專利名稱：一種磨削裝置及使用該磨削裝置的磨床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械制造領(lǐng)域，具體是一種磨削裝置及使用該磨削裝置的磨 床，其特別適于在光學(xué)元件冷加工中使用。
背景技術(shù)：
磨削，就是利用磨料對(duì)工件表面進(jìn)行切削加工，是零件加工的重要方法之 一。磨削加工中的最重要工具是砂輪，由磨粒、結(jié)合劑和空隙構(gòu)成其三要素。 隨著磨粒、結(jié)合劑及砂輪制造工藝的不同，砂輪的特性差別可能很大，對(duì)磨削 加工的精度和生產(chǎn)效率等有著重要的影響。為了滿足加工精度要求，常需對(duì)砂 輪進(jìn)行修整，特別地，在其磨損較大時(shí)，必須予以更換。此外，在一些砂輪中， 由有磨粒部分和無(wú)魔粒部分兩部分組成，為方便起見，以下分別稱其為A少輪體 與砂輪座。目前，在機(jī)械制造，特別是光學(xué)元件加工過(guò)程中，常需對(duì)工件進(jìn)行球面加 工。 一種公知的加工方法是，采用碗形砂輪對(duì)工件的表面進(jìn)行磨削、光整，其 中，砂輪軸與工件軸相交一個(gè)角度，砂輪與工件分別繞各自軸線旋轉(zhuǎn)，由此可形成球面。請(qǐng)參見圖l，該圖為球面加工原理圖。圖1中，有關(guān)符號(hào)含義為D 為球面的直徑；"^為砂輪內(nèi)表面的直徑；《為球肩到球心的距離，當(dāng)球肩大 于半球時(shí)K為正，當(dāng)球肩小于半球時(shí)《為負(fù)；"為砂輪實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線與工件實(shí) 際旋轉(zhuǎn)軸線的夾角；O為球心；s為砂輪與工件的上接觸點(diǎn)；C為砂輪與工件的下接觸點(diǎn)。如圖1所示，有，<formula>formula see original document page 4</formula>在加工球面時(shí)，為了保證加工精度，應(yīng)當(dāng)保證砂輪實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線過(guò)球心， 使砂輪與工件接觸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡和這些點(diǎn)在球面上形成的圓重合；使砂輪實(shí)際 旋轉(zhuǎn)軸線與工件實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線間的夾角為"，以確定球面加工位置。特別地， 應(yīng)盡量減小砂輪實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線與工件實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線間夾角"與理論值的偏 差，否則，若"存在較大的系統(tǒng)誤差，就會(huì)影響工件曲率半徑的加工精度。在實(shí)際加工過(guò)程中，為方便安裝，都假定砂輪實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線與砂輪軸重合， 工件實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線與工件軸重合。對(duì)于球面直徑為D的工件，首先根據(jù)公式(2 ) 求出砂輪內(nèi)表面的直徑雖，選擇合適的砂輪；然后根據(jù)公式(3)求出工件或 砂輪的安裝角，即砂輪軸與工件軸的夾角，其近似為砂輪實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線與工件 實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線間夾角"。特別地，考慮到工件軸安裝位置的限制，通常使砂輪 軸擺動(dòng)一定的角度"。按照上述原理，人們現(xiàn)已可加工出滿足精度要求的球面工件。實(shí)際上，在 加工球面時(shí)，常進(jìn)行兩道工序首先進(jìn)行粗磨，以提高效率；然后進(jìn)行細(xì)磨， 以提高精度。為了提高加工效率，人們發(fā)明了一種磨削裝置，如德國(guó)專利 (DE19809353 )所披露在常規(guī)的碗形砂輪基礎(chǔ)上，把一個(gè)直徑較小的砂輪 套在另一個(gè)直徑較大的砂輪中，其中，用于粗磨的內(nèi)砂輪可沿砂輪軸的軸向移 動(dòng)，而用于細(xì)磨的外砂輪被固定在砂輪軸的轉(zhuǎn)軸上。這種磨削裝置，變換工序 時(shí)只需調(diào)整砂輪位置而不需重新夾持工件，由此，節(jié)省了工序，提高了加工效 率。但是，這種磨削裝置也存在明顯的缺陷，簡(jiǎn)述如下用較小的內(nèi)砂輪去完成粗磨時(shí)較大的切削余量，導(dǎo)致內(nèi)砂輪磨損較快；磨 損后，內(nèi)砂輪的內(nèi)表面直徑雖增大，導(dǎo)致內(nèi)砂輪與工件接觸弧度增大，從而 影響球面曲率半徑加工精度；如頻繁修整、更換砂輪，則增加生產(chǎn)成本，并影 響生產(chǎn)效率。反之，若將外砂輪用于粗磨，內(nèi)砂輪用于細(xì)磨，可減小內(nèi)砂輪的 磨損，但又會(huì)影響加工精度，這是因?yàn)榧?xì)磨時(shí)，對(duì)內(nèi)砂輪實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線與工 件實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線間夾角"要求更為嚴(yán)格，但因內(nèi)砂輪軸頸與外砂輪軸頸之間不可避免地存在間隙，致使內(nèi)砂輪的實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線與工件實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線間夾角《 存在較大的系統(tǒng)誤差，從而降低工件曲率半徑加工精度。現(xiàn)有技術(shù)中的磨床，砂輪軸的擺動(dòng)由擺動(dòng)軸調(diào)整，如歐洲專利(EP0685298)披露的一種磨床電機(jī)通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)繞其中心軸 線旋轉(zhuǎn)，然后通過(guò)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將擺動(dòng)軸的圓周運(yùn)動(dòng)變?yōu)樯拜嗇S的擺動(dòng)。由于任何 機(jī)械傳動(dòng)裝置都不可避免地存在反向間隙，當(dāng)工件的曲率半徑需要通過(guò)擺動(dòng)軸 微量調(diào)整時(shí)，會(huì)受到反向間隙的限制，使得擺動(dòng)軸不能完全按照要求運(yùn)動(dòng)，導(dǎo) 致砂輪軸的擺動(dòng)角度產(chǎn)生偏差，由此增加砂輪實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線與工件實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸 線間夾角"的誤差，最終降低加工精度。此外，歐洲專利(EP 1867430)披露 了另一種磨床電機(jī)與擺動(dòng)軸一體安裝，由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)軸繞其中心軸線 旋轉(zhuǎn)，從而消除機(jī)械傳動(dòng)裝置的反向間隙影響，有利于提高加工精度。但是， 該種磨床設(shè)置兩套砂輪軸與工件軸，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不利于降低生產(chǎn)成本； 而且，由粗磨轉(zhuǎn)為細(xì)磨時(shí)，還需重新夾持工件，從而不利于提高生產(chǎn)效率。此外，磨削過(guò)程特別是光學(xué)冷加工過(guò)程中，會(huì)在磨削區(qū)形成瞬時(shí)高溫，因 此需要用工作介質(zhì)(磨削液或拋光液)進(jìn)行降溫。但是，因工作介質(zhì)對(duì)機(jī)械零 件腐蝕性很大，需要對(duì)磨床進(jìn)行全封閉防護(hù)。流行的防護(hù)裝置有兩種其一是 巻簾式防護(hù)，其防護(hù)材料為高強(qiáng)度防水織物，使用時(shí)要先進(jìn)行精確調(diào)整，使巻 簾軸線與移動(dòng)方向絕對(duì)垂直，否則，稍有傾斜，就會(huì)造成巻簾跑偏，影響密封 作用；其二是迷宮式防護(hù)，其防護(hù)材料為金屬板加涂層，也就是鈑金，因此要 求其使用過(guò)程中有較大的間隙，否則，間隙太小，鈑金件間易產(chǎn)生刮蹭；此外， 使用一段時(shí)間后，涂層可能會(huì)脫落，從而導(dǎo)致堵塞有關(guān)管道和介質(zhì)通道，最終 影響磨床的使用。由此可見，現(xiàn)有技術(shù)中的磨削裝置，或加工精度不高，或生產(chǎn)效率較低， 或生產(chǎn)成本較高；相應(yīng)地，現(xiàn)有技術(shù)中的磨床，也存在加工精度不高、生產(chǎn)效率較低、防護(hù)措施不好、生產(chǎn)成本較高的問(wèn)題。但是，現(xiàn)有技術(shù)僅限于解決上 述某一方面的問(wèn)題，而沒(méi)有提出整套的解決方案。發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的磨削裝置， 其加工精度較高，還可提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明還 提供一種使用該磨削裝置的磨床。為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的磨削裝置，包括一碗形的外砂輪、一碗形的內(nèi)砂輪、和一砂輪軸，所述外砂輪套接于所述內(nèi)砂輪上；所述砂輪軸設(shè) 有兩個(gè)相互獨(dú)立的砂輪定位接口，分別用于安裝所述外砂輪、內(nèi)砂輪；所述內(nèi) 砂輪固定在所述砂4侖軸上，用于對(duì)工件進(jìn)行細(xì)磨；所述外石少輪可在所述石少輪軸 的軸向上移動(dòng)，用于對(duì)工件進(jìn)行粗磨。所述內(nèi)砂輪的砂輪座上設(shè)置內(nèi)砂輪連接桿，通過(guò)內(nèi)砂輪定位接口與所述砂 輪軸的轉(zhuǎn)軸固定。所述砂輪軸的轉(zhuǎn)軸上還套接一外砂輪移動(dòng)裝置，可沿所述砂輪軸的軸向移 動(dòng)；所述外砂輪移動(dòng)裝置與所述外砂輪的砂輪座固定。所述外砂輪的砂輪座上設(shè)置外砂輪連接桿，可壓入所述砂輪軸的外砂輪定 位接口中。所述外砂輪移動(dòng)裝置的外徑與所述砂輪軸外殼的外徑相等。使用上述磨削裝置的磨床，還包括， 一工件軸，用來(lái)夾持工件； 一擺動(dòng)軸， 通過(guò)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與所述砂輪軸連接，用于調(diào)整所述砂輪軸的擺動(dòng)；還包括一電機(jī)， 用于驅(qū)動(dòng)所述擺動(dòng)軸；所述電機(jī)的定子與所述擺動(dòng)軸的外殼固定，所述電機(jī)的 轉(zhuǎn)子與所述擺動(dòng)軸的轉(zhuǎn)軸固定。在此基礎(chǔ)上，該種磨床的進(jìn)一步改進(jìn)方案是，在所述擺動(dòng)軸外殼的兩端分別設(shè)置前平衡塊、后平衡塊。在所述砂、輪軸及所述工件軸的外面設(shè)置防護(hù)罩；所述防護(hù)罩在所述擺動(dòng)軸 的位置開口，在該開口處還設(shè)置迷宮槽。在所述擺動(dòng)軸的外殼上，還設(shè)置移動(dòng)擋板；所述移動(dòng)擋板夾在所述防護(hù)罩 與所述迷宮槽之間。所述移動(dòng)擋板為耐腐蝕材料，通過(guò)切削加工而成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的磨削裝置，將外砂輪套在內(nèi)砂輪上，在粗 磨工序轉(zhuǎn)為細(xì)磨工序時(shí)，只需要調(diào)整內(nèi)、外砂輪的相對(duì)位置而不需重新夾持工 件，從而提高加工效率。特別地，外砂輪用于粗磨，其可沿砂輪軸的軸向進(jìn)行 移動(dòng)，適應(yīng)粗磨與細(xì)磨工序轉(zhuǎn)換需要；內(nèi)砂輪用于細(xì)磨，其直接固定在妙-輪軸 的轉(zhuǎn)軸上，保證內(nèi)砂輪實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸與砂輪軸之間不會(huì)出現(xiàn)間隙，由此，有利于 提高加工精度。具體說(shuō)明如下外砂輪用作粗磨，其對(duì)加工精度的要求相對(duì)于細(xì)磨時(shí)小，即使外砂輪的實(shí) 際旋轉(zhuǎn)軸線與工件實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線間夾角a與理論值存在一定偏差，并導(dǎo)致球面 曲率半徑產(chǎn)生誤差，也可以通過(guò)后續(xù)的細(xì)磨工序予加以解決。內(nèi)砂輪用于細(xì)磨， 其加工精度更高，又難以通過(guò)后續(xù)工序進(jìn)行補(bǔ)救，因此應(yīng)盡量降低內(nèi)砂輪實(shí)際 旋轉(zhuǎn)軸線與工件實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線間夾角"與理論值的誤差；由于內(nèi)砂輪直接固定 在砂輪軸的轉(zhuǎn)軸上，內(nèi)砂輪實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸與砂輪軸之間不存在間隙，即內(nèi)砂輪實(shí) 際旋轉(zhuǎn)軸線與砂輪軸重合；將砂輪軸與工件軸間的相對(duì)角度按理論值調(diào)整好 后，內(nèi)砂輪實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線與工件實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線間夾角《與理論值基本沒(méi)有偏 差，也就是說(shuō)，基本消除了夾角a的系統(tǒng)誤差；由于減小了夾角a的誤差，從 而有利于提高工件球面曲率半徑的加工精度。進(jìn)一步地，內(nèi)砂輪用于細(xì)磨，其 磨損相對(duì)較慢，其內(nèi)表面直徑雖不會(huì)產(chǎn)生較大的變化，使得內(nèi)砂輪與工件接 觸弧度相對(duì)穩(wěn)定，從而保證工件球面曲率半徑加工的精度。另外，砂輪磨損的快慢與砂輪的面積相關(guān)磨削面積大，砂輪磨損相對(duì)較 慢；反之，磨削面積小，砂輪磨損相對(duì)較快?？梢岳斫獾氖牵景l(fā)明中用外砂輪粗磨較大的加工余量，用內(nèi)砂輪細(xì)磨較小的加工余量，有利于合理分配砂輪 磨損。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，內(nèi)、外砂輪往往同時(shí)進(jìn)行修整或更換，在本發(fā)明中， 內(nèi)、外砂輪的磨損程度基本一致，從而減小內(nèi)、外砂輪修整或更換的頻率，從 而有利于提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。進(jìn)一步地，內(nèi)、外砂輪磨損程度快慢 相當(dāng)，也有利于提高磨削后工件質(zhì)量的一致性。使用該磨削裝置的磨床，不僅保證較高的加工精度，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，為改善其整體性能，其還可進(jìn)一步改進(jìn)，具體是擺動(dòng)軸采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)定子與擺動(dòng)軸的外殼固定，電機(jī)的轉(zhuǎn)子則直接 裝在擺動(dòng)軸的轉(zhuǎn)軸上。省去電機(jī)與擺動(dòng)軸之間機(jī)械傳動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)了擺動(dòng)軸的 直接驅(qū)動(dòng)，消除擺動(dòng)軸受到的反向間隙影響。當(dāng)工件的曲率半徑需通過(guò)擺動(dòng)軸 微量調(diào)整時(shí)，因無(wú)反向間隙影響，可使砂輪軸按預(yù)定要求擺動(dòng)，進(jìn)而減小砂輪 實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線與工件實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線間夾角"的誤差，從而提高工件的加工精度。另外，本發(fā)明的磨床，防護(hù)罩采用迷宮式防護(hù)結(jié)構(gòu)，移動(dòng)擋板采用耐腐蝕 的材料制成。由于移動(dòng)擋板不需加涂層，有利于減小迷宮間隙，提高磨床防護(hù) 結(jié)構(gòu)的密封性能，也避免移動(dòng)檔板間的刮蹭，減少刮蹭對(duì)加工過(guò)程的干擾，此 外，也消除了涂層脫落對(duì)磨床使用產(chǎn)生的影響。


圖1是球面加工原理圖；圖2是本發(fā)明磨削裝置第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖；圖3是圖2中內(nèi)砂輪的放大圖；圖4是圖2中外砂4侖的放大圖；圖5是本發(fā)明磨削裝置第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖；圖6是本發(fā)明磨床的立體圖；圖7是圖6的正視圖；圖8是圖7中G部分的局部放大圖。 有關(guān)附圖標(biāo)記如下1- 內(nèi)砂輪，l.l-內(nèi)砂輪體,1.2-內(nèi)砂輪座，1.3-內(nèi)砂輪連接桿;2- 外砂輪，2.1-外砂輪體，2.2-外砂輪座，2.3-外砂輪連接桿;4- 內(nèi)六角螺4丁；5- 內(nèi)砂輪定位接口；6- 外砂輪定位接口；7- 砂輪軸外殼；8- 外砂輪移動(dòng)裝置；9- 水平導(dǎo)軌；10- 電才幾；12- 垂直導(dǎo)軌；13- 工件夾；14- 砂輪軸連接座；15- 前平衡塊；16- 后平衡塊；n-床身；18- 防護(hù)罩；19- 迷宮槽；20- 移動(dòng)檔板；21- 砂輪軸固定座；22- 電機(jī)固定座； 100-磨削裝置； 200-磨床； S-工件軸； V-砂輪軸；T-擺動(dòng)軸。有關(guān)符號(hào)及含義如下 O、 J求面的直徑；"、砂,侖內(nèi)表面的直徑；《、球肩到球心的距離，當(dāng)球肩大于半球時(shí)K為正，當(dāng)球肩小于半球時(shí)《為負(fù)； 、砂輪軸與工件軸的夾角；O、球心；S、砂輪與工件的上接觸點(diǎn)； C、砂輪與工件的下接觸點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的基本構(gòu)思是磨削裝置，在砂輪軸上安裝兩個(gè)相互獨(dú)立的砂輪， 分別為外砂輪、內(nèi)砂輪，其中，內(nèi)砂輪固定在砂輪軸的轉(zhuǎn)軸上，用于細(xì)磨；外 砂輪可沿砂輪軸作軸向移動(dòng)，用于粗磨；磨床，使用上述磨削裝置，擺動(dòng)軸采 用力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)定子與擺動(dòng)軸的外殼固定，電機(jī)的轉(zhuǎn)子則直接裝在擺動(dòng) 軸的轉(zhuǎn)軸上，而擺動(dòng)軸與砂輪軸直接連接；進(jìn)一步地，防護(hù)罩采用迷宮式防護(hù) 結(jié)構(gòu)，其可移動(dòng)部件采用耐腐蝕材料，通過(guò)切削加工制成。下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。請(qǐng)參見圖2，該圖為本發(fā)明磨削裝置第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，請(qǐng)同時(shí)參見圖 3、圖4，其分別為圖2中內(nèi)砂輪、外砂輪的放大圖。在該實(shí)施例中，磨削裝 置100包括 一內(nèi)砂輪l,用于細(xì)磨； 一外砂輪2，用于粗磨，具體說(shuō)明如下內(nèi)砂輪1由內(nèi)砂輪體1.1、內(nèi)砂輪座1.2組成，其中，內(nèi)砂輪體l.l裝在內(nèi) 砂輪座1.2的下部，用于對(duì)工件(圖未示)進(jìn)行細(xì)磨；在內(nèi)砂輪座1.2上部還 設(shè)有內(nèi)砂輪連接桿1.3 ，可壓入砂輪軸V上設(shè)置的內(nèi)砂輪定位接口 5中。安裝 時(shí)，將內(nèi)砂輪連接桿1.3壓入內(nèi)砂輪定位接口 5中，并與砂輪軸V固定，使得 內(nèi)砂4侖連接桿1.3與內(nèi)砂輪定位接口 5之間不出現(xiàn)間隙。其中，內(nèi)砂輪連接桿手接口，如內(nèi)三角、內(nèi)四角、內(nèi)六角、雙孔接口等與砂輪軸v緊固，由此既保證兩者間的連接可靠性，又方便安裝維護(hù)。外砂輪2由外砂輪體2.1 、外砂輪座2.2組成，其中，外砂輪體2.1裝在外 砂輪座2.2的下部，用于對(duì)工件進(jìn)行粗磨；外砂輪座2.2與砂輪軸V下部套接 的外砂輪移動(dòng)裝置8固定；在外砂輪座2.2的上部還設(shè)有外砂輪連接桿2.3， 壓入砂、輪軸V上設(shè)置的外砂輪定位接口 6中， -使外砂輪座2.2與內(nèi)石少輪座1.2 貼合。該實(shí)施例中，外砂輪移動(dòng)裝置8可沿砂輪軸V軸向移動(dòng)，使外砂輪2 也可沿砂輪軸V軸向移動(dòng)，從而調(diào)整外砂輪2與砂輪軸V的相對(duì)位置，進(jìn)行 粗磨工序與細(xì)磨工序的轉(zhuǎn)換，具體是將外砂輪移動(dòng)裝置8沿砂1侖軸V下推 并固定時(shí)，由外砂輪2對(duì)工件進(jìn)行粗磨；反之，將外砂輪移動(dòng)裝置8沿砂輪軸 V上推并固定時(shí)，由內(nèi)砂輪1對(duì)工件進(jìn)行細(xì)磨。優(yōu)選地，外砂輪移動(dòng)裝置8的 外徑與砂輪軸外殼7的外徑相等，既保持可靠的連接強(qiáng)度，又便于安裝維護(hù)。 裝配時(shí)，首先將砂輪連接桿1.3壓入內(nèi)砂輪軸接口 5中，優(yōu)選地通過(guò)內(nèi)六 角螺釘4與砂輪軸V固定，使得內(nèi)砂輪連接桿1.3與內(nèi)砂輪定位接口 5之間不 出現(xiàn)間隙；再將外砂輪2套在內(nèi)砂輪1上，將外砂輪連接桿2.3壓入外砂輪定 位接口6中，并將外砂輪座2.2與外砂輪移動(dòng)裝置8固定；然后根據(jù)粗磨或細(xì) 磨工序，相應(yīng)地將外砂輪移動(dòng)裝置8沿砂輪軸V下推或上推；最后將外砂輪 移動(dòng)裝置8固定，由此做好加工準(zhǔn)備。按照上述結(jié)構(gòu)并裝配后磨削裝置100，在粗磨工序轉(zhuǎn)為細(xì)磨工序時(shí)不需重 新夾持工件，從而提高加工效率。特別地，外砂輪2用于粗磨，且可進(jìn)行軸向 移動(dòng)，適應(yīng)粗磨與細(xì)磨工序轉(zhuǎn)換需要；內(nèi)砂輪l用于細(xì)磨，且固定在砂輪軸V外砂輪2用作粗磨，其對(duì)加工精度相對(duì)于細(xì)磨時(shí)小，即使外砂輪2的實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸 線與工件實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線間夾角"與理論值存在一定偏差，而導(dǎo)致球面曲率半徑 產(chǎn)生誤差，也可以通過(guò)后續(xù)的細(xì)磨工序予加以解決。內(nèi)石少4侖1用于細(xì)磨，其加 工精度要求更高，應(yīng)盡量降低內(nèi)砂輪實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線與工件實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線間夾角"與理論值的誤差；由于內(nèi)砂輪1通過(guò)內(nèi)砂輪定位接口 5直接與砂輪軸V的轉(zhuǎn)軸 固定，內(nèi)砂輪1的實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線與砂輪軸V之間不存在間隙；將砂輪軸V與工件 軸S間的相對(duì)位置按理論值"調(diào)整好后，內(nèi)砂輪l實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線與砂輪軸V重 合，換言之，就是基本消除了內(nèi)砂輪l實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸與工件實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線間夾角《 的系統(tǒng)誤差；可以理解的是，減小內(nèi)砂輪l實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸與工件實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線間 夾角"的誤差后，有利于提高球面曲率半徑的加工精度。進(jìn)一步地，內(nèi)砂輪l 用于細(xì)磨，其磨損相對(duì)較慢，其內(nèi)表面直徑^不會(huì)產(chǎn)生較大的變化，由此， 內(nèi)砂輪l與工件的接觸弧度相對(duì)穩(wěn)定，有利于保證球面曲率半徑加工的精度。
可以理解的是，砂輪磨損的快慢與砂輪的面積相關(guān)磨削面積大，砂輪磨 損相對(duì)較慢；反之，磨削面積小，砂輪磨損相對(duì)較快。本實(shí)施例中的磨削裝置 100,用外砂輪2粗磨較大的加工余量，用內(nèi)砂輪l細(xì)磨較小的加工余量，為合 理分配內(nèi)砂輪1與外砂輪2的磨損提供了條件。通常，內(nèi)砂輪l、外砂輪2同時(shí)進(jìn) 行修整或更換，即使其中一個(gè)磨損較快，而另一個(gè)砂輪磨損較慢，也會(huì)對(duì)兩者 都進(jìn)行修整或更換。若內(nèi)砂輪l、外砂輪2的磨損程度基本一致，則可減小砂輪 修整或更換的頻率，從而有利于提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。進(jìn)一步地，內(nèi) 砂輪l 、外砂輪2的磨損程度快慢相當(dāng)，也有助于提高磨削后工件質(zhì)量的一致性。
請(qǐng)參見圖5,該圖為本發(fā)明磨削裝置第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)施中的磨 削裝置100，是對(duì)第一實(shí)施例的筒化，其區(qū)別在于外砂輪2取消外砂輪連接 桿2.3，外砂輪座2.2直接與外砂輪移動(dòng)裝置8固定；相應(yīng)地，砂輪軸V也可 取消外砂輪定位接口 6,而只保留內(nèi)砂輪定位接口 5。
該種磨削裝置100，用于細(xì)磨的內(nèi)砂輪l固定在砂輪軸V上，而用于粗磨 的外砂輪2可沿砂輪軸V的軸向移動(dòng)。根據(jù)前述分析，其同樣可提高加工精 度，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。本實(shí)施例中，砂輪軸V及外砂輪座2.2的 加工更為簡(jiǎn)單，也提高了磨削裝置100的通用性；但由于外砂輪2的周向未進(jìn) 行固定，使得外砂輪2的實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線與工件軸T間的夾角"與理論值產(chǎn)生較大偏差，導(dǎo)致粗磨時(shí)的加工精度相對(duì)較低，因而會(huì)增加后續(xù)細(xì)磨工序中的工作量。
以上對(duì)本發(fā)明的磨削裝置IOO進(jìn)行了詳盡的說(shuō)明，顯然，使用該磨削裝置 ioo的磨床，有助于提高加工精度、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本。以下對(duì)本 發(fā)明的磨床進(jìn)行說(shuō)明，其中，有關(guān)磨削裝置IOO的具體結(jié)構(gòu)如前述，在此不再贅述。
請(qǐng)參見圖6，該圖是本發(fā)明磨床的立體圖。本發(fā)明提供的磨床200，包括 工件軸S，其上端設(shè)有工件夾13,用于夾持并固定工件；砂輪軸V,其下端設(shè) 置砂輪接口，用以安裝磨削裝置IOO，該磨削裝置100由碗形的內(nèi)砂輪1與外 砂輪2組成，其中，內(nèi)砂輪1與砂輪軸V固定，用于對(duì)工件進(jìn)行細(xì)磨，外砂 輪2可沿砂輪軸V的軸向移動(dòng)，用于對(duì)工件進(jìn)行粗磨；擺動(dòng)軸T,設(shè)置在床身 17上部，其通過(guò)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(圖未示)與砂輪軸V連接，用以驅(qū)動(dòng)砂輪軸V的 擺動(dòng)；電機(jī)IO,用于驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)軸T，并進(jìn)而控制砂輪軸V的擺動(dòng)。
所述工件軸S固定在工件軸固定座21上，其中，工件軸固定座21可沿床 身17上的垂直導(dǎo)軌12滑動(dòng)；通過(guò)移動(dòng)工件軸固定座21,可調(diào)整工件軸S的 上下位置，控制工件在工件軸S軸線方向的進(jìn)給量。
所述砂輪軸V配置在工件軸S的上方，與擺動(dòng)軸T連接；擺動(dòng)軸T運(yùn)動(dòng) 時(shí)，砂輪軸V可相應(yīng)擺動(dòng)，從而調(diào)整砂輪軸V與工件軸S間的夾角，以滿足 球面加工的要求。砂輪軸V可設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)砂輪接口，也可設(shè)置多個(gè)不同規(guī)格的 砂輪接口 ，以適用不同規(guī)格砂輪的安裝需要。
所述擺動(dòng)軸T設(shè)置在床身17上部，通過(guò)砂輪軸連接座14上的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(圖 未示)與砂輪軸V連接，用以控制砂輪軸V的擺動(dòng)。所述擺動(dòng)軸T由電機(jī)10 驅(qū)動(dòng)。
所述電機(jī)10固定在電機(jī)固定座22上，該電機(jī)固定座22可沿床身17上部 的水平導(dǎo)軌9移動(dòng)。電機(jī)10的定子與擺動(dòng)軸T的外殼固定，電機(jī)10的轉(zhuǎn)子直 接裝在擺動(dòng)軸T的轉(zhuǎn)軸上，用于驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)軸T。此種連接方式，實(shí)現(xiàn)電機(jī)10對(duì)擺動(dòng)軸T的直接驅(qū)動(dòng)，消除擺動(dòng)軸T反向間隙影響，減小砂輪軸V擺動(dòng)角 度的誤差。
優(yōu)選地，電機(jī)10為力矩電機(jī)，其特點(diǎn)是電機(jī)的轉(zhuǎn)速與外加電壓成正比， 通過(guò)調(diào)壓裝置改變電壓即可對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子調(diào)速，便于對(duì)擺動(dòng)軸T進(jìn)行直接控制， 并實(shí)現(xiàn)對(duì)砂輪軸V的間接控制。
優(yōu)選地，在擺動(dòng)軸T的外殼兩端分別設(shè)置前平衡塊15、后平衡塊16，可 減小電機(jī)10造成的振動(dòng)，增加設(shè)備工作的穩(wěn)定性，避免擺動(dòng)軸T轉(zhuǎn)軸的基準(zhǔn) 位置產(chǎn)生偏差，保證砂輪軸V與工件軸S間的夾角不產(chǎn)生大的系統(tǒng)誤差。
按照上述措施，在工件的曲率半徑需通過(guò)擺動(dòng)軸IM敖量調(diào)整時(shí)，由于消除 了擺動(dòng)軸T的反向間隙影響，可實(shí)現(xiàn)砂輪軸V擺動(dòng)角度的精確控制，保證砂 輪軸V與工件軸S相對(duì)位置的準(zhǔn)確，減小砂輪軸V與工件軸S間夾角與理論 值的誤差，進(jìn)而減小砂輪實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線與工件實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線間夾角"的系統(tǒng)誤 差，從而有利于提高工件的加工精度。
眾所周知，在磨削過(guò)程中，會(huì)在磨削區(qū)形成瞬時(shí)高溫，因此需要用工作介 質(zhì)(磨削液或拋光液)進(jìn)行降溫。但因工作介質(zhì)對(duì)機(jī)械零件腐蝕性很大，需對(duì) 磨床進(jìn)行全封閉防護(hù)。有鑒于此，本發(fā)明的磨床200，也采取全封閉防護(hù)裝置， 現(xiàn)說(shuō)明如下
請(qǐng)參見圖7，該圖為圖6的正視圖，請(qǐng)同時(shí)參見圖8，該圖為圖7中G部 分的局部放大圖。為本發(fā)明的磨床200,在砂輪軸V、工件軸S外設(shè)置防護(hù)罩 18,所述防護(hù)罩18在擺動(dòng)軸T的位置開口，該開口的尺寸略大于擺動(dòng)軸T外 殼的尺寸；在該開口處設(shè)置上、下迷宮槽19，以防止工作介質(zhì)'賊出。在擺動(dòng) 軸T的外殼上，設(shè)置有上、下移動(dòng)擋板20，該移動(dòng)擋板20夾在防護(hù)罩18與 迷宮槽19之間，其尺寸略大于防護(hù)罩18開口的尺寸，在擺動(dòng)軸T沿水平導(dǎo)軌 9運(yùn)動(dòng)時(shí)，保證防護(hù)罩18開口封閉；并且移動(dòng)擋板20的厚度與迷宮間隙相當(dāng)， 有利于防護(hù)結(jié)構(gòu)的密封性能。本發(fā)明的磨床200，采用迷宮式防護(hù)結(jié)構(gòu)，其密封性相對(duì)較好。優(yōu)選地， 移動(dòng)擋板20采用耐腐蝕材料的制成，其通過(guò)切削加工后可滿足特定尺寸、形狀 的要求。移動(dòng)擋板20不需加涂層，有利于減小迷宮間隙，提高防護(hù)結(jié)構(gòu)的密封 性能，還可避免移動(dòng)部件間的刮蹭，減少刮蹭對(duì)加工過(guò)程的干擾。此外，由于 未加涂層，不會(huì)出現(xiàn)涂層脫落現(xiàn)象，避免對(duì)磨床200的使用造成影響。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進(jìn)和 潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種磨削裝置，包括一碗形的外砂輪、一碗形的內(nèi)砂輪、和一砂輪軸，所述外砂輪套接于所述內(nèi)砂輪上，其特征在于所述砂輪軸設(shè)有兩個(gè)相互獨(dú)立的砂輪定位接口，分別用于安裝所述外砂輪、內(nèi)砂輪；所述內(nèi)砂輪固定在所述砂輪軸上，用于對(duì)工件進(jìn)行細(xì)磨；所述外砂輪可在所述砂輪軸的軸向上移動(dòng)，用于對(duì)工件進(jìn)行粗磨。
2、 如權(quán)利要求1所述的磨削裝置，其特征在于所述內(nèi)砂輪的砂輪座上 設(shè)置內(nèi)砂輪連接桿，通過(guò)內(nèi)砂4侖定位接口與所述石少輪軸的轉(zhuǎn)軸固定。
3、 如權(quán)利要求2所述的磨削裝置，其特征在于所述砂輪軸的轉(zhuǎn)軸上還 套接一外砂輪移動(dòng)裝置，可沿所述砂輪軸的軸向移動(dòng)；所述外砂輪移動(dòng)裝置 與所述外砂輪的砂輪座固定。
4、 如權(quán)利要求3所述的磨削裝置，其特征在于所述外砂輪的砂輪座上 設(shè)置外砂輪連接桿，可壓入所述砂輪軸的外砂輪定位接口中。
5、 如權(quán)利要求3所述的磨削裝置，其特征在于所述外砂輪移動(dòng)裝置的 外徑與所述砂輪軸外殼的外徑相等。
6、 一種使用如權(quán)利要求l-5任一項(xiàng)所述磨削裝置的磨床，還包括， 一工 件軸，用來(lái)夾持工件； 一擺動(dòng)軸，通過(guò)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與所述砂輪軸連接，用于調(diào) 整所述砂輪軸的擺動(dòng)；其特征在于還包括一電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)所述擺動(dòng)軸； 所述電機(jī)的定子與所述擺動(dòng)軸的外殼固定，所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子與所述擺動(dòng)軸的 轉(zhuǎn)軸固定。
7、 如權(quán)利要求6所述的磨床，其特征在于在所述擺動(dòng)軸外殼的兩端分 別設(shè)置前平衡塊、后平衡塊。
8、 如權(quán)利要求6所述的磨床，其特征在于在所述砂輪軸及所述工件軸 的外面設(shè)置防護(hù)罩；所述防護(hù)罩在所述擺動(dòng)軸的位置開口，在該開口處還設(shè) 置迷宮槽。
9、 如權(quán)利要求8所述的磨床，其特征在于在所述擺動(dòng)軸的外殼上，還設(shè)置移動(dòng)擋板；所述移動(dòng)擋板夾在所述防護(hù)罩與所述迷宮槽之間。
10、如權(quán)利要求9所述的磨床，其特征在于，所述移動(dòng)擋板為耐腐蝕材 泮牛，通過(guò)切削力口工而成。
全文摘要
本發(fā)明公開一種磨削裝置，包括一碗形的外砂輪、一碗形的內(nèi)砂輪、和一砂輪軸，所述外砂輪套接于所述內(nèi)砂輪上；所述砂輪軸設(shè)有兩個(gè)相互獨(dú)立的砂輪定位接口，分別用于安裝所述外砂輪、內(nèi)砂輪；所述內(nèi)砂輪固定在所述砂輪軸上，用于對(duì)工件進(jìn)行細(xì)磨；所述外砂輪可在所述砂輪軸的軸向上移動(dòng)，用于對(duì)工件進(jìn)行粗磨。本發(fā)明的磨削裝置，可提高加工精度，減小砂輪磨損，提高生產(chǎn)效率。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明還公開一種使用該磨削裝置的磨床。
文檔編號(hào)B24B13/01GK101244530SQ200810103309
公開日2008年8月20日 申請(qǐng)日期2008年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月2日
發(fā)明者陳耀龍 申請(qǐng)人:陳耀龍