无约束自适应球面配研装置的制作方法

本实用新型属于球面配合研磨机械技术领域，尤其涉及一种无约束自适应球面配研装置。

背景技术：

在实际生产制造过程中，存在许多球面配研的需求。以柱塞泵为例，柱塞泵中的油缸和配流盘，两者的球面接触面需进行配对研磨，使两者之间的尽可能密实接触，确保旋转过程中的良好密封。现有技术中采用的配研的方法大都采用以球面内凹件在下，球面外凸件在上，通过铰接，偏心轮等方式进行配研。这样的机械结构中存在一些人为增加的约束，减少了自由度，操作时就需要根据配研工件的形状和大小对力的大小及方向进行调节，如果调节不当可能在配研时两球面间有铲削的倾向，影响配研的精度。

例如，中国实用新型专利公开了一种球面对研机[申请号：201320286749.8]，该实用新型专利，包括油缸、配流盘和球面研磨装置，其特征在于，所述球面研磨装置包括偏心摆动装置和卡盘，偏心摆动装置包括摆臂、配重物、配重杆、摆杆和两个偏心盘，所述配重物安装在配重杆上，配流盘安装在摆杆的端头，摆杆的另一端与配重杆交叉连接，配重杆的另一端与摆臂连接，摆臂通过螺栓分别固定在两个偏心盘上，两个偏心盘都固定在机座上；所述油缸固定在卡盘上，卡盘能绕中心轴旋转。

该实用新型即采用偏心轮带动配流盘的配研方式，其摇臂，卡盘，偏心摆动装置等都会对配研工件产生约束，如果调节失当，有可能在配研时两球面间有铲削的倾向，影响配研的精度的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种可提高配研精度的无约束自适应球面配研装置。

与其他配研方法和装置相比，本实用新型的关键在于配研原理的创新，无约束自适应的特征与其他配研方法和装置有着本质区别。本实用新型对于配研工件不施加任何自由度的约束，而是仅对工件施加工程意义的上点接触驱动力和点接触限位。两个工件的配研运动完全是在无约束条件下进行的，而且配研所需要的力的大小仅取决于配研工件的自重(必要时可以加配重)，配研力的方向为重力方向。因此，根据本实用新型制成的装置，不存在摆动中心，摆动臂半径，铰接灵活度，配研力的大小和方向等调节操作，只需要限制工件位置保持在一定的区域内，通过点接触驱动配研工件往复摇动，配研工件依靠重力和二者间摇动及相对旋转的复合运动完成自适应配研。

本实用新型的配研运动为配研工件二者的相对摇动和相对旋转的复合运动。驱动工件摇动的方法可以是在工件外侧的拨杆，也可以是插入工件上孔槽内的拨杆，拨杆的运动可以是直线运动或圆周运动。如论哪一种驱动，拨杆与工件均为工程意义上的点接触。本实用新型需要驱动工件做旋转运动，无论旋转方向如何，工件的两个部分必须有相对的旋转运动。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种实施装置，该实施例的工件带有孔，因此采用驱动杆深入孔中完成旋转和摇动的复合驱动。其他形状的工件可以采用另外的驱动方式。具体技术方案如下：

一种无约束自适应球面配研装置，包括可驱动球面内凹件与球面外凸件之间发生相对滑动的驱动机构，所述驱动机构驱动球面内凹件或球面外凸件，且在驱动过程中，移动驱动机构可使驱动机构与球面内凹件或球面外凸件相接触或相分离。

在上述的无约束自适应球面配研装置中，球面内凹件底面具有向内凹陷的凹面，球面外凸件上表面具有向外凸起的凸面，所述球面内凹件置于球面外凸件上且凹面与凸面相贴合。

在上述的无约束自适应球面配研装置中，所述球面内凹件靠近球面外凸件一端的侧壁可根据需要设置若干个可拆卸配重块，所述配重块沿球面内凹件外侧壁周向配置，且配置位置和重量相对于摆动方向对称分布。

在上述的无约束自适应球面配研装置中，还包括安装架，驱动机构和球面外凸件均设置在安装架上，所述球面内凹件贴合在球面外凸件表面，所述驱动机构驱动球面内凹件，且驱动机构与球面内凹件相接触时为工程意义上的点接触。

在上述的无约束自适应球面配研装置中，所述驱动机构包括相互连接的驱动组件和传动组件，所述驱动组件和传动组件之间设有与安装架转动连接的连接块，所述连接块与驱动组件和传动组件均固定连接。所有机构零件都不对配研工件的六个自由度产生约束。

在上述的无约束自适应球面配研装置中，所述驱动组件包括固定连接的驱动杆和驱动臂，连接块固定连接在驱动臂远离驱动杆的一端，还包括驱动电机，驱动转盘与驱动电机驱动连接，位于驱动转盘与驱动杆之间的驱动推杆一端连接在驱动杆上，另一端连接在驱动转盘上。

在上述的无约束自适应球面配研装置中，所述传动组件包括固定连接的传动杆和传动臂，所述传动臂上设有驱动短杆，所述驱动短杆位于球面内凹件的上方，所述球面内凹件上表面具有若干个驱动通道，驱动短杆远离驱动杆的一端延伸至驱动通道内部，且驱动短杆前端设有直径小于驱动通道直径的小圆盘或者小球，确保小圆盘或者小球通过点接触驱动工件。

在上述的无约束自适应球面配研装置中，所述传动杆上设有旋转电机，旋转平台与旋转电机驱动连接，所述驱动短杆设有至少两根，且驱动短杆一端固定连接在旋转平台上，另一端延伸至驱动通道内。

在上述的无约束自适应球面配研装置中，所述驱动机构包括套设在球面内凹件上的驱动块，驱动块两侧各设有一组用于推动驱动块的直线驱动结构，所述驱动块侧面设有限位凹槽，所述限位凹槽的延伸方向与直线驱动结构的延伸方向相同，还包括固定连接在安装架上的限位条，所述限位条延伸至限位凹槽内，且限位条外表面与限位凹槽内表面之间具有间隙。限位凹槽不对配研工件的六个自由度产生约束。

一种无约束自适应球面配研方法，包括以下步骤：

步骤一：将球面外凸件置于安装架上，再将球面内凹件贴合放置在球面外凸件上；

步骤二：利用驱动机构使球面外凸件旋转；

步骤三：驱动机构驱动球面内凹件做摇动和旋转的复合运动，球面内凹件在重力作用下被压在球面外凸件上，二者产生相对滑动；

步骤四：在球面内凹件和球面外凸件产生相对滑动的同时，将研磨磨料添加到配研面上。添加配研磨料的方法可以根据配研件的形状确定。对于有孔的工件，可以通过工件上的孔将研磨料滴入配研面上；没有孔的工件，可以通过机构定期将上面的球面内凹件抬起，将研磨料喷到配研面上。

与现有的技术相比，本实用新型的优点在于：

1、本实用新型利用与球面内凹件均不相连接的点接触驱动机构，对球面内凹件连续或者间歇地施加驱动力，这样在配研过程中，驱动机构不会对球面内凹件的6个自由度产生约束，使得球面内凹件处在无约束状态，配研工件自动适应并分配重力在配研面上的分力，没有人工的干预，避免了由于人为调整不当对配研的精度的影响。

2、本实用新型设有可带动球面外凸件转动的旋转平台，使得球面内凹件在滑动配研的同时，还可相对球面外凸件发生转动，提高配研效率。

3、本实用新型在球面内凹件靠近球面外凸件一端的侧壁设有相对于球面内凹件摇动平面对称分布的配重块，使得球面内凹件的整体重心下移，更靠近配研面，从而保证球面内凹件配研过程的稳定性，同时在不增加约束的前提下提高了配研效果。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1中驱动机构的结构示意图；

图3是本实用新型实施例1的剖视图；

图中：球面内凹件1、球面外凸件2、驱动机构3、安装架4、凹面11、驱动通道12、凸面21、驱动组件31、传动组件32、连接块33、驱动杆311、驱动臂312、驱动电机313、驱动转盘314、驱动推杆315、传动杆321、传动臂322、驱动短杆323、旋转电机324、旋转平台325。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

实施例1

本实施例提供一种无约束自适应球面配研装置，如图1所示，包括可驱动球面内凹件1与球面外凸件2之间发生相对滑动的驱动机构3，所述驱动机构3驱动球面内凹件1，且在驱动过程中，移动驱动机构3以点接触方式驱动球面内凹件，优选地，球面内凹件1底面具有向内凹陷的凹面11，球面外凸件2上表面具有向外凸起的凸面21，所述球面内凹件1置于球面外凸件2上且凹面11与凸面21相贴合，必要时可以为球面内凹件添加配重，这样能提高配研过程的稳定性，提高配研效率。

本实用新型，以球面内凹件1放置在球面外凸件2上方进行配研为例，使用时，将球面外凸件2置于安装架4上，再将球面内凹件1贴合放置在球面外凸件2上；利用驱动机构3对球面内凹件1施加一个点接触的驱动力，使球面内凹件摇动和旋转；通过滴灌或者喷洒等方式将研磨料加到配研面上，球面内凹件1相对球面外凸件2发生往复的滑动，直至配研完成。故本实用新型利用与球面内凹件1点接触的驱动机构3，对球面内凹件1连续或者间歇地施加驱动力，这样在配研过程中，驱动机构3对球面内凹件1的6个自由度均布不会产生约束。相比于现有技术中采用铰接的连接方式，本实用新型的球面内凹件1在3轴上的6个自由度全部自由，无任何约束。本实用新型仅对球面凹件的摇动范围进行限位，限位不约束球面凹件的自由度。

优选地，所述球面内凹件1靠近球面外凸件2一端的侧壁可根据需要配置若干个可拆卸配重块，所述配重块沿球面内凹件1外侧壁周向相对于球面凹件摇动平面对称分布。本实用新型在球面内凹件1靠近球面外凸件2一端的侧壁设有配重块，使得球面内凹件1的整体重心下移，更靠近配研面，从而保证球面内凹件1配研过程的稳定性，提高了配研效率。

结合图1和图2所示，还包括安装架4，驱动机构3和球面外凸件2均设置在安装架4上，所述球面内凹件1贴合在球面外凸件2表面，所述驱动机构3驱动球面内凹件1，且驱动机构3与球面内凹件1相接触时为工程意义上的点接触。

结合图1-3所示，所述驱动机构3包括相互连接的驱动组件31和传动组件32，所述驱动组件31和传动组件32之间设有与安装架4转动连接的连接块33，所述连接块33与驱动组件31和传动组件32均固定连接。使用时，驱动组件31和传动组件32会发生以连接块33为中心的摆动，从而驱动球面内凹件1产生摇动。

如图3所示，所述驱动组件31包括固定连接的驱动杆311和驱动臂312，连接块33固定连接在驱动臂312远离驱动杆311的一端，还包括驱动电机313，驱动转盘314与驱动电机313驱动连接，位于驱动转盘314与驱动杆311之间的驱动推杆315一端连接在驱动杆311上，另一端连接在驱动转盘314上，且驱动推杆315与驱动转盘314的连接点和驱动转盘314的中心不相重合，这样驱动转盘314转动时，则可通过驱动推杆315往复推动驱动杆311，所述传动组件32包括固定连接的传动杆321和传动臂322，所述传动臂322上设有驱动短杆323，所述驱动短杆323位于球面内凹件1的上方，所述球面内凹件1上表面具有若干个驱动通道12，驱动短杆323远离驱动杆321的一端延伸至驱动通道12内部，且驱动短杆323的直径小于驱动通道12的直径，确保驱动力以工程意义上的点接触传递为球面凹件1。

使用时，启动驱动电机313，驱动电机313驱动驱动转盘314发生转动，从而使得驱动推杆315往复推动驱动杆311，此时驱动臂312和传动臂322以连接块33为中心做往复的摆动，从而带动传动杆321和驱动短杆323做往复运动，由于驱动短杆323的一端延伸至驱动通道12内，故驱动短杆323与驱动通道12内壁相接触进行驱动，待球面内凹件1越过凸面21最高点时，球面内凹件1在重力作用下向下滑动，此时驱动通道12与驱动短杆323相分离，直至到达另一端底部，驱动短杆323重新对球面内凹件1进行反向的驱动，从而实现间歇式驱动，保证球面内凹件1的自由度不被约束。驱动短杆323的前端设有直径小于驱动通道的圆盘或圆球，在符合运行条件下，也可能出现驱动点不断变化的点接触连续驱动。

优选地，所述传动杆321上设有旋转电机324，旋转平台325与旋转电机324驱动连接，所述驱动短杆323设有至少两根，例如可以是3根，且驱动短杆323一端固定连接在旋转平台325上，另一端延伸至驱动通道12内。本实用新型设有可带动球面内凹件1转动的旋转平台325，使得球面内凹件1在滑动配研的同时，还可相对球面外凸件2发生转动，提高配研效率。

实施例2

本实施例提供一种无约束自适应球面配研装置，其具体结构与实施例1中的具体结构大体相同，不同之处仅在于驱动机构3的具体结构，所述驱动机构3包括套设在球面内凹件1上的驱动块，驱动块两侧各设有一组用于推动驱动块的直线驱动结构，直线驱动结构用于驱动球面内凹件1，使得球面内凹件1在球面外凸件2上往复摆动，所述驱动块侧面设有限位凹槽，所述限位凹槽的延伸方向与直线驱动结构的延伸方向相同，还包括固定连接在安装架4上的限位条，所述限位条延伸至限位凹槽内，且限位条外表面与限位凹槽内表面之间具有间隙。限位条与限位凹槽相配合用于限制球面内凹件1的运动方向，而二者之间具有间隙又可防止限位条与限位凹槽相接触而导致球面内凹件1自由度的损失，虽然间隙的设置会使得球面内凹件1在配研过程中在另一个方向上发生一定区间的扰动，但这种扰动在配研过程中是允许的，并不会对配研精度造成影响。

驱动机构3还可以是现有技术中其他的具体结构，只要能实现对球面内凹件1的连续或者间歇驱动而不约束球面内凹件1在三轴上的6自由度的目的即可。

实施例3

本实施例提供一种无约束自适应球面配研方法，包括以下步骤：

步骤一：将球面外凸件2置于安装架4上，再将球面内凹件1贴合放置在球面外凸件2上；

步骤二：利用驱动机构3对球面内凹件1施加一个使其摇动和旋转的驱动力；

步骤三：将研磨料添加到配研面上；

步骤四：重复步骤二和步骤三，使得球面内凹件1相对球面外凸件2发生往复的滑动，直至配研完成。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了球面内凹件1、球面外凸件2、驱动机构3、安装架4、凹面11、驱动通道12、凸面21、驱动组件31、传动组件32、连接块33、驱动杆311、驱动臂312、驱动电机313、驱动转盘314、驱动推杆315、传动杆321、传动臂322、驱动短杆323、旋转电机324、旋转平台325等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

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