专利名称：一种基于液压伺服的非球面砂带研抛工具的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机械加工装置技术领域，特别是用于非球面光学零件精密加工的砂带研抛工具，具体的说，涉及一种基于液压伺服的非球面砂带研抛工具。
背景技术：
砂带研抛是一种高效率、低成本、多用途的磨削加工新方法，它对于各种材料及形状零件加工的适应性和灵活性远超过常规砂轮磨削工艺。在加工工件表面时，砂带与砂轮的不同之处在于砂轮在磨削时处于拉应力状态，且因为热量积聚，易在工件表面磨削中产生微观裂纹和烧伤现象；而砂带具有磨削和抛光双重作用，呈压应力状态，发热少，不易烧 伤，因此又称冷态磨削，且其切削性能明显高于一般的砂轮磨削。目前，砂带研抛技术可以补充或部分代替砂轮磨削，并广阔地应用于精密与超精密加工，但是现有的砂带研抛方法及其工具难于稳定地控制研抛压力，以此限制砂带研抛的应用范围。
发明内容本实用新型之目的在于克服现有的技术缺陷，提供非球面光学零件精密加工过程中的一种基于液压伺服的非球面砂带研抛工具，解决用砂带在非球面光学零件研抛过程中研抛压力不稳定的问题，同时本实用新型还具有能自适应工件曲面，排泄研抛废屑效果好，磨削比大，研抛效率高，结构简单，制造成本低的优点。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下一种基于液压伺服的非球面砂带研抛工具，其中，包括有液压伺服系统及砂带工具系统，液压伺服系统及砂带工具系统通过连杆机构连接，砂带工具系统包括有由工具电机驱动的砂带以及通过第三轴承连接的上脚支杆和下脚支杆，液压伺服系统包括有液压缸，液压缸依次连接有单向节流阀、三位四通电磁阀、溢流阀、液压泵、过滤器及油箱。为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括上述的液压伺服系统包括有工作台，液压缸固定在工作台上。上述的连杆机构包括依次铰接配合的的长连杆、短连杆和液压缸活塞杆，长连杆一端与砂带工具系统固定连接，且长连杆杆体与工作台铰接，短连杆与液压缸活塞杆设有夹角，液压缸活塞杆一端与液压缸活塞配合。上述的砂带工具系统包括有支撑板，支撑板上固定有砂带轮及第三轴承；支撑板与长连杆固定连接。上述的砂带轮与工具电机连接。上述的工具电机固定在支撑板上。上述的上脚支杆和下脚支杆的一端通过第三轴承铰接，且上脚支杆远离第三轴承的一端设有第一轴承，下脚支杆远离第三轴承的一端设有第二轴承，第一轴承上套设有第一套筒，第二轴承上套设有第二套筒，砂带环形绕设在第一套筒、第二套筒及第三轴承上。上述的第一套筒及第二套筒均为中间内凹、边缘凸起的筒体。[0014]上述的上脚支杆杆中部凸起有第一接头，下脚支杆杆中部凸起有第二接头，第一接头与第二接头之间连接有方便装卸砂带的弹簧。上述的工作台上固定有用于防止液压缸活塞杆横向摆动的固定块。与现有技术相比，本实用新型的一种基于液压伺服的非球面砂带研抛工具，其中，包括有液压伺服系统及砂带工具系统，液压伺服系统及砂带工具系统通过连杆机构连接，砂带工具系统包括有由工具电机驱动的砂带以及通过第三轴承连接的上脚支杆和下脚支杆，液压伺服系统包括有液压缸，液压缸依次连接有单向节流阀、三位四通电磁阀、溢流阀、液压泵、过滤器及油箱，液压伺服系统通过控制连杆机构的程调节砂带的研抛压力，并通过溢流阀稳定该研抛压力。压力是通过液压伺服系统控制的，液压伺服系统中的溢流阀上有个压力表，使得压力可读，通过调节溢流阀，能控制压力稳定。工件装夹在夹具上，砂带与工件直接接触，工具电机带动砂带轮转动使得砂带随动，同时，液压伺服系统控制液压缸活塞杆的活塞运动的移动量来控制连杆机构运动方向及距离，达到调节砂带工具系统的位置以及砂带与工件之间的压力的目的。本实用新型所述的研抛工具明显具有以下两点优势(1)相对于传统的砂带研抛方法及工具，此研抛方法及其工具可以有效地控制研抛·压力，克服了机械式控制砂带研抛装置的柔顺系统力/位耦合问题导致的力控制不准确难题，有利于获得稳定的研抛法向力，克服了加工非球面光学零件时受力不稳定的问题，提高了零件表面的精整加工质量；(2)相对于用研抛盘、砂轮等的研抛方法及其工具，此研抛方法及其工具可以有效地排泄工件上被研抛下来的废屑，避免了非球面光学零件研抛加工过程中研抛废屑难排泄和积累过于集中的难题；砂带具有磨削和抛光双重作用，呈压应力状态，发热少，不易烧伤工件；砂带磨削比大，磨削效率高，提高了加工效率。此外，此研抛工具工作原理和结构简单，制造成本低，有利于推广应用。
图I是本实用新型工作示意图；图2是本实用新型砂带工具系统主视图；图3是图2的左视图；图4是图2的俯视图；图5是本实用新型液压伺服系统的装配示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细描述。图I至图5所示为本实用新型的结构示意图。其中的图I至图5中的附图标记为液压伺服系统I、液压缸11、单向节流阀12、三位四通电磁阀13、溢流阀14、液压泵15、过滤器16、油箱17、工作台18、固定块19、砂带工具系统2、第三轴承21、上脚支杆21a、下脚支杆21b、砂带22、工具电机23、支撑板24、砂带轮25、第一套筒26、第二套筒27、第一轴承28、第二轴承29、连杆机构3、长连杆31、短连杆32、液压缸活塞杆33、弟一接头41、弟_■接头42、弹黃43。一种基于液压伺服的非球面砂带研抛工具，其中，包括有液压伺服系统I及砂带工具系统2，液压伺服系统I及砂带工具系统2通过连杆机构3连接，砂带工具系统2包括有由工具电机23驱动的砂带22以及通过第三轴承21连接的上脚支杆21a和下脚支杆21b，液压伺服系统I包括有液压缸11，液压缸11依次连接有单向节流阀12、三位四通电磁阀13、溢流阀14、液压泵15、过滤器16及油箱17，液压伺服系统I通过控制连杆机构3的程调节砂带22的研抛压力，并通过溢流阀14稳定该研抛压力。实施例中，液压伺服系统I包括有工作台18，液压缸11固定在工作台18上。实施例中，连杆机构3包括依次铰接配合的的长连杆31、短连杆32和液压缸活塞杆33，长连杆31 —端与砂带工具系统2固定连接，且长连杆31杆体与工作台18铰接，短连杆32与液压缸活塞杆33设有夹角，液压缸活塞杆33 —端与液压缸11活塞配合。实施例中，砂带工具系统2包括有支撑板24，支撑板24上固定有砂带轮25及第三轴承21 ;支撑板24与长连杆31固定连接。实施例中，砂带轮25与工具电机23连接。 实施例中，工具电机23固定在支撑板24上。实施例中，上脚支杆21a和下脚支杆21b的一端通过第三轴承21铰接，且上脚支杆21a远离第三轴承21的一端设有第一轴承28，下脚支杆21b远离第三轴承21的一端设有第二轴承29，第一轴承28上套设有第一套筒26，第二轴承29上套设有第二套筒27，砂带22环形绕设在第一套筒26、第二套筒27及第三轴承21上。实施例中，第一套筒26及第二套筒27均为中间内凹、边缘凸起的筒体。实施例中，上脚支杆21a杆中部凸起有第一接头41，下脚支杆21b杆中部凸起有第二接头42，第一接头41与第二接头42之间连接有方便装卸砂带22的弹簧43。实施例中，工作台18上固定有用于防止液压缸活塞杆33横向摆动的固定块19。本实用新型包含了液压伺服系统I和砂带工具系统2，两者通过连杆机构连接。液压伺服系统I克服了机械柔顺系统力/位耦合问题导致的力控制不准确难题，有利于获得稳定的研抛法向力，提高了零件研抛质量；砂带工具系统2 —定程度上具能自适应工件曲面，排泄研抛废屑效果好，磨削比大，提高了研抛效率。砂带工具系统2具有一条具有一定宽度和直径的圆形砂带22，直接与工件接触；砂带22安装在三角形支架上。三角形支架成一个等腰三角形，是由两个小套筒和一个砂带轮25组成，小套筒中间内凹，边沿凸起，小套筒安装在螺栓轴承上；砂带轮25与工具电机23连接，为砂带22提供主运动，并固定在支撑板上。上脚支杆21a和下脚支杆21b中间的弹簧43在一定压力的作用下，脚支杆8将绕着第三轴承21转动一定的角度，三角形支架成的角度将发生改变，底边长度亦将发生改变，斜边长度不变，以此为砂带22的安装与拆卸提供便利。长连杆31杆体某点铰接在工作台18上，长连杆31另一端与短连杆32铰接，短连杆32与极轴成一定的角度；短连杆32的另一端与液压缸11活塞杆铰接，液压缸11与极轴平行，且固定在工作台18上。液压缸11的工作原理为液压缸11进液口和出液口分别接单向节流阀12,单向节流阀12接一个三位四通电磁阀13,三位四通电磁阀13接一个溢流阀14，溢流阀14接一个液压泵15，液压泵15接一个过滤器16，过滤器16接油箱17。本实用新型的一种基于液压伺服控制的非球面砂带22研抛工具的工作过程为待加工的工件装夹在夹具上，电机为工件提供主旋转运动；工作台18装夹在提供主进给运动的刀架机构上，为研抛加工提供主进给运动，主进给运动轨迹为工件中心点到边沿某点的径向轨迹；砂带22与工件直接接触，启动工具电机23，带动砂带轮25转动，使得砂带22在三角形支架上滑动；最后启动液压伺服控制系统，在液压缸11以及连杆机构的作用下，控制研抛压力稳定，在液压系统的控制下，可以调节活塞杆的移动量，带动连杆旋转，从而调节砂带22研抛的压力。压力是通过液压伺服控制的，液压伺服中的溢流阀14上有个压力表，通过调节溢流阀14，可控制压力稳定，压力读数可见压力表。本实用新型所述的研抛工具明显具有以下两点优势(I)相对于传统的砂带研抛方法及工具，此研抛方法及其工具可以有效地控制研抛压力，克服了机械式控制砂带研抛 装置的柔顺系统力/位耦合问题导致的力控制不准确难题，有利于获得稳定的研抛法向 力，克服了加工非球面光学零件时受力不稳定的问题，提高了零件表面的精整加工质量；
(2)相对于用研抛盘、砂轮等的研抛方法及其工具，此研抛方法及其工具可以有效地排泄工件上被研抛下来的废屑，避免了非球面光学零件研抛加工过程中研抛废屑难排泄和积累过于集中的难题；砂带具有磨削和抛光双重作用，呈压应力状态，发热少，不易烧伤工件；砂带磨削比大，磨削效率高，提高了加工效率。此外，此研抛工具工作原理和结构简单，制造成本低，有利于推广应用。
权利要求1.一种基于液压伺服的非球面砂带研抛工具，其特征在于包括有液压伺服系统(I)及砂带工具系统(2)，所述的液压伺服系统(I)及砂带工具系统(2)通过连杆机构(3)连接，所述的砂带工具系统(2)包括有由工具电机(23)驱动的砂带(22)以及通过第三轴承(21)连接的上脚支杆(21a)和下脚支杆(21b)，所述的液压伺服系统(I)包括有液压缸(11)，所述的液压缸(11)依次连接有单向节流阀(12)、三位四通电磁阀(13)、溢流阀(14)、液压泵(15)、过滤器(16)及油箱(17)。
2.根据权利要求I所述的一种基于液压伺服的非球面砂带研抛工具，其特征在于所述的液压伺服系统(I)包括有工作台(18)，所述的液压缸(11)固定在工作台(18)上。
3.根据权利要求2所述的一种基于液压伺服的非球面砂带研抛工具，其特征在于所述的连杆机构(3)包括依次铰接配合的的长连杆(31)、短连杆(32)和液压缸活塞杆(33)，所述的长连杆(31) —端与砂带工具系统(2)固定连接，且长连杆(31)杆体与工作台(18)铰接，所述的短连杆(32)与液压缸活塞杆(33)设有夹角，所述的液压缸活塞杆(33) —端与液压缸(11)活塞配合。
4.根据权利要求3所述的一种基于液压伺服的非球面砂带研抛工具，其特征在于所述的砂带工具系统(2)包括有支撑板(24)，所述的支撑板(24)上固定有砂带轮(25)及所述的第三轴承(21);所述的支撑板(24)与长连杆(31)固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于液压伺服的非球面砂带研抛工具，其特征在于所述的砂带轮(25)与工具电机(23)连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于液压伺服的非球面砂带研抛工具，其特征在于所述的工具电机(23)固定在支撑板(24)上。
7.根据权利要求6所述的一种基于液压伺服的非球面砂带研抛工具，其特征在于所述的上脚支杆(21a)和下脚支杆(21b)的一端通过第三轴承(21)铰接，且所述的上脚支杆(21a)远离第三轴承(21)的一端设有第一轴承(28)，所述的下脚支杆(21b)远离第三轴承(21)的一端设有第二轴承(29)，所述的第一轴承(28)上套设有第一套筒(26)，所述的第二轴承(29)上套设有第二套筒(27)，所述的砂带(22)环形绕设在第一套筒(26)、第二套筒(27)及第三轴承(21)上。
8.根据权利要求7所述的一种基于液压伺服的非球面砂带研抛工具，其特征在于所述的第一套筒(26)及第二套筒(27)均为中间内凹、边缘凸起的筒体。
9.根据权利要求8所述的一种基于液压伺服的非球面砂带研抛工具，其特征在于所述的上脚支杆(21a)杆中部凸起有第一接头(41)，所述的下脚支杆(21b)杆中部凸起有第二接头(42)，所述的第一接头(41)与第二接头(42)之间连接有方便装卸砂带(22)的弹簧(43)。
10.根据权利要求9所述的一种基于液压伺服的非球面砂带研抛工具，其特征在于所述的工作台(18)上固定有用于防止液压缸活塞杆(33)横向摆动的固定块(19)。
专利摘要本实用新型的一种基于液压伺服的非球面砂带研抛工具，其中，包括有液压伺服系统及砂带工具系统，液压伺服系统及砂带工具系统通过连杆机构连接，砂带工具系统包括有由工具电机驱动的砂带以及通过第三轴承连接的上脚支杆和下脚支杆，液压伺服系统包括有液压缸,液压缸依次连接有单向节流阀、三位四通电磁阀、溢流阀、液压泵、过滤器及油箱，液压伺服系统通过控制连杆机构的程调节砂带的研抛压力，并通过溢流阀稳定该研抛压力。本实用新型解决了用砂带在非球面光学零件研抛过程中研抛压力不稳定的问题，同时本实用新型还具有能自适应工件曲面，排泄研抛废屑效果好，磨削比大，研抛效率高，结构简单，制造成本低的优点。
文档编号B24B55/08GK202701966SQ20122033203
公开日2013年1月30日 申请日期2012年7月11日 优先权日2012年7月11日
发明者詹建明 申请人:宁波大学