專利名稱：一種旋轉主軸式光整機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種機械加工設備，尤其涉及一種零部件表面加工的旋轉主軸式光整機。
背景技術：
光整(又稱精飾)作為提高零部件表面質量的工藝，從80年代末進入中國，多以 加工小型零部件為主。機械工業出版社出版的《表面質量與光整技術》一書對光整技術的發 展、分類以及表面質量的概念進行了詳細的闡述，另外，也有其它文章對光整進行了介紹， 如楊世春，楊勝強，劉桂蓮等《滾磨光整加工的應用》機械工藝師1999. 1 ；劉桂蓮、呂彤《表 面滾磨光整加工的機理分析與實踐》機械工藝師1999. 4 ；牛宏才，《光整技術及其在內燃機 行業的應用》內燃機2003. 3。小型零部件可以利用振動、離心設備進行光整。但對于大型零部件(重量大于1千 克)的光整這些設備都無法適用，對于大型零部件的光整也一直是一個世界性的難題。我 公司開發的臥式光整機已經可以對長短軸類零件、小盤類零件、小型異形類零件進行光整， 從20世紀90年代開始對于大型零部件(特別是盤齒類零部件)的光整也進行了探索，并 設計了一種強力插軸式光整機，如圖1和圖2所示，該強力插軸式光整機包括底座1、立座 2、主軸偏角a調節總成3、主軸移位總成4、主軸減速總成5、主軸擺腳B調整總成6、工件夾 持總成7、滾筒8、滾筒旋轉總成9。光整時，工件10通過工裝固定在主軸上，然后傾斜一定 角度插入裝有磨料11的滾筒8中，通過主軸和滾筒8的回轉運動，使磨料11與工件10表 面產生相對運動和相互作用力，以實現對工件表面的去毛刺及表面光整，觀察光整后的工 件10發現工件10的中心處基本上無效果，中心到外緣之間的部分效果較為理想，但邊緣 處磨損過量。這主要是因為工件10邊緣線速度遠遠大于中心處線速度，滾筒8旋轉后帶動 磨料11沖擊工件10，工件10的中心由于自轉線速度低，從而使磨料11堆積，沖擊動能沖擊 到堆積的磨料11上，光整效率低；而中間部分有一定的線速度，光整適中；工件10的邊緣 又剛好是公轉旋轉與自轉甩出的交匯點，從而導致此處摩擦力最大，磨損過量。因此，用這 種強力插軸式光整機光整大型盤類零部件時會導致平面光整不均勻，尤其在加工鋁合金輪 轂時，輪轂的平面光整不均勻，外圈光整過于嚴重導致變形和點蝕，而中心部分的光整無明 顯效果。因此，這種光整機具有一定的使用局限性，無法完全滿足各類大型零部件的光整要 求。目前輪轂等大型盤類零部件的光整主要由人工完成，以輪轂為例，生產廠將生產 的毛坯輪轂交給承包商，由勞動密集型的大量人工進行拋光。拋光的步驟略有不同，但主要 的步驟有a.開砂采用細砂輪將飛邊、毛刺、氧化皮打磨干凈；b.粗拋粗磨采用較粗的 砂布輪清除砂輪打磨痕跡，修正外形，倒鈍打磨銳邊；c.精拋研磨采用細砂布輪進一步清 理較粗大的紋路，使表面光滑細膩，為拋光作準備；d.拋光采用氈麻輪、硬布輪、軟布輪加 研磨膏體進行表面的拋光，將輪轂拋出亮光；e.清洗采用雙氧水進行表面的清洗，并氧化 保持表面。[0005]人工光整過程勞動強度極大、生產效率低下、工作環境惡劣、職業病發病率高，而 且鋁粉等光整材料對空氣污染極其嚴重，而且還不能保證光整的效果，零部件的有些部位 人工無法進行光整。采用光整設備來代替人工打磨，能降低勞動強度，大大提高生產效率，并提高對零 部件的光整效果。

實用新型內容鑒于現有技術中的上述問題，本實用新型的目的是提供一種光整效果良好并適合 多種大型零部件表面光整的旋轉主軸式光整機。為了實現上述目的，本實用新型提供了一種旋轉主軸式光整機，包括控制系統、料 箱、立柱，另外還包括主軸升降系統、橫梁傳動箱和行星傳動箱，所述行星傳動箱具有輸出 旋轉軸和帶動所述輸出旋轉軸做行星運動的輸入驅動端，所述主軸升降系統設置所述立柱 內，所述橫梁傳動箱的第一側連接所述主軸升降系統，第二側連接所述行星傳動箱的輸入 驅動端，所述料箱位于所述行星傳動箱的下方。作為優選，所述行星傳動箱的輸出旋轉軸上連接有用于卡持被光整零部件的氣動 卡盤。作為優選，所述行星傳動箱的輸入驅動端進一步包括輸入固定軸和套設于所述輸 入固定軸上的輸入旋轉套，所述橫梁傳動箱的第二側與所述輸入固定軸的一端固定連接并 帶動所述輸入旋轉套轉動，所述輸入固定軸上安裝太陽輪，所述輸出旋轉軸上安裝惰輪，所 述惰輪通過第一行星輪與所述太陽輪嚙合。作為優選，所述行星傳動箱的輸入驅動端進一步包括輸入固定軸和套設于所述輸 入固定軸上的輸入旋轉套，所述橫梁傳動箱的第二側與所述輸入固定軸的一端固定連接并 帶動所述輸入旋轉套轉動，所述輸入固定軸上安裝太陽輪，所述輸出旋轉軸上安裝第二行 星輪，所述第二行星輪與所述太陽輪嚙合。作為優選，該旋轉主軸式光整機還包括設置在所述料箱的側面并驅動所述料箱上 下運動的料箱升降機構，所述升降機構包括至少3根均勻分布在所述料箱側面的導柱和與 所述導柱數量相同的銷柱，所述導柱通過直線軸承與所述料箱的側面固定，導柱的下端可 伸縮地插入在所述銷柱中。作為優選，所述導柱和所述銷柱均為4根。作為優選，所述導柱通過兩套直線軸承與所述料箱的側面固定。作為優選，距離所述銷柱最近的直線軸承和所述銷柱之間設置有彈簧。作為優選，該旋轉主軸式光整機還包括擺動機構，所述擺動機構與所述料箱底部 連接。作為優選，所述擺動機構為曲柄連桿機構。本實用新型的有益效果在于，通過讓零部件既自轉又公轉的行星運動方式進行光 整，適合多種大型零部件表面光整，光整前后零部件表面粗糙度等級能提高1-2級左右，和 人工光整方式相比，大大提高了生產效率。對于大型盤類零部件，選擇自轉與公轉方向相同 的工作方式光整，光整均勻；對于大型齒類零部件，選擇自轉與公轉方向相反的工作方式光 整，邊緣光整效率高。本實用新型可廣泛用于汽車輪轂、渦噴發動機的渦輪盤、整體葉片、大型傘齒輪、大型盤類外殼等多種大型零部件的光整。
圖1是現有技術的強力插軸式光整機的局部拋主視圖。圖2是圖1的俯視圖。圖3是本實用新型的旋轉主軸式光整機的實施例(連接循環水處理系統后)的結構示意圖。圖4是圖3的右視圖。圖5是圖3中行星傳動箱與橫梁傳動箱、氣動卡盤連接的局部放大結構示意圖。圖6是圖3中料箱和料箱升降機構的局部放大結構示意圖。圖7是圖3中擺動機構的局部放大結構示意圖。圖8是圖3中行星轉動箱的一種結構的放大俯視圖。圖9是圖5沿A-A-A剖切后拉直的剖視圖。圖10是本實用新型的旋轉主軸式光整機的實施例的一種工作方式示意圖。圖11是本實用新型的旋轉主軸式光整機的實施例的另一種工作方式示意圖。圖12本實用新型的旋轉主軸式光整機的實施例的外部結構示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖詳細說明本實用新型的實施例。如圖3至圖7所示，本實施例的旋轉主軸式光整機包括控制系統208、料箱209、 立柱202、主軸升降系統203、橫梁傳動箱204、行星傳動箱205和氣動卡盤206，行星傳動箱 205具有輸入驅動端30和輸出旋轉軸36，輸入驅動端30帶動輸出旋轉軸36做行星運動， 主軸升降系統203設置在立柱202內，橫梁傳動箱204的第一側連接主軸升降系統203，第 二側連接行星傳動箱205的輸入驅動端，氣動卡盤206連接在行星傳動箱205的輸出旋轉 軸36上?？刂葡到y208的核心控制器件是PLC (可編程邏輯控制器)，可對設備的各個動作 進行自動控制，并且能應用于集群式光整機工作模式(即數量眾多的光整機在PLC的控制 下同時工作)。料箱209通過管道與循環水處理系統201相連接，循環水處理系統201主要用于 配制和處理磨料，供料箱209使用。如圖7所示，為了增強光整的效果，料箱209的底部連接驅動其擺動的擺動機構 212，擺動機構212可以是電機61驅動的曲柄連桿機構62，也可以是其它形式的能驅動料箱 209擺動的機構。如圖6所示，料箱209的側面還設有驅動其上下運動的料箱升降機構210，設置在 側面的目的是增加料箱209的強度。料箱升降機構210包括4根均勻分布在料箱209側面 的導柱51和4根銷柱54，導柱51通過直線軸承52與料箱209的側面固定，導柱51的下端 可伸縮地插入在銷柱54中，導柱51的伸縮帶動料箱209在垂直方向能上下運動。當然，導 柱51和銷柱54的數量不是唯一的，3個以上只要能支撐料箱209即可滿足要求。為了保證料箱209頻繁上下運動的可靠性，每根導柱51上設置了間距適當的兩套 直線軸承52，距離銷柱54最近的直線軸承52和銷柱54之間設置了彈簧53，從而將料箱 209絕大部分的重量抵消在銷柱54上，大幅度減小了對料箱209的底板的推力。為了保證料箱209的底板的剛度，充分利用料箱209的底板與接水環的尺寸，內藏多條具有一定寬度 的立筋，呈發射狀分布料箱底面(圖中未示出)。氣動卡盤206用于固定被光整零部件207，本實施例中選用上海三六機電設備有 限公司生產的氣動卡盤，在被光整零部件207做行星運動過程中，氣管安全的連接到氣動 卡盤上不發生抻拽與纏繞。在卡緊與放松過程中內外圈鎖死保證氣體通過，當氣動卡盤206 卡緊后可利用錐面自鎖，氣動卡盤206內外圈分離，同時采用拉緊彈簧保證外圈不旋轉，使 得氣管不纏繞。行星傳動箱205的結構有很多種，只要輸入驅動端30帶動輸出旋轉軸36做行星運動即可。如圖8和圖9所示，輸入驅動端30進一步包括輸入旋轉套35、安裝太陽輪31的 輸入固定軸34，輸入旋轉套35套設在輸入固定軸34上，輸入固定軸34與橫梁傳動箱204 的第二側固定連接，使得太陽輪31固定不轉，輸入旋轉套35在橫梁傳動箱204的帶動下繞 輸入固定軸34旋轉，即在橫梁傳動箱204上的驅動源的驅動下，輸入旋轉套35能帶動行星 傳動箱205繞輸入固定軸34旋轉，輸出旋轉軸36上安裝惰輪33，惰輪33通過第一行星輪 32與太陽輪31嚙合。這種結構的行星傳動箱205的輸出旋轉軸34自轉和公轉的方向是相 反的。如果需要輸出旋轉軸34自轉的方向和公轉的方向相同，則只需輸出旋轉軸34上安 裝第二行星輪，直接將第二行星輪與太陽輪31嚙合即可。即行星傳動箱205的結構不同， 被光整零部件207自轉與公轉的方向可以相同或相反，存在兩種不同的工作方式。如圖10所示本實用新型的旋轉主軸式光整機的實施例的一種工作方式示意圖， 被光整零部件207自轉與公轉方向相反時，Xl點的線速度為NX(R+r)+nXR;X2點的線速 度為NXr ；X3點的線速度為ηX R-NX (R_r)，其中N表示公轉角速度，η表示自轉角速度， R表示被光整零部件207的半徑，！·表示公轉半徑。當Ν>η時，Xl點的線速度最高，為主 要光整方式；Χ2點的線速度次之，為次要光整方式；Χ3點的線速度取決于工件的直徑，應為 最次。該光整方式(下稱飛旋式)對零部件外緣光整效率高，中心部位加工效率一般，對盤 類零部件的平面光整的效果不好，但對齒輪類零部件的齒面及齒輪邊緣的毛刺去除效果極 佳。如圖11所示本實用新型的旋轉主軸式光整機的實施例的另一種工作方式示意 圖，被光整零部件207自轉與公轉方向相同時，Xl點的線速度為NX (R+r)-nXR ；X2點的線 速度為NXr ;X3點的線速度為nXR+NX (R-r)，當R與r趨近時三點的加工效率基本相同， 該種光整方式(下稱平旋式)適合于盤類零件的大平面的光整，比如輪轂的外平面光整。上述兩種工作方式的選擇可以由控制系統根據實際需要進行切換。即被光整零部 件207是大型齒類零部件時，選擇飛旋式；被光整零部件207是大型盤類零部件時，選擇平 旋式。如圖12本實用新型的旋轉主軸式光整機的實施例的外部結構示意圖，這種外部 結構設計便于裝配、維修和保養。下面詳細介紹使用本實施例的旋轉主軸式光整機對大型盤齒類零部件進行光整 的工作過程。首先根據被光整零部件207的類型選擇工作方式，如果是大型齒類零部件時，選 擇飛旋式，保證齒面的光整效率最大化；如果是大型盤類零部件時，選擇平旋式，保證各個 部分光整基本均勻。[0046]根據被光整零部件207的材料等特性選擇合適的磨料，包括磨料的外形、種類、目 數等不同特性。將被光整零部件207卡緊在氣動卡盤206上，主軸升降系統203下降，將被光整零 部件207完全侵入料箱209中的磨料中，行星傳動箱205帶動被光整零部件207做既自轉 又公轉的行星運動進行光整，料箱209同時擺動并作垂直方向的上下運動。被光整零部件 207做行星運動，不管是飛旋式還是平旋式，它的中心部分都具備一定的線速度，克服了強 力插軸式光整機的缺點，保證了光整效果。料箱209既振動又上下運動的形式使得磨料在 推力的作用下，能不停地穿越被光整零部件207的凹陷區域或空隙，并在旋轉的作用下對 凹陷區域或空隙的側面進行光整，消除了光整死角，從而進一步加強了光整效果。循環水處理系統201對磨料進行循環處理(如過濾、比重判斷、加水等)，以延長磨 料的使用壽命。光整時間達到后，主軸升降系統203上升，停位準確后取下被光整零部件207。設備的整個動作過程由PLC進行自動控制。下面以輪轂、鈦合金葉盤、渦噴發動機盤類零件為試驗件驗證本實施的旋轉主軸 式光整機的光整效果。作為渦噴發動機中重要的部件，葉盤的表面粗糙度、打磨出現的紋路、棱角等都會 對高速大壓氣比的空氣運動產生影響，光滑圓潤的葉盤對提高發動機的工作效率有極大的 幫助，并且表面光滑減少能污物附著的可能，對抗腐蝕和壽命均有極大的好處。由于葉盤本 身形狀復雜，以前只能人工拋光，每一個葉盤需要15天左右的時間，而且效果還不好。選擇 飛旋式光整200分鐘后，和人工拋光相比，去除了加工刀紋和毛刺，光滑圓潤，表面粗糙度 等級提高1-2級左右，生產效率提高了 30多倍。通過對比待光整葉盤的表面放大180倍的 紋理圖和待光整葉盤使用本實施例的旋轉主軸式光整機光整后表面放大180倍的紋理圖， 本實施例光整效果十分明顯。選擇平旋式對輪轂光整后，毛刺、飛邊、氧化皮被去除，表面粗糙度等級大大提高， 效果顯著，一次性完成對輪轂的各個平面、輻板、葉片、齒面及圓弧面的光整，和人工拋光相 比，降低了勞動強度，提高了光整效率，而且沒有空氣污染(從輪轂表面研磨下的微粉進入 磨料中，對廢棄磨料進行集中處理)。選擇平旋式對渦噴發動機盤類零件光整后，刀紋基本消失，毛刺清理干凈，手工光 滑圓潤，粗糙度提升2個等級。由此可見，本實施的旋轉主軸式光整機可以對各種大型零部件進行光整，效果良 好。對于大型盤類零部件，選擇自轉與公轉方向相同的工作方式光整，光整均勻；對于大型 齒類零部件，選擇自轉與公轉方向相反的工作方式光整，邊緣光整效率高。對于異型零部 件，行星運動和料箱上下運動，使得磨料能自由流動，也保證了光整無死角。當然，本實用新型并不只適用于大型零部件的光整，對于小型零部件的光整也是 適用的。以上實施例僅為本實用新型的示例性實施例，不用于限制本實用新型，本實用新型 的保護范圍由權利要求書限定。本領域技術人員可以在本實用新型的實質和保護范圍內， 對本實用新型做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應視為落在本實用新型的 保護范圍內。
權利要求一種旋轉主軸式光整機，包括控制系統、料箱和立柱，其特征在于，還包括主軸升降系統、橫梁傳動箱和行星傳動箱，所述行星傳動箱具有輸出旋轉軸和帶動所述輸出旋轉軸做行星運動的輸入驅動端，所述主軸升降系統設置所述立柱內，所述橫梁傳動箱的第一側連接所述主軸升降系統，第二側連接所述行星傳動箱的輸入驅動端，所述料箱位于所述行星傳動箱的下方。
2.根據權利要求1所述的旋轉主軸式光整機，其特征在于，所述行星傳動箱的輸出旋 轉軸上連接有用于卡持被光整零部件的氣動卡盤。
3.根據權利要求1所述的旋轉主軸式光整機，其特征在于，所述行星傳動箱的輸入驅 動端進一步包括輸入固定軸和套設于所述輸入固定軸上的輸入旋轉套，所述橫梁傳動箱的 第二側與所述輸入固定軸的一端固定連接并帶動所述輸入旋轉套轉動，所述輸入固定軸上 安裝太陽輪，所述輸出旋轉軸上安裝惰輪，所述惰輪通過第一行星輪與所述太陽輪嚙合。
4.根據權利要求1所述的旋轉主軸式光整機，其特征在于，所述行星傳動箱的輸入驅 動端進一步包括輸入固定軸和套設于所述輸入固定軸上的輸入旋轉套，所述橫梁傳動箱的 第二側與所述輸入固定軸的一端固定連接并帶動所述輸入旋轉套轉動，所述輸入固定軸上 安裝太陽輪，所述輸出旋轉軸上安裝第二行星輪，所述第二行星輪與所述太陽輪嚙合。
5.根據權利要求1所述的旋轉主軸式光整機，其特征在于，還包括設置在所述料箱的 側面并驅動所述料箱上下運動的料箱升降機構，所述料箱升降機構包括至少3根均勻分布 在所述料箱側面的導柱和與所述導柱數量相同的銷柱，所述導柱通過直線軸承與所述料箱 的側面固定，導柱的下端可伸縮地插入在所述銷柱中。
6.根據權利要求5所述的旋轉主軸式光整機，其特征在于，所述導柱和所述銷柱為4根。
7.根據權利要求5所述的旋轉主軸式光整機，其特征在于，所述導柱通過兩套直線軸 承與所述料箱的側面固定。
8.根據權利要求5至7之一所述的旋轉主軸式光整機，其特征在于，距離所述銷柱最近 的直線軸承和所述銷柱之間設置有彈簧。
9.根據權利要求1所述的旋轉主軸式光整機，其特征在于，還包括擺動機構，所述擺動 機構與所述料箱底部連接。
10.根據權利要求9所述的旋轉主軸式光整機，其特征在于，所述擺動機構為曲柄連桿 機構。
專利摘要本實用新型公開了一種旋轉主軸式光整機，包括控制系統、料箱、立柱、主軸升降系統、橫梁傳動箱、行星傳動箱和氣動卡盤，所述行星傳動箱具有輸出旋轉軸和帶動所述輸出旋轉軸做行星運動的輸入驅動端，所述主軸升降系統設置所述立柱內，所述橫梁傳動箱的第一側連接所述主軸升降系統，第二側連接所述行星傳動箱的輸入驅動端，所述氣動卡盤連接在所述行星傳動箱的輸出旋轉軸上，所述控制系統自動控制本設備各個部分的各種動作。本實用新型通過讓零部件既自轉又公轉的行星運動方式進行光整，適合多種大型盤類、齒類等零部件表面光整，光整前后零部件表面粗糙度等級能提高1-2級左右，和人工光整表面處理方式相比，大大提高了生產效率。
文檔編號B24B31/12GK201632923SQ200920222708
公開日2010年11月17日 申請日期2009年9月18日 優先權日2009年9月18日
發明者劉桂蓮, 古青艷, 呂彤, 康佐明, 王進軍, 田紅軍 申請人:廊坊市北方天宇機電技術有限公司