專利名稱：一種密封環(huán)內(nèi)球面數(shù)控精密磨削裝置與磨削方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種內(nèi)球面的加工裝置及方法，具體涉及一種用于球閥中閥座密封環(huán)的內(nèi)球面的數(shù)控精密磨削裝置與磨削方法，屬于機(jī)械制造加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高硬度高精度球閥的閥座密封環(huán)是耐高溫、耐高壓、耐磨損球閥中的關(guān)鍵部件之一。由于這類球閥承受的工作條件十分惡劣，因此，為了提高其耐高溫和耐磨損性能，通常在球閥的球體表面噴涂具有很高耐磨強(qiáng)度的WC、Ni60等高硬度材料，因而與之相配合的閥座密封環(huán)的內(nèi)球面有時(shí)也需要噴涂相應(yīng)的高硬度材料,這就給內(nèi)球面的精密加工帶來了很大困難；另一方面，由于這類球閥一般都工作在高溫、高壓環(huán)境中，密封要求也相當(dāng)高，這類 球閥往往都采取硬密封方式，在這種密封方式中，球體的形狀精度和表面粗糙度要求很高，與其相配合的密封環(huán)的形狀精度和表面粗糙度要求相應(yīng)也很高，這也給密封環(huán)內(nèi)球面表面的精密加工帶來了很大的困難。對(duì)于這種高硬度、高耐磨性材料的加工一般采用精密磨削加工方法。到目前為止，國內(nèi)已經(jīng)有了針對(duì)高硬度外球面加工的精密磨床，對(duì)于球閥的閥座密封環(huán)內(nèi)球面的精密磨削加工裝置和方法目前還未見有報(bào)導(dǎo)。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，申請(qǐng)?zhí)枮?01110188757. 4、名稱為《氣動(dòng)球面打磨整形裝置》的中國專利申請(qǐng)，其主要通過調(diào)整氣動(dòng)打磨機(jī)中延長桿的長度來滿足打磨球面的半徑要求，使用時(shí)，在安裝調(diào)整到位后開啟氣泵，氣動(dòng)打磨機(jī)即可對(duì)殼體的內(nèi)球面進(jìn)行打磨。該裝置應(yīng)用殼體的定位孔進(jìn)行定位，采用人工方式調(diào)整打磨裝置的磨削半徑，其屬于專用的磨削裝置，缺乏自動(dòng)化的精密位置控制，對(duì)于大批量、多品種球閥的閥座密封環(huán)內(nèi)球面的精密磨削加工來說，該裝置是不適用的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種密封環(huán)內(nèi)球面的數(shù)控精密磨削裝置及磨削方法，其磨削精度高、自動(dòng)化程度高，能適用于大批量、多品種閥座密封環(huán)內(nèi)球面的精密磨削加工。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種密封環(huán)內(nèi)球面的數(shù)控精密磨削裝置，其包括床身部件、工件主軸系統(tǒng)、砂輪磨削系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)，所述床身部件設(shè)置有定位軸，所述工件主軸系統(tǒng)直線滑動(dòng)地連接在床身部件的左部，該工件主軸系統(tǒng)設(shè)置有夾持所述密封環(huán)的工件主軸且該工件主軸繞密封環(huán)內(nèi)球面的中心軸線旋轉(zhuǎn)，所述砂輪磨削系統(tǒng)連接在床身部件的右部且繞所述定位軸的中心線作圓弧往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，該砂輪磨削系統(tǒng)設(shè)置有能夠作直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)的砂輪磨具，所述工件主軸的旋轉(zhuǎn)中心線和砂輪磨具的旋轉(zhuǎn)中心線保持等高地相交于所述定位軸的中心線上且與該定位軸中心線垂直，所述數(shù)控系統(tǒng)與工件主軸系統(tǒng)和砂輪磨削系統(tǒng)連接且控制該工件主軸系統(tǒng)和砂輪磨削系統(tǒng)的切削運(yùn)動(dòng)。所述床身部件包括床身、圓弧蝸輪導(dǎo)軌、圓環(huán)導(dǎo)軌、定位軸、第一步進(jìn)電機(jī)、第一同步帶輪、第一同步帶、第二同步帶輪、第一滾珠絲桿副和第一直線導(dǎo)軌副，所述圓弧蝸輪導(dǎo)軌、圓環(huán)導(dǎo)軌和定位軸固定在床身的右部，所述第一直線導(dǎo)軌副固定在床身的左部，所述第一滾珠絲桿副轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在兩個(gè)固定在床身左部的軸承座內(nèi)，所述第一同步帶輪固定安裝在第一步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上，所述第二同步帶輪固定安裝在第一滾珠絲桿副上，所述第一步進(jìn)電機(jī)固定在床身上，并且通過第一同步帶將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞至第一滾珠絲桿副；所述工件主軸系統(tǒng)包括工件主軸箱體、工件主軸、安裝聯(lián)接板、變頻電機(jī)、第三同步帶輪、第二同步帶和第四同步帶輪，所述工件主軸箱體固定安裝在所述第一直線導(dǎo)軌副的滑塊上，所述工件主軸轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在工件主軸箱體上，所述安裝聯(lián)接板用以夾持所述密封環(huán)且固定安裝在工件主軸的右端，工件主軸箱體與第一滾珠絲桿副的滾珠螺母固定連接且在第一滾珠絲桿副的驅(qū)動(dòng)下作直線運(yùn)動(dòng)，所述變頻電機(jī)依次通過第三同步帶輪、第二同步帶和第四同步帶輪驅(qū)動(dòng)工件主軸旋轉(zhuǎn)；所述砂輪磨削系統(tǒng)包括砂輪磨削系統(tǒng)底座、定位軸滾動(dòng)軸承、聯(lián)接套、漲緊套、蝸桿、第三步進(jìn)電機(jī)、第二直線導(dǎo)軌副、第二滾珠絲桿副、第二步進(jìn)電機(jī)、聯(lián)軸器、砂輪磨削系統(tǒng)主軸箱體、電主軸和砂輪磨具，所述砂輪磨削系統(tǒng)底座通過定位軸滾動(dòng)軸承、聯(lián)接套和漲 緊套與所述定位軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在砂輪磨削系統(tǒng)底座上且與所述圓弧蝸輪導(dǎo)軌嚙合，所述第三步進(jìn)電機(jī)與蝸桿連接并且驅(qū)動(dòng)砂輪磨削系統(tǒng)底座沿所述床身上的圓環(huán)導(dǎo)軌和圓弧蝸輪導(dǎo)軌以定位軸為中心作圓弧往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，所述第二直線導(dǎo)軌副和第二滾珠絲桿副安裝在砂輪磨削系統(tǒng)底座上，所述第二步進(jìn)電機(jī)通過聯(lián)軸器連接第二滾珠絲桿畐IJ，所述砂輪磨削系統(tǒng)主軸箱體固定安裝在第二直線導(dǎo)軌副的滑塊上并且與第二滾珠絲桿副的滾珠螺母固定連接，所述電主軸旋轉(zhuǎn)安裝在砂輪磨削系統(tǒng)主軸箱體上，所述砂輪磨具連接在電主軸的輸出端作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且依次通過砂輪磨削系統(tǒng)主軸箱體、第二滾珠絲桿副和聯(lián)軸器受第二步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)沿第二直線導(dǎo)軌副作控制磨削半徑的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明另一技術(shù)方案為一種通過所述磨削裝置實(shí)現(xiàn)的密封環(huán)內(nèi)球面的數(shù)控精密磨削方法，其特征在于夾持所述密封環(huán)的工件主軸系統(tǒng)在所述數(shù)控系統(tǒng)的控制下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位，使所述工件主軸的旋轉(zhuǎn)中心線、砂輪磨具的旋轉(zhuǎn)中心線和所述定位軸的中心線的交點(diǎn)與該密封環(huán)內(nèi)球面的中心重合，所述工件主軸帶動(dòng)密封環(huán)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述砂輪磨具作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所述砂輪磨削系統(tǒng)設(shè)在數(shù)控系統(tǒng)的控制下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位，使直線進(jìn)給達(dá)到磨削半徑預(yù)定值，同時(shí)砂輪磨削系統(tǒng)在數(shù)控系統(tǒng)的控制下繞所述定位軸的中心線作圓弧往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)；通過由密封環(huán)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、砂輪磨具的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及砂輪磨削系統(tǒng)的圓弧往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)和直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)組合的切削運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)密封環(huán)內(nèi)球面的自動(dòng)精密磨削加工。所述磨削方法包括以下步驟第一步，所述密封環(huán)夾持于所述工件主軸系統(tǒng)的安裝聯(lián)接板上，所述第一步進(jìn)電機(jī)根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的程序依次通過第一同步帶輪、第一同步帶、第二同步帶輪和第一滾珠絲桿副驅(qū)動(dòng)該工件主軸系統(tǒng)到達(dá)要求的磨削位置，所述變頻電機(jī)依次通過第三同步帶輪、第二同步帶、第四同步帶輪驅(qū)動(dòng)工件主軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；第二步，所述砂輪磨削系統(tǒng)根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的程序，在所述第三步進(jìn)電機(jī)和蝸桿的驅(qū)動(dòng)下繞所述定位軸的中心線作圓弧往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，所述砂輪磨具在電主軸的驅(qū)動(dòng)下作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在第二步進(jìn)電機(jī)、聯(lián)軸器和第二滾珠絲桿副的驅(qū)動(dòng)下作直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)磨削半徑的控制；第三步，所述密封環(huán)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、砂輪磨具的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與砂輪磨削系統(tǒng)的圓弧往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的合成作用實(shí)現(xiàn)密封環(huán)內(nèi)球面的切削運(yùn)動(dòng)，當(dāng)密封環(huán)內(nèi)球面的半徑達(dá)到要求值時(shí)，砂輪磨削系統(tǒng)主軸箱體在第二步進(jìn)電機(jī)、聯(lián)軸器和第二滾珠絲桿副的驅(qū)動(dòng)下后退，完成密封環(huán)內(nèi)球面的精密磨削。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格、不同球徑的球閥中閥座密封環(huán)的內(nèi)球面的精密磨削加工，具有柔性好、磨削精度高、自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)。
圖I為本發(fā)明的主視圖。圖2為圖I的俯視圖。 圖中，I床身，2第三同步帶輪，3第二同步帶，4第四同步帶輪，5變頻電機(jī)，6工件主軸箱體，7圓環(huán)導(dǎo)軌，8定位軸滾動(dòng)軸承，9聯(lián)接套，10漲緊套，11砂輪磨具，12電主軸，13定位軸，14砂輪磨削系統(tǒng)主軸箱體，15砂輪磨削系統(tǒng)底座，16第一同步帶，17第一同步帶輪，18第二同步帶輪，19第一步進(jìn)電機(jī)，20第一滾珠絲桿副，21第一直線導(dǎo)軌副，22工件主軸，23安裝聯(lián)接板，24密封環(huán)，25圓弧蝸輪導(dǎo)軌，26第三步進(jìn)電機(jī)，27蝸桿，28第二滾珠絲桿副，29第二步進(jìn)電機(jī)，30聯(lián)軸器，31第二直線導(dǎo)軌副。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅限于下述的實(shí)施例。如圖I、圖2所示實(shí)施例，所述密封環(huán)內(nèi)球面的數(shù)控精密磨削裝置包括床身部件、工件主軸系統(tǒng)、砂輪磨削系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)。所述床身部件設(shè)置有定位軸13，所述工件主軸系統(tǒng)直線滑動(dòng)地連接在床身部件的左部，該工件主軸系統(tǒng)設(shè)置有夾持所述密封環(huán)24的工件主軸22且該工件主軸22繞密封環(huán)24內(nèi)球面的中心軸線旋轉(zhuǎn)，所述砂輪磨削系統(tǒng)連接在床身部件的右部且繞所述定位軸13的中心線作圓弧往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，該砂輪磨削系統(tǒng)設(shè)置有能夠作直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)的砂輪磨具11，所述工件主軸22的旋轉(zhuǎn)中心線和砂輪磨具11的旋轉(zhuǎn)中心線保持等高地相交于所述定位軸13的中心線上且與該定位軸13中心線垂直，所述數(shù)控系統(tǒng)與工件主軸系統(tǒng)和砂輪磨削系統(tǒng)連接且控制該工件主軸系統(tǒng)和砂輪磨削系統(tǒng)的切削運(yùn)動(dòng)。所述床身部件包括床身I、圓弧蝸輪導(dǎo)軌25、圓環(huán)導(dǎo)軌7、定位軸13、第一步進(jìn)電機(jī)19、第一同步帶輪17、第一同步帶16、第二同步帶輪18、第一滾珠絲桿副20和第一直線導(dǎo)軌副21。所述圓弧蝸輪導(dǎo)軌25、圓環(huán)導(dǎo)軌7和定位軸13固定在床身I的右部，該定位軸13中心線沿垂直方向，所述第一直線導(dǎo)軌副21固定在床身I的左部，所述第一滾珠絲桿副20轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在兩個(gè)固定在床身I左部的軸承座內(nèi)；所述第一同步帶輪17固定安裝在第一步進(jìn)電機(jī)19的輸出軸上，所述第二同步帶輪18固定安裝在第一滾珠絲桿副20上，所述第一步進(jìn)電機(jī)19固定安裝在床身I上，該第一步進(jìn)電機(jī)19通過第一同步帶16把其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞至第一滾珠絲桿副20上(見圖2)。
所述工件主軸系統(tǒng)包括工件主軸箱體6、工件主軸22、安裝聯(lián)接板23、變頻電機(jī)
5、第三同步帶輪2、第二同步帶3和第四同步帶輪4。所述工件主軸箱體6固定安裝在床身I上的第一直線導(dǎo)軌副21的滑塊上，所述工件主軸22轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在工件主軸箱體6上，該工件主軸22的旋轉(zhuǎn)中心線沿水平方向，所述安裝聯(lián)接板23固定安裝在工件主軸6的右端，用以夾持所述密封環(huán)24 ;所述工件主軸箱體6與床身I上的第一滾珠絲桿副20的滾珠螺母固定連接，并且第一步進(jìn)電機(jī)19通過第一同步帶輪17、第一同步帶16、第二同步帶輪18和第一滾珠絲桿副20驅(qū)動(dòng)工件主軸箱體6作直線運(yùn)動(dòng)；所述變頻電機(jī)5依次通過第三同步帶輪2、第二同步帶3和第四同步帶輪4驅(qū)動(dòng)工件主軸22旋轉(zhuǎn),進(jìn)而帶動(dòng)安裝聯(lián)接板23和密封環(huán)24作繞水平中心線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(見圖I)。所述砂輪磨削系統(tǒng)包括砂輪磨削系統(tǒng)底座15、定位軸滾動(dòng)軸承8、聯(lián)接套9、漲緊套10、蝸桿27、第三步進(jìn)電機(jī)26、第二直線導(dǎo)軌副31、第二滾珠絲桿副28、第二步進(jìn)電機(jī)29、聯(lián)軸器30、砂輪磨削系統(tǒng)主軸箱體14、電主軸12和砂輪磨具11。所述砂輪磨削系統(tǒng)底座15通過由外向內(nèi)依次套置的定位軸滾動(dòng)軸承8、聯(lián)接套9和漲緊套10與固定安裝在床身 I上的定位軸13轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述蝸桿27轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在砂輪磨削系統(tǒng)底座15上且與所述床身I上的圓弧蝸輪導(dǎo)軌25嚙合，所述第三步進(jìn)電機(jī)26與蝸桿27連接，并且通過蝸桿27驅(qū)動(dòng)砂輪磨削系統(tǒng)底座15沿所述床身I上的圓環(huán)導(dǎo)軌7和圓弧蝸輪導(dǎo)軌25以定位軸13為中心作圓弧往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)；所述第二直線導(dǎo)軌副31和第二滾珠絲桿副28安裝在砂輪磨削系統(tǒng)底座15上，所述第二步進(jìn)電機(jī)29通過聯(lián)軸器30連接第二滾珠絲桿副28，所述砂輪磨削系統(tǒng)主軸箱體14固定安裝在砂輪磨削系統(tǒng)底座15上的第二直線導(dǎo)軌副31的滑塊上，并且與第二滾珠絲桿副28的滾珠螺母固定連接，所述電主軸12水平地旋轉(zhuǎn)安裝在砂輪磨削系統(tǒng)主軸箱體14上且與砂輪磨具11的旋轉(zhuǎn)中心線保持等高，所述砂輪磨具11連接在電主軸12的輸出端作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其旋轉(zhuǎn)中心線和砂輪磨具11的旋轉(zhuǎn)中心線相交于所述定位軸13的中心線上且與該定位軸13中心線垂直；所述第二步進(jìn)電機(jī)29依次通過聯(lián)軸器30和第二滾珠絲桿副28驅(qū)動(dòng)砂輪磨削系統(tǒng)主軸箱體14沿第二直線導(dǎo)軌副31作直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)電主軸12上的砂輪磨具11作直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)磨削半徑的控制(見圖2)。通過數(shù)控系統(tǒng)，在密封環(huán)24的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、砂輪磨具11的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和砂輪磨削系統(tǒng)的圓弧往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)三個(gè)運(yùn)動(dòng)的合成作用下，實(shí)現(xiàn)了密封環(huán)24內(nèi)球面的精密磨削。通過本發(fā)明所述磨削裝置實(shí)現(xiàn)的密封環(huán)內(nèi)球面的數(shù)控精密磨削方法為夾持所述密封環(huán)24的工件主軸系統(tǒng)在所述數(shù)控系統(tǒng)的控制下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位，使所述工件主軸22的旋轉(zhuǎn)中心線、砂輪磨具11的旋轉(zhuǎn)中心線和所述定位軸13的中心線的交點(diǎn)與該密封環(huán)24內(nèi)球面的中心重合，所述工件主軸22帶動(dòng)密封環(huán)24作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述砂輪磨具11作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所述砂輪磨削系統(tǒng)設(shè)在數(shù)控系統(tǒng)的控制下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位，使直線進(jìn)給達(dá)到磨削半徑預(yù)定值，同時(shí)砂輪磨削系統(tǒng)在數(shù)控系統(tǒng)的控制下繞所述定位軸13的中心線作圓弧往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)；通過由密封環(huán)24的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、砂輪磨具11的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及砂輪磨削系統(tǒng)的圓弧往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)和直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)組合的切削運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)密封環(huán)24內(nèi)球面的自動(dòng)精密磨削加工。該磨削方法包括以下步驟第一步，所述密封環(huán)24夾持于所述工件主軸系統(tǒng)的安裝聯(lián)接板23上，所述第一步進(jìn)電機(jī)19根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的程序依次通過第一同步帶輪17、第一同步帶16、第二同步帶輪18和第一滾珠絲桿副20驅(qū)動(dòng)該工件主軸系統(tǒng)到達(dá)要求的磨削位置，所述變頻電機(jī)5依次通過第三同步帶輪2、第二同步帶3、第四同步帶輪4驅(qū)動(dòng)工件主軸22作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),使密封環(huán)24繞其內(nèi)球面的旋轉(zhuǎn)中心線旋轉(zhuǎn)。第二步，所述砂輪磨削系統(tǒng)根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的程序，在所述第三步進(jìn)電機(jī)26和蝸桿27的驅(qū)動(dòng)下繞所述定位軸13的中心線作圓弧往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，所述砂輪磨具11在電主軸12的驅(qū)動(dòng)下作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在第二步進(jìn)電機(jī)29、聯(lián)軸器30和第二滾珠絲桿副28的驅(qū)動(dòng)下作直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)磨削半徑的控制。第三步，所述密封環(huán)24的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、砂輪磨具11的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與砂輪磨削系統(tǒng) 的圓弧往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的合成作用實(shí)現(xiàn)密封環(huán)24內(nèi)球面的切削運(yùn)動(dòng)，當(dāng)密封環(huán)24內(nèi)球面的半徑達(dá)到要求值時(shí)，砂輪磨削系統(tǒng)主軸箱體在第二步進(jìn)電機(jī)29、聯(lián)軸器30和第二滾珠絲桿副28的驅(qū)動(dòng)下后退，完成密封環(huán)24內(nèi)球面的精密磨削。
權(quán)利要求
1.一種密封環(huán)內(nèi)球面的數(shù)控精密磨削裝置，其特征在于所述數(shù)控精密磨削裝置包括床身部件、工件主軸系統(tǒng)、砂輪磨削系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)，所述床身部件設(shè)置有定位軸，所述工件主軸系統(tǒng)直線滑動(dòng)地連接在床身部件的左部，該工件主軸系統(tǒng)設(shè)置有夾持所述密封環(huán)的工件主軸且該工件主軸繞密封環(huán)內(nèi)球面的中心軸線旋轉(zhuǎn)，所述砂輪磨削系統(tǒng)連接在床身部件的右部且繞所述定位軸的中心線作圓弧往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，該砂輪磨削系統(tǒng)設(shè)置有能夠作直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)的砂輪磨具，所述工件主軸的旋轉(zhuǎn)中心線和砂輪磨具的旋轉(zhuǎn)中心線保持等高地相交于所述定位軸的中心線上且與該定位軸中心線垂直，所述數(shù)控系統(tǒng)與工件主軸系統(tǒng)和砂輪磨削系統(tǒng)連接且控制該工件主軸系統(tǒng)和砂輪磨削系統(tǒng)的切削運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的密封環(huán)內(nèi)球面的數(shù)控精密磨削裝置，其特征在于所述床身部件包括床身、圓弧蝸輪導(dǎo)軌、圓環(huán)導(dǎo)軌、定位軸、第一步進(jìn)電機(jī)、第一同步帶輪、第一同步帶、第二同步帶輪、第一滾珠絲桿副和第一直線導(dǎo)軌副，所述圓弧蝸輪導(dǎo)軌、圓環(huán)導(dǎo)軌和定位軸固定在床身的右部，所述第一直線導(dǎo)軌副固定在床身的左部，所述第一滾珠絲桿副轉(zhuǎn) 動(dòng)地安裝在兩個(gè)固定在床身左部的軸承座內(nèi)，所述第一同步帶輪固定安裝在第一步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上，所述第二同步帶輪固定安裝在第一滾珠絲桿副上，所述第一步進(jìn)電機(jī)固定在床身上，并且通過第一同步帶將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞至第一滾珠絲桿副； 所述工件主軸系統(tǒng)包括工件主軸箱體、工件主軸、安裝聯(lián)接板、變頻電機(jī)、第三同步帶輪、第二同步帶和第四同步帶輪，所述工件主軸箱體固定安裝在所述第一直線導(dǎo)軌副的滑塊上，所述工件主軸轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在工件主軸箱體上，所述安裝聯(lián)接板用以夾持所述密封環(huán)且固定安裝在工件主軸的右端，工件主軸箱體與第一滾珠絲桿副的滾珠螺母固定連接且在第一滾珠絲桿副的驅(qū)動(dòng)下作直線運(yùn)動(dòng)，所述變頻電機(jī)依次通過第三同步帶輪、第二同步帶和第四同步帶輪驅(qū)動(dòng)工件主軸旋轉(zhuǎn)； 所述砂輪磨削系統(tǒng)包括砂輪磨削系統(tǒng)底座、定位軸滾動(dòng)軸承、聯(lián)接套、漲緊套、蝸桿、第三步進(jìn)電機(jī)、第二直線導(dǎo)軌副、第二滾珠絲桿副、第二步進(jìn)電機(jī)、聯(lián)軸器、砂輪磨削系統(tǒng)主軸箱體、電主軸和砂輪磨具，所述砂輪磨削系統(tǒng)底座通過定位軸滾動(dòng)軸承、聯(lián)接套和漲緊套與所述定位軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在砂輪磨削系統(tǒng)底座上且與所述圓弧蝸輪導(dǎo)軌嚙合，所述第三步進(jìn)電機(jī)與蝸桿連接并且驅(qū)動(dòng)砂輪磨削系統(tǒng)底座沿所述床身上的圓環(huán)導(dǎo)軌和圓弧蝸輪導(dǎo)軌以定位軸為中心作圓弧往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，所述第二直線導(dǎo)軌副和第二滾珠絲桿副安裝在砂輪磨削系統(tǒng)底座上，所述第二步進(jìn)電機(jī)通過聯(lián)軸器連接第二滾珠絲桿副，所述砂輪磨削系統(tǒng)主軸箱體固定安裝在第二直線導(dǎo)軌副的滑塊上并且與第二滾珠絲桿副的滾珠螺母固定連接，所述電主軸旋轉(zhuǎn)安裝在砂輪磨削系統(tǒng)主軸箱體上，所述砂輪磨具連接在電主軸的輸出端作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且依次通過砂輪磨削系統(tǒng)主軸箱體、第二滾珠絲桿副和聯(lián)軸器受第二步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)沿第二直線導(dǎo)軌副作控制磨削半徑的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
3.—種通過權(quán)利要求I所述磨削裝置實(shí)現(xiàn)的密封環(huán)內(nèi)球面的數(shù)控精密磨削方法，其特征在于夾持所述密封環(huán)的工件主軸系統(tǒng)在所述數(shù)控系統(tǒng)的控制下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位，使所述工件主軸的旋轉(zhuǎn)中心線、砂輪磨具的旋轉(zhuǎn)中心線和所述定位軸的中心線的交點(diǎn)與該密封環(huán)內(nèi)球面的中心重合，所述工件主軸帶動(dòng)密封環(huán)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述砂輪磨具作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所述砂輪磨削系統(tǒng)設(shè)在數(shù)控系統(tǒng)的控制下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位，使直線進(jìn)給達(dá)到磨削半徑預(yù)定值，同時(shí)砂輪磨削系統(tǒng)在數(shù)控系統(tǒng)的控制下繞所述定位軸的中心線作圓弧往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)；通過由密封環(huán)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、砂輪磨具的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及砂輪磨削系統(tǒng)的圓弧往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)和直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)組合的切削運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)密封環(huán)內(nèi)球面的自動(dòng)精密磨削加工。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的密封環(huán)內(nèi)球面的數(shù)控精密磨削方法，其特征在于所述磨削方法包括以下步驟 第一步，所述密封環(huán)夾持于所述工件主軸系統(tǒng)的安裝聯(lián)接板上，所述第一步進(jìn)電機(jī)根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的程序依次通過第一同步帶輪、第一同步帶、第二同步帶輪和第一滾珠絲桿副驅(qū)動(dòng)該工件主軸系統(tǒng)到達(dá)要求的磨削位置，所述變頻電機(jī)依次通過第三同步帶輪、第二同步帶、第四同步帶輪驅(qū)動(dòng)工件主軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)； 第二步，所述砂輪磨削系統(tǒng)根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的程序，在所述第三步進(jìn)電機(jī)和蝸桿的驅(qū)動(dòng)下繞所述定位軸的中心線作圓弧往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，所述砂輪磨具在電主軸的驅(qū)動(dòng)下作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在第二步進(jìn)電機(jī)、聯(lián)軸器和第二滾珠絲桿副的驅(qū)動(dòng)下作直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)磨削半徑的控制； 第三步，所述密封環(huán)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、砂輪磨具的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與砂輪磨削系統(tǒng)的圓弧往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的合成作用實(shí)現(xiàn)密封環(huán)內(nèi)球面的切削運(yùn)動(dòng)，當(dāng)密封環(huán)內(nèi)球面的半徑達(dá)到要求值時(shí)，砂輪磨削系統(tǒng)主軸箱體在第二步進(jìn)電機(jī)、聯(lián)軸器和第二滾珠絲桿副的驅(qū)動(dòng)下后退，完成密封環(huán)內(nèi)球面的精密磨削。
全文摘要
一種用于球閥中閥座密封環(huán)內(nèi)球面的數(shù)控精密磨削裝置及磨削方法，夾持密封環(huán)的工件主軸系統(tǒng)在數(shù)控系統(tǒng)的控制下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位，使工件主軸的旋轉(zhuǎn)中心線、砂輪磨具的旋轉(zhuǎn)中心線和定位軸的中心線的交點(diǎn)與該密封環(huán)內(nèi)球面的中心重合，工件主軸帶動(dòng)密封環(huán)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；砂輪磨具作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，砂輪磨削系統(tǒng)設(shè)在數(shù)控系統(tǒng)的控制下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位，使直線進(jìn)給達(dá)到磨削半徑預(yù)定值，同時(shí)砂輪磨削系統(tǒng)在數(shù)控系統(tǒng)的控制下繞定位軸的中心線作圓弧往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)；通過由密封環(huán)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、砂輪磨具的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及砂輪磨削系統(tǒng)的圓弧往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)和直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)組合的切削運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)密封環(huán)內(nèi)球面的自動(dòng)精密磨削加工。本發(fā)明具有柔性好、磨削精度高、自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B24B41/02GK102744666SQ201210228690
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月3日
發(fā)明者胡德金, 胡曉冬 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué), 上海德善機(jī)電科技發(fā)展有限公司