一种半球谐振子加工用工装及加工方法与流程

1.本发明涉及半球谐振子生产加工技术领域，具体是涉及一种半球谐振子加工用工装及加工方法。


背景技术：

2.半球谐振子陀螺以其独特的重量轻、体积小、寿命长、功耗低、精度高、可靠高等综合性能优势，可以应用在军事装备、航空航海、深海探测、地下钻探等众多领域。半球谐振子陀螺由石英半球谐振子、激励罩、敏感基座三件套组成，这其中石英半球谐振子是最为关键结构件，半球谐振子结构并不复杂，但其材料为特种高纯度熔融石英玻璃体，材料脆，材料强度低，半球形罩，壁厚薄(0.3-1.1mm)，易碎、加上中心带有支撑杆，为整体异形结构件，半球谐振子制造精度要求极高，内外半球面的同心性，支撑杆的同轴性，误差不超过0.01微米，内外面形粗糙度达到0.01μm，才能保证高质量的工作品质因数。
3.现有的加工设备工装加工成品率低，不能满足这种中心带支撑杆的异形结构件，易碎材料的加工成形和加工精度的要求，制约了该技术的普及和使用，因此需要一种半球谐振子加工用工装及加工方法，本发明可以满足石英半球谐振子加工成形，满足加工精度的要求，提高半球谐振子加工效率和成品率。


技术实现要素：

4.针对上述问题，提供一种半球谐振子加工用工装及加工方法，通过将弓形支架安装在转盘上，并且在弓形支架的顶部设置磨头，同时将磨头与电机固定连接，以此对弓形支架进行转动，便可以使磨头对谐振子的内外面进行磨削加工。
5.为解决现有技术问题，本发明提供一种半球谐振子加工用工装，包括有固定组件和加工装置，该固定组件包括有固定座、转盘和弓形支架，其中转盘设置在固定座的顶端并且与固定座转动连接，同时转盘的轴线与固定座的中轴线共线；弓形支架为c形结构，弓形支架的底端与转盘之间进行可拆卸式固定连接；所述加工装置包括有磨头、电机安装座和第一电机；电机安装座设置在弓形支架的顶端；第一电机设置在电机安装座上，第一电机的输出轴上设有用于安装磨头的连接组件。
6.优选的，所述连接组件包括有固定套、移动套和抵接块；所述磨头的安装柄插入固定套内部并且外圈上设有环形卡槽；固定套设置在第一电机的输出轴上；移动套设置在固定套的外侧并且与固定套同轴设置，移动套能够沿固定套的轴线方向逐渐靠近或者远离固定套；抵接块具有若干个并且圆周分布在固定套与移动套之间，抵接块的底端从固定套外侧贯穿至固定套内部并且与卡槽相互抵接；抵接块的顶端与移动套的内壁相互抵接，并且设有用于控制抵接块靠近或者远离卡槽的滑动组件。
7.优选的，所述移动套与固定套之间还设有用于控制移动套靠近固定套的第一弹簧。
8.优选的，电机安装座上还设有超声波发生器。
9.优选的，弓形支架的顶端与电机安装座之间设有调节组件，该调节组件包括有滑动块、连接板和调节座；所述弓形支架的顶端设有垂直于水平面的第一滑槽；滑动块的一面设有与第一滑槽相互配合的第一滑轨，滑动块的另一面设有平行于水平面的第二滑槽；连接板上设有与第二滑槽相互配合的第二滑轨；调节座设置在连接板上，所述电机安装座固定在调节座上。
10.优选的，所述调节座具有矩形板、圆弧板以及用于连接矩形板和圆弧板的支柱；矩形板与电机安装座固定连接；圆弧板上设有两个相对设置的弧形槽，圆弧板通过弧形槽与连接板固定连接。
11.优选的，所述转盘的顶端设有贯穿转盘两侧的安装槽；弓形支架的底部设有用于插入安装槽内部的横梁，该横梁与安装槽紧密配合；所述弓形支架上设有第一滑槽的平面为平滑端面，该平滑端面垂直于水平面方向上与横梁在水平面上的投影呈四十五度夹角。
12.优选的，转盘的外侧设有可拆卸的手柄。
13.优选的，固定座上设有至少两个定位块，该定位块沿转盘的轴线圆周分布在转盘的外侧；转盘上设有处于两个定位块之间的定位销。
14.本技术还涉及一种半球谐振子的加工方法，包括如下步骤：
15.s1.将加工工装通过螺栓固定在机床操作台上，并且水平固定；
16.s2.将磨头插入连接组件内部并且固定牢靠，随后调整电机座的位置和角度；
17.s3.开启第一电机以此带动磨头进行高速旋转并且使磨头高频超声波振动，而谐振子夹持在机床主轴上并且低速转动；
18.s4.之后使磨头靠近谐振子并且通过转动转盘，以此使磨头对谐振子的内圆面进行组加工，随后更换精加工磨头进行精加工；
19.s5.更换粗加工磨头并且将磨头半径调整到谐振子外圆半径的位置，同时使转动盘的旋转轴线与谐振子内圆圆心重合；
20.s6.随后开启第一电机和机床主轴并且转动转盘，以此使磨头对谐振子外圆面进行加工，粗加工完毕后更换精加工磨头进行精加工处理。
21.本发明相比较于现有技术的有益效果是：
22.1、本发明能够分别对谐振子的内外圆面进行加工，同时通过连接组件与磨头进行快拆，以此可以更换不同的磨头来对谐振子进行粗、精加工。
23.2、本发明通过设置调节组件来对磨头的位置、角度进行调整，从而在磨头对谐振子进行加工的时候，避免磨头的刀杆与谐振子的中心支撑杆发生干涉碰撞。
24.3、本发明通过在转盘的外侧设置定位块，并且在转盘上设置定位销，从而能够限制转盘的转动角度，从而使磨头在规定的范围内进行切削，确保磨头不会越界切削。
附图说明
25.图1是一种半球谐振子加工用工装的立体示意图。
26.图2是加工装置的立体示意图。
27.图3是加工装置的结构剖视图。
28.图4是图3中a处的局部放大图。
29.图5是图3中b处的局部放大图。
30.图6是调节组件使用时的局部示意图。
31.图7是调节组件的局部分解图。
32.图8是调节座的立体示意图。
33.图9是固定组件的局部示意图。
34.图10是固定组件隐藏了弓形支架的局部示意图。
35.图中标号为：1-固定组件；11-固定座；111-定位块；12-转盘；121-安装槽；122-手柄；123-定位销；13-弓形支架；131-第一滑槽；132-横梁；2-加工装置；21-磨头；211-卡槽；22-电机安装座；23-第一电机；24-连接组件；241-固定套；242-移动套；243-抵接块；244-第一弹簧；25-超声波发生器；3-调节组件；31-滑动块；311-第一滑轨；312-第二滑槽；32-连接板；321-第二滑轨；33-调节座；331-弧形槽。
具体实施方式
36.为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，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。
37.参照图1-图10所示，本发明提供：一种半球谐振子加工用工装，包括有固定组件1和加工装置2，该固定组件1包括有固定座11、转盘12和弓形支架13，其中转盘12设置在固定座11的顶端并且与固定座11转动连接，同时转盘12的轴线与固定座11的中轴线共线；弓形支架13为c形结构，弓形支架13的底端与转盘12之间进行可拆卸式固定连接；所述加工装置2包括有磨头21、电机安装座22和第一电机23；电机安装座22设置在弓形支架13的顶端；第一电机23设置在电机安装座22上，第一电机23的输出轴上设有用于安装磨头21的连接组件24。
38.所述固定座11上设有螺孔，以此使得所述工装通过该螺孔便可以固定在机床操作台上，同时能够进行一定的水平调节，从而保证加工工装对谐振子的加工精度，固定座11上设有转盘12并且该转盘12与固定座11转动连接，以此在工装安装好之后，可以通过转动转盘12，来驱使弓形支架13同步转动，进而可以带动弓形支架13顶端的磨头21沿固定的水平弧线进行转动，同时所述磨头21通过连接组件24与第一电机23连接，以此通过第一电机23可以驱动磨头21高速旋转，从而实现对谐振子材料的圆弧切削。
39.参照图3和图4所示：所述连接组件24包括有固定套241、移动套242和抵接块243；所述磨头21的安装柄插入固定套241内部并且外圈上设有环形卡槽211；固定套241设置在第一电机23的输出轴上；移动套242设置在固定套241的外侧并且与固定套241同轴设置，移动套242能够沿固定套241的轴线方向逐渐靠近或者远离固定套241；抵接块243具有若干个并且圆周分布在固定套241与移动套242之间，抵接块243的底端从固定套241外侧贯穿至固定套241内部并且与卡槽211相互抵接；抵接块243的顶端与移动套242的内壁相互抵接，并且设有用于控制抵接块243靠近或者远离卡槽211的滑动组件。
40.所述抵接块243的顶端为斜面，而移动套242的内壁同样设有与抵接块243相配合的斜面，同时滑动组件具有设在移动套242内壁上的燕尾槽以及设在抵接块243上的滑块，以此在移动套242逐渐靠近固定套241的时候，通过滑动组件能够带动抵接块243向下移动，从而使得抵接块243靠近并且插入卡槽211内部，进而可以将磨头21快速安装到连接组件24上，当移动套242逐渐远离固定套241的时候，抵接块243开始远离卡槽211，从而使得磨头21
能够从连接组件24上取下，随后便可以更换不同的磨头21来满足不同阶段的加工要求；所述磨头21应配备两种，分别是粗加工磨头21和精加工磨头21，其中粗加工磨头21应采用大颗粒金刚石粉制成，以此提高磨头21的切削效率，能够高效去除多余的材料，而精加工磨头21应采用小颗粒金刚石粉制成，以此提高切削表面的粗糙度，能够少量去除多余的材料，同时两种磨头21还应该分别具有不同长度的刀杆，以此能够针对谐振子罩内外面的不同加工来使用。
41.参照图5所示：所述移动套242与固定套241之间还设有用于控制移动套242靠近固定套241的第一弹簧244。
42.所述固定套241的外壁上设有第一挡板，而移动套242靠近固定套241的一端设有第二挡板，而第一弹簧244设置在第一挡板和第二挡板之间，从而可以推动移动套242轴向移动并且使移动套242完全贴合在固定套241上，以此在磨头21插入固定套241内部之后，能够确保抵接块243对磨头21进行固定，从而使磨头21在第一电机23的驱使下，能够平稳的进行相应的加工，避免磨头21发生晃动导致谐振子的加工精度较低。
43.参照图6所示：电机安装座22上还设有超声波发生器25。
44.所述电机安装座22上还安装有超声波发生器25，进而在第一电机23驱使磨头21进行快速旋转的同时，能够使磨头21产生高频超声波振动，从而能够提高磨头21粗加工时的切削效率，进而降低时间成本。
45.参照图6和图7所示：弓形支架13的顶端与电机安装座22之间设有调节组件3，该调节组件3包括有滑动块31、连接板32和调节座33；所述弓形支架13的顶端设有垂直于水平面的第一滑槽131；滑动块31的一面设有与第一滑槽131相互配合的第一滑轨311，滑动块31的另一面设有平行于水平面的第二滑槽312；连接板32上设有与第二滑槽312相互配合的第二滑轨321；调节座33设置在连接板32上，所述电机安装座22固定在调节座33上。
46.所述弓形支架13的顶端设置第一滑槽131，并且第一滑槽131垂直于水平面，从而能够自由调整滑动块31的高度位置，以此确保磨头21运动的水平面与谐振子的中心线水平面重合，当滑动块31调整完毕之后将滑动块31固定，随后通过滑动块31与连接板32之间的第二滑槽312和第二滑轨321进行水平方向移动，以此调整磨头21的旋转半径，直至将磨头21的运动圆心与转动盘的中心线重合，同时确保磨头21刀杆的运动轨迹不和谐振子发生干涉碰撞。
47.参照图8所示：所述调节座33具有矩形板、圆弧板以及用于连接矩形板和圆弧板的支柱；矩形板与电机安装座22固定连接；圆弧板上设有两个相对设置的弧形槽331，圆弧板通过弧形槽331与连接板32固定连接。
48.所述调节座33上的圆弧板通过弧形槽331与连接板32固定连接，以此可以调整调节座33相对于连接板32的相对角度，从而能够进一步的调整磨头21的刀杆位置，进而避免磨头21进行加工的时候，磨头21的刀杆与谐振子的中心轴发生干涉碰撞。
49.参照图9和图10所示：所述转盘12的顶端设有贯穿转盘12两侧的安装槽121；弓形支架13的底部设有用于插入安装槽121内部的横梁132，该横梁132与安装槽121紧密配合；所述弓形支架13上设有第一滑槽131的平面为平滑端面，该平滑端面垂直于水平面方向上与横梁132在水平面上的投影呈四十五度夹角。
50.所述转盘12上设置的安装槽121贯穿转盘12的两侧，从而使弓形支架13通过底部
设置的横梁132，便可以插入安装槽121内部并且由于横梁132会安装槽121紧密配合，以此将弓形支架13安装到转盘12上，随后通过螺栓的螺纹连接将横梁132固定在安装槽121内部，能够进一步的将弓形支架13固定在转盘12上，从而在磨头21进行加工的时候提供较为稳定的支撑；所述弓形支架13上的平滑端面垂直于水平面方向上与横梁132在水平面上的投影呈四十五度夹角，从而避免磨头21的刀杆与谐振子中心轴的干涉碰撞，保证磨头21对谐振子的稳定加工。
51.参照图9所示：转盘12的外侧设有可拆卸的手柄122。
52.所述转盘12与固定座11之间为转动连接，进而在转盘12的外侧设置手柄122，同时该手柄122与转盘12之间为可拆卸式的固定连接，从而能够在手柄122发生损坏的时候，快速拆卸下来进行维护更换，当所述工装安装在工作台上并且需要对谐振子罩内面进行加工的时候，首先将谐振子夹持在机床主轴上并且开启机床主轴进行低速旋转，之后开启第一电机23以此带动磨头21对谐振子进行切削加工，随后可以手动扳动手柄122，以此驱动转盘12转动，以此使磨头21对谐振子进行切削并且去除多余的材料，直至转盘12的旋转轴与谐振子内圆圆心接近重合，此时谐振子罩内圆面粗加工完毕，随后便可以更换精加工磨头21对罩内面进行精加工；当需要对谐振子罩外面进行加工的时候，首先通过机床主轴带动谐振子低速旋转，之后开启磨头21对谐振子外圆进行切削，磨头21沿谐振子纵轴线方向移动，该磨头21每去除一层便向内进动一个角度，直至对谐振子外圆完全加工，然后便可以更换精加工磨头21进行相应的精加工。
53.参照图10所示：固定座11上设有至少两个定位块111，该定位块111沿转盘12的轴线圆周分布在转盘12的外侧；转盘12上设有处于两个定位块111之间的定位销123。
54.所述转盘12上设置定位销123，同时转盘12的外侧设有两个定位块111，以此可以对转盘12的转动角度进行限制，使得磨头21只能在规定的角度范围内进行切削，从而在对谐振子内外面进行精加工的时候，通过手动搬动手柄122，使得转盘12来回转动，从而使磨头21对谐振子的内外面进行精磨，以此完成对谐振子的精加工。
55.参照图1—图10所示：一种半球谐振子的加工方法，包括如下步骤：
56.s1.将加工工装通过螺栓固定在机床操作台上，并且水平固定；
57.s2.将磨头21插入连接组件24内部并且固定牢靠，随后调整电机座的位置和角度；
58.s3.开启第一电机23以此带动磨头21进行高速旋转并且使磨头21高频超声波振动，而谐振子夹持在机床主轴上并且低速转动；
59.s4.之后使磨头21靠近谐振子并且通过转动转盘12，以此使磨头21对谐振子的内圆面进行组加工，随后更换精加工磨头21进行精加工；
60.s5.更换粗加工磨头21并且将磨头21半径调整到谐振子外圆半径的位置，同时使转动盘的旋转轴线与谐振子内圆圆心重合；
61.s6.随后开启第一电机23和机床主轴并且转动转盘12，以此使磨头21对谐振子外圆面进行加工，粗加工完毕后更换精加工磨头21进行精加工处理。
62.在加工时应首先将棒料夹持在机床主轴上，并按照常规车削方向将谐振子的中心支撑杆的端头加工出来，随后将转盘12的中心轴线与谐振子的中心轴线相互垂直交叉，同时将车床平台横向固定，只留纵向移动，以此来控制加工工装的位置；在对谐振子内圆面粗加工时，首先将磨头21对准谐振子中心支撑杆端头根部靠近加工面的外置，随后再开启机
床主轴和第一电机23，以此进行相应的磨削加工，当分别与谐振子内外圆面加工完毕时，还应该按照常规加工方法对罩内外的中心支撑杆进行精磨加工。
63.以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种半球谐振子加工用工装，包括有固定组件(1)和加工装置(2)，该固定组件(1)包括有固定座(11)、转盘(12)和弓形支架(13)，其中转盘(12)设置在固定座(11)的顶端并且与固定座(11)转动连接，同时转盘(12)的轴线与固定座(11)的中轴线共线；其特征在于，弓形支架(13)为c形结构，弓形支架(13)的底端与转盘(12)之间进行可拆卸式固定连接；所述加工装置(2)包括有磨头(21)、电机安装座(22)和第一电机(23)；电机安装座(22)设置在弓形支架(13)的顶端；第一电机(23)设置在电机安装座(22)上，第一电机(23)的输出轴上设有用于安装磨头(21)的连接组件(24)。2.根据权利要求1所述的一种半球谐振子加工用工装，其特征在于，所述连接组件(24)包括有固定套(241)、移动套(242)和抵接块(243)；所述磨头(21)的安装柄插入固定套(241)内部并且外圈上设有环形卡槽(211)；固定套(241)设置在第一电机(23)的输出轴上；移动套(242)设置在固定套(241)的外侧并且与固定套(241)同轴设置，移动套(242)能够沿固定套(241)的轴线方向逐渐靠近或者远离固定套(241)；抵接块(243)具有若干个并且圆周分布在固定套(241)与移动套(242)之间，抵接块(243)的底端从固定套(241)外侧贯穿至固定套(241)内部并且与卡槽(211)相互抵接；抵接块(243)的顶端与移动套(242)的内壁相互抵接，并且设有用于控制抵接块(243)靠近或者远离卡槽(211)的滑动组件。3.根据权利要求2所述的一种半球谐振子加工用工装，其特征在于，所述移动套(242)与固定套(241)之间还设有用于控制移动套(242)靠近固定套(241)的第一弹簧(244)。4.根据权利要求1所述的一种半球谐振子加工用工装，其特征在于，电机安装座(22)上还设有超声波发生器(25)。5.根据权利要求1所述的一种半球谐振子加工用工装，其特征在于，弓形支架(13)的顶端与电机安装座(22)之间设有调节组件(3)，该调节组件(3)包括有滑动块(31)、连接板(32)和调节座(33)；所述弓形支架(13)的顶端设有垂直于水平面的第一滑槽(131)；滑动块(31)的一面设有与第一滑槽(131)相互配合的第一滑轨(311)，滑动块(31)的另一面设有平行于水平面的第二滑槽(312)；连接板(32)上设有与第二滑槽(312)相互配合的第二滑轨(321)；调节座(33)设置在连接板(32)上，所述电机安装座(22)固定在调节座(33)上。6.根据权利要求5所述的一种半球谐振子加工用工装，其特征在于，所述调节座(33)具有矩形板、圆弧板以及用于连接矩形板和圆弧板的支柱；矩形板与电机安装座(22)固定连接；圆弧板上设有两个相对设置的弧形槽(331)，圆弧板通过弧形槽(331)与连接板(32)固定连接。7.根据权利要求5所述的一种半球谐振子加工用工装，其特征在于，所述转盘(12)的顶端设有贯穿转盘(12)两侧的安装槽(121)；弓形支架(13)的底部设有用于插入安装槽(121)内部的横梁(132)，该横梁(132)与安
装槽(121)紧密配合；所述弓形支架(13)上设有第一滑槽(131)的平面为平滑端面，该平滑端面垂直于水平面方向上与横梁(132)在水平面上的投影呈四十五度夹角。8.根据权利要求7所述的一种半球谐振子加工用工装，其特征在于，转盘(12)的外侧设有可拆卸的手柄(122)。9.根据权利要求8所述的一种半球谐振子加工用工装，其特征在于，固定座(11)上设有至少两个定位块(111)，该定位块(111)沿转盘(12)的轴线圆周分布在转盘(12)的外侧；转盘(12)上设有处于两个定位块(111)之间的定位销(123)。10.一种半球谐振子的加工方法，采用权利要求1-9中任意一项所述的一种半球谐振子加工用工装，其特征在于，包括如下步骤：s1.将加工工装通过螺栓固定在机床操作台上，并且水平固定；s2.将磨头(21)插入连接组件(24)内部并且固定牢靠，随后调整电机座的位置和角度；s3.开启第一电机(23)以此带动磨头(21)进行高速旋转并且使磨头(21)高频超声波振动，而谐振子夹持在机床主轴上并且低速转动；s4.之后使磨头(21)靠近谐振子并且通过转动转盘(12)，以此使磨头(21)对谐振子的内圆面进行组加工，随后更换精加工磨头(21)进行精加工；s5.更换粗加工磨头(21)并且将磨头(21)半径调整到谐振子外圆半径的位置，同时使转动盘的旋转轴线与谐振子内圆圆心重合；s6.随后开启第一电机(23)和机床主轴并且转动转盘(12)，以此使磨头(21)对谐振子外圆面进行加工，粗加工完毕后更换精加工磨头(21)进行精加工处理。

技术总结
本发明公开了一种半球谐振子加工用工装及加工方法，包括有固定组件和加工装置，该固定组件包括有固定座、转盘和弓形支架，其中转盘设置在固定座的顶端并且与固定座转动连接，同时转盘的轴线与固定座的中轴线共线；弓形支架为C形结构，弓形支架的底端与转盘之间进行可拆卸式固定连接；所述加工装置包括有磨头、电机安装座和第一电机；电机安装座设置在弓形支架的顶端；第一电机设置在电机安装座上，第一电机的输出轴上设有用于安装磨头的连接组件。本发明通过磨头对谐振子的内外圆面进行加工，同时所述磨头与电机之间可拆卸式的固定连接，从而可以更换不同的磨头来对谐振子的内外圆面进行粗、精加工。精加工。精加工。


技术研发人员：李金明 孙少龙 张洪立 李照东 高福 谢铁汗
受保护的技术使用者：浙江驰宇空天技术有限公司
技术研发日：2023.07.05
技术公布日：2023/10/5