專利名稱：一種基于液壓伺服的非球面砂帶研拋工具的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于機械加工裝置技術領域，特別是用于非球面光學零件精密加工的砂帶研拋工具，具體的說，涉及一種基于液壓伺服的非球面砂帶研拋工具。
背景技術：
砂帶研拋是一種高效率、低成本、多用途的磨削加工新方法，它對于各種材料及形狀零件加工的適應性和靈活性遠超過常規砂輪磨削工藝。在加工工件表面時，砂帶與砂輪的不同之處在于砂輪在磨削時處于拉應力狀態，且因為熱量積聚，易在工件表面磨削中產生微觀裂紋和燒傷現象；而砂帶具有磨削和拋光雙重作用，呈壓應力狀態，發熱少，不易燒 傷，因此又稱冷態磨削，且其切削性能明顯高于一般的砂輪磨削。目前，砂帶研拋技術可以補充或部分代替砂輪磨削，并廣闊地應用于精密與超精密加工，但是現有的砂帶研拋方法及其工具難于穩定地控制研拋壓力，以此限制砂帶研拋的應用范圍。
發明內容本實用新型之目的在于克服現有的技術缺陷，提供非球面光學零件精密加工過程中的一種基于液壓伺服的非球面砂帶研拋工具，解決用砂帶在非球面光學零件研拋過程中研拋壓力不穩定的問題，同時本實用新型還具有能自適應工件曲面，排泄研拋廢屑效果好，磨削比大，研拋效率高，結構簡單，制造成本低的優點。本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案如下一種基于液壓伺服的非球面砂帶研拋工具，其中，包括有液壓伺服系統及砂帶工具系統，液壓伺服系統及砂帶工具系統通過連桿機構連接，砂帶工具系統包括有由工具電機驅動的砂帶以及通過第三軸承連接的上腳支桿和下腳支桿，液壓伺服系統包括有液壓缸，液壓缸依次連接有單向節流閥、三位四通電磁閥、溢流閥、液壓泵、過濾器及油箱。為優化上述技術方案，采取的具體措施還包括上述的液壓伺服系統包括有工作臺，液壓缸固定在工作臺上。上述的連桿機構包括依次鉸接配合的的長連桿、短連桿和液壓缸活塞桿，長連桿一端與砂帶工具系統固定連接，且長連桿桿體與工作臺鉸接，短連桿與液壓缸活塞桿設有夾角，液壓缸活塞桿一端與液壓缸活塞配合。上述的砂帶工具系統包括有支撐板，支撐板上固定有砂帶輪及第三軸承；支撐板與長連桿固定連接。上述的砂帶輪與工具電機連接。上述的工具電機固定在支撐板上。上述的上腳支桿和下腳支桿的一端通過第三軸承鉸接，且上腳支桿遠離第三軸承的一端設有第一軸承，下腳支桿遠離第三軸承的一端設有第二軸承，第一軸承上套設有第一套筒，第二軸承上套設有第二套筒，砂帶環形繞設在第一套筒、第二套筒及第三軸承上。上述的第一套筒及第二套筒均為中間內凹、邊緣凸起的筒體。[0014]上述的上腳支桿桿中部凸起有第一接頭，下腳支桿桿中部凸起有第二接頭，第一接頭與第二接頭之間連接有方便裝卸砂帶的彈簧。上述的工作臺上固定有用于防止液壓缸活塞桿橫向擺動的固定塊。與現有技術相比，本實用新型的一種基于液壓伺服的非球面砂帶研拋工具，其中，包括有液壓伺服系統及砂帶工具系統，液壓伺服系統及砂帶工具系統通過連桿機構連接，砂帶工具系統包括有由工具電機驅動的砂帶以及通過第三軸承連接的上腳支桿和下腳支桿，液壓伺服系統包括有液壓缸，液壓缸依次連接有單向節流閥、三位四通電磁閥、溢流閥、液壓泵、過濾器及油箱，液壓伺服系統通過控制連桿機構的程調節砂帶的研拋壓力，并通過溢流閥穩定該研拋壓力。壓力是通過液壓伺服系統控制的，液壓伺服系統中的溢流閥上有個壓力表，使得壓力可讀，通過調節溢流閥，能控制壓力穩定。工件裝夾在夾具上，砂帶與工件直接接觸，工具電機帶動砂帶輪轉動使得砂帶隨動，同時，液壓伺服系統控制液壓缸活塞桿的活塞運動的移動量來控制連桿機構運動方向及距離，達到調節砂帶工具系統的位置以及砂帶與工件之間的壓力的目的。本實用新型所述的研拋工具明顯具有以下兩點優勢(1)相對于傳統的砂帶研拋方法及工具，此研拋方法及其工具可以有效地控制研拋·壓力，克服了機械式控制砂帶研拋裝置的柔順系統力/位耦合問題導致的力控制不準確難題，有利于獲得穩定的研拋法向力，克服了加工非球面光學零件時受力不穩定的問題，提高了零件表面的精整加工質量；(2)相對于用研拋盤、砂輪等的研拋方法及其工具，此研拋方法及其工具可以有效地排泄工件上被研拋下來的廢屑，避免了非球面光學零件研拋加工過程中研拋廢屑難排泄和積累過于集中的難題；砂帶具有磨削和拋光雙重作用，呈壓應力狀態，發熱少，不易燒傷工件；砂帶磨削比大，磨削效率高，提高了加工效率。此外，此研拋工具工作原理和結構簡單，制造成本低，有利于推廣應用。

圖I是本實用新型工作示意圖；圖2是本實用新型砂帶工具系統主視圖；圖3是圖2的左視圖；圖4是圖2的俯視圖；圖5是本實用新型液壓伺服系統的裝配示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的實施例作進一步詳細描述。圖I至圖5所示為本實用新型的結構示意圖。其中的圖I至圖5中的附圖標記為液壓伺服系統I、液壓缸11、單向節流閥12、三位四通電磁閥13、溢流閥14、液壓泵15、過濾器16、油箱17、工作臺18、固定塊19、砂帶工具系統2、第三軸承21、上腳支桿21a、下腳支桿21b、砂帶22、工具電機23、支撐板24、砂帶輪25、第一套筒26、第二套筒27、第一軸承28、第二軸承29、連桿機構3、長連桿31、短連桿32、液壓缸活塞桿33、弟一接頭41、弟_■接頭42、彈黃43。一種基于液壓伺服的非球面砂帶研拋工具，其中，包括有液壓伺服系統I及砂帶工具系統2，液壓伺服系統I及砂帶工具系統2通過連桿機構3連接，砂帶工具系統2包括有由工具電機23驅動的砂帶22以及通過第三軸承21連接的上腳支桿21a和下腳支桿21b，液壓伺服系統I包括有液壓缸11，液壓缸11依次連接有單向節流閥12、三位四通電磁閥13、溢流閥14、液壓泵15、過濾器16及油箱17，液壓伺服系統I通過控制連桿機構3的程調節砂帶22的研拋壓力，并通過溢流閥14穩定該研拋壓力。實施例中，液壓伺服系統I包括有工作臺18，液壓缸11固定在工作臺18上。實施例中，連桿機構3包括依次鉸接配合的的長連桿31、短連桿32和液壓缸活塞桿33，長連桿31 —端與砂帶工具系統2固定連接，且長連桿31桿體與工作臺18鉸接，短連桿32與液壓缸活塞桿33設有夾角，液壓缸活塞桿33 —端與液壓缸11活塞配合。實施例中，砂帶工具系統2包括有支撐板24，支撐板24上固定有砂帶輪25及第三軸承21 ;支撐板24與長連桿31固定連接。實施例中，砂帶輪25與工具電機23連接。 實施例中，工具電機23固定在支撐板24上。實施例中，上腳支桿21a和下腳支桿21b的一端通過第三軸承21鉸接，且上腳支桿21a遠離第三軸承21的一端設有第一軸承28，下腳支桿21b遠離第三軸承21的一端設有第二軸承29，第一軸承28上套設有第一套筒26，第二軸承29上套設有第二套筒27，砂帶22環形繞設在第一套筒26、第二套筒27及第三軸承21上。實施例中，第一套筒26及第二套筒27均為中間內凹、邊緣凸起的筒體。實施例中，上腳支桿21a桿中部凸起有第一接頭41，下腳支桿21b桿中部凸起有第二接頭42，第一接頭41與第二接頭42之間連接有方便裝卸砂帶22的彈簧43。實施例中，工作臺18上固定有用于防止液壓缸活塞桿33橫向擺動的固定塊19。本實用新型包含了液壓伺服系統I和砂帶工具系統2，兩者通過連桿機構連接。液壓伺服系統I克服了機械柔順系統力/位耦合問題導致的力控制不準確難題，有利于獲得穩定的研拋法向力，提高了零件研拋質量；砂帶工具系統2 —定程度上具能自適應工件曲面，排泄研拋廢屑效果好，磨削比大，提高了研拋效率。砂帶工具系統2具有一條具有一定寬度和直徑的圓形砂帶22，直接與工件接觸；砂帶22安裝在三角形支架上。三角形支架成一個等腰三角形，是由兩個小套筒和一個砂帶輪25組成，小套筒中間內凹，邊沿凸起，小套筒安裝在螺栓軸承上；砂帶輪25與工具電機23連接，為砂帶22提供主運動，并固定在支撐板上。上腳支桿21a和下腳支桿21b中間的彈簧43在一定壓力的作用下，腳支桿8將繞著第三軸承21轉動一定的角度，三角形支架成的角度將發生改變，底邊長度亦將發生改變，斜邊長度不變，以此為砂帶22的安裝與拆卸提供便利。長連桿31桿體某點鉸接在工作臺18上，長連桿31另一端與短連桿32鉸接，短連桿32與極軸成一定的角度；短連桿32的另一端與液壓缸11活塞桿鉸接，液壓缸11與極軸平行，且固定在工作臺18上。液壓缸11的工作原理為液壓缸11進液口和出液口分別接單向節流閥12,單向節流閥12接一個三位四通電磁閥13,三位四通電磁閥13接一個溢流閥14，溢流閥14接一個液壓泵15，液壓泵15接一個過濾器16，過濾器16接油箱17。本實用新型的一種基于液壓伺服控制的非球面砂帶22研拋工具的工作過程為待加工的工件裝夾在夾具上，電機為工件提供主旋轉運動；工作臺18裝夾在提供主進給運動的刀架機構上，為研拋加工提供主進給運動，主進給運動軌跡為工件中心點到邊沿某點的徑向軌跡；砂帶22與工件直接接觸，啟動工具電機23，帶動砂帶輪25轉動，使得砂帶22在三角形支架上滑動；最后啟動液壓伺服控制系統，在液壓缸11以及連桿機構的作用下，控制研拋壓力穩定，在液壓系統的控制下，可以調節活塞桿的移動量，帶動連桿旋轉，從而調節砂帶22研拋的壓力。壓力是通過液壓伺服控制的，液壓伺服中的溢流閥14上有個壓力表，通過調節溢流閥14，可控制壓力穩定，壓力讀數可見壓力表。本實用新型所述的研拋工具明顯具有以下兩點優勢(I)相對于傳統的砂帶研拋方法及工具，此研拋方法及其工具可以有效地控制研拋壓力，克服了機械式控制砂帶研拋 裝置的柔順系統力/位耦合問題導致的力控制不準確難題，有利于獲得穩定的研拋法向 力，克服了加工非球面光學零件時受力不穩定的問題，提高了零件表面的精整加工質量；
(2)相對于用研拋盤、砂輪等的研拋方法及其工具，此研拋方法及其工具可以有效地排泄工件上被研拋下來的廢屑，避免了非球面光學零件研拋加工過程中研拋廢屑難排泄和積累過于集中的難題；砂帶具有磨削和拋光雙重作用，呈壓應力狀態，發熱少，不易燒傷工件；砂帶磨削比大，磨削效率高，提高了加工效率。此外，此研拋工具工作原理和結構簡單，制造成本低，有利于推廣應用。
權利要求1.一種基于液壓伺服的非球面砂帶研拋工具，其特征在于包括有液壓伺服系統(I)及砂帶工具系統(2)，所述的液壓伺服系統(I)及砂帶工具系統(2)通過連桿機構(3)連接，所述的砂帶工具系統(2)包括有由工具電機(23)驅動的砂帶(22)以及通過第三軸承(21)連接的上腳支桿(21a)和下腳支桿(21b)，所述的液壓伺服系統(I)包括有液壓缸(11)，所述的液壓缸(11)依次連接有單向節流閥(12)、三位四通電磁閥(13)、溢流閥(14)、液壓泵(15)、過濾器(16)及油箱(17)。
2.根據權利要求I所述的一種基于液壓伺服的非球面砂帶研拋工具，其特征在于所述的液壓伺服系統(I)包括有工作臺(18)，所述的液壓缸(11)固定在工作臺(18)上。
3.根據權利要求2所述的一種基于液壓伺服的非球面砂帶研拋工具，其特征在于所述的連桿機構(3)包括依次鉸接配合的的長連桿(31)、短連桿(32)和液壓缸活塞桿(33)，所述的長連桿(31) —端與砂帶工具系統(2)固定連接，且長連桿(31)桿體與工作臺(18)鉸接，所述的短連桿(32)與液壓缸活塞桿(33)設有夾角，所述的液壓缸活塞桿(33) —端與液壓缸(11)活塞配合。
4.根據權利要求3所述的一種基于液壓伺服的非球面砂帶研拋工具，其特征在于所述的砂帶工具系統(2)包括有支撐板(24)，所述的支撐板(24)上固定有砂帶輪(25)及所述的第三軸承(21);所述的支撐板(24)與長連桿(31)固定連接。
5.根據權利要求4所述的一種基于液壓伺服的非球面砂帶研拋工具，其特征在于所述的砂帶輪(25)與工具電機(23)連接。
6.根據權利要求5所述的一種基于液壓伺服的非球面砂帶研拋工具，其特征在于所述的工具電機(23)固定在支撐板(24)上。
7.根據權利要求6所述的一種基于液壓伺服的非球面砂帶研拋工具，其特征在于所述的上腳支桿(21a)和下腳支桿(21b)的一端通過第三軸承(21)鉸接，且所述的上腳支桿(21a)遠離第三軸承(21)的一端設有第一軸承(28)，所述的下腳支桿(21b)遠離第三軸承(21)的一端設有第二軸承(29)，所述的第一軸承(28)上套設有第一套筒(26)，所述的第二軸承(29)上套設有第二套筒(27)，所述的砂帶(22)環形繞設在第一套筒(26)、第二套筒(27)及第三軸承(21)上。
8.根據權利要求7所述的一種基于液壓伺服的非球面砂帶研拋工具，其特征在于所述的第一套筒(26)及第二套筒(27)均為中間內凹、邊緣凸起的筒體。
9.根據權利要求8所述的一種基于液壓伺服的非球面砂帶研拋工具，其特征在于所述的上腳支桿(21a)桿中部凸起有第一接頭(41)，所述的下腳支桿(21b)桿中部凸起有第二接頭(42)，所述的第一接頭(41)與第二接頭(42)之間連接有方便裝卸砂帶(22)的彈簧(43)。
10.根據權利要求9所述的一種基于液壓伺服的非球面砂帶研拋工具，其特征在于所述的工作臺(18)上固定有用于防止液壓缸活塞桿(33)橫向擺動的固定塊(19)。
專利摘要本實用新型的一種基于液壓伺服的非球面砂帶研拋工具，其中，包括有液壓伺服系統及砂帶工具系統，液壓伺服系統及砂帶工具系統通過連桿機構連接，砂帶工具系統包括有由工具電機驅動的砂帶以及通過第三軸承連接的上腳支桿和下腳支桿，液壓伺服系統包括有液壓缸,液壓缸依次連接有單向節流閥、三位四通電磁閥、溢流閥、液壓泵、過濾器及油箱，液壓伺服系統通過控制連桿機構的程調節砂帶的研拋壓力，并通過溢流閥穩定該研拋壓力。本實用新型解決了用砂帶在非球面光學零件研拋過程中研拋壓力不穩定的問題，同時本實用新型還具有能自適應工件曲面，排泄研拋廢屑效果好，磨削比大，研拋效率高，結構簡單，制造成本低的優點。
文檔編號B24B55/08GK202701966SQ20122033203
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月11日 優先權日2012年7月11日
發明者詹建明 申請人:寧波大學