專利名稱：用于球體精密研磨的加載裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于球體精密研磨的加載裝置。
背景技術(shù)：
高精度球是圓度儀、陀螺、軸承和精密測量中的重要元件，并常作為精密測量的基準，在精密設(shè)備和精密加工中具有十分重要的地位。特別是在球軸承中大量使用，是球軸承的關(guān)鍵零件。軸承球的精度(球形偏差，球直徑變動量和表面粗糙度)，直接影響著球軸承的運動精度、噪聲及壽命等技術(shù)指標，進而影響設(shè)備、儀器的性能。 球體研磨設(shè)備的加載方法直接影響著球體的研磨精度和效率。研磨過程中，載荷精確控制，可對球體加工過程進行有效地控制。而在保證其它加工條件不變的情況下，提高加工效率，獲得更高質(zhì)量、高精密球體。 對于陶瓷球的研磨加工，國內(nèi)外已有一些相應(yīng)的加工設(shè)備，如四軸球體研磨設(shè)
備、V形槽研磨加工設(shè)備、圓溝槽研磨加工設(shè)備、錐形盤研磨加工設(shè)備、自轉(zhuǎn)角主動控制研磨
設(shè)備、磁懸浮研磨加工設(shè)備、雙自轉(zhuǎn)研磨加工設(shè)備等。研磨壓力是直接影響球度和尺寸精度
的研磨壓力是最重要也是最難控制的參數(shù)之一。如在四軸球體研磨設(shè)備中，采用的是彈簧
加壓方法，該研磨加工是一種選擇壓力作用點的加工方法，當在砝碼和彈簧的作用下研具
與工件浮動接觸并對其施加壓力后，會自動選擇相互凸出部位進行加工，所以僅能磨掉相
互承受壓力處(高點處，稱作誤差點)點的材料且不能實現(xiàn)加工過程的精確控制。磁懸浮
研磨設(shè)備，是利用磁浮力作用下向上浮起形成加工壓力，由高速驅(qū)動軸通過導(dǎo)向環(huán)和尼龍
浮板的導(dǎo)向作用，帶動被加工陶瓷球在磁流體和磨料的混合液中運動，從而實現(xiàn)陶瓷球的
研磨加工。磁懸浮加壓方式主要還是利用了磁流體的彈性加壓，但是這種加工方法的研磨
精度低、機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制復(fù)雜而且過程不能精確控制，磁流體的成本也較高。 因此，對于先進陶瓷等難加工材料的高精度球體的加工，急需一種既有較高的加
工精度和加工效率，又具有結(jié)構(gòu)簡單，制造成本較低的球體零件研磨設(shè)備的精確加壓方法。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的研磨精度低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無法精確控制研磨過程，成本高的缺點，本發(fā)明提供了一種研磨精度高，結(jié)構(gòu)簡單，能精確控制研磨過程，成本低的用于球體精密研磨的加載裝置。
用于球體精密研磨的加載裝置，其特征在于所述的加載裝置包括電機，與所述的
電機的輸出軸連接的蝸輪，與所述的蝸輪嚙合的蝸桿，所述的蝸桿通過一壓塊與上研磨盤
連接，所述的壓塊與所述的上研磨盤之間設(shè)有第一彈簧，所述的蝸桿和壓塊之間設(shè)有第二
彈簧；所述的壓塊上設(shè)有檢測所述的第二彈簧所受壓力的壓電傳感器，所述的壓電傳感器
與一控制器連接，所述的控制器中預(yù)設(shè)有壓力閾值，所述的電機受控于所述的控制器。 進一步，所述的上研磨盤上設(shè)有監(jiān)測其振動幅度的振動傳感器，所述的振動傳感
器與所述的控制器連接，所述的控制器中預(yù)設(shè)有振動閾值。
進一步，所述的第一彈簧為蝶形彈簧，所述第二彈簧為普通彈簧。 進一步，所述的壓電傳感器通過信號放大器和A/D采樣器與所述的控制器連接，
所述的信號放大器的輸出端與所述的A/D采樣器的輸入端連接。 進一步，所述的電機是直流無刷電機。 本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是電機正轉(zhuǎn)時，驅(qū)動蝸桿下壓，帶動上研磨盤下壓，當上研磨 盤接觸到待加工的球后，壓電傳感器將其感應(yīng)到的第二彈簧的實際壓力傳送至控制器中。 控制器將實際壓力與壓力閾值對比，當實際壓力小于壓力閾值時，控制器根據(jù)實際壓力與 壓力閾值的差值控制電機的轉(zhuǎn)速，從而控制蝸桿下壓的速度，以精確控制上研磨盤所受的 下壓力。當實際壓力大于壓力閾值時，控制器使電機反轉(zhuǎn)，蝸桿緩慢上升以減輕上研磨盤所 受的向下壓力。 振動傳感器將上研磨盤的振動幅度傳送至控制器中，當實際振動幅度大于振動閾 值時，控制器使電機轉(zhuǎn)速減小，從而減小上研磨盤的向下壓力，以保證加工過程的穩(wěn)定性。
本發(fā)明的的第一彈簧為蝶形彈簧，蝶形彈簧的彈性系數(shù)很大，用于上研磨盤的保 壓。第二彈簧為普通彈簧，普通彈簧的彈性系數(shù)比蝶形彈簧的小，彈簧較長，能精確傳遞壓 力變化的信號。 本發(fā)明采用蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)，具有自鎖功能，在電機關(guān)閉時能保證上研磨盤的 壓力恒定。 本發(fā)明具有的研磨精度高，結(jié)構(gòu)簡單，能精確控制研磨過程，成本低的優(yōu)點。


圖1為本發(fā)明的示意圖
圖2為本發(fā)明的控制框圖
具體實施例方式參照附圖，進一步說明本發(fā)明 用于球體精密研磨的加載裝置，所述的加載裝置包括電機l，與所述的電機1的輸 出軸連接的蝸輪2，與所述的蝸輪2嚙合的蝸桿3，所述的蝸桿3通過一壓塊9與上研磨盤 7連接，所述的壓塊9與所述的上研磨盤7之間設(shè)有第一彈簧6，所述的蝸桿2和壓塊9之 間設(shè)有第二彈簧4 ;所述的壓塊9上設(shè)有檢測所述的第二彈簧4所受壓力的壓電傳感器5， 所述的壓電傳感器5與一控制器IO連接，所述的控制器10中預(yù)設(shè)有壓力閾值，所述的電機 1受控于所述的控制器10。所述的上研磨盤7上設(shè)有監(jiān)測其振動幅度的振動傳感器ll，所 述的振動傳感器11與所述的控制器10連接，所述的控制器10中預(yù)設(shè)有振動閾值。
所述的第一彈簧6為蝶形彈簧，所述的第二彈簧4為普通彈簧。所述的壓電傳感 器5通過信號放大器和A/D采樣器與所述的控制器10連接，所述的信號放大器的輸出端與 所述的A/D采樣器的輸入端連接。
所述的電機1是直流無刷電機。 本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是電機1正轉(zhuǎn)時，驅(qū)動蝸桿3下壓，帶動上研磨盤7下壓，當 上研磨盤7接觸到待加工的球8后，壓電傳感器5將其感應(yīng)到的第二彈簧4的實際壓力傳 送至控制器10中。控制器IO將實際壓力與壓力閾值對比，當實際壓力小于壓力閾值時，控
4制器10根據(jù)實際壓力與壓力閾值的差值控制電機1的轉(zhuǎn)速，從而控制蝸桿3下壓的速度，以精確控制上研磨盤7所受的下壓力。當實際壓力大于壓力閾值時，控制器IO使電機1反轉(zhuǎn)，蝸桿3緩慢上升以減輕上研磨盤7所受的向下壓力。 振動傳感器11將上研磨盤7的振動幅度傳送至控制器10中，當實際振動幅度大于振動閾值時，控制器IO使電機1轉(zhuǎn)速減小，從而減小上研磨盤7的向下壓力，以保證加工過程的穩(wěn)定性。 本發(fā)明的的第一彈簧6為蝶形彈簧，蝶形彈簧的彈性系數(shù)很大，用于上研磨盤7的保壓。第二彈簧4為普通彈簧，普通彈簧的彈性系數(shù)比蝶形彈簧的小，彈簧較長，能精確傳遞壓力變化的信號。 本發(fā)明采用蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)，具有自鎖功能，在電機關(guān)閉時能保證上研磨盤的壓力恒定。 本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍不應(yīng)當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
用于球體精密研磨的加載裝置，其特征在于所述的加載裝置包括電機，與所述的電機的輸出軸連接的蝸輪，與所述的蝸輪嚙合的蝸桿，所述的蝸桿通過一壓塊與上研磨盤連接，所述的壓塊與所述的上研磨盤之間設(shè)有第一彈簧，所述的蝸桿和壓塊之間設(shè)有第二彈簧；所述的壓塊上設(shè)有檢測所述的第二彈簧所受壓力的壓電傳感器，所述的壓電傳感器與一控制器連接，所述的控制器中預(yù)設(shè)有壓力閾值，所述的電機受控于所述的控制器。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于球體精密研磨的加載裝置，其特征在于所述的上研磨盤 上設(shè)有監(jiān)測其振動幅度的振動傳感器，所述的振動傳感器與所述的控制器連接，所述的控 制器中預(yù)設(shè)有振動閾值。
3. 如權(quán)利要求2所述的用于球體精密研磨的加載裝置，其特征在于所述的第一彈簧 為蝶形彈簧，所述第二彈簧為普通彈簧。
4. 如權(quán)利要求3所述的用于球體精密研磨的加載裝置，其特征在于所述的壓電傳感 器通過信號放大器和A/D采樣器與所述的控制器連接，所述的信號放大器的輸出端與所述 的A/D采樣器的輸入端連接。
5. 如權(quán)利要求l-4之一所述的用于球體精密研磨的加載裝置，其特征在于所述的電 機是直流無刷電機。
全文摘要
用于球體精密研磨的加載裝置，加載裝置包括電機，與電機的輸出軸連接的蝸輪，與蝸輪嚙合的蝸桿，蝸桿通過一壓塊與上研磨盤連接，壓塊與上研磨盤之間設(shè)有第一彈簧，蝸桿和壓塊之間設(shè)有第二彈簧；壓塊上設(shè)有檢測第二彈簧所受壓力的壓電傳感器，壓電傳感器與一控制器連接，控制器中預(yù)設(shè)有壓力閾值，電機受控于控制器。本發(fā)明具有的研磨精度高，結(jié)構(gòu)簡單，能精確控制研磨過程，成本低的優(yōu)點。
文檔編號B24B11/00GK101758434SQ20101010250
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月23日
發(fā)明者劉盾, 呂冰海, 姚蔚峰, 楊帆, 湯科鋒, 袁巨龍, 鄧乾發(fā), 陳佳杰 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)