一种氮化硅陶瓷球加工用装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及精密加工技术领域，涉及氮化硅陶瓷球的精密加工，具体涉及一种氮化硅陶瓷球加工用装置及方法

【技术实现步骤摘要】
一种氮化硅陶瓷球加工用装置及方法


[0001]本专利技术涉及精密加工
，涉及氮化硅陶瓷球的精密加工，具体涉及一种氮化硅陶瓷球加工用装置及方法
。

技术介绍

[0002]在工业技术不断发展的当下，所需要的加工精度要求也在不断提高，需要更高速
、
更稳定的加工设备
。
在轴承滚动体中，氮化硅陶瓷球具有高硬度
、
高强度
、
高耐磨以及化学性能稳定等优点
。
相对于其他轴承钢而言，氮化硅陶瓷球这种化学性能稳定的特性，能让其在更极端的环境下工作，并且氮化硅陶瓷球那卓越的强度
、
耐磨性以及耐久性，能使轴承的使用寿命提高2倍至5倍左右
。
这些优异的性能使氮化硅陶瓷球成为高端机械零件
、
电子器件
、
化工设备等领域中不可或缺的材料
。
[0003]由于氮化硅材料的脆硬性
、
化学性质稳定且难加工，研磨成为目前陶瓷加工的主要手段，目前传统研磨加工主要以采用同心圆
V
形槽加工，用游离磨料作为单一研磨工具进行研磨和抛光
。
这种研磨方法是通过球体在
V
形槽中不断打滑
、
旋转等现象来改变自转轴方向，使球体表面形成三条同轴环带状的加工轨迹
。
但自转轴方向变化仅依靠偏心圆的偏心距，因此自转轴的夹角变化很小，导致加工轨迹不能完全包络整个球面，球面各个切削点的概率都不相等，加工效率低下，很难获得具有高精度
、
高一致性的球体
。
[0004]为此，本专利技术人曾专利技术了一种用于同心圆
V
形槽球体研磨机上的变轨研磨方法及变轨装置，其申请号为
CN201710594175.3。
它是在变轨装置的辅助作用下改变了轴承钢球在同心圆
V
形槽上的自转角度
。
具体地，是指待加工球体在同心圆
V
形槽球体研磨机的
V
形槽圆轨道中运动的过程中，经过变轨装置的变轨挡块变轨后，使其从一个
V
形槽圆轨道滚入到相邻的内圈
V
形槽圆轨道；当从最外圈的
V
形槽圆轨道进入的待加工球体经过变轨装置的变轨挡块后，使其一圈圈递进到最内圈的
V
形槽圆轨道；当最内圈的
V
形槽圆轨道中的待加工球体经过变轨装置的变轨挡块后，使其直接进入到最外圈的
V
形槽圆轨道；在球体相邻两次进入最内圈的
V
形槽圆轨道时为一个研磨周期，待加工球体经过一个研磨周期后，完成变曲率研磨
。
[0005]上述方案可缓解因低效的加工过程引起的长时间研磨导致轴承钢球表面和亚表面区域产生裂纹的概率增大的现象，但仍旧需要借助外部工具的影响并依托多个依序设置的同心圆
V
形轨道来改变，研磨加工过程复杂化，使其在实际应用中受限
。
且轴承钢球的加工精度要求低，本身的硬度和强度较高，而陶瓷球除了硬度高之外还具有一定的脆性，加工时更容易出现破损
。
因而适用于轴承钢球的加工方式在陶瓷球加工上存在一定的应用限制
。

技术实现思路

[0006]本专利技术是为了克服现有技术中陶瓷球加工精度要求高且现有的球体加工过程复杂
、
需借助外部工具实现高精度高效率加工的缺陷，提供了一种氮化硅陶瓷球加工用装置
及方法以克服上述缺陷
。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术提供了一种氮化硅陶瓷球加工用沟槽盘，所述沟槽盘上设有变曲率沟槽，所述变曲率沟槽包括交错设置的同心圆曲线
、
偏心圆曲线和直线，所述同心圆曲线
、
偏心圆曲线
、
直线两两交界处的角度变化值不一
。
[0008]带有变轨效果可实现球体自转角度更改的沟槽盘，主要通过其中设置的由多段曲线构成的变曲率沟槽实现
。
其特点在于，曲线与曲线的交界处具有角度变化
。
这样设置的实际效果是：当将沟槽盘装于研磨机的下盘，开启研磨，并在磨料盘与沟槽盘之间倾注研磨液后，氮化硅陶瓷球在同心圆弧
、
偏心圆弧段与直线段内的运动方式和传统研磨方式一致，其自转轴方向只能连续的发生微小变化；而在各线段的交界处，存在角度变化，使得陶瓷球的前进方向突然发生改变，因此带动了陶瓷球自转轴发生了大角度的变化，使陶瓷球表面的三个切除点能快速的包络整个球体表面，大幅提升球体加工精度及加工效率
。
[0009]其中，对于变曲率沟槽的设计出于以下考量：偏心距为0的同心圆曲线没法实现轨迹包络，但加工稳定，球体震动小
。
直线段偏心距为无穷大，而偏心距过大，很容易导致球体聚集，使得加工不稳定造成球体跳动，因此直线段的比例可控制在较低水平
。
引入偏心距适当的偏心圆弧段与同心圆曲线
、
直线交错设置，达到平衡以实现轨迹包络并平衡由于直线段偏心距过大造成的加工不稳定的问题
。
最终达到轨迹包络的要求，但球体在加工过程中又不会聚集和跳动，能平稳持续的进行研磨加工
。
[0010]并且，整个过程中没有变轨装置的加入，完全依赖于变曲率沟槽本身的曲线设置及交界处的角度变化设置，省去了变轨这一工序，使得加工效率上升，且对设备的要求更低，加工精度也更高，更适用于陶瓷球的加工
。
当然也可用于轴承钢球类加工精度要求低于或与陶瓷球加工精度类似的球体加工，适用范围颇广
。
[0011]优选地，所述偏心圆曲线包括3段对应角度为
16
°
的偏心距为
300
的偏心圆曲线，及1段对应角度为
66
°
的偏心距为5的偏心圆曲线
。
[0012]可知偏心距越大，越能实现轨迹全包络
。
因而偏心距为0的同心圆没法实现轨迹包络，且直线段的偏心距为无穷大，而偏心距越大，球体聚集越严重，加工稳定性越差
。
引入具有偏心距的偏心圆曲线来平衡两者
。
并且为防止球体聚集严重，直线段和大偏心距的沟槽段所占比例需小
。
因而在4段偏心圆曲线设置的偏心距较大的曲线占比较小，且是分成了3段交错设置在同心圆和直线之间
。
变曲率沟槽整体以同心圆和小偏心距的沟槽段为主，这样既能满足快速实现轨迹全包络，又能实现加工稳定性
。
[0013]优选地，所述同心圆曲线
、
偏心圆曲线
、
直线两两交界处的角度变化值
a
的范围为
10
°
<a<15...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于氮化硅陶瓷球加工的沟槽盘，其特征在于，所述沟槽盘上设有变曲率沟槽，所述变曲率沟槽包括交错设置的同心圆曲线
、
偏心圆曲线和直线，所述同心圆曲线
、
偏心圆曲线
、
直线两两交界处的角度变化值不一
。2.
根据权利要求1所述的一种用于氮化硅陶瓷球加工的沟槽盘，其特征在于，所述偏心圆曲线包括3段对应角度为
16
°
的偏心距为
300
的偏心圆曲线，及1段对应角度为
66
°
的偏心距为5的偏心圆曲线
。3.
根据权利要求1或2所述的一种用于氮化硅陶瓷球加工的沟槽盘，其特征在于，所述同心圆曲线
、
偏心圆曲线
、
直线两两交界处的角度变化值
a
的范围为
10
°
<a<15
°
。4.
一种如权利要求1～3之一所述的沟槽盘的加工方法，其特征在于，在沟槽盘上开设变曲率沟槽，其中变曲率沟槽包括交错设置的同心圆曲线
、
偏心圆曲线和直线，同时保证同心圆曲线
、
偏心圆曲线
、
直线两两交界处的角度变化值不一，得到设有变曲率沟槽的沟槽盘
。5.
一种氮化硅陶瓷球研磨加工装置，其特征在于，包括装于上盘的磨料盘，及装于下盘的如权利要求1～3之一所述的沟槽盘
。6.
根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕迅，杨雨泽，焦荣辉，李媛媛，王君，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：