研磨槽的中心线为第二轨迹线；第一轨迹线的线型为内摆线或外摆线；第二轨迹线的线型为内摆线或外摆线；第一轨迹线和第二轨迹线的线型不同，且内摆线比外摆线的波数多二；定磨盘上设置有一个用于放出陶瓷球的第一出球口；固定盘上设置有一个用于放出陶瓷球的第二出球口；第一出球口和第二出球口同轴布置；定磨盘上设置有一个用于进入陶瓷球的第一入球口；固定盘上设置有一个用于进入陶瓷球的第二入球口；第一入球口和第二入球口同轴布置；转运组件上滑动安装有多个圆周均布的储球组件；料盘一方面用于承接自第二出球口落出的陶瓷球，另一方面用于使陶瓷球落入储球组件；供液组件包括储液箱、第一软管、电动泵、第二软管、直线电机、支板、管接头；储液箱与框架组件固定连接；两个电动泵分别固定安装在储液箱上；直线电机固定安装在储液箱上；支板固定安装在
直线电机的输出端上；两个管接头分别固定安装在支板上；第一软管第一端置于储液箱内；第一软管第二端与电动泵连接；第二软管第一端与电动泵连接；第二软管第二端与管接头连接；管接头用于与储球组件配合，一方面通过向储球组件内泵入研磨液，以抬升陶瓷球，使得陶瓷球可进入第一入球口和第二入球口，另一方面用于将储球组件中残留的的研磨液泵出至储液箱。
7.进一步地，所述外摆线在平面直角坐标系中的参数方程为：所述内摆线在平面直角坐标系中的参数方程为：以上各式中，d-陶瓷球的分布圆直径；a-偏心轴轴线与内齿圈轴线之间的间距；c-内摆线或外摆线的波数。
8.进一步地，陶瓷球的分布圆直径满足关系式：式中，d-待研磨陶瓷球的目标直径；n-内摆线和外摆线波数的均值。
9.进一步地，直径为1.01d至1.14d的球体为轨迹球；轨迹球球心在第一轨迹线上运动一周、轨迹球球面运动轨迹的包络面与动磨盘的相交面为第一研磨槽的槽面；轨迹球球心在第二轨迹线上运动一周、轨迹球球面运动轨迹的包络面与定磨盘的相交面为第二研磨槽的槽面；第二研磨槽的底部设置有一个摆线型的储物槽；储物槽用于存储研磨液和磨屑。
10.进一步地，研磨组件还包括第一盖板、第二盖板、汲液板；第一盖板固定安装在传动盘上；第一盖板和传动盘用于夹持固定动磨盘；第二盖板固定安装在固定盘上；第二盖板和固定盘用于夹持固定定磨盘；汲液板固定安装在定磨盘上；汲液板用于收集研磨液和磨屑。
11.进一步地，框架组件还包括外框、托架、控制面板、承接管、第一电动推杆、挡板；料盘、托架和控制面板均固定安装在外框上；托架与汲液板固定连接；料盘为上部高下部低的倾斜状，料盘上部固定安装有一个承接管；承接管用于承接自第二出球口落出的陶瓷球；料盘下部设置有一个第一落球孔；料盘底面上固定安装有一个第一电动推杆；第一电动推杆的推杆端固定安装有一个挡板；挡板与料盘底面滑动配合，且挡板上设置有一个第二落球孔；当第一落球孔和第二落球孔轴线重合时，料盘中的陶瓷球可落出。
12.进一步地，驱动组件还包括固定板、套筒、导杆、第二电动推杆、第一电机、齿轮；固定板与外框固定连接；第二电动推杆固定安装在固定板上；第二电动推杆的推杆端与移动板固定连接；四个套筒圆周均布的固定安装在固定板上；每个套筒内滑动安装有一个导杆；每个导杆均与移动板固定连接；第一电机固定安装在移动板上；齿轮固定安装在第一电机
的输出轴上；齿轮与内齿圈啮合。
13.进一步地，转运组件还包括支座、第二电机、转盘、滑轨；支座固定安装在外框上；第二电机固定安装在支座上；转盘固定安装在第二电机的输出轴上；多个滑轨圆周均布的固定安装在转盘上；每个滑轨与一个储球组件滑动配合。
14.进一步地，储球组件包括阀体、带有多个圆周均布的滑槽的储球管、滑块、密封球、弹簧、十字架、密封环、带有多个圆周均布的滑键的活塞、立柱；滑块用于与滑轨滑动配合；阀体固定安装在滑块上；密封环和十字架均固定安装在阀体内；弹簧第一端与十字架固定连接；弹簧第二端与密封球固定连接；密封球与密封环在弹簧作用下接触配合；储球管固定安装在阀体上；活塞与储球管之间通过滑键和滑槽滑动配合；活塞外径小于储球管内径；立柱固定安装在活塞上；立柱用于顶出陶瓷球。
15.进一步地，供液组件还包括带有通孔的顶针、箱门；两个箱门分别铰接在储液箱上；每个管接头上固定安装有一个顶针；顶针用于顶起密封球，且通孔用于为研磨液建立通路。
16.本发明与现有技术相比的有益效果是：（1）研磨组件包括动磨盘和定磨盘，采用二齿差的摆线型研磨槽，且陶瓷球在研磨槽内放置时可紧密排列，相比现有的环形研磨槽，在不损失陶瓷球数量的情况下，使得陶瓷球的运动轨迹更加复杂，研磨效果更佳；（2）动磨盘和定磨盘为模块化设计，可拆卸，减少磨料使用的同时，便于整体的修磨与替换；（3）转运组件用于实现陶瓷球的自动循环供给，陶瓷球先通过重力作用自动落入转运组件，再通过供液组件泵入研磨液的形式来抬升高度，最终重新进入研磨；（4）供液组件使得陶瓷球重新进入研磨的同时，会裹挟着一部分研磨液进入研磨，一举两得；（5）整机结构简单，可实现参数化、系列化和模块化设计，利于推广应用。
附图说明
17.图1为本发明整体结构的示意图一。
18.图2为本发明整体结构的示意图二。
19.图3为本发明框架组件的结构示意图一。
20.图4为本发明框架组件的结构示意图二。
21.图5为本发明框架组件的局部放大示意图一。
22.图6为本发明框架组件的结构示意图三。
23.图7为本发明框架组件的局部放大示意图二。
24.图8为本发明驱动组件的结构示意图一。
25.图9为本发明驱动组件的结构示意图二。
26.图10为本发明研磨组件的结构示意图。
27.图11为本发明动磨盘的零件结构示意图。
28.图12为本发明定磨盘的零件结构示意图。
29.图13为本发明定磨盘零件的局部放大示意图。
30.图14为本发明固定盘的零件结构示意图。
31.图15为本发明供液组件的结构示意图一。
32.图16为本发明供液组件的局部放大示意图。
33.图17为本发明供液组件的结构示意图二。
34.图18为本发明转运组件的结构示意图。
35.图19为本发明储球组件的结构示意图。
36.图20为本发明储球组件的局部放大剖视图。
37.图中：1-框架组件；2-驱动组件；3-研磨组件；4-供液组件；5-转运组件；101-外框；102-托架；103-控制面板；104-料盘；105-承接管；106-第一电动推杆；107-挡板；10401-第一落球孔；10701-第二落球孔；201-固定板；202-套筒；203-导杆；204-第二电动推杆；205-移动板；206-第一电机；207-内齿圈；208-齿轮；209-偏心轴；301-传动盘；302-动磨盘；303-第一盖板；304-第二盖板；305-定磨盘；306-固定盘；307-汲液板；308-陶瓷球；30201-第一研磨槽；30202-第一轨迹线；30501-第二研磨槽；30502-第二轨迹线；30503-储物槽；30504-第一出球口；30505-第一入球口；30601-第二出球口；30602-第二入球口；401-储液箱；402-第一软管；403-电动泵；404-第二软管；405-直线电机；406-支板；407-管接头；408-顶针；409-箱门；40801-通孔；501-支座；502-第二电机；503-转盘；504-滑轨；505-阀体；506-储球管；507-滑块；508-密封球；509-弹簧；510-十字架；511-密封环；512-活塞；513-立柱；50601-滑槽；51201-滑键。
具体实施方式
38.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
39.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
40.图1～图20为本发明的优选实施例，在该实施例中，研磨对象为目标直径为5.95mm的陶瓷球308，整机长430mm，宽320mm，高750mm。
41.如图1和图2所示，驱动组件2固定安装在框架组件1的上部；研磨组件3固定安装在框架组件1的中部；供液组件4和转运组件5均固定安装在框架组件1的下部。
42.如图3、图4、图5、图6和图7所示，框架组件1中，料盘104、托架102和控制面板103均固定安装在外框101上；料盘104为上部高下部低的倾斜状，料盘104上部固定安装有一个承接管105；料盘104下部设置有一个第一落球孔10401；料盘104底面上固定安装有一个第一电动推杆106；第一电动推杆106的推杆端固定安装有一个挡板107；挡板107与料盘104底面滑动配合，且挡板107上设置有一个第二落球孔10701；当第一落球孔10401和第二落球孔10701轴线重合时，料盘104中的陶瓷球308可落出。
43.如图8和图9所示，驱动组件2中，固定板201与外框101固定连接；第二电动推杆204固定安装在固定板201上；第二电动推杆204的推杆端与移动板205固定连接；内齿圈207铰接在移动板205上；偏心轴209固定安装在内齿圈207上；偏心轴209的轴线与内齿圈207的轴线平行且不重合，在本实施例中，偏心轴209的轴线与内齿圈207的轴线相距1.2mm；四个套筒202圆周均布的固定安装在固定板201上；每个套筒202内滑动安装有一个导杆203；每个导杆203均与移动板205固定连接；第一电机206固定安装在移动板205上；在本实施例中，第一电机206采用85型步进电机；齿轮208固定安装在第一电机206的输出轴上；齿轮208与内
齿圈207啮合；在本实施例中，齿轮208齿数为17，内齿圈207齿数为85，且齿轮208和内齿圈207的模数均为2。
44.如图10、图11、图12、图13和图14所示，研磨组件3中，传动盘301与动磨盘302同轴固定连接；传动盘301铰接在偏心轴209上；定磨盘305与固定盘306同轴固定连接；固定盘306与框架组件1固定连接；第一盖板303固定安装在传动盘301上；第一盖板303和传动盘301用于夹持固定动磨盘302；第二盖板304固定安装在固定盘306上；第二盖板304和固定盘306用于夹持固定定磨盘305；汲液板307固定安装在定磨盘305上；汲液板307与托架102固定连接；汲液板307用于收集研磨液和磨屑；动磨盘302上设置有第一研磨槽30201；第一研磨槽30201的中心线为第一轨迹线30202；定磨盘305上设置有第二研磨槽30501；第二研磨槽30501的中心线为第二轨迹线30502；在本实例中，第一轨迹线30202为波数为100的内摆线，其在平面直角坐标系中的参数方程为：在在本实例中，第二轨迹线30502为波数为98的外摆线，其在平面直角坐标系中的参数方程为：在本实施例中，第一研磨槽30201内可密排99个直径6mm的陶瓷球308，由于定磨盘305上设置有第一出球口30504和第一入球口30505，故第二研磨槽30501并未整周闭合，即第二研磨槽30501在第一出球口30504和第一入球口30505之间有一段间断地带，且第一出球口30504轴线与第一入球口30505轴线相对于定磨盘305轴线的夹角为14.5
°
，故第二研磨槽30501内仅可容纳96个直径6mm的陶瓷球308；设直径不小于1.01d且不大于1.14d的球体为轨迹球；在本实施例中，轨迹球的直径为6.15mm；轨迹球球心在第一轨迹线30202上运动一周、轨迹球球面运动轨迹的包络面与动磨盘302的相交面为第一研磨槽30201的槽面；轨迹球球心在第二轨迹线30502上运动一周、轨迹球球面运动轨迹的包络面与定磨盘305的相交面为第二研磨槽30501的槽面；第二研磨槽30501的底部设置有一个摆线型的储物槽30503；储物槽30503用于存储研磨液和磨屑；定磨盘305上设置有一个用于放出陶瓷球308的第一出球口30504；固定盘306上设置有一个用于放出陶瓷球308的第二出球口30601；第一出球口30504和第二出球口30601同轴布置；自第二出球口30601落出的陶瓷球308通过承接管105落入料盘104内；定磨盘305上设置有一个用于进入陶瓷球308的第一入球口30505；固定盘306上设置有一个用于进入陶瓷球308的第二入球口30602；第一入球口30505和第二入球口30602同轴布置；在本实施例中，第一出球口30504、第二出球口30601、第一入球口30505、第二入球口30602均为内径6.5mm的光孔。
45.如图18、图19和图20所示，转运组件5上滑动安装有8个圆周均布的储球组件；料盘104一方面用于承接自第二出球口30601落出的陶瓷球308，另一方面用于使陶瓷球308落入储球组件；支座501固定安装在外框101上；第二电机502固定安装在支座501上；转盘503固定安装在第二电机502的输出轴上；在本实施例中，第二电机502为57型步进电机；8个滑轨504圆周均布的固定安装在转盘503上；每个滑轨504与一个储球组件滑动配合；在储球组件
中，滑块507用于与滑轨504滑动配合；阀体505固定安装在滑块507上；密封环511和十字架510均固定安装在阀体505内；弹簧509第一端与十字架510固定连接；弹簧509第二端与密封球508固定连接；密封球508与密封环511在弹簧509作用下接触配合；储球管506固定安装在阀体505上；活塞512上设置有四个圆周均布的滑键51201；储球管506上设置有四个圆周均布的滑槽50601；活塞512与储球管506之间通过滑键51201和滑槽50601滑动配合；活塞512外径小于储球管506内径；立柱513固定安装在活塞512上；立柱513用于顶出陶瓷球308。
46.如图15、图16和图17所示，供液组件4中，储液箱401与外框101固定连接；两个电动泵403分别固定安装在储液箱401上；直线电机405固定安装在储液箱401上；支板406固定安装在直线电机405的输出端上；两个管接头407分别固定安装在支板406上；第一软管402第一端置于储液箱401内；第一软管402第二端与电动泵403连接；第二软管404第一端与电动泵403连接；第二软管404第二端与管接头407连接；两个箱门409分别铰接在储液箱401上；每个管接头407上固定安装有一个顶针408；顶针408用于顶起密封球508，且顶针408上设置的通孔40801用于为研磨液建立通路；管接头407与储球组件之间的配合关系，一方面通过向储球组件内泵入研磨液，以抬升陶瓷球308，使得陶瓷球308可进入第一入球口30505和第二入球口30602，另一方面用于将储球组件中残留的研磨液泵出至储液箱401。
47.本发明的工作原理：本发明使用时，需要先在料盘104内倒入待研磨的陶瓷球308，料盘104的内底面为月牙形的斜面，且月牙的两端上部高下部低，故陶瓷球308会在料盘104内向下沉积，此时，通过控制面板103，启动装置，第一电动推杆106带动挡板107间歇式的往复移动，当且仅当挡板107上的第二落球孔10701与前述下部月牙处的第一落球孔10401重合时，陶瓷球308才会从料盘104内落出，此时，第二电机502已带动转盘503，将一个储球组件转动至工位，使得其上的储球管506与第二落球孔10701同轴，故而从料盘104落出的陶瓷球308会依次进入储球管506内，当该储球管506装满后，第二电机502驱动转盘503，切换一个新的储球组件转动至工位，进而使得新的储球管506被装满，依次类推，直到第一个被装满的储球管506运动至和第二入球口30602同轴时，直线电机405开始工作，带动支板406上升，使得管接头407与阀体505对接，然后接着上升，进而带动该储球组件在滑轨504内抬升，直到储球管506与固定盘306接触时，直线电机405停止工作，接着，连接该阀体505的电动泵403工作，从储液箱401内抽取研磨液，泵入储球管506，推动活塞512带着陶瓷球308抬升，使得储球管506内的陶瓷球308依次进入第一入球口30505，当第一个陶瓷球308进入第一入球口30505后，第一电机206开始转动，此时第二电动推杆204已经事先调整好了移动板205的高度，即调整好了动磨盘302和定磨盘305之间的间距，第一电机206通过齿轮208驱动内齿圈207，进而带动传动盘301转动，动磨盘302跟随传动盘301，绕着内齿圈207轴线公转的同时，还绕着偏心轴209的轴线自转，内齿圈207每旋转一圈，动磨盘302带动陶瓷球308走过第一轨迹线30202或第二轨迹线30502的一个波，当第一个陶瓷球308走过一个波时，第二个陶瓷球308跟进第一入球口30505，依次类推，直到储球管506内的一管陶瓷球308全部进入第二研磨槽30501为止，接着，直线电机405带动支板406归位，储球组件受重力作用自然下坠，直到管接头407与阀体505脱离，由于弹簧509和密封球508的作用，储球组件内的研磨液不会外泄，当管接头407与阀体505脱离后，第二电机502带动转盘503旋转，切换来一个新的装满陶瓷球308的储球组件，然后直线电机405工作，使得管接头407带动储球组件抬升，重复前述过程，但是，此时，装满陶瓷球308的新的储球组件内，会由与之连接的第一个电动泵
403泵入研磨液，而刚刚用完陶瓷球308的储球组件，会由与之连接的第二个电动泵403泵出研磨液，泵出的研磨液进入储液箱401内；重复上述过程，直至第二研磨槽30501内充满陶瓷球308后，第一个进入第二研磨槽30501的陶瓷球308，会由第一出球口30504和第二出球口30601落出，掉进承接管105，从承接管105进入料盘104内，从而完成一个大循环，对于本实施例，可知内齿圈207转动96圈，即第一个进入第二研磨槽30501的陶瓷球308，运动完96个波之后，才会从第一入球口30505的位置到达第一出球口30504的位置；当一个大循环完成后，第一研磨槽30201和第二研磨槽30501之间会从没有陶瓷球308到布满陶瓷球308，此时，重复前述过程，陶瓷球308会被循环往复的研磨。
48.由于本结构的陶瓷球308行走路径不是圆弧，而是波浪形的曲线，且为两个交叉的摆线推动，故其一个大循环的运动路线变长，且受力更复杂，更加的随机和无序，使得研磨效果相对于传统结构更好。
49.进一步地，由于陶瓷球308的直径越磨越小，在本实施例中，是由直径6mm磨削至直径5.95mm，故在研磨过程中，动磨盘302与定磨盘305之间的间距，需要在第二电动推杆204的控制下逐渐缩小。
50.进一步地，根据研磨精度的要求，研磨液可选多晶金刚石研磨液或纳米金刚石研磨液。
51.本发明不局限上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。