一种平移公转的偏心回转装置

1.本发明涉及精密抛光设备技术领域，具体涉及一种平移公转的偏心回转装置。


背景技术：

2.抛光加工是各种固体材料表面实现尺寸超精密、形状超准确、表面粗糙度极低的唯一手段，也是消除表层以下材料加工缺陷、损伤的最佳方法。抛光加工的适用范围广泛，能够胜任各种复杂型面的超精密加工。尤其对于光学、电子信息领域中使用的各种难加工材料复杂型面零件的加工，抛光加工工艺发挥着不可替代的作用。
3.传统抛光加工技术多采用散粒磨料低速加工方式，存在精度保持性较低、加工速度低等缺点，极大地影响了精密零件的生产率，尤其在大型光学自由曲面零件的加工中，研磨抛光加工的时间占到了整个加工时间的大部分，加工一件产品用时少则数百小时，多则数月。
4.对于目前广泛使用的慢速环形研磨抛光方式，运动形式多为研盘转动，工件相对于研盘自转与公转的形式，虽工艺相对简单，但存在去除函数不理想，适用工件面型单一，难以适应于复杂曲面的加工，工件尺寸、工件转速、研盘转速有严格限制等缺点；对于国外新采用的气囊抛光设备，其结构较复杂，球头形抛光头上磨粒回转半径较小，研磨抛光速度较低，使得加工效率提高不明显，虽适合于加工复杂型面零件，但在加工大中型超精密零件时效率较低，并且使用时加工成本很高。
5.超精密自由表面光学元件的加工，需要采用确定性抛光技术进行控制，而光学元件在采用确定性抛光控制技术下的加工精度与所采用抛光工具的去处函数轮廓有关。中间去除多的近高斯形去除函数可以满足确定性抛光对超高精度面形修正的技术要求，为获得该形状的去除函数一般将抛光工具头的轴线与工件表面的法线呈一定角度进行加工，这种方式形成的去除函数虽然是中心低但并不是回转对称分布。为获得中心低的回转对称去除函数，一般是将工具头在自转的同时复合公转运动。现有的结构为了实现该功能需要用到回转接头或滑环进行电能或物质的传输，而回转接头对转速和压力的承受能力较低，进而限制了加工效率的提升。
6.中国专利公开号cn211220167u，公开日2020年8月11日，发明创造的名称为一种用于木材抛光的超精度抛光机的主轴回转装置，该申请案公开了一种用于木材抛光的超精度抛光机的主轴回转装置，包括抛光盘、液体静压轴承机构、电机、电机座；所述抛光盘、液体静压轴承机构、电机从上至下依次安装并且连接，所述电机安装在电机座上；所述电机座为法兰型结构，所述液体静压轴承机构安装在电机座凸缘的上表面，所述电机座凸缘下表面与工作台固定连接。该实用新型所述的用于木材抛光的超精度抛光机的主轴回转装置，结构简单，解决了机械磨损导致的寿命低、维护要求高的问题，同时回转精度高，摩擦小，抗震性能好，提高了加工效率和加工质量，应用前景广泛。该方案的创造点主要在于用液体静压轴承来取代现有的滚动机械轴承，适合应用于低速重载条件下抛光盘的回转支承，对于本案中提出的技术问题没有太大帮助。


技术实现要素：

7.本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种结构紧凑、无需滑环的平移公转的偏心回转装置。
8.为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种平移公转的偏心回转装置，包括安装架、偏心连接架、电主轴，安装架与偏心连接架之间安装有轴承a，偏心连接架上安装有轴承b，轴承a内径大于轴承b的内径，电主轴先后穿过轴承a和轴承b的内圈，且电主轴轴心与轴承b内圈圆心重合，电主轴轴心与轴承a内圈圆心不重合，安装架上安装有可驱动偏心连接架转动的驱动装置。轴承a内圈和轴承b外圈在外力作用下回转，同时带动电主轴绕轴承a的轴线回转，实现公转运动。由于电主轴与轴承b的内圈固定连接，所以可以反方向回转来抵消公转复合的自转，从而大大提高加工效率。现有的结构为了实现该功能需要用到回转接头或滑环进行电能或物质的传输，而回转接头对转速和压力的承受能力较低，进而限制了加工效率的提升；而本发明通过采用偏心连接装架，将两个相互平行但轴线偏移的轴承a和轴承b连接起来实现电主轴平移公转的功能，从而解决了电主轴偏心回转需要使用滑环来解决绕线的问题，从而有效的提高了加工效率和工作寿命；其中，轴承a内圈和轴承b外圈在外力作用下回转，同时带动电主轴绕轴承a的轴线回转，实现公转运动。由于电主轴与轴承b的内圈固定连接，所以可以反方向回转来抵消公转复合的自转。本发明通过采用两个轴承的配合避免了公转运动引起的工具自转，从而避免了对回转接头的需求；工具头和回转装置相互独立，可以通过安装不同工具头实现多种加工方式的在位更换；通过合理配置两个轴承的位置和旋转轴承尺寸，可以满足不同空间尺寸的安装需求。
9.作为优选，轴承a内径大于轴承b的内径。通过选用内径比电主轴直径更大的轴承a可以实现更大的偏心半径。
10.作为优选，电主轴底端设有可拆卸连接的抛光头。便有抛光头的更换。抛光头是工具头的一种，根据工具头的自重可以选用具有轴向载荷承载功能的轴承。
11.作为优选，电主轴底端设有可拆卸连接的抛光头。抛光头作为可拆卸设计，那么能够在电主轴底端配置射流喷嘴等工具来拓展整个偏心回转装置的功能。
12.作为优选，轴承b上安装有电主轴安装环，电主轴上安装有电主轴安装架上，电主轴设置在电主轴安装环内，电主轴安装架与电主轴安装环固定安装。
13.作为优选，所述轴承a和轴承b采用滑动轴承。根据工具头回转精度和速度要求选用滑动轴承能够得到更理想的效果，此处的工具头指的是前面提到的抛光头。滑动轴承不是唯一选择，也可以选择使用气浮轴承。
14.作为优选，驱动装置包括驱动电机、主动带轮、三角带。电机和轴承之间可以采用皮带进行动力传递，以降低噪声和振动。
15.作为优选，轴承a和轴承b之间设有偏心连接架，偏心连接架的上部与轴承a的内圈连接，偏心连接架的下部与轴承b的外圈连接。通过设置偏心连接架可以实现倾斜回转加工。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明通过采用两个轴承的配合避免了公转运动引起的工具自转，从而避免了对回转接头的需求；2、工具头和回转装置相互独立，可以通过安装不同工具头实现多种加工方式的在位更换；3、通过合理配置两个轴承的位置和旋转轴承尺寸，可以满足不同空间尺寸的安装需求。
附图说明
17.图1是本发明的一种平移公转的偏心回转装置的轴侧图；图2是本发明的偏心回转装置中电主轴连接部分的轴向剖视图；图中：安装架1、偏心连接架2、电主轴安装环3、电主轴4、抛光头5、三角带6、主动带轮7、驱动电机8、轴承a9、轴承b10、电主轴安装架11、圆形空腔12、固定环13、卡接环14。
具体实施方式
18.下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：如图1所示，一种平移公转的偏心回转装置（参见附图1-2），包括安装架1、偏心连接架2、电主轴4，安装架1与偏心连接架2之间安装有轴承a9，偏心连接架2上安装有轴承b10，偏心连接架2安装于轴承a和轴承b之间，偏心连接架的上部与轴承a的内圈连接，偏心连接架的下部与轴承b的外圈连接。通过设置偏心连接架可以实现倾斜回转加工；电主轴4先后穿过轴承a9和轴承b10的内圈，且电主轴4轴心与轴承b10内圈圆心重合，电主轴4轴心与轴承a9内圈圆心不重合，安装架1上安装有可驱动偏心连接架2转动的驱动装置。现有的结构为了实现该功能需要用到回转接头或滑环进行电能或物质的传输，而回转接头对转速和压力的承受能力较低，进而限制了加工效率的提升；而本发明通过采用偏心连接装架，将两个相互平行但轴线偏移的轴承a和轴承b连接起来实现电主轴平移公转的功能，从而解决了电主轴偏心回转需要使用滑环来解决绕线的问题，从而有效的提高了加工效率和工作寿命；其中，轴承a内圈和轴承b外圈在外力作用下回转，同时带动电主轴绕轴承a的轴线回转，实现公转运动。由于电主轴与轴承b的内圈固定连接，所以可以反方向回转来抵消公转复合的自转。本发明通过采用两个轴承的配合避免了公转运动引起的工具自转，从而避免了对回转接头的需求；工具头和回转装置相互独立，可以通过安装不同工具头实现多种加工方式的在位更换；通过合理配置两个轴承的位置和旋转轴承尺寸，可以满足不同空间尺寸的安装需求。
19.偏心连接架2固定安装于轴承a9内圈壁体上，偏心连接架2内设有上下贯通的圆形空腔12，电主轴4设置在靠近于圆形空腔12内壁一侧。轴承a9内径大于轴承b10的内径。通过选用内径比电主轴直径更大的轴承a可以实现更大的偏心半径。
20.电主轴4底端设有可拆卸连接的抛光头5。便有抛光头的更换。抛光头是工具头的一种，根据工具头的自重可以选用具有轴向载荷承载功能的轴承。轴承b的内圈不仅可以安装电主轴实现小工具抛光加工，也可以安装射流抛光喷嘴获得高斯形的去除函数。且安装架可以安装到机床上，即整个装置在机床的带动下实现在工件表面的扫描加工，从而有效提高加工效率。
21.轴承b10上安装有电主轴安装环3，电主轴4上安装有电主轴安装架11上，电主轴4设置在电主轴安装环3内，电主轴安装架11与电主轴安装环3固定安装。
22.所述轴承a9和轴承b10采用滑动轴承。根据工具头回转精度和速度要求可以选用滑动轴承或气浮轴承。其中，轴承滑动传递效率高，可以达到非常高速的偏心回转速度，此处的工具头指的是前面提到的抛光头。滑动轴承不是唯一选择，也可以选择使用气浮轴承。
23.驱动装置包括驱动电机、主动带轮7、三角带6。电机和轴承之间可以采用皮带进行动力传递，以降低噪声和振动。
24.驱动电机8固定设置在安装架1上，驱动电机8输出端上安装有主动带轮7，三角带6安装在主动带轮7与偏心连接架2之间。本发明的偏心回转装置的驱动方式可以通过三角带带动也可以采用同步带、齿轮或摩擦轮等进行动力传递；即更换主轴安装架，使其与齿轮或摩擦轮等进行动力传递。
25.电主轴安装环3内包括固定环13、卡接环14，卡接环14安装于固定环13上，可形成用于安装轴承b10的环形腔14。该机构设计便于装轴承b10拆装。
26.本装置安装步骤大致如下：首先在安装架1上安装轴承a9和驱动电机8，其中驱动电机通过螺钉与安装架固定连接在一起，轴承a9的外圈与安装架1之间可以采用环氧树脂进行胶结或采用锁紧螺母固定连接在一起。将主动带轮7安装在驱动电机8的输出轴上。将三角带6安装在主动带轮7和偏心连接架2的三角槽内，然后将偏心连接架2的上部与轴承a9的内圈连接，可以采用环氧树脂进行胶结或采用锁紧螺母固定连接在一起。将轴承b10安装到电主轴安装架11上，并通过胶结或螺母锁紧将轴承b10的内圈与电主轴安装架11固定连接在一起，然后再将轴承b10安装到偏心安装架2上，其中轴承b10的外圈与偏心安装架2之间也需要采用胶结或螺钉锁紧的方式进行固定连接。将电主轴4安装到电主轴安装环3上，并锁紧。最后将电主轴4从下往上插入偏心回转装置，并将电主轴安装环3与电主轴安装架11固定连接在一起。根据不同的加工对象选择不同尺寸的抛光头5，并将其安装在电主轴4上开展加工。

技术特征：
1.一种平移公转的偏心回转装置，其特征在于，包括安装架(1)、偏心连接架(2)、电主轴(4)，安装架(1)上安装有轴承a(9)，偏心连接架(2)安装于轴承a(9)内圈上，偏心连接架(2)上安装有轴承b(10)，电主轴(4)先后穿过轴承a(9)和轴承b(10)的内圈，电主轴(4)轴心与轴承b(10)内圈圆心重合，轴承a(9)轴承b(10)轴心偏移，安装架(1)上安装有可驱动偏心连接架(2)转动的驱动装置。2.根据权利要求1所述的一种平移公转的偏心回转装置，其特征在于，轴承a(9)内径大于轴承b(10)的内径。3.根据权利要求1所述的一种平移公转的偏心回转装置，其特征在于，电主轴(4)底端设有可拆卸连接的抛光头(5)。4.根据权利要求1所述的一种平移公转的偏心回转装置，其特征在于，轴承b(10)上安装有电主轴安装环(3)，电主轴(4)上安装有电主轴安装架(11)上，电主轴(4)设置在电主轴安装环(3)内，电主轴安装架(11)与电主轴安装环(3)固定安装。5.根据权利要求1或2或3或4任意一项所述的一种平移公转的偏心回转装置，其特征在于，所述轴承a(9)和轴承b(10)采用滑动轴承。6.根据权利要求1所述的一种平移公转的偏心回转装置，其特征在于，驱动装置包括驱动电机、主动带轮(7)、三角带(6)。7.根据权利要求6所述的一种平移公转的偏心回转装置，其特征在于，驱动电机(8)固定设置在安装架(1)上，驱动电机(8)输出端上安装有主动带轮(7)，三角带(6)安装在主动带轮(7)与偏心连接架(2)之间。8.根据权利要求4所述的一种平移公转的偏心回转装置，其特征在于，电主轴安装环(3)内包括固定环(13)、卡接环(14)，卡接环(14)安装于固定环(13)上，可形成用于安装轴承b(10)的环形腔(14)。

技术总结
本发明公开了一种平移公转的偏心回转装置，旨在提供一种结构紧凑、无需滑环的平移公转的偏心回转装置。一种平移公转的偏心回转装置，包括安装架、偏心连接架、电主轴，安装架与偏心连接架之间安装有轴承A，偏心连接架上安装有轴承B，轴承A内径大于轴承B的内径，电主轴先后穿过轴承A和轴承B的内圈，且电主轴轴心与轴承B内圈圆心重合，电主轴轴心与轴承A内圈圆心不重合，安装架上安装有可驱动偏心连接架转动的驱动装置。本发明通过采用两个轴承的配合避免了公转运动引起的工具自转，从而避免了对回转接头的需求；工具头和回转装置相互独立，可以通过安装不同工具头实现多种加工方式的在位更换。在位更换。在位更换。


技术研发人员：郭宗福
受保护的技术使用者：杭州电子科技大学
技术研发日：2021.10.14
技术公布日：2022/5/25