一种用于轴承轨道超精密成形磨削加工装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于轴承轨道超精密成形磨削加工装置及方法，属于精密超精密加工技术领域。主要由砂轮主轴模块、回转工作台模块、砂轮电火花在位整形模块、金刚石滚轮在位整形模块、ELID精密磨削模块、冷却及过滤模块、在位检测模块、自动上下料模块和控制系统模块组成。本发明专利技术将ELID精密磨削技术与多主轴转台式磨床结构设计相结合，采用模块化设计理念，本发明专利技术通过在一次装卡中实现对高精度轴承轨道的半精加工、精加工及砂轮的在位整形和在线修锐，并对加工后的工件进行在位检测，保证零件的加工精度、加工效率及加工一致性。

Device and method for ultra precision forming grinding process of bearing track

The invention discloses a device and a method for Ultra-precision forming grinding of bearing track, belonging to the technical field of precision ultra-precision machining. It mainly consists of grinding wheel spindle module, rotary table module, grinding wheel EDM in-situ shaping module, diamond roller in-situ shaping module, ELID precision grinding module, cooling and filtering module, in-situ detection module, automatic loading and unloading module and control system module. The invention combines ELID precision grinding technology with the structure design of multi-spindle rotary table grinder, adopts modular design concept, realizes semi-finishing, finishing, in-situ shaping and on-line sharpening of high-precision bearing track and grinding wheel in one-time clamping, and carries out in-situ inspection of the processed workpiece to ensure the quality of the workpiece. Machining accuracy, machining efficiency and machining consistency of parts.

【技术实现步骤摘要】
一种用于轴承轨道超精密成形磨削加工装置及方法
本专利技术涉及一种用于轴承轨道超精密成形磨削加工装置及方法，属于精密超精密加工

技术介绍
目前，轴承轨道加工多数以树脂结合剂砂轮磨削和油石研磨为主要加工手段的轴承轨道加工工艺存在着加工磨具(树脂结合剂砂轮和油石)在加工中自身尺寸变化大、损耗严重的致命缺陷，从而导致加工精度和表面质量一致性难以保证。直接影响着零件的性能及使用寿命，成为我国轴承制造业发展的一个瓶颈，严重影响着我国轴承产品在国际同行业中的竞争力。在线电解修形(ELID)金属结合剂砂轮超精密镜面磨削技术是在磨削过程中，利用其砂轮形状精度保持性好、修锐过程在线、损耗小的特点，可实现轴承轨道加工中的“精准递进”精密成形磨削加工。克服轴承传统磨削加工中磨具尺寸变化无法控制导致递进加工精度模糊不准，轴承加工精度难以保证的缺陷，满足轴承产品对尺寸一致性和表面质量的要求，实现稳定、可控、最佳的磨削过程，达到超精密镜面磨削效果。然而此技术所用金属结合剂CBN成型砂轮硬度高，磨削比大，采用一般的方法难以对其进行精密修形。采用电火花加工法对铁结合剂CBN砂轮进行精密修形。但采用电火花加工法对其进行修形，会在砂轮表层形成一层变质层，降低砂轮的磨削能力。故还需要采用金刚石滚轮与经过电火花修形后的砂轮对磨的方式去除变质层，从而完成铁结合剂CBN砂轮的精密修形。目前对砂轮的修整多为离线修整，这样会使工作时砂轮存在装夹误差，影响加工精度，故需将砂轮的修形方式改为在位修整，这样就会避免装夹误差，提高被加工工件的加工精度和表面质量。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题在于：针对传统轴承轨道加工中存在着加工磨具自身尺寸变化大、损耗严重的致命缺陷，提出一种用于轴承轨道超精密成形磨削加工方法，满足轴承产品对尺寸一致性和表面质量的要求，实现稳定、可控、最佳的磨削过程，达到超精密镜面磨削效果。本专利技术的一种用于轴承轨道超精密成形磨削加工方法，主要由砂轮主轴模块、回转工作台模块、砂轮电火花在位整形模块、金刚石滚轮在位整形模块、ELID精密磨削模块、冷却及过滤模块、在位检测模块、自动上下料模块和控制系统模块组成。所述砂轮主轴模块位于回转工作台上方，由回转工作台带动实现旋转运动。所述回转工作台模块位于床身上面，具有三个工位，包括两个砂轮主轴模块和在位检测模块，回转工作台可以实现旋转运动。所述砂轮电火花在位整形模块位于床身上面，回转工作台的后方，包括成形车刀和石墨轮修形器，石墨轮修形器底部有十字导轨，可以实现其X、Y向运动。所述金刚石滚轮在位整形模块位于床身上面，砂轮电火花在位整形模块的右方，包括金刚石滚轮修形器，金刚石滚轮修形器底部有十字导轨，可以实现其X、Y向运动。所述ELID精密磨削模块位于回转工作台上面的两个工位上，包括金属结合剂CBN成型砂轮、在线电解修整电极和间隙调节沉头螺钉，该模块具备在线电流检测系统，通过检测在线电解修整电极与金属结合剂CBN成型砂轮之间电流大小，自动控制变曲率可调在线电解修整电极的曲率半径进而均匀的改变电极与砂轮之间的间距，完成对电极与砂轮距离的闭环控制，从而使ELID磨削最优化。所述冷却及过滤模块位于床身右侧，包括煤油过滤循环箱和ELID磨削液过滤循环箱，可实现对两种介质的过滤及冷却。所述在位检测模块位于回转工作台上面的一个工位上，包括Z向进给滑台和测量探针，可以实现对已加工工件的在位检测。所述自动上下料模块位于床身上面最左侧，包括Y向滑台、Z向滑台和旋转机械手，可以实现工件的自动上料与下料。所述控制系统模块位于床身的左侧，包含ELID磨削控制系统、机床伺服控制系统，可以实现ELID磨削状态的主动控制和机床的运动控制。与现有技术相比，本专利技术的创新在于：本专利技术将ELID精密磨削技术与多主轴转台式磨床结构设计相结合，采用模块化设计理念，整机包括砂轮主轴、回转工作台、砂轮电火花在位整形、金刚石滚轮在位整形、ELID精密磨削、冷却及过滤、在位检测、自动上下料和控制系统模块。本专利技术通过在一次装卡中实现对高精度轴承轨道的半精加工、精加工及砂轮的在位整形和在线修锐，并对加工后的工件进行在位检测，保证零件的加工精度、加工效率及加工一致性。附图说明图1是轴承轨道超精密成形磨削加工磨床等轴测图。图2是ELID精密磨削模块主视图。图3是冷却及过滤模块等轴侧图。图4是在位检测模块等轴侧图。图5是自动上下料模块等轴测图。图6是磨床加工定程磨削工作循环图。图中：1-砂轮主轴模块，2-回转工作台，3-砂轮电火花在位整形模块，4-金刚石滚轮在位整形模块，5-ELID精密磨削模块，6-冷却及过滤模块，7-在位检测模块，8-自动上下料模块，9-控制系统模块，10-床身，11-成形车刀，12-石墨轮修形器，13-金刚石滚轮修形器，14-金属结合剂CBN成型砂轮，15-在线电解修整电极，16-间隙调节沉头螺钉，17-煤油过滤循环箱，18-ELID磨削液过滤循环箱，19-Z向进给滑台，20-测量探针，21-Y向滑台，22-Z向滑台，23-旋转机械手。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行具体描述，如图1所示，本专利技术为一种用于轴承轨道超精密成形磨削加工装置，该装置由砂轮主轴模块(1)、回转工作台模块(2)、砂轮电火花在位整形模块(3)、金刚石滚轮在位整形模块(4)、ELID精密磨削模块(5)、冷却及过滤模块(6)、在位检测模块(7)、自动上下料模块(8)和控制系统模块(9)组成。砂轮主轴模块(1)位于回转工作台模块(2)的上方，由回转工作台模块(2)带动实现砂轮主轴模块(1)的旋转运动；所述回转工作台模块(2)位于床身(10)上面，回转工作台模块(2)具有三个工位，分别为两个砂轮主轴模块(1)和在位检测模块(7)，两个砂轮主轴模块(1)的主轴相互垂直，在位检测模块(7)设置在两个砂轮主轴模块(1)的外侧，回转工作台模块(2)能够实现旋转运动；所述砂轮电火花在位整形模块(3)位于床身(10)之上，回转工作台(2)之后；砂轮电火花在位整形模块(3)包括成形车刀(11)和石墨轮修形器(12)，成形车刀(11)和石墨轮修形器(12)并列布设，石墨轮修形器(12)底部有十字导轨，用以实现砂轮电火花在位整形模块(3)X向、Y向运动；所述金刚石滚轮在位整形模块(4)位于床身(10)之上，砂轮电火花在位整形模块(3)的一侧，金刚石滚轮在位整形模块(4)包括金刚石滚轮修形器(13)，金刚石滚轮修形器(13)与石墨轮修形器(12)并列布设，金刚石滚轮修形器(13)底部有十字导轨，实现金刚石滚轮在位整形模块(4)的X向、Y向运动；所述ELID精密磨削模块(5)位于回转工作台模块(2)的两个砂轮主轴模块(1)工位上，ELID精密磨削模块(5)包括金属结合剂CBN成型砂轮(14)、在线电解修整电极(15)和间隙调节沉头螺钉(16)，在线电解修整电极(15)安装在砂轮主轴模块(1)的砂轮处，可通过间隙调节沉头螺钉(16)调节在线电解修整电极(15)和金属结合剂CBN成型砂轮(14)之间的电解间隙，金属结合剂CBN成型砂轮(14)设置在在线电解修整电极(15)内部；ELID精密磨削模块(5)配有在线电流检测系统，通过在线电流检测系统检测在线电解修整电极(15)与金属结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于轴承轨道超精密成形磨削加工装置，其特征在于：该装置由砂轮主轴模块(1)、回转工作台模块(2)、砂轮电火花在位整形模块(3)、金刚石滚轮在位整形模块(4)、ELID精密磨削模块(5)、冷却及过滤模块(6)、在位检测模块(7)、自动上下料模块(8)和控制系统模块(9)组成；砂轮主轴模块(1)位于回转工作台模块(2)的上方，由回转工作台模块(2)带动实现砂轮主轴模块(1)的旋转运动；所述回转工作台模块(2)位于床身(10)上面，回转工作台模块(2)具有三个工位，分别为两个砂轮主轴模块(1)和在位检测模块(7)，两个砂轮主轴模块(1)的主轴相互垂直，在位检测模块(7)设置在两个砂轮主轴模块(1)的外侧，回转工作台模块(2)能够实现旋转运动；所述砂轮电火花在位整形模块(3)位于床身(10)之上，回转工作台(2)之后；砂轮电火花在位整形模块(3)包括成形车刀(11)和石墨轮修形器(12)，成形车刀(11)和石墨轮修形器(12)并列布设，石墨轮修形器(12)底部有十字导轨，用以实现砂轮电火花在位整形模块(3)X向、Y向运动；所述金刚石滚轮在位整形模块(4)位于床身(10)之上，砂轮电火花在位整形模块(3)的一侧，金刚石滚轮在位整形模块(4)包括金刚石滚轮修形器(13)，金刚石滚轮修形器(13)与石墨轮修形器(12)并列布设，金刚石滚轮修形器(13)底部有十字导轨，实现金刚石滚轮在位整形模块(4)的X向、Y向运动；所述ELID精密磨削模块(5)位于回转工作台模块(2)的两个砂轮主轴模块(1)工位上，ELID精密磨削模块(5)包括金属结合剂CBN成型砂轮(14)、在线电解修整电极(15)和间隙调节沉头螺钉(16)，在线电解修整电极(15)安装在砂轮主轴模块(1)的砂轮处，可通过间隙调节沉头螺钉(16)调节在线电解修整电极(15)和金属结合剂CBN成型砂轮(14)之间的电解间隙，金属结合剂CBN成型砂轮(14)设置在在线电解修整电极(15)内部；ELID精密磨削模块(5)配有在线电流检测系统，通过在线电流检测系统检测在线电解修整电极(15)与金属结合剂CBN成型砂轮(14)之间电流大小，自动控制变曲率可调在线电解修整电极(15)的曲率半径进而均匀的改变在线电解修整电极(15)与金属结合剂CBN成型砂轮(14)之间的间距，完成对在线电解修整电极(15)与金属结合剂CBN成型砂轮(14)之间距离的闭环控制，从而使ELID磨削最优化；所述冷却及过滤模块(6)位于床身(10)一侧，包括煤油过滤循环箱(17)和ELID磨削液过滤循环箱(18)，用以实现对煤油和ELID磨削液的过滤及冷却；所述在位检测模块(7)位于回转工作台模块(2)上的一个工位上，包括Z向进给滑台(19)和测量探针(20)，测量探针(20)安装在Z向进给滑台(19)上，Z向进给滑台(19)沿竖直方向固定在回转工作台模块(2)上，用以实现对已加工工件的在位检测；所述自动上下料模块(8)位于床身(10)上的另一侧，自动上下料模块(8)包括Y向滑台(21)、Z向滑台(22)和旋转机械手(23)，旋转机械手(23)安装在Z向滑台(22)的底部，Z向滑台(22)安装在Y向滑台(21)上，通过自动上下料模块(8)实现工件的自动上料与下料；所述控制系统模块(9)位于床身的左侧，包含ELID磨削控制系统、机床伺服控制系统，控制系统模块(9)与砂轮电火花在位整形模块(3)、金刚石滚轮在位整形模块(4)、ELID精密磨削模块(5)、冷却及过滤模块(6)、在位检测模块(7)、自动上下料模块(8)相互连接，进而实现ELID磨削状态的主动控制和机床的运动控制。...

【技术特征摘要】
1.一种用于轴承轨道超精密成形磨削加工装置，其特征在于：该装置由砂轮主轴模块(1)、回转工作台模块(2)、砂轮电火花在位整形模块(3)、金刚石滚轮在位整形模块(4)、ELID精密磨削模块(5)、冷却及过滤模块(6)、在位检测模块(7)、自动上下料模块(8)和控制系统模块(9)组成；砂轮主轴模块(1)位于回转工作台模块(2)的上方，由回转工作台模块(2)带动实现砂轮主轴模块(1)的旋转运动；所述回转工作台模块(2)位于床身(10)上面，回转工作台模块(2)具有三个工位，分别为两个砂轮主轴模块(1)和在位检测模块(7)，两个砂轮主轴模块(1)的主轴相互垂直，在位检测模块(7)设置在两个砂轮主轴模块(1)的外侧，回转工作台模块(2)能够实现旋转运动；所述砂轮电火花在位整形模块(3)位于床身(10)之上，回转工作台(2)之后；砂轮电火花在位整形模块(3)包括成形车刀(11)和石墨轮修形器(12)，成形车刀(11)和石墨轮修形器(12)并列布设，石墨轮修形器(12)底部有十字导轨，用以实现砂轮电火花在位整形模块(3)X向、Y向运动；所述金刚石滚轮在位整形模块(4)位于床身(10)之上，砂轮电火花在位整形模块(3)的一侧，金刚石滚轮在位整形模块(4)包括金刚石滚轮修形器(13)，金刚石滚轮修形器(13)与石墨轮修形器(12)并列布设，金刚石滚轮修形器(13)底部有十字导轨，实现金刚石滚轮在位整形模块(4)的X向、Y向运动；所述ELID精密磨削模块(5)位于回转工作台模块(2)的两个砂轮主轴模块(1)工位上，ELID精密磨削模块(5)包括金属结合剂CBN成型砂轮(14)、在线电解修整电极(15)和间隙调节沉头螺钉(16)，在线电解修整电极(15)安装在砂轮主轴模块(1)的砂轮处，可通过间隙调节沉头螺钉(16)调节在线电解修整电极(15)和金属结合剂CBN成型砂轮(14)之间的电解间隙，金属结合剂CBN成型砂轮(14)设置在在线电解修整电极(15)内部；ELID精密磨削模块(5)配有在线电流检测系统，通过在线电流检测系统检测在线电解修整电极(15)与金属结合剂CBN成型砂轮(14)之间电流大小，自动控制变曲率可调在线电解修整电极(15)的曲率半径进而均匀的改变在线电解修整电极(15)与金属结合剂CBN成型砂轮(14)之间的间距，完成对在线电解修整电极(15)与金属结合剂CBN成型砂轮(14)之间距离的闭环控制，从而使ELID磨削最优化；所述冷却及过滤模块(6)位于床身(10)一侧，包括煤油过滤循环箱(17)和ELID磨削液过滤循环箱(18)，用以实现对煤油和ELID磨削液的过滤及冷却；所述在位检测模块(7)位于回转工作台模块(2)上的一个工位上，包括Z向进给滑台(19)和测量探针(20)，测量探针(20)安装在Z向进给滑台(19)上，Z向进给滑台(19)沿竖直方向固定在回转工作台模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：关佳亮，胡志远，张妤，王建杰，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11