一种圆柱滚子力流变抛光装置制造方法及图纸

一种圆柱滚子力流变抛光装置，包括上研磨盘、载物盘、压力传感器、弹簧压力装置和抛光槽，所述上研磨盘为偏心转动，所述上研磨盘上连接压力传感器、弹簧压力装置；所述上研磨盘位于载物盘上方，所述载物盘的直槽为放置待抛光圆柱滚子的工位，所述载物盘固定在转动轴上，所述上研磨盘和载物盘位于所述抛光槽内，力流变抛光液放置在所述抛光槽内。本实用新型专利技术提供一种低成本、较高去除率、高一致性的圆柱滚子力流变抛光装置。滚子力流变抛光装置。滚子力流变抛光装置。

【技术实现步骤摘要】
一种圆柱滚子力流变抛光装置


[0001]本技术涉及高精度圆柱滚子加工设备，尤其是一种圆柱滚子力流变抛光装置。

技术介绍

[0002]圆柱滚子作为一种滚动体，其精度和一致性对轴承性能和寿命有至关重要的影响,约60％～70％的轴承失效形式是由于滚动体受到了不同程度的疲劳破坏所致。因此,提高圆柱滚子的形状精度和表面质量有助于提升轴承性能和延长寿命。对于圆柱滚子的研磨加工，国内外已有一些相应的加工方法，传统方法如无心磨削、无心超精研，非传统研磨方法如定心往复超精研、电化学机械光整(ECMF)、磁流体研磨(MFL)、双平面方式超精研抛。
[0003]为了平衡低成本、高效率、高一致性等加工需求从而提出了双平面方式超精研抛方法。机构主要包括如下构件：上研磨盘、下研磨盘、偏心轮、保持架、齿圈。其中，上研磨盘和下研磨盘同轴放置，偏心轮几何中心与主轴中心存在偏心距，保持架中心与偏心轮几何中心同轴,保持架外圆有齿，与外齿圈啮合。加工前，圆柱滚子放置于保持架上均匀分布的槽孔里,加载压力由加载装置通过上研磨盘施加。加工时,保持架自转同时绕研磨盘中心公转，圆柱滚子在上、下研磨盘和保持架作用下既绕夹具中心公转又同时自身滚动，作复杂空间运动。双平面方式超精研抛加工方法对设备精度的依赖度较低,结合加工轨迹优化、研磨盘修整等技术手段,可使工件获得高形状精度、高表面质量，但它的材料去除率与其它研磨方式比要低。

技术实现思路

[0004]为了改善双平面方式超精研磨方式，本技术提供一种低成本、较高去除率、高一致性的圆柱滚子力流变抛光装置。
[0005]本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种圆柱滚子力流变抛光装置，包括上研磨盘、载物盘、压力传感器、弹簧压力装置和抛光槽，所述上研磨盘为偏心转动，所述上研磨盘上连接压力传感器、弹簧压力装置；所述上研磨盘位于载物盘上方，所述载物盘的直槽为放置待抛光圆柱滚子的工位，所述载物盘固定在转动轴上，所述上研磨盘和载物盘位于所述抛光槽内，力流变抛光液放置在所述抛光槽内。
[0007]进一步，所述载物盘的转动轴通过销与载物盘连接，当调整好上研磨盘的位置后，转动弹簧压力装置，压力示数通过压力传感器显示，圆柱滚子在上、载物盘和直槽作用下既中心公转又同时自身滚动，又可以在槽中前后移动，最终作复杂空间运动。
[0008]本技术的有益效果主要表现在：1.装置结构简单，且非牛顿流体等材料易于获取，降低抛光成本；2.非牛顿流体具有流动性，从而实现对圆柱滚子的全面、高效抛光；3.圆柱滚子与抛光液接触部位形成一个类似“柔性固着磨具”，不会造成诸如凹坑、划痕和微裂纹等表面损伤。
附图说明
[0009]图1是双盘偏心转动圆柱滚子研磨装置的二维简图。
[0010]图2是圆柱滚子剪切增稠抛光微观示意图。
[0011]图3是上研磨盘、载物盘与圆柱滚子相互配合的三维示意图。
具体实施方式
[0012]下面结合附图对本技术作进一步描述。
[0013]参照图1～图3，一种圆柱滚子力流变抛光装置，包括上研磨盘2、载物盘3、压力传感器5、弹簧压力装置6、抛光槽9和转动轴10，所述上研磨盘2为偏心转动，所述上研磨盘2上连接压力传感器5、弹簧压力装置6；所述上研磨盘2位于载物盘3上方，所述载物盘3的直槽为放置待抛光圆柱滚子1的工位，所述载物盘3固定在转动轴10上，所述上研磨盘2和载物盘3位于所述抛光槽9内，力流变抛光液4放置在所述抛光槽9内。
[0014]上研磨盘、载物盘材料为铸铁，圆柱滚子1放入载物盘的直槽7，使圆柱滚子1卡在直槽7中且让它的下圆柱面浸润在力流变抛光液4中。抛光液放置在抛光槽9中。上研磨盘2偏心转动，而载物盘3的转动轴10通过销8与载物盘3连接，从而带动载物盘一起转动。上研磨盘、载物盘之间存在相对速度。当调整好上研磨盘的位置后，转动弹簧压力装置6，压力示数通过压力传感器5显示。圆柱滚子在上、载物盘和直槽作用下既中心公转又同时绕自身转动,又因为上盘为偏心运转，所以研磨时又可以前后移动，最终作复杂空间运动。
[0015]1)在具有力流变效应的非牛顿流体中添加磨粒制备出力流变抛光液4，添加到抛光槽9中；
[0016]2)将工件放置在载物盘3的直槽7中；
[0017]3)调节上研磨盘2的位置，旋转弹簧压力装置6给定压力，使上下研磨磨盘与圆柱滚子完成配合，工件没入合适深度。
[0018]4)开启电机，上研磨盘、载物盘(2、3)公转，达到力流变抛光液4与圆柱滚子1产生相对运动的目的，实现工件表面的高效抛光。
[0019]所述抛光液是一种以具有力流变特性的非牛顿流体作为基体的抛光液，各成分为去离子水(30～40wt％)、固相粒子(多羟基聚合物)25～35wt％、磨粒粒度为50nm～10μm(氧化铝、碳化硅、硅溶胶)、防腐剂为对羟基苯甲酸酯类、苯甲酸及其盐类、氧化剂一般为双氧水、活性剂为磺酸钠，最后将多羟基聚合物超声分散后于磨粒等匀速混合，搅拌均匀。
[0020]所述抛光液中的磨粒为3
‑
10μm的氧化铝，1
‑
5μm的碳化硅或50
‑
100nm硅溶胶；所述的防腐剂为苯甲酸钠或对羟基苯甲酸甲酯或乙酯，比例为0.2～0.5wt％；活性剂为十二烷基磺酸钠，氧化剂为双氧水。
[0021]再进一步，所述上研磨盘偏心转动，载物盘的转动轴通过销与载物盘连接，当圆柱滚子在上、载物盘和直槽作用下既中心公转又同时自身滚动,又可以在槽中前后移动，最终作复杂空间运动。抛光时抛光液没过工件1～2mm，研磨盘以20～25rpm的转速公转。工件以上述加工参数进行力流变抛光20min。
[0022]更进一步，抛光液与工件之间相对运动，抛光液与工件接触部分受剪切作用会发生剪切增稠现象，会产生一系列“粒子簇”并包裹着磨粒粒子。宏观表现为液体黏度增大，并形成剪切增稠弹性，增强了固态粒子对磨粒的把持作用，从而使得圆柱滚子与抛光液接触
部位形成一个类似“柔性固着磨具”，增加抛光液对工件表面的摩擦力。
[0023]本实施例中，首先确定了高性能力流变抛光液制备的基本流程：首先，将一定粒径的多羟基聚合物颗粒添加去离子水，经超声波分散15min制成剪切增稠基液；将一定粒度的氧化铝磨料混入基液中，搅拌30min，再经超声波分散15min，制成抛光液。
[0024]所加工圆柱滚子的直径母线长度为30mm，上研磨盘速度ω
up
＝25r/min，载物盘转速ω
c
＝20r/min，所述的防腐剂为苯甲酸钠，比例为0.3wt％，本次实验在如图1所示的装置上进行，具体实验参数如表1所示。
[0025][0026]表1
[0027]表2显示了实施例中圆柱滚子的加工结果。结果显示，本实施例中的圆柱滚子材料去除率稳定，所得到的粗糙度、圆度较好。加工20min后，圆柱滚子的材料去除率为0.541μm/min；表面粗糙度R...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆柱滚子力流变抛光装置，其特征在于，包括上研磨盘、载物盘、压力传感器、弹簧压力装置和抛光槽，所述上研磨盘为偏心转动，所述上研磨盘上连接压力传感器、弹簧压力装置；所述上研磨盘位于载物盘上方，所述载物盘的直槽为放置待抛光圆柱滚子的工位，所述载物盘固定在转动轴上，所述上研磨盘和载物盘位于所述抛光槽内，力流变...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾佳杰，吕冰海，祝佳俊，段世祥，傅琳，邓乾发，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：新型
国别省市：