基于偏心式变曲率V型沟槽盘的高精度球体加工设备制造技术

技术编号:10347048 阅读:138 留言:0更新日期:2014-08-22 11:56
一种基于偏心式变曲率V型沟槽盘的高精度球体加工设备,包括机架、上研磨盘、下研磨盘和加载系统,上研磨盘周向固定地安装在机架上,下研磨盘连接下研磨盘主轴,下研磨盘主轴可转动地安装在机架上,下研磨盘主轴与驱动机构连接,上研磨盘位于下研磨盘的正上方,加载系统位于上研磨盘上,上研磨盘的中心开有球体入口,球体入口附近开设加工液入口,下研磨盘的顶面开设变曲率V型沟槽,变曲率V型沟槽的起始点与下研磨盘中心存在偏心距,球体入口的下端与变曲率V型沟槽的入口连通,球坯循环系统的入口与变曲率V型沟槽的出口相连,球坯循环系统的出口与球体入口的上端相连。本发明专利技术既能实现较高的加工精度和加工效率、又对装置要求较低。

【技术实现步骤摘要】
基于偏心式变曲率V型沟槽盘的高精度球体加工设备
本专利技术涉及一种高精度球体加工设备。
技术介绍
高精度球是圆度仪、陀螺、轴承和精密测量中的重要元件,并常作为精密测量的基准,在精密设备和精密加工中具有十分重要的地位。特别是在球轴承中大量使用,是球轴承的关键零件。轴承球的精度(球形偏差、球直径变动量和表面粗糙度)直接影响着球轴承的运动精度、噪声及寿命等技术指标,进而影响设备、仪器的性能。与传统的轴承钢球材料(GCrl5)相比,氮化硅等先进陶瓷材料具有耐磨、耐高温、耐腐蚀、无磁性、低密度(为轴承钢的40%左右),热胀系数小(为轴承钢的25% )及弹性模量大(为轴承钢的1.5倍)等一系列优点,被认为是制造喷气引擎、精密高速机床、精密仪器中高速、高精度及特殊环境下工作轴承球的最佳材料。对于陶瓷球的研磨加工,国内外已有一些相应的加工方法,如:V型沟槽研磨、圆沟槽研磨法、锥形盘研磨法、自转角主动控制研磨法、磁悬浮研磨法等。在V型沟槽研磨加工、圆沟槽研磨加工、锥形盘研磨加工等加工过程中,球体只能作“不变相对方位”研磨运动,即球体的自旋轴对公转轴的相对空间方位固定,球体绕着一固定的自旋轴自转。实践和理论分析都表明“不变相对方位”研磨运动对球的研磨是不利的,球体与研磨盘的接触点在球体表面形成的研磨迹线是一组以球体自转轴为轴的圆环,研磨盘沿着三接触点的三个同轴圆迹线对球体进行“重复性”研磨,不利于球体表面迅速获得均匀研磨,在实际加工中需要依靠球体打滑、搅动等现象,使球体的自旋轴与公转轴的相对工件方位发生缓慢变化,达到均匀研磨的目的。另外,这种自旋角的变化非常缓慢,是随机、不可控的,从而限制了加工的球度和加工效率。自转角主动控制研磨具有可独立转动的三块研磨盘,可以通过控制研磨盘转速变化来调整球体的自旋轴的方位,球体能作“变相对方位”研磨运动,球体表面的研磨迹线是以球体自转轴为轴的空间球面曲线,能够覆盖大部分甚至整个球体表面,有利于球体表面获得均匀、高效的研磨。但其装置动力源多,结构及控制系统复杂,对制造和装配精度都有较高的要求,加工成本高。陶瓷球磁悬浮研磨加工的主要特征是采用磁流体技术实现对球坯的高效研磨,除了对球坯的加压的方式不同外,其研磨运动方式同V型沟槽研磨加工和锥形盘研磨加工中的运动方式基本相同,因此,在其加工过程中球度同样受到了限制。同时,磁悬浮研磨加工装置和控制复杂,磁流体的成本也较高。综上所述,如何通过较简单的结构主动控制自转角变化以获得高精度球体的高效、高一致性加工,是国内外迫切需要解决的重大难题。
技术实现思路
为了克服已有球加工装置的无法兼顾结构简单和高效率高精度加工的不足,本专利技术提供了一种既能实现较高的加工精度和加工效率、又对装置要求较低的基于偏心式变曲率V型沟槽盘的高精度球加工设备。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于偏心式变曲率V型沟槽盘的高精度球体加工设备,包括机架、上研磨盘、下研磨盘和加载系统,所述上研磨盘周向固定地安装在机架上,所述下研磨盘连接下研磨盘主轴,所述下研磨盘主轴可转动地安装在机架上,所述下研磨盘主轴与驱动机构连接,所述上研磨盘位于下研磨盘的正上方,所述加载系统位于所述上研磨盘上,所述上研磨盘的中心开有球体入口,所述球体入口附近开设加工液入口,所述下研磨盘的顶面开设变曲率V型沟槽,变曲率V型沟槽的起始点与下研磨盘中心存在偏心距,所述球体入口的下端与所述变曲率V型沟槽的入口连通,球坯循环系统的入口与所述变曲率V型沟槽的出口相连,所述球坯循环系统的出口与所述球体入口的上端相连。进一步,所述变曲率V型沟槽的轨迹形状为螺旋线或渐开线。当然,也可以采用其它类型的光滑连续变曲率曲线。更进一步,所述变曲率V型沟槽的槽距为全等距、全变距或者等距变距同时存在。所述机架包括床身、导柱和横梁,所述床身上安装导柱,两个导柱的上端之间安装横梁,所述加载系统安装于横梁中间,所述上研磨盘安装在所述导柱的中部,所述下研磨盘安装在所述床身上。本专利技术的技术构思为:由图1所示的偏心式变曲率沟槽轨迹几何关系可知:本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种基于偏心式变曲率V型沟槽盘的高精度球体加工设备,包括机架、上研磨盘、下研磨盘和加载系统,所述上研磨盘周向固定地安装在机架上,所述下研磨盘连接下研磨盘主轴,所述下研磨盘主轴可转动地安装在机架上,所述下研磨盘主轴与驱动机构连接,所述上研磨盘位于下研磨盘的正上方,所述加载系统位于所述上研磨盘上,其特征在于:所述上研磨盘的中心开有球体入口,所述球体入口附近开设加工液入口,所述下研磨盘的顶面开设变曲率V型沟槽,变曲率V型沟槽的起始点与下研磨盘中心存在偏心距,所述球体入口的下端与所述变曲率V型沟槽的入口连通,球坯循环系统的入口与所述变曲率V型沟槽的出口相连,所述球坯循环系统的出口与所述球体入口的上端相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于偏心式变曲率V型沟槽盘的高精度球体加工设备,包括机架、上研磨盘、下研磨盘和加载系统,所述上研磨盘周向固定地安装在机架上,所述下研磨盘连接下研磨盘主轴,所述下研磨盘主轴可转动地安装在机架上,所述下研磨盘主轴与驱动机构连接,所述上研磨盘位于下研磨盘的正上方,所述加载系统位于所述上研磨盘上,其特征在于:所述上研磨盘的中心开有球体入口,所述球体入口附近开设加工液入口,所述下研磨盘的顶面开设变曲率V型沟槽,变曲率V型沟槽的起始点与下研磨盘中心存在偏心距,所述球体入口的下端与所述变曲率V型沟槽的入口连通,球坯循环系统的入口与所述变曲率V型沟槽的出口相连,所述球坯循...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵萍郭伟刚袁巨龙李帆周芬芬吕冰海冯铭傅宣琪
申请(专利权)人:浙江工业大学
类型:发明
国别省市:浙江;33

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