本發(fā)明涉及球面研拋方法及裝置，尤其是涉及一種空心球體內(nèi)外球面研拋方法及裝置。

背景技術(shù)：

在精密磨削中，球面研拋存在著內(nèi)球面研拋限制多、加工困難以及內(nèi)外球面球心重合度低等問題。目前，微小球體或類球體常利用球面范成原理進(jìn)行內(nèi)球面研拋，其研拋工具頭形狀、工具頭和工件的相對運動存在著諸多限制，加工難度大、成本高。同時，由于工件內(nèi)外球面研拋過程在時間和空間上存在分離，所得零件的內(nèi)外球面球心重合度很難得到保證。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種空心球體內(nèi)外球面研拋方法及裝置。

所述空心球體內(nèi)外球面研拋裝置設(shè)有可伸展的內(nèi)球面研拋球工具和外球面研拋系統(tǒng)，內(nèi)球面研拋球工具與外球面研拋系統(tǒng)同時加工空心球體工件，確保加工所得內(nèi)外球面的球心重合度；

所述可伸展的內(nèi)球面研拋球工具由三維可伸縮球形支撐結(jié)構(gòu)體、球鉸鏈和小塊柔性研拋墊構(gòu)成；三維可伸縮球形支撐結(jié)構(gòu)體包含單元a和單元b，單元a和單元b以鉸接的形式相連接，單元a和單元b構(gòu)成三個位于互相垂直平面的圓鏈，單元b填充空白區(qū)域，組成三維球形結(jié)構(gòu)，所有處于外端的節(jié)點上裝有球鉸鏈，每個球鉸鏈遠(yuǎn)離球心的一端裝有小塊柔性研拋墊。

三維可伸縮球形支撐結(jié)構(gòu)體中，所述單元a由2個節(jié)點與8個連桿組成，每個節(jié)點上有沿圓周方向均勻分布的4個轉(zhuǎn)動副，每個轉(zhuǎn)動副與1個連桿的一端相連接；連接不同節(jié)點的連桿兩兩成對，每對連桿間通過鉸鏈相連接，其中一個節(jié)點上裝有球鉸鏈，球鉸鏈遠(yuǎn)離節(jié)點的一側(cè)裝有小塊柔性研拋墊；所述單元b由2個節(jié)點與6個連桿組成，每個節(jié)點上有沿圓周方向均勻分布的3個轉(zhuǎn)動副，每個轉(zhuǎn)動副與1個連桿的一端相連接；連接不同節(jié)點的連桿兩兩成對，每對連桿間通過鉸鏈相連接，其中一個節(jié)點上裝有球鉸鏈，球鉸鏈遠(yuǎn)離節(jié)點的一側(cè)裝有小塊柔性研拋墊。

其中，球鉸鏈也可以用一種凸頭結(jié)構(gòu)代替，凸頭結(jié)構(gòu)上套有攜帶拋光墊的橡皮頭套。加工時由橡皮頭套和凸球結(jié)構(gòu)之間的相互運動保證拋光墊與內(nèi)球面的吻合程度；

所述外球面研拋系統(tǒng)至少設(shè)有兩路不共面的驅(qū)動系統(tǒng)，確保球體不在單一方向轉(zhuǎn)動，避免球體研拋不均勻。

所述外球面研拋系統(tǒng)設(shè)有外球面研拋支撐結(jié)構(gòu)、外球面研拋墊、導(dǎo)輪驅(qū)動系統(tǒng)、液壓驅(qū)動系統(tǒng)和出水管。

其中，導(dǎo)輪驅(qū)動系統(tǒng)也可以用外球面研拋墊的自轉(zhuǎn)運動代替，利用外球面研拋墊自轉(zhuǎn)時作用于工件上的摩擦力帶動工件旋轉(zhuǎn)。

所述空心球體內(nèi)外球面研拋方法包括以下步驟：

1)將內(nèi)球面研拋球工具通過待加工工件殼上小孔塞入工件內(nèi)部；

2)將工件放置在外球面研拋支撐結(jié)構(gòu)中，使工件與外球面研拋墊充分接觸，接著使液壓水流沿箭頭所示方向流動，使一對導(dǎo)輪沿圖示方向作變速轉(zhuǎn)動運動，迫使工件轉(zhuǎn)動并壓迫外球面研拋墊，進(jìn)行工件外球面的研拋加工，通過出水管出水并帶走碎屑；

3)工件的轉(zhuǎn)動會帶動內(nèi)部研拋球工具轉(zhuǎn)動，在離心力的作用下，內(nèi)部研拋球工具迅速伸展膨脹并壓迫內(nèi)球面，工件與研拋球工具存在速度滯后，研拋球工具中的小塊柔性研拋墊會與內(nèi)球面做相對運動，從而實現(xiàn)內(nèi)球面的研拋加工。

與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明具有以下突出優(yōu)點：

1)由于內(nèi)球面研拋球工具具有可伸展結(jié)構(gòu)，利用轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的離心力即可實現(xiàn)自身的伸展膨脹，所以在進(jìn)行內(nèi)球面研拋加工時，無需附加支撐，工件可自由旋轉(zhuǎn)，減少了限制因素并降低了加工難度。研拋球工具在球殼內(nèi)充分伸展后，內(nèi)球面上處處工況相同，有效研拋面積大，有效減小表面波紋度、提高研拋效率。

2)本發(fā)明可保證工件內(nèi)外球面的球心重合度，可加工薄壁空心球殼。這是因為通過驅(qū)動工件自轉(zhuǎn)的方式帶動內(nèi)部研拋球工具研拋內(nèi)球面，同時工件擠壓外部研拋墊以研拋外球面。

3)球鉸鏈支撐的小塊柔性研拋墊可適應(yīng)球形面型。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。工件3為面上有微小孔的完整球殼類零件(圖中小黑點為微小孔)，為顯示其內(nèi)部情況，對其做了剖面處理。實際中工件3無圖中所示缺口。

圖2為本發(fā)明實施例的可伸展內(nèi)球面研拋球工具的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例的單元a的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明實施例的單元b的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

參見圖1～4，本發(fā)明實施例設(shè)有可伸展的內(nèi)球面研拋球工具1和外球面研拋系統(tǒng)。內(nèi)球面研拋球工具與外球面研拋系統(tǒng)同時加工空心球體工件3，確保加工所得內(nèi)外球面的球心重合度。

可伸展的內(nèi)球面研拋球工具由三維可伸縮球形支撐結(jié)構(gòu)體、球鉸鏈和小塊柔性研拋墊構(gòu)成。三維可伸縮球形支撐結(jié)構(gòu)體包含單元a(記為標(biāo)記8)和單元b(記為標(biāo)記9)。單元間以鉸接的形式相連接。單元a與單元b相連接，構(gòu)成三個位于互相垂直平面的圓鏈，單元b填充空白區(qū)域，組成三維球形結(jié)構(gòu)。所有處于外端的節(jié)點上裝有球鉸鏈，每個球鉸鏈遠(yuǎn)離球心的一端裝有小塊柔性研拋墊。

其中，球鉸鏈也可以是套有攜帶拋光墊的橡皮頭套的凸頭結(jié)構(gòu)。加工時由橡皮頭套和凸球結(jié)構(gòu)之間的相互運動保證拋光墊與內(nèi)球面的吻合程度。

三維可伸縮球形支撐結(jié)構(gòu)體中，單元a由2個節(jié)點13與8個連桿12組成，每個節(jié)點上有沿圓周方向均勻分布的4個轉(zhuǎn)動副，每個轉(zhuǎn)動副與1個連桿的一端相連接。連接不同節(jié)點的連桿兩兩成對，每對連桿間通過鉸鏈相連接。其中一個節(jié)點上裝有球鉸鏈11，球鉸鏈遠(yuǎn)離節(jié)點的一側(cè)裝有第1小塊柔性研拋墊10。單元b由2個節(jié)點17與6個連桿16組成，每個節(jié)點上有沿圓周方向均勻分布的3個轉(zhuǎn)動副，每個轉(zhuǎn)動副與1個連桿的一端相連接。連接不同節(jié)點的連桿兩兩成對，每對連桿間通過鉸鏈相連接。其中一個節(jié)點上裝有球鉸鏈15，球鉸鏈遠(yuǎn)離節(jié)點的一側(cè)裝有第2小塊柔性研拋墊14。

所述外球面研拋系統(tǒng)設(shè)有外球面研拋支撐結(jié)構(gòu)6、外球面研拋墊5、一對導(dǎo)輪4、液壓驅(qū)動系統(tǒng)(液壓水流沿箭頭2方向流動)和出水管7。

本發(fā)明實施例工作時，首先將內(nèi)球面研拋球工具1通過待加工工件3殼上小孔塞入工件內(nèi)部，然后將工件3放置在外球面研拋支撐結(jié)構(gòu)6中，使工件與外球面研拋墊5充分接觸，接著使液壓水流沿箭頭2所示方向流動，使一對導(dǎo)輪4沿圖示方向作變速轉(zhuǎn)動運動，迫使工件3轉(zhuǎn)動并壓迫外球面研拋墊5，進(jìn)行工件外球面的研拋加工，通過出水管7出水并帶走碎屑。同時，工件3的轉(zhuǎn)動會帶動內(nèi)部研拋球工具1轉(zhuǎn)動，在離心力的作用下，內(nèi)部研拋球工具1迅速伸展膨脹并壓迫內(nèi)球面，由于工件與研拋球工具存在速度滯后，所以研拋球工具中的第1小塊柔性研拋墊10和第2小塊柔性研拋墊14會與內(nèi)球面做相對運動，從而實現(xiàn)內(nèi)球面的研拋加工。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種空心球體內(nèi)外球面研拋方法及裝置，涉及球面研拋方法及裝置。設(shè)有可伸展的內(nèi)球面研拋球工具和外球面研拋系統(tǒng)，內(nèi)球面研拋球工具與外球面研拋系統(tǒng)同時加工空心球體工件，確保加工所得內(nèi)外球面的球心重合度；可伸展的內(nèi)球面研拋球工具由三維可伸縮球形支撐結(jié)構(gòu)體、球鉸鏈和小塊柔性研拋墊構(gòu)成；外球面研拋系統(tǒng)設(shè)有外球面研拋支撐結(jié)構(gòu)、外球面研拋墊、導(dǎo)輪驅(qū)動系統(tǒng)、液壓驅(qū)動系統(tǒng)和出水管。

技術(shù)研發(fā)人員：彭云峰;李陳磊;潘天龍;占陳元
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廈門大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.27
技術(shù)公布日：2017.07.28