一种动态补偿压力的研磨设备及其研磨方法与流程

1.本发明属于研磨技术领域，特别涉及一种动态补偿压力的研磨设备及其研磨方法。


背景技术：

2.研磨是超精密加工中一种重要加工方法，其优点是加工精度高，加工材料范围广。但传统研磨方法存在很多弊端，对产品的结构、尺寸限制多、工效率低、加工成本高，这使得传统研磨技术有着很大的限制，尤其是研磨非片状产品、兼容不同种类、自动更换工件等，传统研磨机更无法满足研磨需求。市场上的非片状产品品类繁多，对于此类产品，多为人工反复研磨，人工拿着工件在研磨盘上研磨，研磨一段时间，进行检测，标记不合格处进行复磨，复磨时，会有针对性的对检测不合格区域施加对应的力来保证平面精度，耗时长、劳动强度大、无法满足快速检测的需求。现有设备只是辅助用的旋转机构，没有做到真正的自动更换工件和自动研磨。
3.对于非片装产品研磨，要保证其高精度，主要解决的技术难点是产品研磨的端面和研磨盘接触面的压力要相对稳定，不能出现研磨时，工件旋转到同一位置的压力偏差超限。这就要求设备带动工件旋转时，对工件施加的压力要恒定在一定范围内。市场上没有成熟的技术做到这一点，更多的解决方案是，尽量调整旋转轴与研磨盘端面的垂直度，但是这样的方式只能完成低精度研磨，机械件的拼装会产生误差，再加上旋转轴杠杆放大的原理，产品处所受的压力偏差根本无法保证。高精度研磨不适合采用此原理。怎么样才能实现高精度研磨，需要从根本上解决压力不稳定的问题，对研磨轴组装误差造成的压力不均行动态补偿。因此，急需研发一种动态补偿压力的研磨设备及其研磨方法及研磨设备解决以上技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种动态补偿压力的研磨设备及其研磨方法，解决压力不稳定的问题，对研磨轴组装误差造成的压力不均行动态补偿。
5.为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种动态补偿压力的研磨设备，包括架体以及固设在架体上的支撑平台，且支撑平台上设有动态补偿机构、供液机构以及用于研磨工件的磨具；所述动态补偿机构包括固设在支撑平台上的立柱、滑动配设在立柱上的提升机构、固设在立柱顶端的伺服驱动装置以及用于补偿压力的动态补偿器；所述动态补偿器位于固设在提升机构上的提升板上，且其上端部与伺服驱动装置的驱动轴滑动配合，而动态补偿器的下端部还设有用于夹持工装的夹持部，且夹持部活动穿过提升板并位于其下部；所述夹持部夹持工装且与工件间隙配合并在动态补偿器作用下对工件施加垂直方向的研磨力；
工作时，工件与工装可拆卸连接，磨具对应固设在夹持部下方，且供液机构对磨具研磨供液，而动态补偿机构对工件施加垂直压力研磨。
6.所述动态补偿器包括动态补偿器外壳和动力法兰，且动态补偿器外壳位于支撑平台下方并与位于支撑平台上方的驱动法兰盖板固接，且驱动法兰盖板用于对动态补偿器进行下行限位；所述动力法兰的顶端穿过支撑平台与伺服驱动装置的驱动轴间隙滑动配合，而其下端通过竖向布设的弹簧与动态补偿器外壳弹性软连接。
7.所述夹持部设为筒状结构并固设于动态补偿器外壳的底部，筒状结构的心部设有竖向开设的阶梯孔，且其两侧壁上设有滑动导柱，而滑动导柱的末端设有由下至上扩张的倾斜段；所述工装的两侧面上相应开设有用于对滑动导柱末端卡合限位的卡槽，而工件设在工装的底部并与阶梯孔间隙配合。
8.所述滑动导柱与两侧壁之间还设有复位弹簧，且复位弹簧套设在滑动导柱上并对应限位卡设在筒状结构的两侧壁内。
9.还包括分离结构，且分离结构包括分离气缸以及设于分离气缸末端部的分离卡爪，分离气缸带动分离卡爪移动并抓取滑动导柱使其与工装分离；当分离卡爪松开滑动导柱时，滑动导柱在复位弹簧作用下复位。
10.所述支撑平台上还设有旋转转台机构、工件移动机构以及用于放置工件的入料机构和出料机构，且入料机构和出料机构间隔布设，而旋转转台机构转动设于支撑平台上，磨具固设在旋转转台机构上并与其同步转动；所述工件移动机构包括固设在支撑平台上的机械手以及设于机械手前端的气动夹爪，气动夹爪在机械手的带动下运动并抓取或松开工装至相应工位。
11.所述动态补偿器的动力法兰上还配设有配重块，且配重块与动力法兰为过盈配合。
12.所述供液机构包括x直线模组、y直线模组以及推液机构，x直线模组固设在支撑平台上，y直线模组固设在x直线模组，而推液机构固设在y直线模组上并在相应直线模组带动下前后左右移动并控制前端的喷头对磨具研磨供液。
13.所述夹持部的顶端部还设有向下布设斜面结构，当提升板向下移动至斜面结构时，提升板与夹持部分离。
14.一种动态补偿压力的研磨设备的研磨方法，包括以下步骤：（1）将工件与工装装配并放在支撑平台上；（2）设置研磨次数，并点击开始按钮；（3）机械手配合气动夹爪抓取工装，并放置在磨具上；（4）提升板带动动态补偿器下落，工装上部穿入夹持部的阶梯孔并顶开滑动导柱直至其装卡在工装的卡槽中，随后工装随动态补偿器同步移动；（5）供液机构启动，喷头移动至磨具的上端喷涂一圈研磨液，完成后回归原位；（6）提升板带动动态补偿器下降，使得工件端面贴紧磨具的上端面，随后提升板继续下降与动态补偿器的夹持部分离；（7）伺服驱动装置启动旋转，带动动态补偿器旋转，而动态补偿器带动工装及工件
同步旋转，对工件在磨具上进行研磨；（8）研磨结束后，提升板上升并带动动态补偿器及工件上升；（9）重复步骤（5）至（8），直至设定研磨次数完成；（10）分离机构工作，分离气缸带动分离卡爪前进并抓取滑动导柱使其与工装分离；（11）提升板带动动态补偿器上升至规定位置，工件与工装留在磨具上；（12）旋转转台机构带动磨具旋转并将研磨后的工件移动至指定工位，随后机械手配合气动夹爪夹取并放置指定工位；（13）重复以上步骤，直至全部工件研磨完成。
15.本发明的有益效果是：（1）本发明公开的动态补偿压力的研磨设备及其研磨方法，兼容性强，不仅适用于研磨规整的片状产品，而且也适用于研磨非片状产品；动态补偿器以工装的形式与工件装配，工件与工装装配好之后，整体装入动态补偿器外壳下方，动态补偿器外壳下方的盲孔外径为具体值，设计工装时，工装的上半部保持不变（需要装入盲孔内），下半部按照不同产品，设计不同的结构，此结构设计，能兼容多品种产品；同时动态补偿器外壳下部设计为快装机构，可以实现快速更换工件。
16.（2）质量稳定，在动态补偿压力的环境下研磨，被研磨工件精度高且质量稳定；经试验得出，工件的平面度稳定在1um以内；人工研磨时，手动按着工件，压力不稳定，研磨出的产品，平面度质量不稳定；而此发明中的动态补偿器，可以稳定压力，保证研磨旋转时，压力稳定在一定范围内，使得研磨质量高且稳定。
17.（3）效率高，经试验得出，人工研磨8分钟一件，设备研磨4分钟一件，设备效率为人工2倍；同时，人工研磨时，手动按压，转台速度不会很快，期间，上研磨液更是费时，手动研磨质量不稳定，需要返修，综合下来时间8分钟一件；设备研磨速度快，精度高且稳定，效率4分钟一件。
18.（4）方便快捷，人工操作时，需手动喷涂研磨液，研磨时一直按压，操作繁琐、费时费力；使用本发明的研磨设备研磨时，手动点击开始按钮后，设备自动上下料、喷研磨液和研磨，方便快捷。
附图说明
19.图1是本发明的整体装配结构图；图2是本发明的整体装配局部透视图；图3是支撑平台的整体结构图；图4是支撑平台的整体立体图；图5是动态补偿机构的主视图；图6是动态补偿机构的立体图；图7是动态补偿机构的剖视图；图8是供液机构的立体图。
具体实施方式
20.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
21.本发明提供了一种动态补偿压力的研磨设备及其研磨方法，如图1至图8所示。
22.本发明提供的一种动态补偿压力的研磨设备，包括架体1、支撑平台2、旋转转台机构3、入料托盘垫块4、入料托盘5、工件移动机构6、出料托盘垫块7、出料托盘8、工件与工装9、供液机构10、动态补偿机构11，架体1上固定有急停开关1-1、停止按钮1-2、开始按钮1-3、触摸屏1-4，架体顶端固定有三色灯1-5，架体内部固定有支撑平台2，而支撑平台2上固定有旋转转台机构3、入料托盘垫块4、工件移动机构6、出料托盘垫块7、供液机构10、动态补偿机构11，所述入料托盘5放置在入料托盘垫块4上，所述出料托盘8放置在出料托盘垫块7上，所述工件与工装9工件自身装配在一起并放置在了入料托盘5上。
23.本实施例中，旋转转台机构3包括旋转转台3-1以及三个磨具，具体的设有三个磨具固定板3-3和三个磨具3-2，所述旋转转台3-1固定在支撑平台2上，三个磨具固定板3-3均布固定在旋转转台上3-1，所述三个磨具3-2分别固定在三个磨具固定板3-3上。
24.进一步，所述工件移动机构6包括机械手6-1和气动夹爪6-2，机械手3-1固定在支撑平台2上，气动夹爪6-2固定在机械手6-1前端。
25.所述供液机构10包括x直线模组10-1、y直线模组10-2、推液机构10-3、气管10-4、喷头10-5和喷头固定板10-6，x直线模组10-1固定在支撑平台上2， y直线模组10-2固定在x直线模组10-1上，推液机构10-3固定在y直线模组10-2上，喷头固定板10-6固定在推液机构10-3上，喷头10-5固定在喷头固定板10-6，气管10-4连接研磨液容器10-3-3和喷头10-5。
26.所述推液机构10-3包括推液机构固定板10-3-1、伺服电缸10-3-2、研磨液容器10-3-3、研磨液容器固定板10-3-4，所述推液机构固定板10-3-1固定在y直线模组10-2上，所述伺服电缸10-3-2固定在推液机构固定板10-3-1内部，所述研磨液容器10-3-3固定在研磨液容器固定板10-3-4内部，所述研磨液容器固定板10-3-4固定在推液机构固定板10-3-1上。
27.所述动态补偿机构11包括立柱11-1、缓冲装置11-2、提升机构11-4、分离机构11-3、伺服电机固定板11-5、伺服电机11-6、刚性联轴器11-7、驱动轴11-8、长键11-9、动态补偿器11-10、配重块11-11，所述立柱11-1固定在支撑平台2上，所述缓冲机构11-2、提升机构11-4和伺服电机固定板固定11-5在立柱11-1上。
28.所述缓冲装置11-2包括缓冲器固定板11-2-1和缓冲器11-2-2，所述缓冲器固定板11-2-1固定在立柱11-1侧边，所述缓冲器11-2-2固定在缓冲器固定板11-2-1上。
29.所述提升机构11-4包括提升气缸11-4-1、提升气缸固定板11-4-2、提升板固定板11-4-3和提升板11-4-4，所述提升气缸11-4-1固定在提升气缸固定板11-4-2上，所述提升气缸固定板11-4-2固定在立柱上11-1，所述提升板固定板11-4-3固定在提升气缸11-4-1顶端，所述提升板11-4-4固定在提升板固定板11-4-3上。
30.所述分离机构11-3包括分离机构固定板11-3-1、导轨气缸11-3-2、手指气缸固定板11-3-3、手指气缸11-3-4和小卡抓11-3-5，分离机构固定板11-3-1固定在提升板11-4-4侧边，导轨气缸11-3-2固定在分离机构固定板11-3-1上，手指气缸固定板11-3-3固定在导轨气缸11-3-2顶端，所述手指气缸11-3-4固定在手指气缸固定板11-3-3上，小卡爪11-3-5固定在手指气缸11-3-4的两指上。
31.所述伺服电机11-6固定在伺服电机固定板11-5上；刚性联轴器11-7连接伺服电机11-6和驱动轴11-8；驱动轴11-8内部装有长键11-9；而动态补偿器11-10与驱动轴11-8滑配并坐落在提升板11-4-4上。
32.所述动态补偿器11-10包括动力法兰11-10-1、驱动法兰盖板11-10-2、动态补偿器外壳11-10-3、弹簧导柱1 11-10-4、定制弹簧11-10-5、弹簧导柱2 11-10-6、小弹簧11-10-7、小钣金11-10-8、滑动导柱11-10-9和弹性垫11-10-10，所述动力法兰11-10-1轴侧与驱动轴11-8滑配，动力法兰11-10-1法兰侧在动态补偿器外壳11-10-3腔内，所述动力法兰法11-10-1兰侧侧均布固定6个弹簧导柱1 11-10-4，所述动态补偿器外壳11-10-3腔体内固定有6个弹簧导柱2 11-10-6，所述定制弹簧11-10-5滑配套在弹簧导柱1 11-10-4和弹簧导柱2 11-10-6，所述驱动法兰盖板11-10-2固定在动态补偿器外壳11-10-3上端侧，所述滑动导柱11-10-9与动态补偿器外壳11-10-3下部阶梯孔滑配，所述小弹簧11-10-7滑配套在滑动导柱11-10-9外侧，所述小钣金11-10-8固定在动态补偿器外壳11-10-3上，所述弹性垫11-10-10固定在动态补偿器外壳11-10-3底部。
33.动态补偿机构11上的所有加工件，均需要按精密级的要求加工，保证其尺寸公差在it3级以内和形位公差在3级以内。
34.驱动轴11-8与动力法兰11-10-1轴测间隙配合，保证动态补偿器11-10以不受干扰的状态下，把工件9-1压紧在磨具3-2上端面；动力法兰11-10-1与配重块11-11过盈配合，保证动力法兰11-10-1与配重块11-11以一个整体的形式旋转。
35.动力法兰11-10-1与动态补偿器外壳11-10-3以定制弹簧11-10-5的形式软连接，研磨时，抵消组装和设备水平的误差，保证工件9-1受到的压力在设定的范围内。
36.工件与工装9组装在一起，并且工件与工装9和动态补偿器外壳11-10-3间隙配合，保证动态补偿器11带动工件9-1旋转时，工件9-1只受到动态补偿器外壳11-10-3的垂直压力，避免动态补偿器外壳11-10-3下部内孔的影响。
37.动态补偿器外壳11-10-3下端面贴有弹性垫11-10-10，增大工件9-1与动态补偿器外壳11-10-3的摩擦力，保证工件旋转的稳定性。
38.磨具3-2固定在旋转转台3-1上，保证工件9-1旋转时，磨具保持不动；提升板11-4-4带动动态补偿器11-10下落至规定位置，即驱动法兰盖板用于对动态补偿器进行下行限位，此时工件端面贴紧在磨具3-2的上端面，随后继续下降提升板，使得提升板11-4-4与动态补偿器11-10分离，保证动态补偿器旋转时，不受提升板11-4-4的影响。
39.本发明研磨设备的设计，保证了，研磨时工件只受垂直的压力，没有外力干扰；而动态补偿器进一步稳定了研磨压力，使得产品更快更好的进行研磨。
40.本发明研磨机设备的研磨方法步骤如下：第一步，工件9-1与工装9-2装配一起放入入料托盘5；第二步，入料托盘5和出料托盘8分别放在入料垫块4和出料垫块上7上；第三步，设置研磨次数，点击开始按钮；第四步，机械手6-1配合气动夹爪6-2抓取工件与工装9，放置在1号工位的磨具3-2上；第五步，旋转转台3-1带动磨具3-2旋转120
°
，使带有工件与工装9的模具3-2移动至2号工位，同时，机械手6-1配合气动夹爪6-2抓取工件与工装9，放置在1号工位的磨具3-2
上；第六步，提升板11-4-4带动动态补偿器11-10下落至规定位置，使工装9-2上部装卡在动态补偿器11-10下部的滑动导柱11-10-9上，此时工件与工装9能随动态补偿器11-10一起移动；第七步，提升板11-4-4带动动态补偿器11-10上升至上极限位置；第八步，供液机构10工作，喷头10-5移动至2号位磨具3-2的上端喷涂一圈研磨液，完成后回归原位；第九步，提升板11-4-4带动动态补偿器11-10下降至下极限位置；第十步，伺服电机11-6旋转，带动动态补偿器11-10旋转，动态补偿器11-10带动工件与工装9旋转；第十一步，研磨结束，提升板11-4-4带动动态补偿器11-10上升至上极限位置；第十二步，按设定的研磨次数重复第八步-第十一步；第十三步，研磨完成后，分离机构11-3工作，导轨气缸11-3-2带动手指气缸11-3-3前进至规定位置，手指气缸11-3-3带动小卡爪11-3-5外扩，使滑动导柱11-10-9与工装9-2分离；第十四步，提升板11-4-4带动动态补偿器11-10上升至上极限位置，工件与工装9留在磨具上；第十五步，旋转转台3-1带动磨具旋转120
°
，研磨完成的工件与工装9移动至3工位，由机械手6-1配合气动夹爪6-2下料，放置在出料托盘8规定位置内，后机械手6-1配合气动夹爪6-2抓取工件与工装9，放置在1号工位的模具3-2上，原1号工位带工件与工装9的模具3-2旋转到了2号工位；第十六步，重复以上步骤，直至工件全部研磨完成。
41.本专利中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，上述词语并没有特殊的含义。
42.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及等同物界定。
43.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“中心”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

技术特征：
1.一种动态补偿压力的研磨设备，其特征在于：包括架体以及固设在架体上的支撑平台，且支撑平台上设有动态补偿机构、供液机构以及用于研磨工件的磨具；所述动态补偿机构包括固设在支撑平台上的立柱、滑动配设在立柱上的提升机构、固设在立柱顶端的伺服驱动装置以及用于补偿压力的动态补偿器；所述动态补偿器位于固设在提升机构上的提升板上，且其上端部与伺服驱动装置的驱动轴滑动配合，而动态补偿器的下端部还设有用于夹持工装的夹持部，且夹持部活动穿过提升板并位于其下部；所述夹持部夹持工装且与工件间隙配合并在动态补偿器作用下对工件施加垂直方向的研磨力；工作时，工件与工装可拆卸连接，磨具对应固设在夹持部下方，且供液机构对磨具研磨供液，而动态补偿机构对工件施加垂直压力研磨。2.根据权利要求1所述的一种动态补偿压力的研磨设备，其特征在于：所述动态补偿器包括动态补偿器外壳和动力法兰，且动态补偿器外壳位于支撑平台下方并与位于支撑平台上方的驱动法兰盖板固接，且驱动法兰盖板用于对动态补偿器进行下行限位；所述动力法兰的顶端穿过支撑平台与伺服驱动装置的驱动轴间隙滑动配合，而其下端通过竖向布设的弹簧与动态补偿器外壳弹性软连接。3.根据权利要求1所述的一种动态补偿压力的研磨设备，其特征在于：所述夹持部设为筒状结构并固设于动态补偿器外壳的底部，筒状结构的心部设有竖向开设的阶梯孔，且其两侧壁上设有滑动导柱，而滑动导柱的末端设有由下至上扩张的倾斜段；所述工装的两侧面上相应开设有用于对滑动导柱末端卡合限位的卡槽，而工件设在工装的底部并与阶梯孔间隙配合。4.根据权利要求3所述的一种动态补偿压力的研磨设备，其特征在于：所述滑动导柱与两侧壁之间还设有复位弹簧，且复位弹簧套设在滑动导柱上并对应限位卡设在筒状结构的两侧壁内。5.根据权利要求4所述的一种动态补偿压力的研磨设备，其特征在于：还包括分离结构，且分离结构包括分离气缸以及设于分离气缸末端部的分离卡爪，分离气缸带动分离卡爪移动并抓取滑动导柱使其与工装分离；当分离卡爪松开滑动导柱时，滑动导柱在复位弹簧作用下复位。6.根据权利要求3所述的一种动态补偿压力的研磨设备，其特征在于：所述支撑平台上还设有旋转转台机构、工件移动机构以及用于放置工件的入料机构和出料机构，且入料机构和出料机构间隔布设，而旋转转台机构转动设于支撑平台上，磨具固设在旋转转台机构上并与其同步转动；所述工件移动机构包括固设在支撑平台上的机械手以及设于机械手前端的气动夹爪，气动夹爪在机械手的带动下运动并抓取或松开工装至相应工位。7.根据权利要求2所述的一种动态补偿压力的研磨设备，其特征在于，所述动态补偿器的动力法兰上还配设有配重块，且配重块与动力法兰为过盈配合。8.根据权利要求1所述的一种动态补偿压力的研磨设备，其特征在于：所述供液机构包括x直线模组、y直线模组以及推液机构，x直线模组固设在支撑平台上，y直线模组固设在x直线模组，而推液机构固设在y直线模组上并在相应直线模组带动下前后左右移动并控制
前端的喷头对磨具研磨供液。9.根据权利要求1所述的一种动态补偿压力的研磨设备，其特征在于：所述夹持部的顶端部还设有向下布设斜面结构，当提升板向下移动至斜面结构时，提升板与夹持部分离。10.基于权利要求6至9任一项所述的一种动态补偿压力的研磨设备的研磨方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将工件与工装装配并放在支撑平台上；（2）设置研磨次数，并点击开始按钮；（3）机械手配合气动夹爪抓取工装，并放置在磨具上；（4）提升板带动动态补偿器下落，工装上部穿入夹持部的阶梯孔并顶开滑动导柱直至其装卡在工装的卡槽中，随后工装随动态补偿器同步移动；（5）供液机构启动，喷头移动至磨具的上端喷涂一圈研磨液，完成后回归原位；（6）提升板带动动态补偿器下降，使得工件端面贴紧磨具的上端面，随后提升板继续下降与动态补偿器的夹持部分离；（7）伺服驱动装置启动旋转，带动动态补偿器旋转，而动态补偿器带动工装及工件同步旋转，对工件在磨具上进行研磨；（8）研磨结束后，提升板上升并带动动态补偿器及工件上升；（9）重复步骤（5）至（8），直至设定研磨次数完成；（10）分离机构工作，分离气缸带动分离卡爪前进并抓取滑动导柱使其与工装分离；（11）提升板带动动态补偿器上升至规定位置，工件与工装留在磨具上；（12）旋转转台机构带动磨具旋转并将研磨后的工件移动至指定工位，随后机械手配合气动夹爪夹取并放置指定工位；（13）重复以上步骤，直至全部工件研磨完成。

技术总结
本发明公开了一种动态补偿压力的研磨设备及其研磨方法，兼容性强，不仅适用于研磨规整的片状产品，而且也适用于研磨非片状产品；动态补偿器以工装的形式与工件装配，工件与工装装配好之后，整体装入动态补偿器外壳下方，动态补偿器外壳下方的盲孔外径为具体值，设计工装时，工装的上半部保持不变且需要装入盲孔内，下半部按照不同产品，设计不同的结构，此结构设计，能兼容多品种产品；同时动态补偿器外壳下部设计为快装机构，可以实现快速更换工件，且质量稳定、效率高、方便快捷。方便快捷。方便快捷。


技术研发人员：何辉 李建星 宋运运 孙正斌 郭利强 路涛
受保护的技术使用者：郑州磨料磨具磨削研究所有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/7/20