專利名稱：一種軸承及精密機(jī)械用陶瓷球加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于軸承及精密機(jī)械的陶瓷球的加工裝置。
背景技術(shù)：
用先進(jìn)陶瓷(馮乂為主)作為球體，鋼作為內(nèi)外圈的混合軸承始于上世紀(jì)七十年
代初期，現(xiàn)在已商業(yè)化生產(chǎn)。我國則從上世紀(jì)九十年代開始研制該混合軸承，現(xiàn)在亦步入一定規(guī)模的生產(chǎn)。由于陶瓷球具有高硬度、高強(qiáng)度、低比重以及耐高溫、耐腐蝕和電氣絕緣等優(yōu)異性能，已越來越多用于制造高剛度和高轉(zhuǎn)速軸承，并應(yīng)用在各種不同的機(jī)械上。近期由于大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電成為我國發(fā)展新能源國策的重要內(nèi)容，需要大批生產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計壽命一般為20-30年，但已發(fā)現(xiàn)在服役期內(nèi)，大多風(fēng)力發(fā)電機(jī)即出現(xiàn)風(fēng)葉調(diào)整軸承過早磨損，齒輪箱軸承也出現(xiàn)針孔狀損傷的情況。為了解釋上述問題，使用帶陶瓷球的混合軸承代替風(fēng)力發(fā)電機(jī)原先使用的全鋼軸承被認(rèn)為是優(yōu)先選項(xiàng)。在這樣的背景推動下，市面對陶瓷球的需求，不論從數(shù)量或品種上都越來越大。然而由于先進(jìn)陶瓷的硬度很高，達(dá)1300-1600HV，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出軸承鋼的700Hv，磨削或研磨都相當(dāng)困難。同時陶瓷球坯由燒結(jié)而成，毛坯精度較低，留有較大的加工余量，因此陶瓷球的加工相當(dāng)費(fèi)時。目前對陶瓷球的磨削、研磨以及精研，均沿用加工鋼球的工藝和設(shè)備，只是在磨料方面有所不同，生產(chǎn)效率較低。結(jié)合圖1，現(xiàn)有的研磨陶瓷球的方法為在固定盤1上加載壓力P，在轉(zhuǎn)動盤3上開有V型槽，在V型槽中放入待加工的陶瓷球2，磨料4分布于轉(zhuǎn)動盤3、固定盤1和陶瓷球2 之間，其中，固定盤1與轉(zhuǎn)動盤3的軸心相重合，研磨時，轉(zhuǎn)動盤3由電機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)動，電機(jī)的線速N —般控制在2. 3米/秒以下，壓力P則需要控制在20-40 X IO3牛頓，磨盤材料通常采用合金鑄鐵材料，通過磨料對陶瓷球2進(jìn)行切削，磨削直徑7毫米陶瓷坯球，其研磨率只能達(dá)到0. 2 0. 3微米/分。同時，一些國外研究報導(dǎo)表明，用帶V型槽的單盤驅(qū)動磨球時， 球面與磨盤的接觸軌跡為一個固定的圓環(huán)，這是一個很不理想結(jié)果。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的一個目的是提供一種提高先進(jìn)陶瓷球研磨效率的裝置。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提供了一種軸承及精密機(jī)械用陶瓷球加工裝置，包括支架，其特征在于還包括一浮動板，安裝在所述支架上，并在其上可上下移動；一力發(fā)生裝置，對所述浮動板產(chǎn)生一豎直向上的力；一下磨盤，安裝在所述浮動板上，并由第一變頻電機(jī)驅(qū)動繞中心軸Γ2旋轉(zhuǎn)；一上磨盤，固定在所述下磨盤的上方，并由第二變頻電機(jī)驅(qū)動繞中心軸&旋轉(zhuǎn)，該
上磨盤與所述下磨盤的旋轉(zhuǎn)方向相反，中心軸A與中心軸巧之間間隔一距離e。進(jìn)一步，所述支架包括上固定板及底座，在上固定板與底座之間固定有豎直的導(dǎo)向柱，在導(dǎo)向柱外套有導(dǎo)向軸承，所述浮動板的兩端分別固定在一個導(dǎo)向軸承上。所述力發(fā)生裝置包括位于所述支架底部的負(fù)重及固定在所述支架頂部的滑輪，鋼絲繩的一端連接負(fù)重，另一端繞過滑輪連接所述浮動板。在所述下磨盤的外緣及中部分別安裝一圈外圍擋圈及內(nèi)圍擋圈，外圍擋圈及內(nèi)圍擋圈用于防止所述陶瓷球外逸。本實(shí)用新型提供的裝置采用輕載高速代替沿用的重載低速進(jìn)行研磨，磨削直徑7 毫米陶瓷坯球，其平均的粗磨效率可達(dá)6. 45微米/分，精磨的效率可達(dá)2. 03微米/分，大大提高了研磨效率。更進(jìn)一步，本實(shí)用新型提供的方法用偏心安裝的雙盤驅(qū)動代替沿用的單盤驅(qū)動，可以避免加工不均勻的缺點(diǎn)。綜上所述，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是可用來對陶瓷球進(jìn)行坯球粗磨、半精磨及研磨。 生產(chǎn)效率平均可提高5至8倍，更進(jìn)一步，還能保證加工的均勻性。

圖1為現(xiàn)有的研磨示意圖；圖2為本實(shí)用新型提供的一種軸承及精密機(jī)械用陶瓷球加工裝置示意圖；圖3為一種軸承用先進(jìn)陶瓷球高效研磨方法示意圖；圖4為原理說明圖。附圖標(biāo)記說明[0022]1固定盤2陶瓷球[0023]3轉(zhuǎn)動盤4磨料[0024]5上磨盤6下磨盤[0025]7外圍擋圈8內(nèi)圍擋圈[0026]9循環(huán)水10浮動板[0027]11第一變頻電機(jī)12第二變頻電機(jī)[0028]13上固定板14底座[0029]15導(dǎo)向柱16導(dǎo)向軸承[0030]17滑輪18鋼絲繩[0031]19平衡重20砝碼
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型更明顯易懂，茲以一優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。如圖2所示，本實(shí)用新型還提供了一種采用上述方法的裝置，包括支架，浮動板 10，安裝在支架上，并在其上可上下移動。力發(fā)生裝置對所述浮動板10產(chǎn)生一豎直向上的
力。下磨盤6安裝在浮動板10上，并由第一變頻電機(jī)11驅(qū)動繞中心軸Γ2旋轉(zhuǎn)。上磨盤5 固定在下磨盤6的上方，并由第二變頻電機(jī)12驅(qū)動繞中心軸Z1旋轉(zhuǎn)，該上磨盤5與下磨盤 6的旋轉(zhuǎn)方向相反，中心軸'Λ與中心軸A之間間隔一距離e。支架包括上固定板13及底座14，在上固定板13與底座14之間固定有豎直的導(dǎo)向柱15，在導(dǎo)向柱15外套有導(dǎo)向軸承16，所述浮動板10的兩端分別固定在一個導(dǎo)向軸承16
4上。力發(fā)生裝置包括位于所述支架底部的負(fù)重及固定在所述支架頂部的滑輪17，鋼絲繩18的一端連接負(fù)重，另一端繞過滑輪17連接所述浮動板10。負(fù)重包括平衡重19及砝碼 20，浮動板10及安裝于其上的所有部件，包括加入陶瓷坯球2后的所有重量，與平衡重19 平衡，因而加載的拉力僅由加載的砝碼20來決定，可以實(shí)現(xiàn)很輕的加載壓力，最小砝碼20 的重量為5牛頓。在下磨盤6的外緣及中部分別安裝一圈外圍擋圈7及內(nèi)圍擋圈8，外圍擋圈7及內(nèi)圍擋圈8用于防止所述陶瓷球2外逸。上述裝置的工作原理是結(jié)合圖3，其步驟為將待研磨的陶瓷球2置于上磨盤5與下磨盤6之間，下磨盤 6由第一變頻電機(jī)驅(qū)動繞中心軸A旋轉(zhuǎn)，在下磨盤6上加載拉力，上磨盤5同時由第二變頻電機(jī)驅(qū)動繞中心軸A旋轉(zhuǎn)，該上磨盤5的旋轉(zhuǎn)方向與所述下磨盤6的旋轉(zhuǎn)方向相反，中心軸 A與所述中心軸A之間間隔一距離e。若為磨削，則將第一變頻電機(jī)的線速度Y2及第二變頻電機(jī)的線速度N1控制在6 8米/秒，將拉力控制在50 100牛，若為研磨，則將第一變
頻電機(jī)的線速度巧及第二變頻電機(jī)的線速度珂控制在5 7米/秒，將拉力控制在40 80牛。進(jìn)一步，在下磨盤6的外緣及中部分別安裝一圈外圍擋圈7及內(nèi)圍擋圈8，外圍擋圈7及內(nèi)圍擋圈8用于防止所述陶瓷球2外逸。在外圍擋圈7、內(nèi)圍擋圈8及下磨盤6共同形成的槽內(nèi)加入循環(huán)水9，通過循環(huán)水
9來清洗陶瓷磨屑。其中，第一變頻電機(jī)為分檔調(diào)速，第二變頻電機(jī)為連續(xù)調(diào)速。上磨盤5及下磨盤6 為金剛石磨盤。上述方法的第一個特征是用輕載高速代替原先的重載低速進(jìn)行研磨，其原理是提高陶瓷球與磨盤接觸處點(diǎn)的滑動速度以增加微切削作用，即提高研磨率。不論磨具如何，輕載高速的方法可以大大提高研磨效率。其更進(jìn)一步的特征是用偏心安裝的雙盤驅(qū)動代替沿用的單盤驅(qū)動。如圖4所示， 假設(shè)被加工陶瓷球從位置a轉(zhuǎn)到與下磨盤軸線對稱的位置b時，球中心與下磨盤軸線距離是相等的，即rda=rdb ；而與上磨盤軸線距離不等，有rua > rub。因而，以下磨盤驅(qū)動陶瓷球自旋的角速度向量，《da與codb，在數(shù)值上是相等的。而以上磨盤驅(qū)動陶瓷球自旋的角速度向量《ua與coub是不等的，因此，當(dāng)球從位置a公轉(zhuǎn)至位置b時，其合成的角速度向量發(fā)生不斷的變化，也就是球在公轉(zhuǎn)時其自轉(zhuǎn)軸線位置不斷改變，由此可知，球面與磨盤的接觸軌跡不可能是一個圓環(huán)，而是不斷地順次展開，從而保證了加工的均勻性。
權(quán)利要求1.一種軸承及精密機(jī)械用陶瓷球加工裝置，包括支架，其特征在于還包括 一浮動板(10)，安裝在所述支架上，并在其上可上下移動；一力發(fā)生裝置，對所述浮動板(10)產(chǎn)生一豎直向上的力；一下磨盤(6)，安裝在所述浮動板(10)上，并由第一變頻電機(jī)(11)驅(qū)動繞中心軸 A旋轉(zhuǎn)；一上磨盤(5)，固定在所述下磨盤(6)的上方，并由第二變頻電機(jī)(12)驅(qū)動繞中心軸F1旋轉(zhuǎn)，該上磨盤(5)與所述下磨盤(6)的旋轉(zhuǎn)方向相反，中心軸”與中心軸&之間間隔一距離e。
2.如權(quán)利要求1所述的一種軸承及精密機(jī)械用陶瓷球加工裝置，其特征在于所述支架包括上固定板(13)及底座(14)，在上固定板(13)與底座(14)之間固定有豎直的導(dǎo)向柱 (15)，在導(dǎo)向柱(15)外套有導(dǎo)向軸承(16)，所述浮動板(10)的兩端分別固定在一個導(dǎo)向軸承(16)上。
3.如權(quán)利要求1所述的一種軸承及精密機(jī)械用陶瓷球加工裝置，其特征在于所述力發(fā)生裝置包括位于所述支架底部的負(fù)重及固定在所述支架頂部的滑輪(17)，鋼絲繩(18) 的一端連接負(fù)重，另一端繞過滑輪(17)連接所述浮動板(10)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種軸承及精密機(jī)械用陶瓷球加工裝置，其特征在于在所述下磨盤(6)的外緣及中部分別安裝一圈外圍擋圈(7)及內(nèi)圍擋圈(8)，外圍擋圈(7)及內(nèi)圍擋圈(8)用于防止所述陶瓷球(2)外逸。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種軸承及精密機(jī)械用陶瓷球加工裝置，包括支架，其特征在于還包括一浮動板，安裝在所述支架上，并在其上可上下移動；一力發(fā)生裝置，對所述浮動板產(chǎn)生一豎直向上的力；一下磨盤，安裝在所述浮動板上，并由第一變頻電機(jī)驅(qū)動繞中心軸Y2旋轉(zhuǎn)；一上磨盤，固定在所述下磨盤的上方，并由第二變頻電機(jī)驅(qū)動繞中心軸Y1旋轉(zhuǎn)，該上磨盤與所述下磨盤的旋轉(zhuǎn)方向相反，中心軸Y2與中心軸Y1之間間隔一距離e。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是可用來對陶瓷球進(jìn)行坯球粗磨、半精磨及研磨。生產(chǎn)效率平均可提高5至8倍，更進(jìn)一步，還能保證加工的均勻性。
文檔編號B24B37/02GK202097654SQ20112008864
公開日2012年1月4日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者劉國成, 吳連生, 羅唯力 申請人:上海步進(jìn)精密陶瓷有限公司