一种高精度球双自转Ｖ形槽高效研磨装置，包括机架、安装在机架上的研磨盘装置和载荷加压装置，研磨盘装置包括上研磨盘，上研磨盘上端安装载荷加压装置，高精度球双自转Ｖ形槽高效研磨装置还包括下研磨盘内盘和下研磨盘外盘，所述的下研磨盘外盘和下研磨盘内盘以同轴形式布置，所述下研磨盘内盘嵌套在所述下研磨盘外盘内，所述下研磨盘内盘外侧的锥面研磨面和所述下研磨盘外盘内侧的锥形研磨面构成Ｖ形槽结构，所述下研磨盘内盘固定安装在机架上，上研磨盘安装在转轴上，所述转轴连接上研磨盘驱动电机，下研磨盘外盘安装在主轴上，主轴连接下研磨盘外盘驱动电机。本实用新型专利技术结构简单、加工成本低，同时具有较高的加工精度和加工效率。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉一种球形零件研磨装置，特别涉及高速、高精度陶瓷球轴承中高精度陶瓷球的精密研磨/抛光加工装置，属于高精度球形零件加工
技术介绍
高精度球是是圆度仪、陀螺、轴承和精密测量中的重要元件，并常作为精密测量的 基准，在精密设备和精密加工中具有十分重要的地位。特别是在球轴承中大量使用，是球轴 承的关键零件，轴承球的精度(球形偏差、球直径变动量和表面粗糙度)直接影响着球轴承 的运动精度、噪声及寿命等技术指标，进而影响设备、仪器的性能。与传统的轴承钢球材料 (GCrl5)相比，氮化硅等先进陶瓷材料具有耐磨、耐高温、耐腐蚀、无磁性、低密度(为轴承 钢的40%左右)，热胀系数小(为轴承钢的25% )及弹性模量大(为轴承钢的1. 5倍)等 一系列优点，被认为是制造喷气引擎、精密高速机床、精密仪器中高速、高精度及特殊环境 下工作轴承球的最佳材料。由于氮化硅等先进陶瓷属硬脆难加工材料，材料烧结后的陶瓷 球毛坯主要采用磨削(粗加工)一研磨(半精加工)一抛光(精加工)的方法进行加工。 对于陶瓷球的研磨/抛光工艺而言，加工过程采用游离磨料，在机械、化学效应的作用下， 对陶瓷球坯表面材料进行微小的去除，以达到提高尺寸精度，提高表面完整性的目的。传统 的陶瓷球研磨/抛光加工主要是在加工钢质轴承球的V形槽研磨设备上进行的，采用硬质、 昂贵的金刚石磨料作为磨料，加工周期长(完成一批陶瓷球需要几周时间)。漫长的加工过 程以及昂贵的金刚石磨料导致了高昂的制造成本，限制了陶瓷球的应用。随着仪器设备精 度的不断提高，对陶瓷球等特殊材质球体的加工精度提出了更高的要求，同时需要提高加 工效率和一致性以降低生产成本。 研磨/抛光装置对陶瓷球的研磨精度和效率有着重要的影响。研磨过程中，球坯 和研具的研磨方式直接决定了球坯的研磨成球运动。而在保证毛坯球本身质量和其它加工 条件(压力、速度、磨料)的前提下，研磨迹线能否均匀覆盖球面是高效研磨球坯，提高球 度，获得高精密球的关键。因此，必须对研磨/抛光装置的运行过程及陶瓷球在研磨/抛光 过程的运动状态进行深入分析，掌握影响精度和效率的原因，才能为陶瓷球的加工提供合 理的设备和相应的加工工艺。 对于陶瓷球的研磨加工，国内外已有一些相应的加工装置，如V形槽研磨加工装 置、圆沟槽研磨加工装置、锥形盘研磨加工装置、自转角主动控制研磨装置、磁悬浮研磨加 工装置等。在V形槽研磨加工装置、圆沟槽研磨加工装置、锥形盘研磨加工装置等设备的加 工过程中，球坯只能作"不变相对方位"研磨运动，即球坯的自旋轴对公转轴的相对空间方 位固定，球坯绕着一固定的自旋轴自转。实践和理论分析都表明"不变相对方位"研磨运动 对球的研磨是不利的，球坯与研磨盘的接触点在球坯表面形成的研磨迹线是一组以球坯自 转轴为轴的圆环，研磨盘沿着三接触点的三个同轴圆迹线对球坯进行"重复性"研磨，不利 于球坯表面迅速获得均匀研磨，在实际加工中需要依靠球坯打滑、搅动等现象，使球坯的自 旋轴与公转轴的相对工件方位发生缓慢变化，达到均匀研磨的目的，但这种自旋角的变化非常缓慢，是随机、不可控的，从而限制了加工的球度和加工效率。 自转角主动控制研磨装置具有可独立转动的三块研磨盘，可以通过控制研磨盘转 速变化来调整球坯的自旋轴的方位，球坯能作"变相对方位"研磨运动，球坯表面的研磨迹 线是以球坯自转轴为轴的空间球面曲线，能够覆盖大部分甚至整个球坯表面，有利于球坯 表面获得均匀、高效的研磨。但装置动力源多，结构及控制系统复杂，对制造和装配精度都 有较高的要求，加工成本高。陶瓷球磁悬浮研磨加工的主要特征是采用磁流体技术实现对 球坯的高效研磨，除了对球坯的加压的方式不同外，其研磨运动方式同V形槽研磨加工和 锥形盘研磨加工中的运动方式基本相同，因此，在其加工过程中球度同样受到了限制。磁悬 浮研磨加工装置和控制复杂，磁流体的成本也较高。
技术实现思路
为了克服已有球形零件研磨装置的不能同时兼顾加工成本和加工精度、加工效率 的不足，本技术提供一种结构简单、加工成本低，同时具有较高的加工精度和加工效率 的高精度球双自转V形槽高效研磨装置。 本技术解决其技术问题所采用的技术方案是 —种高精度球双自转V形槽高效研磨装置，包括机架、安装在机架上的研磨盘装 置和载荷加压装置，所述研磨盘装置包括上研磨盘，所述上研磨盘上端安装载荷加压装置， 所述的高精度球双自转V形槽高效研磨装置还包括下研磨盘内盘和下研磨盘外盘，所述的 下研磨盘外盘和下研磨盘内盘以同轴形式布置，所述下研磨盘内盘嵌套在所述下研磨盘外 盘内，所述下研磨盘内盘外侧的锥面研磨面和所述下研磨盘外盘内侧的锥形研磨面构成V 形槽结构，所述下研磨盘内盘固定安装在机架上，所述上研磨盘安装在转轴上，所述转轴连 接上研磨盘驱动电机，所述下研磨盘外盘安装在主轴上，所述主轴连接下研磨盘外盘驱动 电机。 进一步，所述的载荷加压装置为液压-弹簧载荷加压装置，所述载荷加压装置下 端浮动地安装所述上研磨盘和测力计，载荷加压装置上还设有当上研磨盘下降到位后将上 研磨盘锁紧定位的锁紧装置。 更进一步，所述机架包括底座、立柱和横梁，所述底座上安装立柱，两个立柱之间 安装横梁，所述液压_弹簧载荷加压装置的液压缸安装在所述横梁上。 本技术的技术构思为双自转V形槽高效研磨装置采用三块研磨盘构成构成 V形槽结构，与陶瓷球构成三点接触进行研磨，上研磨盘、下研磨盘外盘作为原动件就完全 可以实现球坯在两个自由度方向上的旋转运动，通过调整这两块研磨盘的转速组合，实现 球坯自转角的变化，使研磨轨迹能均匀覆盖整个球坯表面，快速修正球形误差；下研磨盘内 盘固定不动；液压_弹簧载荷加压装置通过上研磨盘对球坯施加载荷。 该V形槽研磨装置采用一块上研磨盘和两块下研磨盘构成研磨盘组件。上研磨盘 在加工过程中由单独的电机驱动通过齿轮传动做旋转运动，下端面为研磨面，液压_弹簧 载荷加压装置通过上研磨盘对球坯施加弹性载荷，使较大的球受到较大的载荷，从而在加 工过程中始终能保证较好的磨削尺寸选择性——磨大球，不磨或少磨小球；磨球坯的长轴， 不磨或少磨短轴。下研磨盘由内外两个盘组成，下研磨盘外盘由单独的电机驱动，做独立 转动；下研磨盘内盘与机架相连；下研磨盘内盘外侧的锥面研磨面和下研磨盘外盘的内侧的锥形研磨面构成V形槽结构。加工过程中，陶瓷球坯在V形槽中受到研磨盘的驱动公转 并自转，在磨料的作用下实现材料去除，研磨成球。由于存在两个驱动，完全可以实现球坯 两个自由度方向的旋转，实现完整的成球运动，即通过控制上研磨盘和下研磨盘外盘的转 速组合，可使研磨过程中球坯的自旋轴与公转轴的相对方位发生变化，实现球坯"变相对方 位"的成球运动，使球坯表面获得均匀研磨，快速修正球形偏差，从而提高加工精度与加工 效率。 陶瓷球研磨/抛光过程中，其单个陶瓷球研磨机理分析如下下研磨盘内盘不转 动，上研磨盘和下研磨盘外盘独立转动；假设球坯为标准球体，球坯和研磨盘接触点之间无 变形，无相对滑动，球坯之间无推挤现象，陶瓷球只受研磨盘作用，下研磨盘通过与陶瓷球 的接触点无滑动地带动陶瓷球作研磨运动。设定研磨盘与陶瓷球的接触点分别为A、 B、 C。 三接触点到下研磨盘回转轴的距离分别为m下研磨盘外盘转速本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高精度球双自转Ｖ形槽高效研磨装置，包括机架、安装在机架上的研磨盘装置和载荷加压装置，所述研磨盘装置包括上研磨盘，所述上研磨盘上端安装载荷加压装置，其特征在于：所述的高精度球双自转Ｖ形槽高效研磨装置还包括下研磨盘内盘和下研磨盘外盘，所述的下研磨盘外盘和下研磨盘内盘以同轴形式布置，所述下研磨盘内盘嵌套在所述下研磨盘外盘内，所述下研磨盘内盘外侧的锥面研磨面和所述下研磨盘外盘内侧的锥形研磨面构成Ｖ形槽结构，所述下研磨盘内盘固定安装在机架上，所述上研磨盘安装在转轴上，所述转轴连接上研磨盘驱动电机，所述下研磨盘外盘安装在主轴上，所述主轴连接下研磨盘外盘驱动电机。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：袁巨龙，吕冰海，王志伟，范红伟，
申请(专利权)人：浙江工业大学，湖南大学，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]
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