一种用于凸圆锥滚子滚动面精加工的研磨盘及设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于凸度圆锥滚子滚动表面精加工的研磨设备和研磨盘套件，研磨设备包括主机、研磨盘套件和滚子循环盘外系统。主机包括基座、立柱、横梁、滑台、上托盘、下托盘、轴向加载装置和主轴装置。滚子循环盘外系统包括滚子收集装置、滚子输送系统、滚子整理机构和滚子送进机构。研磨盘套件包括一对同轴、且正面相对布置的第一和第二研磨盘。第一研磨盘正面包括一组放射状分布于第一研磨盘基面(内凹圆弧回转面)的内凹弧线沟槽，第二研磨盘正面包括一条或多条分布于第二研磨盘基面(外凸圆弧回转面)的螺旋槽，第一、第二研磨盘的基圆曲率半径和基面截线曲率半径均分别相等。本实用新型专利技术研磨设备具有大批量凸度圆锥滚子滚动表面的精加工能力。

A Grinding Disk and Equipment for Finishing Rolling Surface of Convex Tapered Rollers

【技术实现步骤摘要】
一种用于凸圆锥滚子滚动面精加工的研磨盘及设备
本技术涉及一种用于凸度圆锥滚子滚动表面精加工的研磨盘套件及研磨设备，属于轴承滚动体精密加工

技术介绍
圆锥滚子轴承广泛应用于各类旋转机械。作为圆锥滚子轴承重要零件之一的凸度圆锥滚子，其滚动表面的形状精度和尺寸一致性对轴承的性能具有重要影响。现阶段，公知的凸度圆锥滚子滚动表面的加工工艺流程为:毛坯成型(车削或冷镦或扎制)、粗加工(软磨滚动表面)、热处理、半精加工(硬磨滚动表面)和精加工。公知的凸度圆锥滚子滚动表面精加工的主要工艺方法是超精加工。超精加工是一种利用细粒度油石作为磨具，油石对工件加工表面施加较低的压力并沿工件加工表面作高速微幅往复振动和低速进给运动，从而实现微量切削的光整加工方法。目前，凸度圆锥滚子滚动表面的精加工多采用无心贯穿式超精加工方法。其设备的加工部分由一对带螺旋滚道的超精螺旋导辊和一个(或一组)装有油石的超精头组成，凸度圆锥滚子由导辊支撑并驱动，在作旋转运动的同时又沿一与凸度圆锥滚子滚动表面素线相适应的轨迹作低速进给运动，超精头以较低的压力将油石压向凸度圆锥滚子滚动表面的同时油石沿凸度圆锥滚子滚动表面的素线作高速微幅往复振动，对凸度圆锥滚子的滚动表面实施精加工。在无心贯穿式超精加工过程中，同一批次的凸度圆锥滚子依次贯穿通过加工区域并经受油石超精加工。此外还有一种无心切入式超精加工方法，其设备的加工部分由一对平行布置的超精导辊和一个(或一组)装有油石的超精头组成，凸度圆锥滚子在导辊的支撑并驱动下作旋转运动，超精头以较低的压力将油石压向凸度圆锥滚子滚动表面的同时沿一与凸度圆锥滚子滚动表面素线相适应的轨迹作低速进给运动和高速微幅往复振动，对凸度圆锥滚子的滚动表面实施精加工。在无心切入式超精加工过程中，同一批次的凸度圆锥滚子逐个进入加工区域并经受油石超精加工。上述两种凸度圆锥滚子滚动表面超精加工方法存在以下两方面技术缺陷：一方面，加工过程中油石和导辊磨损状态随时间的变化不利于凸度圆锥滚子滚动表面形状精度和尺寸精度的提高；另一方面，由于超精加工设备同一时刻只对单个(或少数几个)凸度圆锥滚子进行加工，被加工凸度圆锥滚子滚动表面的材料去除量几乎不受同批次凸度圆锥滚子滚动表面直径差异的影响，因此用超精加工设备加工凸度圆锥滚子滚动表面很难有效改善被加工凸度圆锥滚子滚动表面的直径分散性。上述两方面的技术缺陷导致被加工凸度圆锥滚子滚动表面的形状精度和尺寸一致性提升受到制约。中国专利公报，公布号CN1863642A公开了一种加工圆锥滚子的方法，其特征在于：所述圆锥滚子通过滚筒抛光或者滚桶抛光的方法精加工滚子表面。加工过程中滚子表面材料去除具有不确定性，该方法不能改善滚子的尺寸精度和直径分散性。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本技术提供一种用于凸度圆锥滚子滚动表面精加工的研磨盘套件及研磨设备，安装有本技术研磨盘套件的研磨设备具有大批量凸度圆锥滚子滚动表面的精加工能力，可实现凸度圆锥滚子滚动表面高点材料多去除、低点材料少去除，直径较大的凸度圆锥滚子滚动表面的材料多去除、直径较小的凸度圆锥滚子滚动表面的材料少去除，从而可提高凸度圆锥滚子滚动表面的形状精度和尺寸一致性，可以提高凸度圆锥滚子滚动表面的加工效率，降低加工成本。为了解决上述技术问题，本技术提出的一种用于凸度圆锥滚子滚动表面精加工的研磨盘套件，包括一对同轴的第一研磨盘和第二研磨盘，所述第一研磨盘的正面与第二研磨盘的正面相对布置；所述第一研磨盘的正面包括一组放射状分布的内凹弧线沟槽和连接相邻的两个内凹弧线沟槽的过渡面；所述内凹弧线沟槽的表面包括研磨加工时与被加工凸度圆锥滚子的滚动表面发生接触的工作面和与被加工凸度圆锥滚子滚动表面不发生接触的非工作面；所述内凹弧线沟槽工作面在一两侧对称的扫描面上，所述扫描面为等截面扫描面；所述扫描面的扫描路径为圆弧，所述扫描面的母线(即扫描轮廓)在所述内凹弧线沟槽的法截面内；在所述内凹弧线沟槽的法截面内，所述扫描面的截面轮廓为两条对称的直线段，所述两条直线段之间的夹角为2θ；组成所述内凹弧线沟槽工作面所在的扫描面的截面轮廓的两条对称直线段所对应的被加工凸度圆锥滚子滚动表面的凸度曲线近似为圆弧；所述内凹弧线沟槽工作面的对称平面为包含所述扫描面的截面轮廓的对称线和所述扫描面的扫描路径的平面；研磨加工时被加工凸度圆锥滚子的轴线在所述内凹弧线沟槽工作面的对称平面内，所述被加工凸度圆锥滚子滚动表面与所述内凹弧线沟槽工作面的两对称侧面分别发生线接触(相切)；所述扫描面的圆弧扫描路径过被加工凸度圆锥滚子的滚动表面在其轴线上的映射的中点，所述圆弧扫描路径为所述内凹弧线沟槽的基线；所述内凹弧线沟槽的基线与被加工凸度圆锥滚子的轴线相交，交点位于被加工凸度圆锥滚子滚动表面在其轴线上的映射的中点；所述被加工凸度圆锥滚子的半锥角为所述被加工凸度圆锥滚子的轴线与所述内凹弧线沟槽的基线在其交点的切线的夹角为γ，且所有所述内凹弧线沟槽的基线分布于一内凹圆弧回转面上，所述内凹圆弧回转面为所述第一研磨盘的基面，所述基面的轴线为所述第一研磨盘的轴线；所述内凹弧线沟槽的基线在所述第一研磨盘的轴截面内，所述内凹弧线沟槽工作面的对称平面与包含所述内凹弧线沟槽基线的所述第一研磨盘的轴截面重合；在所述第一研磨盘的轴截面内，所述第一研磨盘基面的截线为曲率半径为R11的圆弧；所述第一研磨盘基面的截线的曲率中心所在的、圆心位于所述第一研磨盘轴线上的圆周为所述第一研磨盘的基圆，所述基圆的曲率半径为R12；所述第二研磨盘的正面包括一条或多条螺旋槽和连接相邻螺旋槽的过渡面；所述螺旋槽的表面包括研磨加工时与被加工凸度圆锥滚子发生接触的工作面和与被加工凸度圆锥滚子不发生接触的非工作面；所述螺旋槽的工作面包括研磨加工时与被加工凸度圆锥滚子的滚动表面发生接触的工作面一和与被加工凸度圆锥滚子的大头端球基面或大头端倒圆角或小头端倒圆角发生接触的工作面二；所述工作面一和工作面二分别在扫描面一和扫描面二上，所述扫描面一和扫描面二均为等截面扫描面；在所述第一研磨盘内凹弧线沟槽工作面的约束下，被加工凸度圆锥滚子的滚动表面与所述工作面一相切，所述大头端球基面或大头端倒圆角或小头端倒圆角与所述工作面二相切；所述扫描面一和扫描面二的扫描路径均为过所述被加工凸度圆锥滚子的滚动表面在其轴线上的映射的中点、且分布于一外凸圆弧回转面上的圆弧回转面等角螺旋线；所述外凸圆弧回转面为所述第二研磨盘的基面，所述基面的轴线为所述第二研磨盘的轴线；所述扫描面一和扫描面二的母线(即扫描轮廓)均在所述第二研磨盘的轴截面内；在所述第二研磨盘的轴截面内，所述第二研磨盘基面的截线为曲率半径为R21的圆弧；所述第二研磨盘基面的截线的曲率中心所在的、圆心位于所述第二研磨盘轴线上的圆周为所述第二研磨盘的基圆，所述基圆的曲率半径为R22；所述第二研磨盘的基面截线的曲率半径R21等于所述第一研磨盘的基面截线的曲率半径R11，所述第二研磨盘基圆的曲率半径R22等于所述第一研磨盘基圆的曲率半径R12；所述第一研磨盘基面的截线和第二研磨盘基面的截线与各自的曲率中心或者均在所述第一研磨盘轴线和第二研磨盘轴线的同侧，或者均在所述第一研磨盘轴线和第二研磨盘轴线的两侧；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于凸度圆锥滚子滚动表面精加工的研磨盘，其特征在于，包括一对同轴的第一研磨盘(21)和第二研磨盘(22)，所述第一研磨盘(21)的正面(211)与第二研磨盘(22)的正面(221)相对布置；所述第一研磨盘(21)的正面(211)包括一组放射状分布的内凹弧线沟槽(2111)和连接相邻的两个内凹弧线沟槽(2111)的过渡面(2112)；所述内凹弧线沟槽的工作面(21111)在一两侧对称的扫描面(21113)上，所述扫描面(21113)为等截面扫描面；所述扫描面(21113)的扫描路径为圆弧，所述扫描面(21113)的母线在所述内凹弧线沟槽(2111)的法截面(21114)内；在所述内凹弧线沟槽(2111)的法截面(21114)内，所述扫描面(21113)的截面轮廓(211131)为两条对称的直线段，所述两条直线段之间的夹角为2θ；组成所述内凹弧线沟槽的工作面所在的扫描面的截面轮廓(211131)的两条对称直线段所对应的被加工凸度圆锥滚子的滚动表面(32)的凸度曲线近似为圆弧；所述内凹弧线沟槽的工作面(21111)的对称平面(21112)为包含所述扫描面(21113)的截面轮廓(211131)的对称线(211132)和所述扫描面(21113)的扫描路径的平面；研磨加工时被加工凸度圆锥滚子的轴线(31)在所述内凹弧线沟槽工作面(21111)的对称平面(21112)内，所述被加工凸度圆锥滚子的滚动表面(32)与所述内凹弧线沟槽工作面(21111)的两对称侧面分别发生线接触；所述扫描面(21113)的圆弧扫描路径过被加工凸度圆锥滚子的滚动表面(32)在其轴线(31)上的映射(CD)的中点(Q3)，所述圆弧扫描路径为所述内凹弧线沟槽(2111)的基线(21116)；所述内凹弧线沟槽(2111)的基线(21116)与被加工凸度圆锥滚子的轴线(31)相交，交点位于被加工凸度圆锥滚子的滚动表面(32)在其轴线(31)上的映射(CD)的中点(Q3)；所述被加工凸度圆锥滚子(3)的半锥角为...

【技术特征摘要】
1.一种用于凸度圆锥滚子滚动表面精加工的研磨盘，其特征在于，包括一对同轴的第一研磨盘(21)和第二研磨盘(22)，所述第一研磨盘(21)的正面(211)与第二研磨盘(22)的正面(221)相对布置；所述第一研磨盘(21)的正面(211)包括一组放射状分布的内凹弧线沟槽(2111)和连接相邻的两个内凹弧线沟槽(2111)的过渡面(2112)；所述内凹弧线沟槽的工作面(21111)在一两侧对称的扫描面(21113)上，所述扫描面(21113)为等截面扫描面；所述扫描面(21113)的扫描路径为圆弧，所述扫描面(21113)的母线在所述内凹弧线沟槽(2111)的法截面(21114)内；在所述内凹弧线沟槽(2111)的法截面(21114)内，所述扫描面(21113)的截面轮廓(211131)为两条对称的直线段，所述两条直线段之间的夹角为2θ；组成所述内凹弧线沟槽的工作面所在的扫描面的截面轮廓(211131)的两条对称直线段所对应的被加工凸度圆锥滚子的滚动表面(32)的凸度曲线近似为圆弧；所述内凹弧线沟槽的工作面(21111)的对称平面(21112)为包含所述扫描面(21113)的截面轮廓(211131)的对称线(211132)和所述扫描面(21113)的扫描路径的平面；研磨加工时被加工凸度圆锥滚子的轴线(31)在所述内凹弧线沟槽工作面(21111)的对称平面(21112)内，所述被加工凸度圆锥滚子的滚动表面(32)与所述内凹弧线沟槽工作面(21111)的两对称侧面分别发生线接触；所述扫描面(21113)的圆弧扫描路径过被加工凸度圆锥滚子的滚动表面(32)在其轴线(31)上的映射(CD)的中点(Q3)，所述圆弧扫描路径为所述内凹弧线沟槽(2111)的基线(21116)；所述内凹弧线沟槽(2111)的基线(21116)与被加工凸度圆锥滚子的轴线(31)相交，交点位于被加工凸度圆锥滚子的滚动表面(32)在其轴线(31)上的映射(CD)的中点(Q3)；所述被加工凸度圆锥滚子(3)的半锥角为所述被加工凸度圆锥滚子(3)的轴线(31)与所述内凹弧线沟槽(2111)的基线(21116)在所述交点(Q3)的切线(211161)的夹角为γ，且：所有所述内凹弧线沟槽的基线(21116)分布于一内凹圆弧回转面上，所述内凹圆弧回转面为所述第一研磨盘(21)的基面(214)，所述基面(214)的轴线为所述第一研磨盘(21)的轴线(213)；所述内凹弧线沟槽的基线(21116)在所述第一研磨盘的轴截面(215)内，所述内凹弧线沟槽的工作面(21111)的对称平面(21112)与包含所述内凹弧线沟槽基线(21116)的所述第一研磨盘的轴截面(215)重合；所述第二研磨盘的正面(2221)包括一条或多条螺旋槽(2211)和连接相邻螺旋槽(2211)的过渡面(2212)；所述螺旋槽的工作面(22111)包括研磨加工时与被加工凸度圆锥滚子的滚动表面(32)发生接触的工作面一(221111)和与被加工凸度圆锥滚子的大头端球基面(342)或大头端倒圆角(341)或小头端倒圆角(331)发生接触的工作面二(221112)，所述工作面一(221111)和工作面二(221112)分别在扫描面一(221121)和扫描面二(221122)上，所述扫描面一(221121)和扫描面二(221122)均为等截面扫描面；在所述第一研磨盘内凹弧线沟槽工作面(21111)的约束下，被加工凸度圆锥滚子的滚动表面(32)与所述工作面一(221111)相切，所述大头端球基面(342)或大头端倒圆角(341)或小头端倒圆角(331)与所述工作面二(221112)相切；所述扫描面一(221121)和扫描面二(221122)的扫描路径(22116)均为过所述被加工凸度圆锥滚子的滚动表面(32)在其轴线(31)上的映射(CD)的中点(Q)、且分布于一外凸圆弧回转面上的圆弧回转面等角螺旋线；所述外凸圆弧回转面为所述第二研磨盘(22)的基面(224)，所述基面(224)的轴线为所述第二研磨盘(22)的轴线(223)；所述扫描面一(221121)和扫描面二(221122)的母线均在所述第二研磨盘的轴截面(225)内；所述第二研磨盘基面在第二研磨盘轴截面内的截线(2241)的曲率半径R21等于所述第一研磨盘基面在第一研磨盘轴截面内的截线(2141)的曲率半径R11，所述第二研磨盘基圆(2240)的曲率半径R22等于所述第一研磨盘基圆(2140)的曲率半径R12；所述第一研磨盘基面的截线(2141)和第二研磨盘基面的截线(2241)与各自的曲率中心或者均在所述第一研磨盘的轴线(213)和第二研磨盘的轴线(223)的同侧，或者均在所述第一研磨盘的轴线(213)和第二研磨盘的轴线(223)的两侧；当被加工凸度圆锥滚子的滚动表面(32)的凸度曲线不是所述内凹弧线沟槽的工作面所在的扫描面的截面轮廓(211131)的两条对称直线段所对应的近似为圆弧的凸度曲线时，与之相适应的内凹弧线沟槽工作面所在的扫描面的截面轮廓(211131)根据所述被加工凸度圆锥滚子的滚动表面(32)的凸度曲线进行相应的修形。2.根据权利要求1所述用于凸度圆锥滚子滚动表面精加工的研磨盘，其特征在于，所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽(2111)的入口(21118)均位于所述第一研磨盘(21)的外缘，所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽(2111)的出口(21119)均位于所述第一研磨盘(21)的内缘；或者所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽(2111)的入口(21118)均位于所述第一研磨盘(21)的内缘，所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽(2111)的出口(21119)均位于所述第一研磨盘(21)的外缘。3.根据权利要求1所述用于凸度圆锥滚子滚动表面精加工的研磨盘，其特征在于，采用游离磨粒研磨方式时，通过选择所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面(21111)的材料和所述第二研磨盘螺旋槽的工作面(22111)的材料，使得在研磨加工工况下所述第二研磨盘螺旋槽的工作面(22111)的材料与被加工凸度圆锥滚子(3)的材料组成的摩擦副对被加工凸度圆锥滚子(3)绕自身轴线(31)旋转所产生的滑动摩擦驱动力矩大于所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面(21111)的材料与被加工凸度圆锥滚子(3)的材料组成的摩擦副对被加工凸度圆锥滚子(3)绕自身轴线(31)旋转所产生的滑动摩擦阻力矩，从而驱动被加工凸度圆锥滚子(3)绕自身轴线(31)连续旋转。4.一种用于凸度圆锥滚子滚动表面精加工的研磨设备，其特征在于，包括主机、滚子循环盘外系统(4)和如权利要求1至3中任一所述用于凸度圆锥滚子滚动表面精加工的研磨盘(2)；所述主机包括基座(11)、立柱(12)、横梁(13)、滑台(14)、上托盘(15)、下托盘(16)、轴向加载装置(17)和主轴装置(18)；所述基座(11)、立柱(12)和横梁(13)组成...

【专利技术属性】
技术研发人员：任成祖，何庆顺，杨影，葛翔，闫传滨，靳新民，张婧，刘伟峰，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：天津,12