用于圆柱滚子的滚动表面精加工的研具套件、设备及方法技术

本发明专利技术公开一种用于圆柱滚子的滚动表面精加工的研具套件、设备和方法。设备包括主机、外循环系统、研具套件和研具套件夹具。主机构型包括研磨条组件回转型和研磨套回转型。外循环系统包括收集单元、整理单元、送料单元和传输子系统。研具套件包括工作时保持同轴的研磨套和贯穿所述研磨套的研磨条组件，研磨套的内表面设有圆柱螺旋槽，研磨条组件包括多个正面设置有直线沟槽的呈圆周柱状阵列分布的研磨条。研磨加工时，在螺旋槽工作面和直线沟槽工作面的摩擦和推挤作用下，圆柱滚子在绕自身轴线旋转的同时分别沿直线沟槽和螺旋槽移动，从而实现对圆柱滚子的滚动表面的研磨加工。本发明专利技术可提高圆柱滚子的滚动表面的尺寸一致性。

【技术实现步骤摘要】
用于圆柱滚子的滚动表面精加工的研具套件、设备及方法
本专利技术涉及一种用于圆柱滚子的滚动表面精加工的研具套件、设备及方法，属于轴承滚动体精密加工

技术介绍
圆柱滚子轴承广泛应用于各类旋转机械。作为圆柱滚子轴承重要零件之一的圆柱滚子，其滚动表面的形状精度和尺寸一致性对圆柱滚子轴承的性能具有重要影响。现阶段，公知的圆柱滚子的滚动表面的加工工艺流程为：毛坯成型(车削或冷镦或轧制)、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，其中公知的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，圆柱滚子的滚动表面的精加工多采用无心贯穿式或无心切入式超精加工方法。在超精加工过程中，同一批次的圆柱滚子依次进入加工区域并经受油石超精加工。同一时刻只对单个(或少数几个)圆柱滚子进行加工，圆柱滚子滚动表面的材料去除量几乎不受同批次圆柱滚子滚动表面直径差异的影响，因此用超精加工设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于圆柱滚子的滚动表面精加工的研具套件，其特征在于，包括研磨套(21)和研磨条组件；研磨加工时，所述研磨套(21)与所述研磨条组件同轴，所述研磨条组件贯穿所述研磨套(21)；所述研磨套(21)的内表面设有一条或者多条螺旋槽(211)，所述螺旋槽(211)为圆柱螺旋槽；所述研磨条组件包括不少于3个、呈圆周柱状阵列分布的研磨条(22)，各研磨条(22)与所述研磨套(21)的内表面相对的表面为所述研磨条(22)的正面，每个研磨条(22)的正面均设置有一条沿所述研磨条(22)的长度方向贯穿所述研磨条(22)的直线沟槽(221)；/n所述螺旋槽(211)的表面包括研磨加工时与要加工的圆柱滚子发生...

【技术特征摘要】
1.一种用于圆柱滚子的滚动表面精加工的研具套件，其特征在于，包括研磨套(21)和研磨条组件；研磨加工时，所述研磨套(21)与所述研磨条组件同轴，所述研磨条组件贯穿所述研磨套(21)；所述研磨套(21)的内表面设有一条或者多条螺旋槽(211)，所述螺旋槽(211)为圆柱螺旋槽；所述研磨条组件包括不少于3个、呈圆周柱状阵列分布的研磨条(22)，各研磨条(22)与所述研磨套(21)的内表面相对的表面为所述研磨条(22)的正面，每个研磨条(22)的正面均设置有一条沿所述研磨条(22)的长度方向贯穿所述研磨条(22)的直线沟槽(221)；
所述螺旋槽(211)的表面包括研磨加工时与要加工的圆柱滚子发生接触的螺旋槽工作面(2111)，所述直线沟槽(221)的表面包括研磨加工时与所述圆柱滚子发生接触的直线沟槽工作面(2211)；
研磨加工时，在所述螺旋槽(211)与所述直线沟槽(221)的每一交会处分布一个圆柱滚子；对应每一交会处，所述螺旋槽工作面(2111)与所述直线沟槽工作面(2211)合围而成的区域为研磨加工区域；所述研磨条组件与所述研磨套(21)绕所述研磨条组件的轴线(223)相对回转，所述研磨条(22)沿所述研磨条组件的径向向分布在所述螺旋槽(211)内的圆柱滚子施加工作压力；在所述研磨加工区域，所述圆柱滚子分别与所述螺旋槽工作面(2111)和直线沟槽工作面(2211)发生接触；所述圆柱滚子在所述螺旋槽工作面(2111)的摩擦驱动下绕自身轴线作旋转运动，同时在所述直线沟槽工作面(2211)和螺旋槽工作面(2111)的推挤作用下分别沿所述螺旋槽(211)和直线沟槽(221)移动，所述圆柱滚子的滚动表面(32)与所述螺旋槽工作面(2111)和直线沟槽工作面(2211)发生相对滑动，从而实现对所述滚动表面(32)的研磨加工；
所述螺旋槽工作面(2111)在螺旋槽扫描面(2112)上，所述螺旋槽扫描面(2112)为等截面扫描面，所述螺旋槽工作面(2111)是连续的或者是断续的；以所述圆柱滚子作为所述螺旋槽扫描面(2112)的实体扫描的扫描轮廓A，所述螺旋槽扫描面(2112)的扫描路径A为圆柱螺旋线，将过所述圆柱滚子的质心(O1)的扫描路径A记为圆柱螺旋线A(2121)，所有圆柱螺旋线A(2121)在同一圆柱面上，所述圆柱螺旋线A(2121)的轴线为所述研磨套(21)的轴线；
所述直线沟槽工作面(2211)在直线沟槽扫描面(2212)上，所述直线沟槽扫描面(2212)为等截面扫描面，所述直线沟槽工作面(2211)是连续的或者是断续的；以所述圆柱滚子作为所述直线沟槽扫描面(2212)的实体扫描的扫描轮廓B，所述直线沟槽扫描面(2212)的扫描路径B为平行于所述研磨条组件的阵列轴的直线，将过所述圆柱滚子的质心(O1)的扫描路径B记为直线B(2221)，所述直线B(2221)到所述阵列轴的距离为阵列半径，所述阵列轴为所述研磨条组件的轴线；
研磨加工时，所述阵列半径相等于所述圆柱螺旋线A(2121)的半径。


2.根据权利要求1所述的用于圆柱滚子的滚动表面精加工的研具套件，其特征在于，作为所述扫描轮廓B的圆柱滚子的轴线(31)重合于所述直线B(2221)；将所述扫描轮廓B沿所述扫描路径B进行实体扫描，则在所述研磨条(22)的正面由所述扫描轮廓B包络形成的沟槽表面为所述直线沟槽扫描面(2212)；所述扫描路径A是圆柱等距螺旋线或者圆柱非等距螺旋线；作为所述扫描轮廓A的圆柱滚子的轴线(31)平行于所述研磨套的轴线(213)；将所述扫描轮廓A沿所述扫描路径A进行实体扫描，则在所述研磨套(21)的内表面由作为所述扫描轮廓A的圆柱滚子的滚动表面(32)和一端的端面倒圆角(34)包络形成的沟槽表面为所述螺旋槽扫描面(2112)。


3.根据权利要求2所述的用于圆柱滚子的滚动表面精加工的研具套件，将研磨加工时与所述滚动表面(32)发生接触的所述螺旋槽(211)的表面记为螺旋槽工作面一(21111)，其特征在于，用于铁磁性材质的圆柱滚子的滚动表面精加工；所述研磨套(21)由导磁材料制造，在所述研磨套(21)的实体内部嵌装有圆筒状磁性结构(217)，以在所述研磨加工区域形成磁力线分布于所述研磨套(21)的轴截面的研磨套磁场；所述螺旋槽工作面一(21111)沿所述扫描路径A嵌入有一条或多条螺旋带状非导磁材料(218)，以增加所述研磨套磁场的磁力线(2171)通过所述研磨套(21)在所述螺旋槽工作面一(21111)处的实体的磁阻。


4.一种用于圆柱滚子的滚动表面精加工的设备，其特征在于，包括主机、外循环系统、研磨套夹具、研磨条组件夹具和如权利要求2所述的用于圆柱滚子的滚动表面精加工的研具套件；
所述研磨套夹具用于装夹所述研磨套(21)；
所述研磨条组件夹具用于装夹所述研磨条组件；所述研磨条组件夹具包括一组呈圆周柱状阵列分布的用于固连所述研磨条(22)的研磨条安装座(12)和位于所述研磨条组件夹具的中心的径向扩张机构；所述研磨条(22)的背面固连于所述研磨条安装座(12)位于所述研磨条组件夹具的外周的表面；所述径向扩张机构包括径向扩张部件和与所述研磨条组件同轴的基础芯轴；所述研磨条组件的轴线(223)为所述研磨条组件夹具的轴线；所述基础芯轴连接于所述主机；所述径向扩张部件分别与所述研磨条安装座(12)和基础芯轴连接，用于驱动所有研磨条安装座(12)及其上的研磨条(22)沿所述研磨条组件夹具的径向同步向外扩张加载并在所述基础芯轴与所述研磨条安装座(12)之间传递扭矩；
根据所述研具套件不同的相对回转方式，所述主机的构型是研磨条组件回转型或是研磨套回转型；对于研磨条组件回转型主机，所述主机包括研磨条组件回转驱动部件和研磨套夹具装夹部件；所述研磨条组件回转驱动部件用于夹持所述研磨条组件夹具中的基础芯轴并驱动所述研磨条组件回转；所述研磨套夹具装夹部件用于装夹所述研磨套夹具；对于研磨套回转型主机，所述主机包括研磨套回转驱动部件和研磨条组件夹具夹持部件；所述研磨套回转驱动部件用于装夹所述研磨套夹具并驱动所述研磨套(21)回转；所述研磨条组件夹具夹持部件用于夹持所述研磨条组件夹具中的基础芯轴；
所述外循环系统包括收集单元(41)、整理单元(42)、送料单元(43)和传输子系统；
所述收集单元(41)设置在所述螺旋槽(211)的出口处，用于收集从各螺旋槽(211)的出口离开所述研磨加工区域的圆柱滚子；
所述整理单元(42)用于将所述圆柱滚子整理成所述送料单元(43)所要求的队列；
根据所述主机的构型不同，所述送料单元(43)在所述设备中的设置位置和工作方式分别如下：
1)对于研磨条组件回转型主机，所述送料单元(43)设置在所述螺旋槽(211)的入口处，所述送料单元(43)的机架与所述研磨套(21)保持固定的相对位置；所述送料单元(43)设置有送料通道(431)，所述送料通道(431)在所述入口处与所述螺旋槽(211)相交；所述送料单元(43)用于将所述圆柱滚子经过所述送料通道(431)送入所述直线沟槽(221)；
2)对于研磨套回转型主机，所述送料单元(43)设置在所述研磨套(21)的位于所述螺旋槽(211)的入口一端，所述送料单元(43)的机架与所述研磨套(21)在所述研磨套的轴线(213)的方向保持固定的相对位置，所述送料单元(43)的机架与所述直线沟槽在所述研磨条组件的周向保持固定的相对位置；各直线沟槽(221)位于所述研磨套(21)的端面之外并临近所述端面的区域为送料等待区(225)，所述端面位于所述螺旋槽(211)的入口端；所述送料单元(43)用于将所述圆柱滚子经过所述送料等待区(225)送入所述螺旋槽(211)的入口；
所述传输子系统用于在所述外循环系统中的各单元之间传输所述圆柱滚子；
研磨加工过程中，所述圆柱滚子在所述外循环系统中的外循环移动路径为：自所述螺旋槽(211)的出口依次经过收集单元(41)、整理单元(42)、送料单元(43)至所述螺旋槽(211)的入口；所述圆柱滚子在所述研磨条组件和研磨套(21)之间沿所述螺旋槽(211)的螺旋移动路径与在所述外循环系统中的外循环移动路径相结合形成一个封闭循环。


5.根据权利要求4所述的用于圆柱滚子的滚动表面精加工的设备，其特征在于，所述径向扩张机构为锥面径向扩张机构、联通型流体压力径向扩张机构...

【专利技术属性】
技术研发人员：任成祖，耿昆，刘伟峰，陈光，何春雷，苏涌翔，闫传滨，靳新民，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12