螺旋分離式v形槽的高精度球體加工設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種螺旋分離式V形槽的高精度球體加工設(shè)備，包括機(jī)架、軸螺旋半槽、滑動(dòng)螺旋半槽和套筒；軸螺旋半槽為帶有左半V形槽的螺旋結(jié)構(gòu)，軸螺旋半槽固定于機(jī)架上；滑動(dòng)螺旋半槽為帶有右半V形槽的螺旋套筒式結(jié)構(gòu)，滑動(dòng)螺旋半槽可左右滑動(dòng)地裝配于軸螺旋半槽上，軸螺旋半槽的左半V形槽與滑動(dòng)螺旋半槽的右半V形槽組成具有間隙的螺旋分離式V形槽，軸螺旋半槽、滑動(dòng)螺旋半槽位于套筒內(nèi)，套筒與用于驅(qū)動(dòng)套筒旋轉(zhuǎn)的套筒驅(qū)動(dòng)裝置連接，滑動(dòng)螺旋半槽一端與用于對(duì)滑動(dòng)螺旋半槽加壓的加壓系統(tǒng)連接，加壓系統(tǒng)安裝在機(jī)架上，套筒內(nèi)壁與螺旋分離式V形槽之間形成供被加工球體放入的加工工位。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)能較高的加工精度、加工效率和加工一致性。
【專利說明】螺旋分離式V形槽的高精度球體加工設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及球體加工工藝，尤其是一種高精度球體加工設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]高精度球是圓度儀、陀螺、軸承和精密測(cè)量中的重要元件，并常作為精密測(cè)量的基準(zhǔn)，在精密設(shè)備和精密加工中具有十分重要的地位。特別是在球軸承中大量使用，是球軸承的關(guān)鍵零件。軸承球的精度(球形偏差、球直徑變動(dòng)量和表面粗糙度)直接影響著球軸承的運(yùn)動(dòng)精度、噪聲及壽命等技術(shù)指標(biāo)，進(jìn)而影響設(shè)備、儀器的性能。
[0003]球體加工方法對(duì)球的研磨精度和效率有著重要的影響。目前，國(guó)內(nèi)外已有一些相應(yīng)的方法加工球，主要包括研具加工方法和磨盤加工方法。研具加工方法一次只能磨一顆球，加工效率低，精度高。磨盤研磨法加工效率高，但精度低，其包括V形槽研磨法、圓溝槽研磨法、錐形盤研磨法、自轉(zhuǎn)角主動(dòng)控制研磨法、磁懸浮研磨法等。在V形槽研磨加工、圓溝槽研磨加工、錐形盤研磨加工等加工過程中，球坯只能作“不變相對(duì)方位”研磨運(yùn)動(dòng)，即球坯的自轉(zhuǎn)軸對(duì)公轉(zhuǎn)軸的相對(duì)空間方位固定，球還繞著一固定的自轉(zhuǎn)軸自轉(zhuǎn)。實(shí)踐和理論分析都表明“不變相對(duì)方位”研磨運(yùn)動(dòng)對(duì)球的研磨是不利的，球坯與研磨盤的接觸點(diǎn)在球坯表面形成的研磨跡線是一組以球坯自轉(zhuǎn)軸為軸的圓環(huán)，研磨盤沿著三接觸點(diǎn)的三個(gè)同軸圓跡線對(duì)球坯進(jìn)行“重復(fù)性”研磨，不利于球坯表面迅速獲得均勻研磨。在實(shí)際加工中需要依靠球坯打滑、攪動(dòng)等現(xiàn)象，使球坯的自旋軸與公轉(zhuǎn)軸的相對(duì)工件方位發(fā)生緩慢變化，達(dá)到均勻研磨的目的，但這種自轉(zhuǎn)角的變化非常緩慢，是隨機(jī)、不可控的，從而限制了加工的球度和加工效率。而自轉(zhuǎn)角主動(dòng)控制研磨法具有可獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)的三塊研磨盤，可以通過控制研磨盤轉(zhuǎn)速變化來調(diào)整球坯的自旋軸的方位，球坯能作“變相對(duì)方位”研磨運(yùn)動(dòng)，球坯表面的研磨跡線是以球坯自轉(zhuǎn)軸為軸的空間球面曲線，能夠覆蓋大部分甚至整個(gè)球坯表面，有利于球坯表面獲得均勻、高效的研磨，但加工裝置復(fù)雜。雙轉(zhuǎn)盤研磨方式在自轉(zhuǎn)角主動(dòng)控制研磨法的基礎(chǔ)上，優(yōu)化加工裝置，三塊轉(zhuǎn)盤只需其中兩塊旋轉(zhuǎn)，另一塊固定不動(dòng)，通過調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)球坯的“變相對(duì)方位”研磨運(yùn)動(dòng)。此方法優(yōu)化了機(jī)構(gòu)，但加工過程中只有一道溝槽，不利于批量加工。磁懸浮研磨方法的主要特征是采用磁流體技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)球坯的高效研磨，除了對(duì)球坯的加壓的方式不同外，其研磨運(yùn)動(dòng)方式同V形槽研磨加工和錐形盤研磨加工中的運(yùn)動(dòng)方式基本相同，因此，在其加工過程中球度同樣受到了限制。
[0004]因此，對(duì)于高精度球的加工，急需一種能實(shí)現(xiàn)較高的加工精度和加工效率以及批次性好的高精度球體加工方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有球體加工方式的球度和加工效率低、加工一致性差、加工裝置和控制復(fù)雜的不足，本發(fā)明提供一種能實(shí)現(xiàn)較高的加工精度、加工效率和加工一致性的高精度球體加工設(shè)備。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種螺旋分離式V形槽的高精度球體加工設(shè)備，包括機(jī)架、軸螺旋半槽、滑動(dòng)螺旋半槽和套筒；所述軸螺旋半槽為帶有左半V形槽的螺旋結(jié)構(gòu)，所述軸螺旋半槽固定于機(jī)架上；所述滑動(dòng)螺旋半槽為帶有右半V形槽的螺旋套筒式結(jié)構(gòu)，所述滑動(dòng)螺旋半槽可左右滑動(dòng)地裝配于所述軸螺旋半槽上，所述軸螺旋半槽的左半V形槽與所述滑動(dòng)螺旋半槽的右半V形槽組成具有間隙的螺旋分離式V形槽，所述軸螺旋半槽、滑動(dòng)螺旋半槽位于套筒內(nèi)，所述套筒與用于驅(qū)動(dòng)套筒旋轉(zhuǎn)的套筒驅(qū)動(dòng)裝置連接，所述滑動(dòng)螺旋半槽一端與用于對(duì)滑動(dòng)螺旋半槽加壓的加壓系統(tǒng)連接，所述加壓系統(tǒng)安裝在機(jī)架上，所述套筒內(nèi)壁與螺旋分離式V形槽之間形成供被加工球體放入的加工工位。
[0008]進(jìn)一步，所述設(shè)備還包括用以實(shí)現(xiàn)球坯循環(huán)加工的循環(huán)系統(tǒng)，所述循環(huán)系統(tǒng)安裝于所述套筒外側(cè)，所述螺旋分離式V形槽的入口與循環(huán)系統(tǒng)的出口連通，所述螺旋分離式V形槽的出口與所述循環(huán)系統(tǒng)的入口連通。
[0009]再進(jìn)一步，所述的加壓系統(tǒng)是彈簧載荷加壓裝置、液壓加壓裝置或氣壓加壓裝置；也可以采用彈簧與其它任一一種加壓方式的組合。
[0010]加工過程中，所述軸螺旋半槽與滑動(dòng)螺旋半槽同軸裝配，由于所述分離式V形槽上每點(diǎn)到軸線距離相等，故加工過程中所有被加工球體公轉(zhuǎn)速度及循環(huán)路徑相同，與傳統(tǒng)多溝道同心圓V形槽內(nèi)外溝道轉(zhuǎn)速不相等的加工方式相比，能實(shí)現(xiàn)球體加工過程中的高度一致性。所述的套筒旋轉(zhuǎn)由套筒驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，在非勻速旋轉(zhuǎn)情況下，通過調(diào)整旋轉(zhuǎn)速度能實(shí)現(xiàn)球體的全包絡(luò)；在勻速旋轉(zhuǎn)情況下，裝置的機(jī)構(gòu)布置采用臥式，由于自身重力影響，加上外循環(huán)系統(tǒng)的擾動(dòng)更利于實(shí)現(xiàn)球體全包絡(luò)。球體經(jīng)過循環(huán)加工后球面的精度誤差和尺寸誤差充分均勻化，最終可獲得高精度和高一致性的球體。
[0011]本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在:1、合適調(diào)節(jié)套筒的旋轉(zhuǎn)速度，以及受球體自身的重力干擾，實(shí)現(xiàn)球體均勻研磨；2、球的公轉(zhuǎn)速度均相同，加工循環(huán)路徑也相同，加工一致性好；3、螺旋結(jié)構(gòu)的磨球路徑長(zhǎng)，配合循環(huán)系統(tǒng)，單批次裝球量大，可以高效地得到高精度球體。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是螺旋分離式V形槽的高精度球體加工裝置示意圖。
[0013]圖2是軸螺旋半槽示意圖。
[0014]圖3是滑動(dòng)螺旋半槽示意圖。
[0015]圖4是軸螺旋半槽與滑動(dòng)螺旋半槽裝配示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0017]參照?qǐng)D1?圖4，一種螺旋狀分離式V形槽的高精度球體加工設(shè)備，包括機(jī)架1、軸螺旋半槽2 (參照?qǐng)D2)、滑動(dòng)螺旋半槽6 (參照?qǐng)D3)和套筒5，所述軸螺旋半槽2為帶有左半V形槽的螺旋結(jié)構(gòu)，所述軸螺旋半槽2固定于機(jī)架I上；所述滑動(dòng)螺旋半槽6為帶有右半V形槽的螺旋套筒式結(jié)構(gòu)，所述滑動(dòng)螺旋半槽6可左右滑動(dòng)地裝配于所述軸螺旋半槽2上(參照?qǐng)D4)，所述軸螺旋半槽2的左半V形槽與所述滑動(dòng)螺旋半槽6的右半V形槽組成具有間隙的螺旋分離式V形槽；所述套筒5與用于驅(qū)動(dòng)套筒旋轉(zhuǎn)的套筒驅(qū)動(dòng)裝置8連接，所述滑動(dòng)螺旋半槽一端與用于對(duì)滑動(dòng)螺旋半槽加壓的加壓系統(tǒng)7連接，所述加壓系統(tǒng)7安裝在機(jī)架I上，所述套筒5內(nèi)壁與螺旋分離式V形槽之間形成供被加工球體4放入的加工工位。
[0018]高精度球體加工方法過程如下:被加工球體4放入螺旋分離式V形槽內(nèi)，所述被加工球體位于套筒5內(nèi)壁與螺旋分離式V形槽之間；所述加壓系統(tǒng)7安裝于滑動(dòng)螺旋半槽2一端，通過調(diào)整所述滑動(dòng)螺旋半槽2的位置對(duì)球體施加載荷；當(dāng)所述套筒5旋轉(zhuǎn)時(shí),帶動(dòng)球體4在所述螺旋分離式V形槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)研磨加工。
[0019]所述循環(huán)系統(tǒng)安裝于所述套筒5外側(cè)，所述螺旋分離式V形槽的入口與循環(huán)系統(tǒng)的出口連通，所述螺旋分離式V形槽的出口與所述循環(huán)系統(tǒng)的入口連通，經(jīng)循環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)球體循環(huán)加工。
[0020]再進(jìn)一步，所述的加壓系統(tǒng)7為彈簧載荷加壓裝置、液壓加壓裝置或氣壓加壓裝置；也可以采用彈簧與其它任一一種加壓方式的組合。所述的套筒5旋轉(zhuǎn)為勻速旋轉(zhuǎn)或非勻速旋轉(zhuǎn)。所述的套筒5旋轉(zhuǎn)非勻速旋轉(zhuǎn)為正弦曲線波動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
[0021]本實(shí)施例的工作過程為:加工時(shí)，球體4被多次循環(huán)加工。球4所受載荷大小，可由加壓系統(tǒng)7調(diào)節(jié)滑動(dòng)螺旋半槽6，使之左右移動(dòng)實(shí)現(xiàn)彈性加壓。球4在螺旋分離式V形槽軌道上運(yùn)動(dòng)，主要是由套筒5驅(qū)動(dòng)，在設(shè)計(jì)螺旋結(jié)構(gòu)時(shí)，選擇合適的螺旋角。套筒5的轉(zhuǎn)速由套筒驅(qū)動(dòng)裝置的電機(jī)控制，為了讓球自轉(zhuǎn)角變動(dòng)，選擇合適的轉(zhuǎn)速變化規(guī)律實(shí)現(xiàn)。球進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)3時(shí)要保證進(jìn)球和出球的流暢性。循環(huán)結(jié)構(gòu)的磨球路徑長(zhǎng)，球裝載量大，可實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種螺旋分離式V形槽的高精度球體加工設(shè)備，其特征在于:包括機(jī)架、軸螺旋半槽、滑動(dòng)螺旋半槽和套筒；所述軸螺旋半槽為帶有左半V形槽的螺旋結(jié)構(gòu)，所述軸螺旋半槽固定于機(jī)架上；所述滑動(dòng)螺旋半槽為帶有右半V形槽的螺旋套筒式結(jié)構(gòu)，所述滑動(dòng)螺旋半槽可左右滑動(dòng)地裝配于所述軸螺旋半槽上，所述軸螺旋半槽的左半V形槽與所述滑動(dòng)螺旋半槽的右半V形槽組成具有間隙的螺旋分離式V形槽，所述軸螺旋半槽、滑動(dòng)螺旋半槽位于套筒內(nèi)，所述套筒與用于驅(qū)動(dòng)套筒旋轉(zhuǎn)的套筒驅(qū)動(dòng)裝置連接，所述滑動(dòng)螺旋半槽一端與用于對(duì)滑動(dòng)螺旋半槽加壓的加壓系統(tǒng)連接，所述加壓系統(tǒng)安裝在機(jī)架上，所述套筒內(nèi)壁與螺旋分離式V形槽之間形成供被加工球體放入的加工工位。
2.如權(quán)利要求1所述的一種螺旋分離式V形槽的高精度球體加工設(shè)備，其特征在于:所述設(shè)備還包括用以實(shí)現(xiàn)球坯循環(huán)加工的循環(huán)系統(tǒng)，所述循環(huán)系統(tǒng)安裝于所述套筒外側(cè)，所述螺旋分離式V形槽的入口與循環(huán)系統(tǒng)的出口連通，所述螺旋分離式V形槽的出口與所述循環(huán)系統(tǒng)的入口連通。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種螺旋分離式V形槽的高精度球體加工設(shè)備，其特征在于:所述的加壓系統(tǒng)是彈簧載荷加壓裝置、液壓加壓裝置或氣壓加壓裝置。
【文檔編號(hào)】B24B37/34GK104191351SQ201410436910
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】董晨晨, 陳微, 呂冰海, 趙天晨, 陳芝向, 戴偉濤, 鄧乾發(fā), 袁巨龍 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)