一种作复合运动的机床主轴研磨头机构

1.一种作复合运动的机床主轴研磨头机构，含直线运动驱动组件（Ⅲ），其特征在于：主轴研磨头总体机构，由旋转运动组件（Ⅱ）与气缸组件（Ⅰ）的转动轴（4）上端花键连接，并用螺栓（20）固定在气缸组件（Ⅰ）的方形上端盖上，工件盘组件（Ⅳ）与气缸组件（Ⅰ）的转动轴（4）下端花键连接，并用小锁紧螺母（37）固定在气缸的转动轴（4）和移动轴（2）上，直线运动驱动组件（Ⅲ）用气管连接到气缸组件(Ⅰ)的两个气门上并固紧，其中：
A、气缸组件（Ⅰ）的具体结构：转动轴（4）通过两组轴承（3）、挡圈（1）、锁紧螺母（19）固定在移动轴（2）内，活塞环（15）用两个挡圈（13）和锁紧圈（12）固定在移动轴（2）上，并用小螺钉制紧，活塞环（15）与移动轴（2）之间上下端各装有O形密封圈（16），用四根螺栓（20）互成90°穿过方形下端盖（6）和方形上端盖（17）的外部，将缸筒（11）、下端盖（6）、上端盖（17）、导向柱（21）、密封圈（9）连接起来并锁紧形成气缸体，移动轴（2）在气缸体内，导向柱（21）穿过活塞环（15），导向柱（21）与活塞环（15）之间上下端用压圈（5）和小螺钉安装有U形密封圈（22），活塞环（15）与缸筒（11）之间上下端装有U形密封圈（22）和油封圈（14），下端盖（6）和上端盖（17）内分别装有长滑动轴承（7）和短滑动轴承（18），上下端盖出口处用压圈（5）和小螺钉装着U形密封圈（22），在气缸体的外面下端盖（6）和上端盖（17）的方形外侧，用螺钉（8）固定着三块互成90°的连接板（10）；
B、旋转运动组件Ⅱ的具体结构：将电机（23）用螺钉（8）固定安装在支架（33）上，用螺钉将小轴套（47）与小齿轮（24）固定连接，再用小螺钉和垫圈将小轴套（47）固定在电机（23）上，用下盖（31）和小螺钉将轴承（32）固定在大轴套（28）上，用上盖（29）和小螺钉将大轴套（28）固定在轴承座（30）上，轴承座（30）用小螺钉固定安装在支架（33）上，通过小螺钉将大齿轮（48）固定在大轴套（28）上；
C、工件盘组件Ⅳ的具体结构：将大轴承（43）安装到大轴承座（42）中，并用盖（44）和小螺钉将大轴承固定，移动轴（2）与大轴承（43）配合连接，并用大锁紧螺母（40）和止动垫圈（41）固定，将传动盘（39）用小锁紧螺母（37）和小止动垫圈（38）固定在转动轴（4）上，将四个互成90°的传动轴（35），通过四个小轴承（36）安装到工件盘（34）上，工件盘（34）再通过螺钉与大轴承座（42）连接。

一种作复合运动的机床主轴研磨头机构\n技术领域\n[0001] 本实用新型属于一种机械设备机构，主要用作对各种光学元件、陶瓷元件的高精度平面精磨和抛光机床的主轴磨头。也可用于其它高精度平面磨削和抛光机床中。\n背景技术\n[0002] 在光电行业中，大量的较大晶体基片和光学平板需要进行平面的精磨和抛光加工，随着科技的日益发展，光电行业中面板和基片的面积要求越来越大，厚度要求越来越小，平面度和表面粗糙度要求越来越高，目前晶体基片的直径要求已大到200mm，厚度要求达0.2mm，平面度要求达到0.004mm。这就对一些高精度的平面加工设备提出新的要求。\n[0003] 现有的的光学面板加工设备根据结构及工件的情况，机床主轴研磨头多采用上盘自重加压、气缸施加正力加压或气缸施加背压，下盘（磨削盘）主动转动，上盘（工件盘）从动转动的加工方法，这种方式由于上盘不能主动转动，不能根据工件材料和磨削原理要求适时调整和控制上盘和下盘间的相对运动轨迹，因此存在着加工效率低、加工精度难于保证的缺陷，远不适应现代大批量高质量的生产要求。\n发明内容\n[0004] 本实用新型的主要任务和目的是，根据现有光学元件、陶瓷元件加工机床在生产中存在的缺陷，设计一种能在同一轴线上同时作直线和旋转运动的机构，作为高精度平面精磨和抛光机床的主轴磨头。从根本上克服原机床加工效率低、质量精度难于保证的技术难题，达到适应现代高效大批量生产的需求。\n[0005] 本实用新型的主要技术方案：主轴研磨头总体机构，由旋转运动组件与气缸组件的转动轴上端花键连接，并用螺栓固定在气缸组件的方形上端盖上，工件盘组件与气缸组件的转动轴下端花键连接，并用小锁紧螺母固定在气缸的转动轴和移动轴上，直线运动驱动组件用气管连接到气缸组件的两个气门上并固紧，其中：\n[0006] A、气缸组件的具体结构：转动轴通过两组轴承、挡圈、锁紧螺母固定在移动轴内，活塞环用两个挡圈和锁紧圈固定在移动轴上，并用小螺钉制紧，活塞环与移动轴之间上下端各装有O形密封圈，用四根螺栓互成90°穿过方形下端盖和方形上端盖的外部，将缸筒、下端盖、上端盖、导向柱、密封圈连接起来并锁紧形成气缸体，移动轴在气缸体内，导向柱穿过活塞环，导向柱与活塞环之间上下端用压圈和小螺钉安装有U形密封圈，活塞环与缸筒之间上下端装有U形密封圈和油封圈，下端盖和上端盖内分别装有长滑动轴承和短滑动轴承，上下端盖出口处用压圈和小螺钉装着U形密封圈，在气缸体的外面下端盖和上端盖的方形外侧，用螺钉固定着三块互成90°的连接板；\n[0007] B、旋转运动组件的具体结构：将电机用螺钉固定安装在支架上，用螺钉将小轴套与小齿轮固定连接，再用小螺钉和垫圈将小轴套固定在电机上，用下盖和小螺钉将轴承固定在大轴套上，用上盖和小螺钉将大轴套固定在轴承座上，轴承座用小螺钉固定安装在支架上，通过小螺钉将大齿轮固定在大轴套上；\n[0008] C、工件盘组件的具体结构：将大轴承安装到大轴承座中，并用盖和小螺钉将大轴承固定，移动轴与大轴承配合连接，并用大锁紧螺母和止动垫圈固定，将传动盘用小锁紧螺母和小止动垫圈固定在转动轴上，将四个互成90°的传动轴，通过四个小轴承安装到工件盘上，工件盘再通过螺钉与大轴承座连接。\n[0009] 本实用新型通过实际应用证明：完全达到设计目的，以用于数控大四轴晶体抛光机为例，由于赋予了主轴研磨头在同一轴线上同时作直线和旋转运动，工件盘和下磨削盘之间可以根据各种工件、各个加工阶段的加工工艺要求形成不同的相对运动轨迹、相对运动速度，从而有效地提高了加工效率2倍以上，在工件质量精度要求方面，基本上无报废现象，能够适应现代大批量生产的需求。\n附图说明\n[0010] 下面结合附图，对本实用新型作进一步详细地描述。\n[0011] 图1，是本实用新型的整体结构示意图。\n[0012] 图2，是本实用新型的气缸组件结构图。\n[0013] 图3，是图2的俯视图。\n[0014] 图4，是本实用新型的旋转运动组件结构图。\n[0015] 图5，是本实用新型的工件盘组件结构图。\n[0016] 图6，是本实用新型在数控大四轴晶体抛光机中应用的实例示意图。\n具体实施方式\n[0017] 参照图1、2、3、4，对本实用新型的主要技术方案进行说明：主轴研磨头总体机构，由旋转运动组件Ⅱ与气缸组件Ⅰ的转动轴4上端花键连接，并用螺栓20固定在气缸组件Ⅰ的方形上端盖上，工件盘组件Ⅳ与气缸组件Ⅰ的转动轴4下端花键连接，并用小锁紧螺母\n37固定在气缸的转动轴4和移动轴2上，直线运动驱动组件Ⅲ用气管连接到气缸组件Ⅰ的两个气门上并固紧。（见图1）其中：\n[0018] A、气缸组件Ⅰ的具体结构：转动轴4通过两组轴承3、挡圈1、锁紧螺母19固定在移动轴2内，活塞环15用两个挡圈13（上下端各1个）和锁紧圈12固定在移动轴2上，并用小螺钉制紧，活塞环15与移动轴2之间上下端各装有O形密封圈16，用四根螺栓20互成90°穿过方形下端盖6和方形上端盖17的外部，将缸筒11、下端盖6、上端盖17、导向柱\n21、密封圈9连接起来并锁紧形成气缸体，移动轴2在气缸体内，导向柱21穿过活塞环15，导向柱21与活塞环15之间上下端用压圈5和小螺钉安装有U形密封圈22，活塞环15与缸筒11之间上下端装有U形密封圈22和油封圈14，下端盖6和上端盖17内分别装有长滑动轴承7和短滑动轴承18，上下端盖出口处用压圈5和小螺钉装着U形密封圈22，在气缸体的外面下端盖6和上端盖17的方形外侧，用螺钉8固定着三块互成90°的连接板10。（见图2）；\n[0019] B、旋转运动组件Ⅱ的具体结构：将电机23用螺钉8固定安装在支架33上，用螺钉将小轴套47与小齿轮24固定连接，再用小螺钉和垫圈将小轴套47固定在电机23上，用下盖31和小螺钉将轴承32固定在大套轴28上，用上盖29和小螺钉将大轴套28固定在轴承座30上，轴承座30用小螺钉固定安装在支架33上，通过小螺钉将大齿轮48固定在大轴套\n28上。（见图3）；\n[0020] C、工件盘组件Ⅳ的具体结构：将大轴承43安装到大轴承座42中，并用盖44和小螺钉将大轴承固定，移动轴2与大轴承43配合连接，并用大锁紧螺母40和止动垫圈41固定，将传动盘39用小锁紧螺母37和小止动垫圈38固定在转动轴4上，将四个互成90°的传动轴35，通过四个小轴承36安装到工件盘34上，工件盘34再通过螺钉与大轴承座42连接。（见图4）。\n[0021] 参照图1，直线运动驱动组件Ⅲ是一套配合计算机PLC使用的气动驱动组件，主要由电气比例阀、精密调压阀、两个两位三通电磁阀、三位五通电磁阀、三个截流阀和气源调节装置等组成。它是一个普通常规的驱动组件，这里不再详述。\n[0022] 参照图1，本实用新型的工作原理；旋转运动组件Ⅱ将电动机的旋转运动传递到气缸组件Ⅰ的旋转轴4上；直线运动驱动组件Ⅲ通过各气动执行元件的合理调配将压力空气输送到气缸组件Ⅰ的缸体内，驱动气缸的移动轴2作上下直线运动；工件盘组件Ⅳ承载气缸的直线运动和旋转运动，从而带动工件盘作同一轴线上的旋转运动和直线运动。\n[0023] 参照图5、1，本实用新型应用于数控大四轴晶体抛光机的实例：将四个主轴研磨头机构互成90°安装到机床架46上，在电气控制系统的控制下，四个主轴研磨头机构按照工艺要求，独立带动四个工件盘34绕各自的轴线作顺逆时针旋转运动和上下直线运动。下盘45也是能作顺逆时针旋转运动的。这样，安装在下盘上的工件，就能在工件盘34的带动下，实现多种运动轨迹组合方式的磨削加工。