用于滚珠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滚珠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、整理、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第一螺旋槽，研磨条组件包括多个正面设置有直线沟槽或第二螺旋槽的呈圆周柱状阵列分布的研磨条。研磨加工时，在第一螺旋槽和直线沟槽或第二螺旋槽工作面的摩擦和推挤作用下，滚珠在自转的同时分别沿第一螺旋槽和直线沟槽或第二螺旋槽移动，从而实现对滚珠的滚动表面的研磨加工。本发明专利技术可提高滚珠的滚动表面的尺寸一致性。

【技术实现步骤摘要】
用于滚珠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滚珠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
滚珠轴承广泛应用于各类旋转机械。作为滚珠轴承重要零件之一的滚珠，其滚动表面的形状精度和尺寸一致性对滚珠轴承的性能具有重要影响。公知的滚珠滚动表面的加工工艺流程为：毛坯成型(冷镦或轧制)、去环带、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，其中公知的滚珠滚动表面精加工的主要工艺方法是双盘同心圆沟槽研磨。目前，滚珠滚动表面的精加工多采用双盘同心圆沟槽研磨方法。其设备的加工部分由一对平行的、在相对表面上分别设置有一一对应的同心圆沟槽的圆盘组成，同时有数百至数千个滚珠在双盘同心圆沟槽工作面的挤压与摩擦作用下在绕同心圆沟槽公转的同时绕自身轴线旋转，滚珠与双盘同心圆沟槽工作面发生差动滑动和自旋滑动，从而实现对滚珠滚动表面的精加工。上述加工方法属于多样本直接比较加工，具备直径较大的滚珠滚动表面材料多去除、直径较小的滚珠滚动表面材料少去除的能力。但利用上述方法研磨滚珠本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于滚珠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第一螺旋槽(211)；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)的研磨条沟槽，所述研磨条沟槽为直线沟槽(221)或者第二螺旋槽；所述第一螺旋槽(211)和第二螺旋槽均为圆柱螺旋槽；/n所...

【技术特征摘要】
1.一种用于滚珠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第一螺旋槽(211)；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)的研磨条沟槽，所述研磨条沟槽为直线沟槽(221)或者第二螺旋槽；所述第一螺旋槽(211)和第二螺旋槽均为圆柱螺旋槽；
所述第一螺旋槽(211)的表面包括研磨加工时与要加工的滚珠发生接触的第一螺旋槽工作面(2111)，所述研磨条沟槽的表面包括研磨加工时与所述滚珠发生接触的研磨条沟槽工作面；
研磨加工时，在所述第一螺旋槽(211)与所述研磨条沟槽的每一交会处分布一个滚珠；对应每一交会处，所述第一螺旋槽工作面(2111)与所述研磨条沟槽工作面合围而成的区域为研磨加工区域；所述研磨条组与所述研磨套(21)绕所述研磨条组件的轴线(223)相对回转，同时所述研磨条组件与所述研磨套(21)沿所述研磨条组件的轴线作相对往复直线运动或者绕所述研磨条组件的轴线(223)作相对往复螺旋运动或者无相对往复运动，所述研磨条(22)沿所述研磨条组件的径向向分布在所述第一螺旋槽(211)内的滚珠施加工作压力；在所述研磨加工区域，所述滚珠分别与所述第一螺旋槽工作面(2111)和研磨条沟槽工作面发生接触；所述滚珠在所述第一螺旋槽工作面(2111)或者研磨条沟槽工作面的摩擦驱动下绕自身轴线作旋转运动，同时在所述研磨条沟槽工作面和第一螺旋槽工作面(2111)的推挤作用下分别沿所述第一螺旋槽(211)和研磨条沟槽移动，所述滚珠的滚动表面(32)与所述第一螺旋槽工作面(2111)和研磨条沟槽工作面发生相对滑动，从而实现对所述滚动表面(32)的研磨加工；当所述研磨条沟槽为所述直线沟槽(221)时，所述研磨条沟槽工作面为直线沟槽工作面(2211)，当所述研磨条沟槽为所述第二螺旋槽时，所述研磨条沟槽工作面为第二螺旋槽工作面；
所述第一螺旋槽工作面(2111)在第一螺旋槽扫描面(2112)上，所述第一螺旋槽扫描面(2112)为等截面扫描面，所述第一螺旋槽工作面(2111)是连续的或者是断续的；以所述滚珠作为所述第一螺旋槽扫描面(2112)的实体扫描的扫描轮廓A，所述第一螺旋槽扫描面(2112)的扫描路径A为圆柱螺旋线将过所述滚珠的质心(O4)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；
所述研磨条沟槽工作面在研磨条沟槽扫描面上，所述研磨条沟槽扫描面为等截面扫描面，所述研磨条沟槽工作面是连续的或者是断续的；当所述研磨条沟槽为所述直线沟槽(221)时，所述研磨条沟槽扫描面为直线沟槽扫描面(2212)，以所述滚珠作为所述直线沟槽扫描面(2212)的实体扫描的扫描轮廓B1，所述直线沟槽扫描面(2212)的扫描路径B1为平行于所述研磨条组件的阵列轴的直线，将过所述滚珠的质心(O4)的扫描路径B1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；当所述研磨条沟槽为所述第二螺旋槽时，所述研磨条沟槽扫描面为第二螺旋槽扫描面，以所述滚珠作为所述第二螺旋槽扫描面的实体扫描的扫描轮廓B2，所述第二螺旋槽扫描面的扫描路径B2为圆柱等距螺旋线，将过所述滚珠的质心(O4)的扫描路径B2记为圆柱螺旋线B(2222)，所有圆柱螺旋线B(2222)在同一圆柱面上；所述圆柱螺旋线B(2222)的轴线为所述研磨条组件的阵列轴，所述圆柱螺旋线B(2222)的半径为所述研磨条组件的阵列半径，所述阵列轴为所述研磨条组件的轴线；所述直线沟槽(221)的法截面是垂直于所述直线B(2221)的平面，所述第二螺旋槽的法截面是垂直于所述圆柱螺旋线B(2222)的切线且过所述切线的切点的平面；
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所述的用于滚珠的滚动表面精加工的研具套件，其特征在于：
当所述研磨条沟槽为所述直线沟槽(221)时，将所述扫描轮廓B1沿所述扫描路径B1进行实体扫描，则在所述研磨条(22)的正面由所述扫描轮廓B1包络形成的沟槽表面为所述直线沟槽扫描面(2212)；当所述研磨条沟槽为所述第二螺旋槽时，将所述扫描轮廓B2沿所述扫描路径B2进行实体扫描，则在所述研磨条(22)的正面由所述扫描轮廓B2包络形成的沟槽表面为所述第二螺旋槽扫描面；
所述扫描路径A是圆柱等距螺旋线；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)的内表面由所述扫描轮廓A包络形成的沟槽表面为所述第一螺旋槽扫描面(2112)。


3.根据权利要求2所述的用于滚珠的滚动表面精加工的研具套件，其特征在于：
用于铁磁性材质的滚珠的滚动表面精加工；根据驱动所述滚珠绕自身轴线旋转的不同方式，设置有圆筒状磁性结构(217)或长条状磁性结构(227)，具体为：
1)当所述滚珠绕自身轴线旋转由所述第一螺旋槽工作面(2111)摩擦驱动时，所述研磨套(21)由导磁材料制造，在所述研磨套(21)的实体内部嵌装所述圆筒状磁性结构(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；所述第一螺旋槽工作面(2111)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)在所述第一螺旋槽工作面(2111)处的实体的磁阻；
2)当所述滚珠绕自身轴线旋转由所述研磨条沟槽工作面摩擦驱动时，所述研磨条(22)由导磁材料制造，在所述研磨条(22)的实体内部沿所述扫描路径B1或扫描路径B2嵌装所述长条状磁性结构(227)，以在所述加工区域形成磁力线分布于所述研磨条沟槽的法截面的研磨条磁场；所述研磨条沟槽工作面沿所述扫描路径B1或扫描路径B2嵌入有一条或多条长条状非导磁材料(228)，以增加所述研磨条磁场的磁力线(2271)通过所述研磨条(22)在所述研磨条沟槽工作面处的实体的磁阻。


4.一种用于滚珠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所述的用于滚珠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；
当所述滚珠绕自身轴线旋转由所述研磨条沟槽工作面摩擦驱动时，所述主机还包括往复运动系统；对于研磨条组件回转型主机，当所述研磨条沟槽是所述直线沟槽(221)时所述往复运动系统用于驱动所述研磨条组件回转驱动部件与所述研磨套夹具装夹部件沿所述研磨条组件的轴线(223)作相对往复直线运动，当所述研磨条沟槽是所述第二螺旋槽时所述往复运动系统用于驱动所述研磨条组件回转驱动部件与所述研磨套夹具装夹部件沿所述研磨条组件的轴线(223)作相对往复直线运动或者绕所述研磨条组件的轴线(223)作相对往复螺旋运动；对于研磨套回转型主机，当所述研磨条沟槽是所述直线沟槽(221)时所述往复运动系统用于驱动所述研磨条组件夹具夹持部件与所述研磨套回转驱动部件沿所述研磨条组件的轴线(223)作相对往复直线运动，当所述研磨条沟槽是所述第二螺旋槽时所述往复运动系统用于驱动所述研磨条组件夹具夹持部件与所述研磨套回转驱动部件沿所述研磨条组件的轴线(223)作相对往复直线运动或者绕所述研磨条组件的轴线(223)作相对往复螺旋运动；
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)设置在所述第一螺旋槽(211)的出口处，用于收集从各第一螺旋槽(211)的出口离开所述研磨加工区域的滚珠；
所述整理单元(42)用于将所述滚珠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)设置在所述第一螺旋槽(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第一螺旋槽(211)相交；所述送料单元(43)用于将所述滚珠经过所述送料通道(431)送入所述研磨条沟槽；
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)的位于所述第一螺旋槽(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)的机架与所述研磨条沟槽在所述研磨条组件的周向保持固定的相对位置；各研磨条沟槽位于所述研磨套(21)的端面之外并临近所述端面的区域为送料等待区(225)，所述端面位于所述第一螺旋槽(211)的入口端；所述送料单元(43)用于将所述滚珠经过所述送料等待区(225)送...

【专利技术属性】
技术研发人员：任成祖，苏涌翔，陈光，何春雷，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