本發(fā)明屬于IPC分類B24B用于磨削或拋光的機(jī)床、裝置或工藝技術(shù)，涉及深海震波探測設(shè)備的玻璃保護(hù)罩的輔助研孔加工裝置，尤其是超高背壓玻璃球的二自由度同心回轉(zhuǎn)研孔裝置。

背景技術(shù)：

目前，用于探測深海地殼活動的震波探測儀器工作環(huán)境處于海平面萬米以下，由于震波探測儀器保護(hù)罩外部需要承受接近1000KG/平方厘米的壓力，即超高背壓，為重要關(guān)鍵部件，保護(hù)罩采用兩個(gè)超高強(qiáng)度的玻璃半球結(jié)構(gòu)，在保護(hù)罩玻璃半球結(jié)構(gòu)上需要加工出若干個(gè)圓孔，供安裝電子元器件的連接端口，玻璃球體表面硬度達(dá)到莫氏七級，研磨加工基準(zhǔn)、定位和加工精度要求非常高，圓孔加工十分困難。而現(xiàn)有技術(shù)中，基本需要由人工完成研孔，即用研磨方法加工工件的孔，效率低，勞動強(qiáng)度大，質(zhì)量不穩(wěn)定，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

相關(guān)背景技術(shù)的專利公開文獻(xiàn)較少。

中國專利申請201510229875.3研孔裝置,包括鉆床架體，鉆床架體上設(shè)置有轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)的頂面設(shè)置有用于裝夾工件的研孔夾具，研孔夾具裝夾的工件的待研磨孔的正上方設(shè)置有粗研磨機(jī)的粗研磨棒；在轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)上方，以轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)軸為中心，與粗研磨棒同一圓周上的另一位置還設(shè)置有精研磨機(jī)的精研磨棒。粗研磨機(jī)的粗研磨棒設(shè)置于工件上方，對其粗研孔加工，由于精研磨機(jī)的精研磨棒與粗研磨機(jī)的粗研磨棒以轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)的圓心為圓心、同圓周設(shè)置，這樣，進(jìn)行完粗研孔后，轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動，工件會轉(zhuǎn)動到精研磨棒下方，進(jìn)行精研孔加工。

中國專利申請201521018549.X公開了一種自動研孔機(jī)，主要解決軸類產(chǎn)品兩端中心孔的研磨；包括控制器，床頭箱，床身，卡盤，同步器，撥塊氣缸，前定位托架，氣動夾，后定位托架，尾架，尾架氣缸，金屬傳感器；將軸放入托架后，傳感器感測工件就位信號，通過同步器、夾體等部件的作用限制加工軸的運(yùn)動，一端面研孔完成后，無需再次卸料、裝夾，既可再次對另一端面進(jìn)行研孔。

現(xiàn)有技術(shù)中，沒有相應(yīng)的超高背壓玻璃球的研孔裝置，主要以手工操作完成，精準(zhǔn)度難以保證，工效極低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種超高背壓玻璃球的二自由度同心回轉(zhuǎn)研孔裝置，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)自動加工。

本發(fā)明的目的將通過以下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)：包括機(jī)架、Z軸回轉(zhuǎn)盤，X軸回轉(zhuǎn)座、內(nèi)鉆孔機(jī)構(gòu)、外鉆孔機(jī)構(gòu)和半球安裝盤；機(jī)架上豎立安裝Z軸回轉(zhuǎn)盤，Z軸回轉(zhuǎn)盤外側(cè)面y垂直安裝X軸回轉(zhuǎn)座，在X軸回轉(zhuǎn)座內(nèi)安裝半球安裝盤，在機(jī)架上同軸且相向安裝內(nèi)鉆孔機(jī)構(gòu)和外鉆孔機(jī)構(gòu)，內(nèi)鉆孔機(jī)構(gòu)和外鉆孔機(jī)構(gòu)上安裝鉆頭，而且，X軸回轉(zhuǎn)座處于內(nèi)鉆孔機(jī)構(gòu)和外鉆孔機(jī)構(gòu)之間，同時(shí)，X軸回轉(zhuǎn)座的中線平面垂直穿過Z軸回轉(zhuǎn)盤的直徑延長線，內(nèi)鉆孔機(jī)構(gòu)和外鉆孔機(jī)構(gòu)中軸穿過半球安裝盤中心。

尤其是，機(jī)架上安裝Z軸回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)，機(jī)架內(nèi)安裝減速傳動機(jī)構(gòu)，Z軸回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)通過減速傳動機(jī)構(gòu)與Z軸回轉(zhuǎn)盤外緣嚙合連接，X軸回轉(zhuǎn)座上安裝X軸回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)，X軸回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)通過傳動齒輪與半球安裝盤外緣嚙合連接。

尤其是，內(nèi)鉆孔機(jī)構(gòu)外端安裝內(nèi)鉆孔進(jìn)刀伺服電機(jī)，外鉆孔機(jī)構(gòu)外端安裝外鉆孔進(jìn)刀伺服電機(jī)。

尤其是，機(jī)架豎立安裝，機(jī)架底部水平方向一側(cè)有突出的對研臺座，該對研臺座中部有下陷的弧形凹槽，該弧形凹槽位于X軸回轉(zhuǎn)座下側(cè)，在對研臺座的兩端上側(cè)分別通過導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)固定內(nèi)鉆孔機(jī)構(gòu)和外鉆孔機(jī)構(gòu)。

尤其是，機(jī)架底部四角分別安裝水平調(diào)節(jié)支腳。

尤其是，Z軸回轉(zhuǎn)盤圍繞Z軸進(jìn)行±180度的擺動，對玻璃半球的重錘線的偏轉(zhuǎn)角度進(jìn)行設(shè)定調(diào)節(jié)，半球安裝盤圍繞X軸進(jìn)行360度全周旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)在重錘線偏轉(zhuǎn)角度下的圓周加工位置的分布調(diào)節(jié)。

尤其是，內(nèi)鉆孔機(jī)構(gòu)和外鉆孔機(jī)構(gòu)相對配合進(jìn)行夾持，并且驅(qū)動鉆頭進(jìn)行快進(jìn)—工進(jìn)—快退以及位置控制。

尤其是，內(nèi)鉆孔機(jī)構(gòu)和外鉆孔機(jī)構(gòu)采用高精度高剛性的電主軸連接鉆頭，提供200-20000轉(zhuǎn)/分鐘范圍內(nèi)平穩(wěn)輸出的線性調(diào)整。

尤其是，內(nèi)鉆孔機(jī)構(gòu)和外鉆孔機(jī)構(gòu)的鉆頭采用天然金剛石粉末，在高溫高壓環(huán)境下與青銅合金燒結(jié)而成，其質(zhì)點(diǎn)硬度達(dá)到莫氏9級。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果：以Z軸回轉(zhuǎn)盤與X軸回轉(zhuǎn)座相互配合，實(shí)現(xiàn)二自由度的精準(zhǔn)控制，同時(shí)，以內(nèi)鉆孔機(jī)構(gòu)和外鉆孔機(jī)構(gòu)同軸相向夾持球體，并且，控制高速旋轉(zhuǎn)的鉆頭相對于球心快進(jìn)—工進(jìn)—快退實(shí)施研孔，粗研孔和精研孔銜接進(jìn)行，完全取代手動研孔，確保研孔精度以及生產(chǎn)效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記包括：

機(jī)架1、Z軸回轉(zhuǎn)盤2、Z軸回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)3、X軸回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)4、X軸回轉(zhuǎn)座5、內(nèi)鉆孔機(jī)構(gòu)6、內(nèi)鉆孔進(jìn)刀伺服電機(jī)7、外鉆孔機(jī)構(gòu)8、外鉆孔進(jìn)刀伺服電機(jī)9、半球安裝盤10、對研臺座11。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明原理在于，內(nèi)鉆孔機(jī)構(gòu)6與外鉆孔機(jī)構(gòu)8的鉆頭的回轉(zhuǎn)軸線必須始終穿過玻璃半球的圓心，所以精確加工研孔至少需要二自由度位置控制，同時(shí)，也由于玻璃是極端脆性材料，加工的時(shí)候，須在球體內(nèi)外側(cè)同軸、同步加工。

自由度概念用于確定一個(gè)系統(tǒng)在空間中的位置所需要的最小坐標(biāo)數(shù)。所謂自由度數(shù)就是確定物體在空間的位置所需獨(dú)立坐標(biāo)的數(shù)目。例如，二自由度陀螺儀是自轉(zhuǎn)軸具有兩個(gè)進(jìn)動自由度的陀螺儀，即陀螺儀的轉(zhuǎn)子主軸既可以繞水平軸俯仰，又可以繞垂直軸旋轉(zhuǎn)。各式的陀螺羅經(jīng)都采用二自由度陀螺儀來指示方向，也可以用來組成單軸穩(wěn)定器。二自由度陀螺儀可實(shí)現(xiàn)OZ軸指向任意慣性空間。

本發(fā)明包括：機(jī)架1、Z軸回轉(zhuǎn)盤2，X軸回轉(zhuǎn)座5、內(nèi)鉆孔機(jī)構(gòu)6、外鉆孔機(jī)構(gòu)8和半球安裝盤10。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1：如附圖1所示，機(jī)架1上豎立安裝Z軸回轉(zhuǎn)盤2，Z軸回轉(zhuǎn)盤2外側(cè)面y垂直安裝X軸回轉(zhuǎn)座5，在X軸回轉(zhuǎn)座5內(nèi)安裝半球安裝盤10，在機(jī)架1上同軸且相向安裝內(nèi)鉆孔機(jī)構(gòu)6和外鉆孔機(jī)構(gòu)8，內(nèi)鉆孔機(jī)構(gòu)6和外鉆孔機(jī)構(gòu)8上安裝鉆頭，而且，X軸回轉(zhuǎn)座5處于內(nèi)鉆孔機(jī)構(gòu)6和外鉆孔機(jī)構(gòu)8之間，同時(shí)，X軸回轉(zhuǎn)座5的中線平面垂直穿過Z軸回轉(zhuǎn)盤2的直徑延長線，內(nèi)鉆孔機(jī)構(gòu)6和外鉆孔機(jī)構(gòu)8中軸穿過半球安裝盤10中心。

前述中，機(jī)架1上安裝Z軸回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)3，機(jī)架1內(nèi)安裝減速傳動機(jī)構(gòu)，Z軸回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)3通過減速傳動機(jī)構(gòu)與Z軸回轉(zhuǎn)盤2外緣嚙合連接，X軸回轉(zhuǎn)座5上安裝X軸回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)4，X軸回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)4通過傳動齒輪與半球安裝盤10外緣嚙合連接。

前述中，內(nèi)鉆孔機(jī)構(gòu)6外端安裝內(nèi)鉆孔進(jìn)刀伺服電機(jī)7，外鉆孔機(jī)構(gòu)8外端安裝外鉆孔進(jìn)刀伺服電機(jī)9。

前述中，機(jī)架1豎立安裝，機(jī)架1底部水平方向一側(cè)有突出的對研臺座11，該對研臺座11中部有下陷的弧形凹槽，該弧形凹槽位于X軸回轉(zhuǎn)座5下側(cè)，在對研臺座11的兩端上側(cè)分別通過導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)固定內(nèi)鉆孔機(jī)構(gòu)6和外鉆孔機(jī)構(gòu)8。

前述中，機(jī)架1底部四角分別安裝水平調(diào)節(jié)支腳。

前述中，Z軸回轉(zhuǎn)盤2圍繞Z軸進(jìn)行±180度的擺動，半球安裝盤10圍繞X軸進(jìn)行360度全周旋轉(zhuǎn)。

前述中，內(nèi)鉆孔機(jī)構(gòu)6和外鉆孔機(jī)構(gòu)8相對配合進(jìn)行夾持，并且驅(qū)動鉆頭進(jìn)行快進(jìn)—工進(jìn)—快退以及位置控制。

前述中，內(nèi)鉆孔機(jī)構(gòu)6和外鉆孔機(jī)構(gòu)8采用高精度高剛性的電主軸連接鉆頭，提供200-20000轉(zhuǎn)/分鐘范圍內(nèi)平穩(wěn)輸出的線性調(diào)整。

本發(fā)明實(shí)施例中，內(nèi)鉆孔機(jī)構(gòu)6和外鉆孔機(jī)構(gòu)8的鉆頭采用天然金剛石粉末，在高溫高壓環(huán)境下與青銅合金燒結(jié)而成，其質(zhì)點(diǎn)硬度達(dá)到莫氏9級，實(shí)現(xiàn)輕松鉆削高硬度玻璃的要求。

本發(fā)明實(shí)施例中，內(nèi)鉆孔機(jī)構(gòu)6和外鉆孔機(jī)構(gòu)8鉆孔速度：18000r/min，鉆孔加速時(shí)間：500ms，鉆孔減速時(shí)間：800ms，進(jìn)刀速度：0.085mm/min；冷卻介質(zhì)流速：20L/min；Z軸回轉(zhuǎn)盤2工作轉(zhuǎn)速：20r/min，Z軸回轉(zhuǎn)盤2定位轉(zhuǎn)速：0.5r/min；X軸回轉(zhuǎn)座5工作轉(zhuǎn)速：25r/min；X軸回轉(zhuǎn)座5定位轉(zhuǎn)速：0.5r/min。

本發(fā)明中，Z軸回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)3驅(qū)動Z軸回轉(zhuǎn)盤2，X軸回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)4驅(qū)動并控制半球安裝盤10，進(jìn)而帶動玻璃半球圍繞X軸進(jìn)行360度全周旋轉(zhuǎn)。由于內(nèi)鉆孔機(jī)構(gòu)6與外鉆孔機(jī)構(gòu)8同軸安裝，無論Z軸和X軸如何旋轉(zhuǎn)，半球處于任何位置，其軸心始終穿過半球中心點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)180度×360度全方位二自由度可加工位置的覆蓋，并可以通過安裝在各自尾部的內(nèi)鉆孔進(jìn)刀伺服電機(jī)7和外鉆孔進(jìn)刀伺服電機(jī)9控制其相對于球心的快進(jìn)——工進(jìn)——快退以及位置控制。鉆頭旋轉(zhuǎn)使用高精度高剛性的電主軸作為動力，提供200-20000轉(zhuǎn)/分鐘范圍內(nèi)平穩(wěn)輸出的線性調(diào)整，保證鉆孔時(shí)切割表面的光潔度。

本發(fā)明工作原理為：Z軸回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)3帶動Z軸回轉(zhuǎn)盤2進(jìn)行±180度的擺動，對玻璃半球的重錘線的偏轉(zhuǎn)角度進(jìn)行設(shè)定調(diào)節(jié)，再通過X軸回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)4，驅(qū)動并控制X軸回轉(zhuǎn)座5的360度全周旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)在重錘線偏轉(zhuǎn)角度下的圓周加工位置的分布調(diào)節(jié)。兩側(cè)內(nèi)鉆孔機(jī)構(gòu)6和外鉆孔機(jī)構(gòu)8的鉆頭在主軸電機(jī)的帶動下高速旋轉(zhuǎn)，在研孔過程中同步使用冷卻介質(zhì)保護(hù)鉆頭和工作面，再通內(nèi)鉆孔進(jìn)刀伺服電機(jī)7和外鉆孔進(jìn)刀伺服電機(jī)9控制高速旋轉(zhuǎn)的鉆頭相對于球心的快進(jìn)—工進(jìn)—快退以及位置控制，實(shí)現(xiàn)程序設(shè)定的，在玻璃半球圓弧面上的高精度定位及鉆孔加工。

上述實(shí)施例所公開的說明，為本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明，因此，本發(fā)明將不會被限定于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本發(fā)明所公開的原理相一致的最寬的范圍。