一种多维超声ELID磨削加工轴承内滚道装置，包括刀具超声部分、ELID修整部分、工件超声部分、工件夹持部分和成型砂轮；刀具超声部分通过刀柄与机床主轴相连接，机床主轴垂直向下设置，成型砂轮固定设在刀具超声部分下端，实现在成型砂轮上附加超声振动；ELID修整部分的两个电极分别与成型砂轮的中心和圆周边缘连接，实现对成型砂轮的在线电解修整；工件超声部分固定在机床工作台上，工件夹持部分设置在工件超声部分上，实现对工件超声振动的附加。本发明专利技术可完成对轴承内滚道的精密磨削，同时通过刀具和工件多维超声作用的附加，可使工件的加工效率和加工质量得到较大的提高，从而实现精密轴承内滚道的超磨削加工。精密轴承内滚道的超磨削加工。精密轴承内滚道的超磨削加工。
A multi-dimensional ultrasonic ELID grinding device for bearing inner raceway
【技术实现步骤摘要】
一种多维超声ELID磨削加工轴承内滚道装置
[0001]本专利技术属于轴承强化加工
，具体涉及一种多维超声ELID磨削加工轴承内滚道装置。
技术介绍
[0002]高精密轴承在航空航天发动机、高精密机床、高速铁路、高精密仪器仪表等的正常运行中起着重要的作用。轴承套圈沟道是轴承的工作面，其形状精度和表面质量影响轴承的精度、使用寿命、振动等性能。目前轴承套圈沟道的加工工序主要是成形磨削，轴承套圈沟道成形磨削加工成为高精密轴承加工的有效途径，但成形磨削表面质量低，且在加工过程中产生的磨削热不易降低，磨屑易刮花砂轮和工件表面，造成砂轮堵塞、磨削质量下降。同时，加工工况恶劣，受到高应力、高速、高温等多因素共同作用，轴承内外圈滚道与滚动体的相对运动发生磨损、接触疲劳失效的风险较高。因此，提高轴承沟道成形磨削的表面质量、加工效率，解决砂轮在线修整，并对轴承内外圈滚道进行强化提高其疲劳寿命成为髙精密轴承加工中亟待解决的问题。
[0003]ELID磨削加工表面质量髙，利用ELID成形磨削可以有效应对多品种、小批量的高精密轴承套圈沟道成形磨削表面，实现了砂轮的在线修整，降低高精度轴承的制造成本，但加工效率较低，也不能实现轴承内外圈滚道的强化以提高其疲劳寿命。
[0004]现有的表面强化技术，如喷丸、喷砂或者超声喷丸等，强化层的深度有限并且使轴承滚道工作表面粗糙度较高，为了保证轴承工作表面粗糙度，需要对喷丸、喷砂表面进行磨削或研磨加工，这使得强化层被去除而失去了强化作用。研究发现，超声辅助磨削能够提高加工效率和加工质量，且附加的空化效应能够实现细微处的超声清洗。
[0005]因此，如何将多维超声振动作用与ELID电解作用相结合，取长补短，从而实现优势互补，这是一个亟需解决的技术问题。
技术实现思路
[0006]本专利技术为了解决现有技术中的不足之处，提供一种加工效率高、在磨削同时对砂轮进行ELID电解修整、加工精度高的多维超声ELID磨削加工轴承内滚道装置。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种多维超声ELID磨削加工轴承内滚道装置，包括刀具超声部分、ELID修整部分、工件超声部分、工件夹持部分和成型砂轮；刀具超声部分通过刀柄与机床主轴相连接，机床主轴垂直向下设置，成型砂轮固定设在刀具超声部分下端，实现在成型砂轮上附加超声振动；ELID修整部分的两个电极分别与成型砂轮的中心和圆周边缘电连接，实现对成型砂轮的在线电解修整；工件超声部分固定在机床工作台上，工件夹持部分设置在工件超声部分上，实现对工件超声振动的附加。
[0008]刀具超声部分包括固定筒、Z轴超声波发生器、Z轴无线传输上盘组件、Z轴无线传输下盘组件、Z轴换能器和Z轴变幅杆，固定筒下端开口，固定筒上端与刀柄下端同轴线固定连接，Z轴无线传输上盘组件和Z轴无线传输下盘组件均套设在固定筒外部，Z轴无线传输上
盘组件下侧面与Z轴无线传输下盘组件上侧面之间具有平面间隙，Z轴无线传输上盘组件上端与机床主轴的固定部连接，Z轴无线传输下盘组件内圆与固定筒外圆固定连接，Z轴变幅杆与机床主轴同轴线设置，Z轴变幅杆上端一体设有法兰盘，法兰盘通过螺钉与固定筒下端连接，Z轴换能器设置在法兰盘上表面并位于固定筒内，换能器通过上连接螺栓与法兰盘、Z轴变幅杆连接，Z轴超声波发生器通过第一导线与Z轴无线传输上盘组件连接，Z轴无线传输下盘组件通过径向穿过固定筒的第二导线与Z轴换能器连接，Z轴变幅杆下端通过下连接螺栓与成型砂轮固定连接。
[0009]工件超声部分包括固定架、驱动电机、下轴承座、上轴承座、驱动轴、水平超声波发生器、水平无线传输上盘组件、水平无线传输下盘组件、水平托盘、X轴换能器、X轴法兰支架、X轴变幅杆、Y轴换能器、Y轴法兰支架和Y轴变幅杆；固定架、驱动电机和下轴承座设置在机床工作台上，上轴承座设置在固定架上，上轴承座和下轴承座上下对应设置，驱动轴下端转动连接在下轴承座内，驱动轴上端穿过上轴承座与水平托盘底面中心固定连接，驱动电机通过传动带与驱动轴传动连接，水平无线传输下盘组件固定设在固定架顶部，水平无线传输上盘组件固定设在水平托盘底面，水平无线传输下盘组件和水平无线传输上盘组件之间具有水平间隙，X轴法兰支架和Y轴法兰支架均固定设在水平托盘上表面，X轴换能器和X轴变幅杆均安装在X轴法兰支架上，Y轴换能器和Y轴变幅杆均安装在Y轴法兰支架上，X轴变幅杆和Y轴变幅杆的中心线垂直，工件夹持部分设在在水平托盘上方，工件夹持部分通过双头螺栓分别与X轴变幅杆和Y轴变幅杆的较细端连接；水平超声波发生器通过第三导线与水平无线传输下盘组件连接，水平无线传输上盘组件通过第四导线与X轴换能器连接，水平无线传输上盘组件通过第五导线与Y轴换能器连接。
[0010]工件夹持部分包括圆形的水平托板，水平托板上设有轴承圈夹具，轴承工件的外圈夹持在轴承圈夹具内。
[0011]固定架顶部中心设有安装槽，水平无线传输下盘组件设置在安装槽内，水平无线传输下盘组件上表面与固定架顶部齐平。
[0012]ELID修整部分包括ELID电源、电极连接吊架、阳极碳刷和阴极铜极，阳极碳刷和阴极铜极分别固定设在电极连接吊架上，阳极碳刷与Z轴变幅杆外圆滑动接触，阴极铜极伸入到轴承工件内部并与成型砂轮外圆具有一定间隙，ELID电源通过第六导线与阳极碳刷连接，ELID电源通过第七导线与阴极铜极连接。
[0013]电极连接吊架包括上水平杆、竖向固定管、竖向伸缩管、阳极水平连接管、阴极水平连接管和阴极竖向连接管，上水平杆一端固定连接在机床主轴的固定部，上水平杆底部沿长度方向设有导轨，竖向固定管上端设有沿导轨滑动的滑块，竖向伸缩管上部插设在竖向固定管内并通过顶丝定位，阳极水平连接管位于阴极水平连接管上方，阳极水平连接管一端通过上连接管夹与竖向伸缩管连接，阳极碳刷固定设在阳极水平连接管另一端，竖向伸缩管下端与阴极水平连接管一端垂直连接，阴极水平连接管另一端通过下连接管夹及调节螺母与阴极竖向连接管上端连接，阴极铜极固定设在阴极竖向连接管下端。
[0014]竖向固定杆上设有用于驱动竖向固定杆上端的滑块沿上水平杆底部导轨移动的手柄。
[0015]第六导线穿过阳极水平连接管与阳极碳刷连接，第七导线依次穿过阴极水平连接管、阴极竖向连接管与阴极铜极连接。
[0016]采用上述技术方案，本专利技术在对轴承内滚道（圆环形）进行磨削加工作业的具体过程为：将轴承工件的外圈放置到水平托板上的轴承圈夹具内，轴承圈夹具可采用气动夹紧机构，轴承圈夹具将轴承工件夹紧后，启动机床、驱动电机、水平超声波发生器、Z轴超声波发生器和ELID电源，机床主轴依次带动刀柄、固定筒、Z轴无线传输下盘组件、Z轴变幅杆和成型砂轮高速旋转，Z轴无线传输上盘组件固定不动，Z轴无线传输下盘组件将超声高频电能通过电磁感应原理，转换到高速旋转运动的刀柄内的Z轴换能器上，Z轴换能器将接收到的超声高频电能转化成超声高频机械振动，再通过上连接螺栓螺纹连接的Z轴变幅杆，将超声振动扩大和传递到安装在Z轴变幅杆下端的成型砂轮。成型砂轮伸本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多维超声ELID磨削加工轴承内滚道装置，其特征在于：包括刀具超声部分、ELID修整部分、工件超声部分、工件夹持部分和成型砂轮；刀具超声部分通过刀柄与机床主轴相连接，机床主轴垂直向下设置，成型砂轮固定设在刀具超声部分下端，实现在成型砂轮上附加超声振动；ELID修整部分的两个电极分别与成型砂轮的中心和圆周边缘电连接，实现对成型砂轮的在线电解修整；工件超声部分固定在机床工作台上，工件夹持部分设置在工件超声部分上，实现对工件超声振动的附加。2.根据权利要求1所述的一种多维超声ELID磨削加工轴承内滚道装置，其特征在于：刀具超声部分包括固定筒、Z轴超声波发生器、Z轴无线传输上盘组件、Z轴无线传输下盘组件、Z轴换能器和Z轴变幅杆，固定筒下端开口，固定筒上端与刀柄下端同轴线固定连接，Z轴无线传输上盘组件和Z轴无线传输下盘组件均套设在固定筒外部，Z轴无线传输上盘组件下侧面与Z轴无线传输下盘组件上侧面之间具有平面间隙，Z轴无线传输上盘组件上端与机床主轴的固定部连接，Z轴无线传输下盘组件内圆与固定筒外圆固定连接，Z轴变幅杆与机床主轴同轴线设置，Z轴变幅杆上端一体设有法兰盘，法兰盘通过螺钉与固定筒下端连接，Z轴换能器设置在法兰盘上表面并位于固定筒内，换能器通过上连接螺栓与法兰盘、Z轴变幅杆连接，Z轴超声波发生器通过第一导线与Z轴无线传输上盘组件连接，Z轴无线传输下盘组件通过径向穿过固定筒的第二导线与Z轴换能器连接，Z轴变幅杆下端通过下连接螺栓与成型砂轮固定连接。3.根据权利要求1或2所述的一种多维超声ELID磨削加工轴承内滚道装置，其特征在于：工件超声部分包括固定架、驱动电机、下轴承座、上轴承座、驱动轴、水平超声波发生器、水平无线传输上盘组件、水平无线传输下盘组件、水平托盘、X轴换能器、X轴法兰支架、X轴变幅杆、Y轴换能器、Y轴法兰支架和Y轴变幅杆；固定架、驱动电机和下轴承座设置在机床工作台上，上轴承座设置在固定架上，上轴承座和下轴承座上下对应设置，驱动轴下端转动连接在下轴承座内，驱动轴上端穿过上轴承座与水平托盘底面中心固定连接，驱动电机通过传动带与驱动轴传动连接，水平无线传输下盘组件固定设在固定架顶部，水平无线传输上盘组件固定设在水平托盘底面，水平无线传输下盘组件和水平无线传输上盘组件之间具有水平间隙，X轴法兰支架和Y轴法兰支架均固定设在水平托盘上表面，X轴换能器和X轴变幅杆均安装在X轴法兰支架上，...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈凡，别文博，马晓三，浮宗霞，张颖，柴勇博，李光喜，刘二博，
申请(专利权)人：平顶山学院，
类型：发明
国别省市：
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