CN203696666U - 一种双面精密磨削、研磨组合机床 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双面精密磨削、研磨组合机床，包括机架，设在机架上的装有砂轮的下盘机构、装有砂轮的上盘机构、内齿圈抬升旋转机构、上盘机构安全保护装置、用于对上、下盘机构中砂轮进行修整的修刀装置、检测上盘机构位置的检测装置；所述下盘机构设在机架的下部，上盘机构设在下盘机构的上方，内齿圈抬升旋转机构设在下盘机构周围，上盘机构安全保护装置设在机架的上部和上盘机构相互配合，修刀装置设在机架的一侧位于上、下盘机构之间。本实用新型可以提高蓝宝石材料抛光工作效率和精度。

Description

一种双面精密磨削、研磨组合机床

技术领域

本实用新型属于双面磨削、研磨抛光设备，具体涉及一种双面精密磨削、研磨组合机床。

背景技术

目前，由于在日常生活中对超硬、耐磨材料，特别是蓝宝石材料的广泛需求，推动着相关工艺设备的研制与开发，然而在蓝宝石材料抛光工艺中所使用的由国内厂家设计制造的研磨（抛光）机抛光压力小、抛光效率不高，不能真正满足蓝宝石材料抛光工艺的要求。而国外的抛光机价格昂贵、交货周期长、设备维修不方便等原因又限制了其使用。因此研制具有高效率、大压力的蓝宝石抛光机成为亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有蓝宝石材料加工设备存在的不足，提出一种可以提高蓝宝石材料抛光工作效率和精度的双面精密磨削、研磨组合机床。

实现本实用新型目的采用的技术方案如下： 

双面精密磨削、研磨组合机床，包括机架、设在机架上的装有砂轮的下盘机构、装有砂轮的上盘机构、内齿圈抬升旋转机构、上盘机构安全保护装置、用于对上、下盘机构中砂轮进行修整的修刀装置、检测上盘机构位置的检测装置；所述下盘机构设在机架的下部，上盘机构设在下盘机构的上方，内齿圈抬升旋转机构设在下盘机构周围，上盘机构安全保护装置设在机架的上部和上盘机构相互配合，修刀装置设在机架的一侧位于上、下盘机构之间。

所述下盘机构，包括底盘支撑、设在底盘支撑上的上静压盘、设在上静压盘底部的下静压盘、设在上静压盘和下静压盘中部的中心轴、活动套装在中心轴上的空心轴；所述中心轴的顶端安装有太阳轮；所述空心轴上固定有与上静压盘内圆周面滑动配合且与下静压盘上表面滑动配合的中心旋转盘和固定在中心旋转盘上的下托盘，下托盘上面安装有下盘砂轮且与上静压盘上表面滑动配合，所述上静压盘与下托盘、下静压盘及中心旋转盘滑动配合的上、下面及内圆周面上分别设有上油腔、下油腔、中间油腔，所述上油腔、下油腔、中间油腔通过进油道和回油道与液压油系统连接。

所述下盘机构还包括冷却系统，冷却系统包括设在所述中心轴下端的冷却水旋转接头、设在中心轴上的分别与冷却水旋转接头连通的中心轴进、回水通道、设在中心轴与空心轴之间的中心冷却水旋转接头、设在空心轴上的分别通过中心冷却水旋转接头与中心轴进、回水通道连通的空心轴进、回水通道、设在下托盘上的与空心轴进、回水通道连通的下托盘进、回水通道和与下托盘进、回水通道连通设在下托盘与下盘砂轮之间的下盘冷却水道。

所述下盘机构还包括动力传输机构，该动力传输机构包括通过设在空心轴上的带轮与空心轴连接的空心轴电机、通过设在中心轴的同步带轮与中心轴连接的太阳轮电机。

所述上盘机构，包括设在机架上的由动力驱动的上主轴，所述上主轴的顶端设有油管旋转接头和水管旋转接头，上主轴内设有油道和水道，上主轴的下端通过万向活动部件设有固定上盘的托盘，上主轴上设有轴向的环形槽；在所述环形槽与关节轴承座之间的上主轴上套有锁紧套，锁紧套与环形槽和上主轴之间形成密封油腔，所述油管旋转接头通过油道与所述密封油腔连通；所述上盘和托盘之间设有冷却水道，所述水管旋转接头通过水道与所述冷却水道连通。

所述环形槽由设在所述上主轴上的挡板和与挡板连接且套在锁紧套上的挡油环构成。

所述上主轴内的油道为设在中部的中心油道和与中心油道连通的十字交叉分油道，所述油管旋转接头通过中心油道和十字交叉分油道与所述密封油腔连通。

所述上主轴内的水道为位于中心油道周围的进水水道、出水水道和分别与进水水道、出水水道连通的进水管、出水管，所述水管旋转接头通过进水水道、进水管和出水管、出水水道与所述冷却水道的两端连通。

所述内齿圈抬升旋转机构、上盘机构安全保护装置和修刀装置均采用现有技术。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型中的下盘机构一种非对称大承载能力静压下盘装置，由于油液具有很好的振动阻尼，既能承受高达几吨的加工压力，又能使设备保持很小的振动，工作时，可在上静压盘与下托盘、上静压盘与中心旋转盘及上静压盘与下静压盘之间形成抗压油层，提高设备在大抛光压力时的承载能力及设备减震能力。加之具有冷却系统，可通过空心轴中的机械密封对盘面进行冷却，将抛光时产生大量的热量及时带走，实现温度的精确控制，可提高研磨、抛光精度和效率，适应蓝宝石等硬脆材料加工的要求。

2、由于采用所述结构的上盘机构，一是通过由油管旋转接头和锁紧套构成的液压锁紧装置实现上盘关节轴承的锁紧动作，控制上盘由万向活动变为锁死固定，达到砂轮平面修整的功能；二是通过安装于主轴上端的冷却水旋转接头，使冷却水能进入上砂轮与上托盘之间的冷却水道，通过对上盘冷却降温，实现上盘工作稳定的精确控制，该机构能实现上盘的快速直线修整和循环冷却，大幅提高加工效率。

下面结合附图进一步说明本实用新型的技术方案。

附图说明

图1是本实用新型的主视图。

图2是本实用新型的后视图。

图3是本实用新型中下盘机构的结构示意图。

图4是下盘机构的俯视图。

图5是本实用新型中上盘机构的结构示意图。

具体实施方式

参见图1、图2，本实用新型提供的双面精密磨削、研磨组合机床，包括机架，机架上设有装有砂轮的下盘机构3、装有砂轮的上盘机构6、内齿圈抬升旋转机构5、上盘机构安全保护装置、用于对上、下盘机构6、3中砂轮进行修整的修刀装置4、检测上盘机构位置的检测装置14；机架由底座1、设在底座1上的左、右立柱2和设在左、右立柱2顶部的上顶7组成，下盘机构3设在底座1上，左、右立柱2的内侧分别设有导轨8，导轨上设有横梁10，上盘机构6设在下盘机构3上方的横梁10上，两个低摩擦油缸13固定在上顶7上，低摩擦油缸13的活塞杆与横梁10连接，上盘机构6在低摩擦油缸13的作用下沿导轨上下运动，内齿圈抬升旋转机构5设在下盘机构3周围，上盘机构安全保护装置设在机架的上顶7和上盘机构6上相互配合，所述修刀装置4设在底座1的一侧位于上、下盘机构6、3之间；检测装置14采用接近开关设在立柱2上与上盘机构6相配合。

所述下盘机构，如图3、4所示，包括底盘支撑301、设在底盘支撑301上的上静压盘318、设在上静压盘318底部的下静压盘308、设在上静压盘318和下静压盘308中部的中心轴307、活动套装在中心轴307上的空心轴305；所述中心轴307的顶端安装有太阳轮323；所述空心轴305上固定有与上静压盘318内圆周面滑动配合且与下静压盘308上表面滑动配合的中心旋转盘320和固定在中心旋转盘320上的下托盘317，下托盘317上面安装有下盘砂轮319且下托盘317与上静压盘318上表面滑动配合，所述上静压盘318与下托盘317、下静压盘308及中心旋转盘320滑动配合的上、下面及内圆周面上分别设有上油腔314、下油腔309、中间油腔310，所述上油腔314、下油腔309、中间油腔310通过进油道和回油道与液压油系统（未画）连接。

上静压盘318与下托盘317、下静压盘308及中心旋转盘320共同组成了静压轴承机构，上静压盘318上设置的油环与下托盘317、下静压盘308及中心旋转盘320共同组成了上油腔314、上下油腔309和中间油腔310，同时在上静压盘318上还设有供油与回油的上静压盘分油油道313、及上静压盘回油油道328。当设备运转时液压油从安装于上静压盘318侧边的进油分油块312的压力油进油口311进入上静压盘分油油道313内，并同时进入上油腔314、下油腔309、中间油腔310内，在上静压盘318与下托盘317、上静压盘318与中心旋转盘320及上静压盘318与下静压盘308之间形成抗压油层，提高设备在大抛光压力时的承载能力及设备减震能力。液压油的回油通过设置于上静压盘318上的上静压盘回油油道328流回回油接油盆329内，并通过其流回液压油箱。

下盘机构还包括冷却系统，冷却系统包括设在所述中心轴307下端的冷却水旋转接头332、设在中心轴307上的分别与冷却水旋转接头332连通的中心轴进水通道331、中心轴回水通道335、设在中心轴307与空心轴305之间的中心冷却水旋转接头306、设在空心轴305上的分别通过中心冷却水旋转接头306与中心轴进、回水通道331、335连通的空心轴进、回水通道327、322、设在下托盘317上的与空心轴进、回水通道327、322连通的下托盘进、回水通道325、321和与下托盘进、回水通道325、321连通设在下托盘317与下盘砂轮319之间的下盘冷却水道326。

冷却系统的冷却水从安装于中心轴307下端的冷却水旋转接头332的进水口334进入中心轴进水通道331，中心轴进水通道331的冷却水通过中心冷却水旋转接头306送入空心轴305上的空心轴进水通道327，并连通下托盘317上的下托盘进水通道325，最终将冷却水送入下托盘317和下盘砂轮319之间的下盘冷却水道326内。通过冷却水在下盘冷却水道326内的流动进行热交换，实现对研磨、抛光温度的控制。进行完热交换的冷却水依次通过过度水管315、水管接头316、下托盘回水通道321、空心轴回水通道322、中心旋转接头306及中心轴回水通道335，最终由冷却水旋转接头332的出水口333流回水箱（未画）。冷却水依次路径循环，实现对研磨、抛光过程中的热量的控制。

下盘机构3还包括动力传输机构，该动力传输机构包括通过设在空心轴305上的带轮304与空心轴305连接的空心轴电机18、通过设在中心轴307的同步带轮330与中心轴307连接的太阳轮电机19（参见图2）。

设备运转前，下盘机构的静压轴承机构内通压力油，使中心旋转盘320和下托盘317一起悬浮，电机通过带轮304带动安装于空心轴305上的中心旋转盘320旋转，空心轴305通过轴承303和324定位于中心轴307上，中心旋转盘320的旋转同时实现了安装于中心旋转盘320上的下托盘317及安装于下托盘317上的下盘砂轮319以中心轴307为中心一起旋转。太阳轮电机通过同步带轮330带动中心轴307旋转，实现安装于中心轴307顶端的太阳轮323的转动。

所述上盘机构6，其结构如图5所示，包括设在机架上的由动力驱动的上主轴605，上主轴605上设有皮带轮616，皮带轮616与花毽套614用螺栓连接，花键套614以轴承615连接在皮带轮轴承座613上,皮带轮轴承座613固定在机架的上部612；上主轴605通过轴承609支撑在轴承座610内，轴承座610固定在机架的横梁608上；所述上主轴605的顶端设有油管旋转接头621和水管旋转接头619，油管旋转接头621通过旋转接头过度套620与上主轴605的顶端对接，水管旋转接头619安装于上主轴605顶端的周围；上主轴605的下端通过万向活动部件设有固定上盘601的托盘602，所述万向活动部件采用关节轴承603（或其它万向球头部件），关节轴承603安装在上主轴605下端的轴承孔内，关节轴承603通过销轴连接关节轴承座604，关节轴承座604用螺栓固定在托盘602上，托盘602与上盘601用螺栓连接；上主轴605上设有轴向的环形槽，在环形槽与关节轴承座604之间的上主轴605上套有锁紧套6，环形槽由设在所述上主轴605上的挡板631和与挡板631螺纹连接且套在锁紧套606上的挡油环607构成，锁紧套606与环形槽和上主轴605之间形成密封油腔，密封油腔由锁紧套606与环形槽之间形成上部油腔630和锁紧套606与上主轴605之间形成的密封内腔629构成；所述上主轴605内设有油道，油道包括位于上主轴605中心的中心油道624和与中心油道624连通的十字交叉分油道628，上主轴605内还设有水道，水道包括位于中心油道624周围的进水水道625、出水水道626和分别与进水水道625、出水水道626连通的进水管622、出水管627；所述油管旋转接头621通过中心油道和十字交叉分油道628与所述密封油腔连通，所述上盘601和托盘602之间设有冷却水道623，所述水管旋转接头619通过进水水道625、进水管622和出水管627、出水水道626与所述冷却水道623的两端连通。

上盘机构6的电机动力17设在立柱2上，电机动力17通过皮带9和皮带轮616传递到花键套613，花键套613装在上主轴605上，花键套613的扭矩通过与上主轴605的花键配合传递到上主轴605上，上主轴605以轴承609支撑在轴承座610内旋转。

当上主轴605的内部油道不通油时，锁紧套606处于游离状态与关节轴承座604之间无压紧力，实现上盘601和托盘602部分可绕关节轴承603摆动，此时适应磨削和研磨/抛光工艺要求；当压力油通过油管旋转接头621的进油口向上主轴605的中心油道624内通油以后，压力油沿上主轴605内的中心油道624下行，当压力油下行至十字交叉分油道628，压力油流入锁紧套606密封内腔629及其上部油腔630，从而使得锁紧套606下行顶死关节轴承座604的上端面。托盘602、上盘601与上主轴605形成刚性体，只能以上主轴605的中心线旋转，便可进行研磨盘的直线修整。

冷却水从水管旋转接头619的进水口618进入上主轴605的进水水道625，再通过进水管622进入托盘602和上盘601之间的冷却水道623，当冷却水流经整个冷却水道623后从出水管627流回上主轴605内的出水水道626、再经过水管旋转接头619的出水口617流回水箱，完成对盘面温度的精确控制。

   所述内齿圈抬升旋转机构5、上盘机构安全保护装置、修刀装置4和检测装置14均采用现有技术。

内齿圈抬升旋转机构5可参见中国专利文献（公开号CN103465159A），内齿圈抬升旋转机构5由电机动力15驱动旋转，并由电机动力16驱动上下升降。

上盘机构安全保护装置（参见图1），包括安装在机架上顶7上的挂钩12和安装在上盘机构6上的挂钩11，挂钩12与挂钩11配合可以相互咬合，挂钩12与一个连杆轴连接，通过安全气缸驱动连接轴使挂钩12摆动，当机床不工作时，挂钩12与挂钩11相互咬住将上盘机构6托住。当机床工作时，挂钩12向一边摆开，通过上盘机构安全保护装置的可使机床在不工作时能保证上盘机构6的稳定，防止上盘机构6意外下落发生安全事故。

本实用新型机床工作时，先将装有工件21的多个工件保持器（游星轮）20放置于下研磨砂轮319上，工件保持器（游星轮）20与内齿圈抬升旋转机构5的内齿圈和太阳轮323相互啮合，太阳轮电机19和内齿圈旋转电机15分别驱动太阳轮和抬升旋转机构5做反向旋转运动，使工件在研磨区域做游星运动。上盘机构6和下盘机构3在电机17和空心轴电机18的驱动下逆时针旋转。安装在横梁10上的上盘机构6在低摩擦油缸13的带动下沿安装于左、右立柱2上的导轨8向下运动，使其与工件接触并施加研磨抛光压力，其研磨抛光压力通过检测装置14（检测装置可通过行程控制、红外线检测、压力检测等装置手段实现其控制功能），工件保持器20在上、下研磨抛光盘之间即做公转又自转的游星运动，工件21在上、下盘机构6、3之间随工件保持器20运动，在上、下盘机构6、3之间进行研磨抛光以达到较好工件表面质量的要求。

 上盘机构安全保护装置可以在停机时对上盘机构6进行保护，防止液压系统失效导致上盘自由下落时发生的安全事故。

 机床工作一段时间后砂轮磨损，此时需要对上、下研磨盘砂轮进行修整。修整前需通过电机16将内齿圈抬升旋转机构5降低至下研磨盘砂轮下方。上盘机构3的锁紧套606通过压力油的作用下行并锁紧关节轴承座604，使上盘机构3失去万向活动功能。修道装置的修刀臂带动安装于修刀臂末端的由电机驱动旋转的金刚滚轮（也可用其他修整工具）沿研磨盘的直径方向水平进入旋转中的上、下砂轮之间，通过金刚滚轮与上、下研磨盘砂轮的若干次接触，来达到修整砂轮的目的。砂轮修整后上盘机构3的锁紧套606失压上行，使上盘机构3恢复万向功能。内齿圈抬升，恢复工作位置。修整过程完成。

Claims (8)

1.一种双面精密磨削、研磨组合机床，包括机架，其特征是设在机架上的装有砂轮的下盘机构、装有砂轮的上盘机构、内齿圈抬升旋转机构、上盘机构安全保护装置、用于对上、下盘机构中砂轮进行修整的修刀装置、检测上盘机构位置的检测装置；所述下盘机构设在机架的下部，上盘机构设在下盘机构的上方，内齿圈抬升旋转机构设在下盘机构周围，上盘机构安全保护装置设在机架的上部和上盘机构相互配合，修刀装置设在机架的一侧位于上、下盘机构之间。

2.根据权利要求1所述的双面精密磨削、研磨组合机床，其特征是所述下盘机构，包括底盘支撑、设在底盘支撑上的上静压盘、设在上静压盘底部的下静压盘、设在上静压盘和下静压盘中部的中心轴、活动套装在中心轴上的空心轴；所述中心轴的顶端安装有太阳轮；所述空心轴上固定有与上静压盘内圆周面滑动配合且与下静压盘上表面滑动配合的中心旋转盘和固定在中心旋转盘上的下托盘，下托盘上面安装有下盘砂轮且与上静压盘上表面滑动配合，所述上静压盘与下托盘、下静压盘及中心旋转盘滑动配合的上、下面及内圆周面上分别设有上油腔、下油腔、中间油腔，所述上油腔、下油腔、中间油腔通过进油道和回油道与液压油系统连接。

3.根据权利要求2所述的双面精密磨削、研磨组合机床，其特征是所述下盘机构还包括冷却系统，冷却系统包括设在所述中心轴下端的冷却水旋转接头、设在中心轴上的分别与冷却水旋转接头连通的中心轴进、回水通道、设在中心轴与空心轴之间的中心冷却水旋转接头、设在空心轴上的分别通过中心冷却水旋转接头与中心轴进、回水通道连通的空心轴进、回水通道、设在下托盘上的与空心轴进、回水通道连通的下托盘进、回水通道和与下托盘进、回水通道连通设在下托盘与下盘砂轮之间的下盘冷却水道。

4.根据权利要求3所述的双面精密磨削、研磨组合机床，其特征是所述下盘机构还包括动力传输机构，该动力传输机构包括通过设在空心轴上的带轮与空心轴连接的空心轴电机、通过设在中心轴的同步带轮与中心轴连接的太阳轮电机。

5.根据权利要求1或4所述的双面精密磨削、研磨组合机床，其特征是所述上盘机构，包括设在机架上的由动力驱动的上主轴，所述上主轴的顶端设有油管旋转接头和水管旋转接头，上主轴内设有油道和水道，上主轴的下端通过万向活动部件设有固定上盘的托盘，上主轴上设有轴向的环形槽；在所述环形槽与关节轴承座之间的上主轴上套有锁紧套，锁紧套与环形槽和上主轴之间形成密封油腔，所述油管旋转接头通过油道与所述密封油腔连通；所述上盘和托盘之间设有冷却水道，所述水管旋转接头通过水道与所述冷却水道连通。

6.根据权利要求5所述的双面精密磨削、研磨组合机床，其特征是所述环形槽由设在所述上主轴上的挡板和与挡板连接且套在锁紧套上的挡油环构成。

7.根据权利要求6所述的双面精密磨削、研磨组合机床，其特征是所述上主轴内的油道为设在中部的中心油道和与中心油道连通的十字交叉分油道，所述油管旋转接头通过中心油道和十字交叉分油道与所述密封油腔连通。

8.根据权利要求7所述的双面精密磨削、研磨组合机床，其特征是所述上主轴内的水道为位于中心油道周围的进水水道、出水水道和分别与进水水道、出水水道连通的进水管、出水管，所述水管旋转接头通过进水水道、进水管和出水管、出水水道与所述冷却水道的两端连通。