一种基于并联平转结构的行星研磨工具的制作方法

[0001]
本发明属于精密加工领域，具体涉及一种硬性材料的定量精密研磨工具。


背景技术：

[0002]
光学镜面面形精度是影响光学系统成像质量的关键，其研磨难度大、周期长，研磨工具是决定研磨工艺的关键因素。目前广泛采用行星研磨工具进行光学镜面的磨制，它具有以下优点，可调的工艺参数较多：公转转速、自转转速、偏心距离、抛光压力等；形成的材料去除函数形态中心突出，边缘平坦，有利于误差的收敛；与离子束加工、磁流变加工相比，抛光工艺易于实现。目前的行星研磨工具存在以下不足：
[0003]
1、公转机构和自转机构串联，造成结构复杂。行星研磨工具，是在公转系统上叠加自转和加压功能，目前常见的叠加方式是两者串联，并在连接部位增加偏心距离的调节部分。这种设计会造成结构整体长度大、刚性不足，集成到加工设备难度大。而且自转和压力控制所用的线缆、气管要通过消旋装置才能接入，结构复杂，可靠性不高。
[0004]
2、自转机构支撑条件差，公转转速受到限制。自转机构通过偏心装置和公转系统相连接，环节多、造成自转系统的连接强度不高。自转机构在偏心转动的过程中，收到离心力的作用，加上不良的连接条件和较长结构，造成抛光盘的运行不平稳。因此只能降低公转的转速，影响加工效率。
[0005]
综上所述，现有行星研磨工具存在串联结构复杂、线缆连接困难、抛光盘运行稳定性较差的不足，性能难以完全满足磨制需要。


技术实现要素：

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针对现有技术中公转机构和自转机构连接强度不高，整体结构长度大，走线复杂等问题，本发明提供一种结构简单、连接可靠，磨削效率更高的基于并联平转动的行星研磨工具。
[0007]
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0008]
一种基于并联平转结构的行星研磨工具，包括上端面、下端面、以及分散地并联于上端面和下端面之间的若干个平转机构，所述下端面上安装有研磨盘和自转-加压组件，所述自转-加压组件用于驱动研磨盘自转和用于控制研磨压力，至少一个平转机构上还连接有驱动机构，在所述驱动机构的驱动下，下端面相对于上端面做平转动。
[0009]
更进一步的，所述平转机构为偏心旋转机构，所述偏心旋转机构包括法兰、偏心凸台，所述法兰可旋转地安装于上端面上，所述偏心凸台的一端偏离法兰的旋转中心安装于法兰上，另一端安装于下端面上，至少一个偏心旋转机构还连接有驱动机构，所述驱动机构驱动法兰旋转，进而通过偏心凸台带动下端面平转动。
[0010]
更进一步的，所述驱动机构包括电机和减速机，电机连接减速机，放大输出扭矩。
[0011]
更进一步的，所述偏心凸台和下端面之间设置有连接轴，所述偏心凸台通过解旋轴承连接于连接轴的上端，连接轴的下端通过旋转轴承安装于下端面上。
[0012]
更进一步的，所有偏心旋转机构的横向偏心距离均相同，所有偏心旋转机构的长度均相等，上端面的偏心旋转中心所构成的多边形与下端面连接点中心构成的多边形全等。
[0013]
更进一步的，所述上端面上设置有连接接口，行星研磨工具通过所述连接接口与加工设备固定，由加工设备带动行星研磨工具在被加工件上按照编制好的路径完成加工。
[0014]
更进一步的，通过调整偏心凸台与法兰之间的径向距离，调整行星研磨工具平转动的偏心距离。
[0015]
更进一步的，所述上端面上设置有用于给自转-加压组件的平转动让位的开孔。
[0016]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0017]
(1)采用并联平转动结构后，增加了公转和自转系统连接点的数量，提高了连接强度，同时平衡了偏心载荷，运行更平稳，转速也更高，有效增加材料去除效率；
[0018]
(2)自转加压机构与平转动机构在垂直方向上的紧凑设计，缩短了研磨工具长度；并联平转的分散连接给“自转加压机构”提供了较大的安装平台，使得安装大扭矩、高转速、高精度力控的“自转加压机构”提供了条件；
[0019]
(3)并联平转动结构还能带来走线的便捷，无需导电导气滑环，也不需要摆动臂设计，直接利用线管的柔性，就能完成连接。
附图说明
[0020]
图1为基于并联平转结构的行星研磨工具的结构示意图；
[0021]
图2为偏心旋转组件的结构示意图；
[0022]
图中标记：1、电机和减速机；2、上端面；3、主动偏心旋转组件；4、下端面；5、研磨盘；6、连接接口；7、自转-加压组件；8、从动偏心旋转组件；9、法兰；10、解旋轴承；11、连接轴；12、连接轴承；13、偏心凸台。
具体实施方式
[0023]
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0024]
如图1所示，本实施例的一种基于并联平转结构的行星研磨工具包括平转动系统和自转-加压系统。其中：
[0025]
所述平转动系统包括上端面2(即并联平转机构的固定端面)、下端面4(即并联平转机构的平转台面)、以及分散地并联于上端面2和下端面4之间的若干个平转机构。本发明中，平转机构的作用是在外部驱动力的作用下，使下端面4可相对于上端面2做平转动，因此，至少一个平转机构上还连接有驱动机构，连接有驱动机构的平转机构为主动平转机构，在所述驱动机构的驱动下，下端面相对于上端面做平转动。可以理解的，能够实现平转机构上述功能的结构不止一种，凡是能实现该功能的机构均应包含在本发明的保护范围之内。本发明中，平转机构的数量至少为2个，且若干个平转机构中至少包括一个主动平转机构，除此之外，本发明对平转机构的数量和类型没有特殊限制，应当理解，引入更多的平转机构，有利于增强连接强度，分担运动载荷，使得运行更平稳。当仅设置一个主动平转机构时，从动平转机构的数量至少应为1个，本实施例中优选为2个，2个从动偏心旋转组件8与1个主动偏心旋转组件3构成三点，能够更好地定位下端面4。
[0026]
所述自转-加压组件7安装在下端面4上，研磨盘5安装在自转-加压组件7的输出端，自转-加压组件7用于驱动研磨盘5自转，同时用于控制研磨压力，实现被研磨材料的定量去除。
[0027]
本发明中，由于若干个转动结构采用分散的并联连接形式，增加了公转和自转系统连接点的数量，提高了连接强度，同时平衡了偏心载荷，运行更平稳，转速也更高，有效增加材料去除效率。由于采用分散的并联连接结构，提供了一个空间足够大的下端平转动台面，可以安装大扭矩、高转速、高精度力控的“自转加压机构”。并联平转动结构还能带来走线的便捷，自转和加压系统的连线是运动的，但是由于是平转动，线缆不会扭转断裂，而且偏心距离较小，通过缆线本身的柔性就可适应，因此用30厘米长度连接后，再固定即可，无需导电导气滑环，也不需要摆动臂设计，直接利用线管的柔性，就能完成连接。自转加压机构与平转动机构在垂直方向上的紧凑设计，缩短了研磨工具长度。
[0028]
本实施例中，所述平转机构优选为偏心旋转机构，其中，至少一个偏心旋转机构还连接有驱动机构，连接有驱动机构的偏心旋转机构为主动偏心旋转组件3，未连接驱动机构的偏心旋转机构为从动偏心旋转组件8。
[0029]
如图2所示，所述偏心旋转机构的优选结构包括法兰9、偏心凸台13，法兰9可旋转地安装于上端面2上，偏心凸台13的一端偏离法兰9的旋转中心安装于法兰9上，偏心距离事先计算好，另一端安装于下端面4上。其中，至少一个偏心旋转机构还连接有驱动机构，驱动机构驱动法兰9旋转，进而通过偏心凸台13带动下端面4平转动。所述驱动机构优选为电机和减速机1，平转动电机的驱动电缆是相对固定的，可以直接连接，电机固定于上端面2上，电机连接减速机，减速机的输出轴与法兰9连接固定，从而可以放大输出扭矩。所述偏心凸台13和下端面4之间还可以设置连接轴11，所述偏心凸台13通过解旋轴承10(本实施例具体选用角接触球轴承)连接于连接轴11的上端，连接轴11的下端通过旋转轴承12安装于下端面4上。具体的，偏心凸台13套接在角接触球轴承的内圈上，角接触球轴承的外圈与连接轴11固定，连接轴11的下端套接在旋转轴承12的内圈上，最后下端面4与旋转轴承12的外圈固接。
[0030]
采用上述偏心旋转机构后，可便捷地调整偏心距离。当需要调整行星运动的偏心距离时，逐一调整各个偏心旋转机构的偏心凸台13与法兰9之间的装配位置到设定径向距离，紧固后即可。所述偏心轮可以更换，通过更换偏心轮实现不同的偏心距离，以应用不同的研磨工艺。
[0031]
本实施例中，最好所有偏心旋转机构的横向偏心距离均相同，所有偏心旋转机构的长度均相等，上端面的偏心旋转中心所构成的多边形与下端面连接点中心构成的多边形全等。这样可以保证主动偏心轮转动时，由于受到从动偏心转动机构约束，只能进行平转动，转动幅度为偏心轮的偏心距，而且其上下平台在平转动中始终平行。主动偏心轮转动时，由于受到固结的从动偏心转动机构约束，只能进行平转动，而其转动幅度为偏心轮的偏心距。具体的，图1中的结构还需要满足以下几点：
[0032]
1、主从偏心旋转部件的横向偏心距离设计相同，即图1中的|aa'|＝|bb'|＝|cc'|
[0033]
2、偏心轴的长度也是相同的，即图1中的，|aa|+|a'a'|＝|bb|+|b'b'|＝|cc|+|c'c'|；
[0034]
3、平转动上端平面的偏心旋转中心a、b、c所构成的三角形与下端转动平面连接点
中心a
’
、b
’
、c
’
构成的三角形应该全等，即
[0035]
所述上端面2上设置如图1所示的连接接口6后，行星研磨工具可通过所述连接接口6与加工设备连接，由加工设备带动行星研磨工具在被加工件上按照编制好的路径完成加工。
[0036]
所述上端面2上还可以设置如图1中所示的开孔(图1所示为圆形开孔)，该开孔用于给自转-加压组件7的平转动让位，其尺寸与自转机构和偏心距离匹配，使得自转机构在做平转动时不与固定端面干涉，在垂直方向上自转机构有更多的安装空间。同时这种设计可以使得自转和平转动机构复用同一垂直空间，缩短研磨工具的长度，增加工具的刚度。
[0037]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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