双盘自转偏心V形槽研磨机制造技术

一种双盘自转偏心Ｖ形槽研磨机，包括机架、安装在机架上的上研磨盘和下研磨盘，所述上研磨盘安装在上研磨盘主轴上，所述上研磨盘主轴连接上研磨盘驱动电机，所述下研磨盘连接下研磨盘驱动电机，所述上研磨盘和下研磨盘上下布置，所述机架包括机体和上支架，所述上支架可转动地安装在机体上端，所述上支架上安装上研磨盘，所述机体上安装下研磨盘，所述下研磨盘上表面开有至少三条以上供放置球坯的Ｖ形槽，所述的各条Ｖ形槽为同心圆，所述同心圆的圆心与下研磨盘的圆心重合，所述上研磨盘与下研磨盘相互偏心。本实用新型专利技术提供一种结构简单、制造成本低，同时具有较高的加工精度和加工效率的双盘自转偏心Ｖ形槽研磨机。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及球形零件研磨装置，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。
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) —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 公转轴的相对空伺方位固定，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。因此，对于陶瓷球等难加工材料高精度球的加工，急需一种既有 较高的加工精度和加工效率，又具有结构简单，制造成本较低的陶瓷 球研磨/抛光加工设备。
技术实现思路
为了克服己有球形零件研磨装置的不能兼顾加工精度效率和成本 的不足，本技术提供一种结构简单、制造成本低，同时具有较高 的加工精度和加工效率的双盘自转偏心V形槽研磨机。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种双盘自转偏心V形槽研磨机，包括机架、安装在机架上的上 研磨盘和下研磨盘，所述上研磨盘安装在上研磨盘主轴上，所述上研 磨盘主轴连接上研磨盘驱动电机，所述下研磨盘连接下研磨盘驱动电 机，所述上研磨盘和下研磨盘上下布置，所述机架包括机体和上支架， 所述上支架可转动地安装在机体上端，所述上支架上安装上研磨盘，所述机体上安装下研磨盘，所述下研磨盘上表面开有至少三条以上供 放置球坯的V形槽，所述的各条V形槽为同心圆，所述同心圆的圆心 与下研磨盘的圆心重合，所述上研磨盘与下研磨盘相互偏心。作为优选的一种方案所述上支架包括立柱和横梁，所述立柱固 定安装在机体上，所述横梁可转动地安装在立柱上端，所述横梁上安 装上研磨盘主轴。作为优选的另一种方案所述横梁上安装加压装置，所述加压装 置下端连接可调节下压行程的加压杆，所述加压杆一端套装在上研磨 盘主轴上，所述加压杆一端压在内置蝶形弹簧的法兰盘上，所述法兰 盘套装在上研磨主轴上，所述法兰盘的下端与上研磨盘固定连接。进一步，所述法兰盘连接测力计。所述下研磨盘上开有三条V形槽，当然，V形槽的条数也可以为 3条、4条、5条、7条，甚至更多条，可以根据实际需要进行配置。本技术的技术构思为双盘自转偏心V形槽研磨机采用上下 两块研磨盘构成研磨组件。上、下研磨盘各自由独立电机通过驱动轴 带动，转速可调。下研磨盘上端面开多道V形槽，与同轴三盘、磁流 体研磨方式相比，更适用于大批量生产。上研磨盘的回转主轴不经过 下研磨盘的V形槽的中心，即上下两研磨盘的回转中心不同轴，球坯 与上研磨盘的接触点将沿上盘径向移动。该种方式对上下研磨盘的中心同轴要求不高，但能使研磨轨迹不断变化，与v形槽研磨方式相比，能获得更好的球形偏差。上研磨盘和下研磨盘不同偏心距的设置通过 连接立柱的横梁的转动实现。加压装置(可以是液压、气压或机械加 压)安装于横梁中间。加压杆下端连接上研磨盘，加压杆可上下移动实现上研磨盘的升降。当上研磨盘与球坯接触后，加压杆把压力通过 内置蝶形弹簧的法兰盘传递至上研磨盘，对球坯施加加工载荷。通过 调整加压杆的下压行程条件加工载荷，压力值可以通过测力计显示。 上研磨盘的位置完全由加压杆的行程决定， 一旦行程定下来，上研磨 盘的位置就不动了，保证了稳定加压。本技术的有益效果主要表 现在1、上、下研磨盘各自由独立电机驱动，上研磨盘有一定的周向 转速，且上、下研磨盘存在偏心距可调，使得槽内球坯表面研磨轨迹 更加均匀性，能获得更好的球形偏差；2、下研磨盘可开多道V形槽，球坯自转轴可在180。范围内摆动，且各槽内球坯的研磨方式均匀性相同，加工一致性好，更适用于大批量生产；3、在加工精度、效率及机械结构上具有明显的综合优势。附图说明图1是本技术给出的其中一个实施实例的结构示意图，为研 磨装置整体图。图2是本技术研磨机理图。图3是本技术下精密球本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双盘自转偏心Ｖ形槽研磨机，包括机架、安装在机架上的上研磨盘和下研磨盘，所述上研磨盘安装在上研磨盘主轴上，所述上研磨盘主轴连接上研磨盘驱动电机，所述下研磨盘连接下研磨盘驱动电机，所述上研磨盘和下研磨盘上下布置，其特征在于：所述机架包括机体和上支架，所述上支架可转动地安装在机体上端，所述上支架上安装上研磨盘，所述机体上安装下研磨盘，所述下研磨盘上表面开有至少三条以上供放置球坯的Ｖ形槽，所述的各条Ｖ形槽为同心圆，所述同心圆的圆心与下研磨盘的圆心重合，所述上研磨盘与下研磨盘相互偏心。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁巨龙，王志伟，钱苗，吕冰海，陶黎，陈锋，张克华，
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]