專利名稱：減少深溝球軸承溝形誤差的超精方法
技術領域：
本發(fā)明屬于機械加工方法，具體是一種減少深溝球軸承溝道形狀(溝道形狀簡稱溝形)誤差的超精方法。
背景技術：
深溝球軸承的溝道為圓環(huán)面，其與通過套圈軸線的平面相交成為圓弧，該形狀是保證深溝球軸承正常工作的根本。深溝球軸承套圈溝道的超精加工，是提高軸承使用壽命、降低軸承振動與噪音的最后一道加工工序。超精加工在軸承行業(yè)的采用已經(jīng)有很長的歷史，在國內(nèi)被行業(yè)廣泛采用也有40多年。其基本原理是于深溝球軸承的套圈繞其軸線旋轉(zhuǎn)時將油石的端面正對溝道壓在溝道上以溝道的半徑為半徑繞油石的擺動軸線(油石的擺動軸線位于溝道寬度方向的中心平面上)從套圈溝道的寬度中心向兩側(cè)擺動來對溝道表面進行研削加工，以得到溝道表面較低的粗糙度值(一般在RaO. 04微米以下)和保持良好的幾何形狀。以軸承內(nèi)圈為例，假設溝道表面與原始油石的端面(研削面)都是理論上的圓環(huán)面。則在傳統(tǒng)的加工中，油石為橫截面為矩形的長條形，油石的工作端面正對溝道時(即油石的中軸線與套圈的軸線相交并垂直時，油石的中軸線為油石厚度方向的中心平面與油石寬度方向的中心平面的相交線)，油石的寬度方向?qū)谔兹Φ膶挾确较?也是溝道的寬度方向)，油石在寬度方向的兩個平面稱為側(cè)面，油石的兩個側(cè)面平行于套圈的兩個端面，油石的厚度方向與其寬度方向垂直并對應于溝道的一定角度，油石在厚度方向的兩個平面分別稱為頂面、底面，套圈的轉(zhuǎn)動方向為溝道從頂面轉(zhuǎn)至底面。如圖1-4、圖9所示，油石02端面上與油石厚度方向的中心平面相交位置的擺動半徑與溝槽11的曲率半徑相等，油石端面上從與油石厚度方向的中心平面相交位置向頂面、底面偏離的位置的擺動半徑則大于溝槽11的曲率半徑，且越是接近油石的頂面21、底面22，油石的擺動半徑越是大于溝槽11的曲率半徑，故油石的頂面、底面部位的擺動半徑最大。因此，當油石的端面正對溝道時，油石的端面與套圈的溝道相吻合，當油石的端面偏離正對溝道時，油石端面上近鄰油石頂面21、底面22的位置(尤其是棱角處)即與套圈溝道 11表面發(fā)生干涉(詳見圖4，其中的雙點劃線表示油石擺動至一個最大角度的位置)，油石擺動從正對溝道的位置向外，干涉越來越重，溝道的邊緣最大。進一步的，在油石02端面上接近頂面21、底面22的位置，其寬度方向的擺動半徑也是不等的(如內(nèi)圈溝道在該位置的曲率半徑則為從溝底向溝道邊緣是逐漸變小的)，必然造成油石與套圈溝道表面相互之間的不等量消耗，以致破壞溝道表面形狀，尤其是在溝道邊緣與油石端部處的四個棱角處最為嚴重。類同的情形同樣出現(xiàn)在外圈溝道上。因此，油石在套圈溝道里與溝道表面相互干涉而使溝道無法成圓。以6205內(nèi)圈為例，溝道曲率半徑為4. 08mm ；溝道中心直徑31. 062mm ；擋邊直徑為 31. 062mm ；油石寬度為7mm ；油石厚度為5mm ；油石擺動角度均為18° ；當油石擺動到一側(cè)極限位置時，此時單側(cè)發(fā)生的干涉量為0. 12mm3。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題和提出的技術任務是克服現(xiàn)有超精方法破壞溝道表面形狀較為嚴重的缺陷，提供一種減少深溝球軸承溝形誤差的超精方法。為達到上述目的，本發(fā)明的減少深溝球軸承溝形誤差的超精方法，是于深溝球軸承的套圈繞其軸線旋轉(zhuǎn)時將油石的端面正對溝道壓在溝道上以溝道的半徑為半徑繞油石的擺動軸線從套圈溝道的寬度中心向兩側(cè)擺動，所述的擺動軸線位于溝道寬度方向的中心平面上，其特征是所述的油石為橫截面呈菱形的長條形，所述油石的端面正對溝道時令油石的中軸線與套圈的軸線相交并垂直且油石橫截面的一個對角線位于溝道寬度方向的中心平面上。作為優(yōu)選技術措施，所述的油石為正四棱柱。作為優(yōu)選技術措施，所述油石的棱角制成圓角。作為優(yōu)選技術措施，所述油石的端面正對溝道時油石端面的形狀為與套圈的溝道相吻合的圓環(huán)面。作為優(yōu)選技術措施，所述油石從深溝球軸承溝道的寬度中心向兩側(cè)擺動的角度均為 18°。作為優(yōu)選技術措施，將所述的油石夾持在一個夾具上，所述的夾具包括夾持體和配置在所述夾持體上的彈性件，所述的夾持體具有一個方形夾持孔，所述彈性件的彈力指向與所述方形夾持孔的側(cè)壁之間的夾角為銳角。作為優(yōu)選技術措施，所述彈性件的彈力指向與所述方形夾持孔的一個對角線垂直。進一步的，所述方形夾持孔的一個側(cè)壁上開設安置口，所述的彈性件配置在所述的安置口內(nèi)。所述的夾持體具有一對夾持柄，兩夾持柄之間具有連通所述方形夾持孔的縫隙，所述縫隙的內(nèi)端位于所述方形夾持孔的一個夾角處；尤其是，所述縫隙的延伸方向與所述彈性件的彈力指向垂直。本發(fā)明的有益效果是
1、油石擺動時，原來四角邊緣最大的干涉區(qū)域的影響基本消除，以6205內(nèi)圈為例，干涉量僅為原來的1/6不到，這樣可以在成形精磨削的基礎上，經(jīng)過超精加工得到一個幾近理想的溝道幾何形狀和更低的表面粗糙度；
2、由于油石的安置方式，超精油能更好地進入工作區(qū)域，帶走磨屑和熱量，改善了研削潤滑條件；
3、由于油石的安置方式，油石在油石夾擺動時受到的橫向作用力的面積增大，油石不易折斷；
4、隨著干涉區(qū)域的減小，相應有效工作區(qū)域增大，在整個圓周方向上能更有效地改變套圈溝道的圓度和波紋度；
5、由于油石的安置方式，減小了油石隨油石夾在擺動方向上的間隙，從而使油石更穩(wěn)定地工作。


圖1是現(xiàn)有超精方法的油石與套圈的示意圖； 圖2為圖1的左視圖3為圖1的俯視圖4為圖1中的油石與套圈接觸部位的放大示意圖； 圖5是本發(fā)明超精方法的油石與套圈的示意圖； 圖6為圖5的左視圖； 圖7為圖5的俯視圖8為圖5中的油石與套圈接觸部位的放大示意圖9是現(xiàn)有超精方法的油石從正對溝道擺動至最大位置時的示意圖10是本發(fā)明超精方法的油石從正對溝道擺動至最大位置時的示意圖11是本發(fā)明夾具的一種結構示意圖12是圖11所示夾持體的左視圖13是圖11所示油石夾具的俯視圖中標號說明
01-套圈，11-溝道，O0-套圈的軸線，WW-套圈溝道的寬度中心(溝道寬度方向的中心平
面)；
02-油石，21-油石的頂面，22-油石的底面，nn-油石的擺動軸線，zz_油石的中軸線， XX-對角線，yy_對角線；
03-夾具，31-夾持體，32-彈簧塊，33-方形夾持孔，34-安置口，35-夾持柄，36-縫隙， F-彈力，F(xiàn)l-彈力的分力，F(xiàn)2-彈力的分力，aa-方形夾持孔的一個對角線。
具體實施例方式以下結合說明書附圖對本發(fā)明做進一步說明。本發(fā)明的減少深溝球軸承溝形誤差的超精方法，如圖5-8所示(圖8中的雙點劃線表示油石擺動至一個最大角度的位置)，其是于深溝球軸承的套圈01繞其軸線OO旋轉(zhuǎn)時將油石02的端面正對溝道11壓在溝道11上以溝道的半徑為半徑繞油石的擺動軸線rm從套圈溝道11的寬度中心ww(鑒于套圈為圓形，因此該套圈溝道11的寬度中心ww為一個完整的圓，由該圓確定的平面為下文述及的溝道寬度方向的中心平面)向兩側(cè)擺動，油石的擺動軸線nn位于溝道寬度方向的中心平面上，油石為橫截面呈菱形的長條形，油石02的端面正對溝道11時令油石的中軸線zz (參見圖1、圖5)與套圈的軸線Q0相交并垂直且油石橫截面的一個對角線XX位于溝道寬度方向的中心平面上，油石橫截面的另一個對角線yy平行于套圈的軸線00。本發(fā)明的超精方法，相對于現(xiàn)有方法，油石02相對套圈溝道11的姿勢發(fā)生了改變，減少了原來相對于油石的四個棱角端部工作面與套圈溝道表面的干涉部分，從而大大減少了油石四棱角在超精過程中對套圈溝道表面形狀的影響程度，使套圈溝道表面進一步接近理想幾何形狀。本發(fā)明方法中的油石在擺動到邊緣時，油石端部端部的邊緣線與套圈溝道輪廓基本吻合，明顯減少了干涉重疊。本發(fā)明方法的油石使用方法與傳統(tǒng)的油石使用方法中，油石02與套圈溝道11發(fā)
5生干涉的模型分別如圖10和圖9所示(干涉部分為圖中陰影線部分，為了清楚表達，圖中僅顯示為干涉面積的四分之一)。本發(fā)明方法在同樣的溝道表面上的干涉部分由于相對傳統(tǒng)方法去掉了干涉最嚴重的四角，干涉量明顯減小。作為一個特例，油石02為正四棱柱(橫截面呈正方形的長條形)為佳，便于制造。再者，油石的棱角可制成圓角，作為一個特例，當圓角的大小適當時，油石的橫截面可呈橢圓形，橢圓的長軸、短軸分別對應菱形的兩個對角線，若橢圓的長軸、短軸相等，為正圓。為了減少超精初始時的干涉，油石的端面正對溝道時油石端面的形狀為與套圈的溝道相吻合的圓環(huán)面。一般的，油石從深溝球軸承溝道的寬度中心向兩側(cè)擺動的角度均為18°為宜。鑒于本發(fā)明改變了油石的姿態(tài)，因此將油石02夾持在一個夾具03上，該夾具03 如圖11-13所示，其包括夾持體31和配置在夾持體31上的彈簧塊32，夾持體31具有一個方形夾持孔33 (方形夾持孔是以正四棱柱油石為例說明，用于與油石橫截面的形狀向吻合)，彈簧塊32的彈力指向與方形夾持孔33的側(cè)壁之間的夾角為銳角(由于夾持孔為方形， 其側(cè)壁呈平面狀，因此彈簧塊32的彈力指向與方形夾持孔的兩個側(cè)壁的最大夾角為90°， 與另外兩個側(cè)壁呈平行狀態(tài)，除此狀態(tài)外，彈簧塊32的彈力指向與方形夾持孔33的各個側(cè)壁之間即可形成銳角夾角)。這樣以來，彈簧塊32夾持油石02的彈力F可被分解成兩個方向的分力Fl、F2 (參見圖13)，從而將油石02夾持在彈簧塊32與方形夾持孔33的兩個側(cè)壁之間，實現(xiàn)在兩個交叉方向上對油石的夾緊，這樣能使油石夾具與油石配合更加緊密，鎖緊油石，消除油石的竄動。進一步的彈簧塊32的彈力指向與方形夾持孔的一個對角線aa 垂直。方形夾持孔33的一個側(cè)壁上開設安置口 34，彈簧塊32配置在安置口 M內(nèi)。夾持體31具有一對夾持柄35，兩夾持柄35之間具有連通方形夾持孔33的縫隙36，縫隙36的內(nèi)端位于方形夾持孔33的一個夾角處。尤其是縫隙36的延伸方向與彈簧塊32的彈力指向垂直。該夾具在彈簧力的作用下，會產(chǎn)生兩個方向的分力，使其能有效的夾緊油石，使油石夾具與油石配合更加緊密，鎖緊油石，消除油石的晃動。
權利要求
1.減少深溝球軸承溝形誤差的超精方法，是于深溝球軸承的套圈(01)繞其軸線(OO) 旋轉(zhuǎn)時將油石(0 的端面正對溝道(11)壓在溝道上以溝道的半徑為半徑繞油石的擺動軸線(nn)從套圈溝道的寬度中心(WW)向兩側(cè)擺動，所述的擺動軸線(ηη)位于溝道寬度方向的中心平面上，其特征是所述的油石(0 為橫截面呈菱形的長條形，所述油石(0 的端面正對溝道(11)時令油石的中軸線(zz)與套圈的軸線(OO)相交并垂直且油石橫截面的一個對角線(XX)位于溝道寬度方向的中心平面上。
2.根據(jù)權利要求1所述的減少深溝球軸承溝形誤差的超精方法，其特征是所述的油石(02)為正四棱柱。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的減少深溝球軸承溝形誤差的超精方法，其特征是所述油石的棱角制成圓角。
4.根據(jù)權利要求1所述的減少深溝球軸承溝形誤差的超精方法，其特征是所述油石的端面正對溝道時油石端面的形狀為與套圈的溝道相吻合的圓環(huán)面。
5.根據(jù)權利要求1所述的減少深溝球軸承溝形誤差的超精方法，其特征是所述油石從深溝球軸承溝道的寬度中心向兩側(cè)擺動的角度均為18°。
6.根據(jù)權利要求1所述的減少深溝球軸承溝形誤差的超精方法，其特征是將所述的油石(02 )夾持在一個夾具(03 )上，所述的夾具(03 )包括夾持體(31)和配置在所述夾持體 (31)上的彈性件(32)，所述的夾持體(31)具有一個方形夾持孔(33)，所述彈性件(32)的彈力指向與所述方形夾持孔(33)的側(cè)壁之間的夾角為銳角。
7.根據(jù)權利要求6所述的減少深溝球軸承溝形誤差的超精方法，其特征是所述彈性件(32)的彈力指向與所述方形夾持孔(33)的一個對角線(aa)垂直。
8.根據(jù)權利要求6所述的減少深溝球軸承溝形誤差的超精方法，其特征是所述方形夾持孔(33)的一個側(cè)壁上開設安置口(34)，所述的彈性件(32)配置在所述的安置口(34) 內(nèi)。
9.根據(jù)權利要求6所述的減少深溝球軸承溝形誤差的超精方法，其特征是所述的夾持體(31)具有一對夾持柄(35)，兩夾持柄(35)之間具有連通所述方形夾持孔(33)的縫隙 (36)，所述縫隙(36)的內(nèi)端位于所述方形夾持孔(33)的一個夾角處。
10.根據(jù)權利要求9所述的減少深溝球軸承溝形誤差的超精方法，其特征是所述縫隙 (36)的延伸方向與所述彈性件(32)的彈力指向垂直。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種減少深溝球軸承溝形誤差的超精方法，屬于機械加工方法，現(xiàn)有超精方法破壞溝道表面形狀較為嚴重，本發(fā)明是于深溝球軸承的套圈繞其軸線旋轉(zhuǎn)時將油石的端面正對溝道壓在溝道上以溝道的半徑為半徑繞油石的擺動軸線從套圈溝道的寬度中心向兩側(cè)擺動，所述的擺動軸線位于溝道寬度方向的中心平面上，其特征是所述的油石為橫截面呈菱形的長條形，所述油石的端面正對溝道時令油石的中軸線與套圈的軸線相交并垂直且油石橫截面的一個對角線位于溝道寬度方向的中心平面上。油石擺動時，原來四角邊緣最大的干涉區(qū)域的影響基本消除，隨著干涉區(qū)域的減小，相應有效工作區(qū)域增大，在整個圓周方向上能更有效地改變套圈溝道的圓度和波紋度。
文檔編號B24B33/05GK102407480SQ20111044459
公開日2012年4月11日 申請日期2011年12月27日 優(yōu)先權日2011年12月27日
發(fā)明者張迅雷, 汪凱, 汪燮民 申請人:浙江五洲新春集團有限公司