为提高精密球体的加工精度与加工效率,针对传统立式研球机的机械结构及加工特点,面向批量加工,设计了一种新型料盘外置式立式研球机。通过分析球体加工的运动原理,采用组合创新的方法,确定了新型研球机的总体机械结构,实现了总体方案的创新;根据新型研球机的总体结构方案,对其关键零部件进行了分析与设计;基于对球体几何运动的分析,采用数值仿真技术,对球面加工轨迹进行了仿真分析,结果显示,采用新型研球机研磨板对球体进行研磨加工,可以使球体表面研磨迹线的分布更加均匀。通过对机床总体结构方案及关键零部件的设计与分析,实现了研球机的创新设计。

研磨轨迹与工件表面形貌特征密切相关,为了找出影响工件研磨轨迹的因素,建立磨粒运动数学模型,采用Matlab研究磨具中影响研磨轨迹的因素,得出偏心距e、转速比k及起始位置A对磨粒轨迹的形态变化具有不同程度的影响,这为工艺参数优选提供一定的理论基础。