基于變曲率溝槽研磨的高精度陶瓷球加工設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種基于變曲率溝槽研磨的高精度陶瓷球加工設(shè)備，包括加載系統(tǒng)、上研磨盤和下研磨盤；所述上研磨盤和下研磨盤分別與驅(qū)動(dòng)裝置連接，所述加載裝置位于上研磨盤上，所述下研磨盤上開有變曲率溝槽，所述溝槽結(jié)構(gòu)和另一研磨盤一起構(gòu)成研磨待加工球坯的三個(gè)加工接觸點(diǎn)；所述設(shè)備還包括工件循環(huán)系統(tǒng)，所述變曲率溝槽的入口與所述工件循環(huán)系統(tǒng)出口連接，所述工件循環(huán)系統(tǒng)的入口與所述變曲率溝槽的出口相接，所述變曲率溝槽的入口位于所述下研磨盤的中心。本發(fā)明既能實(shí)現(xiàn)較高的加工精度和加工效率、又對(duì)裝置要求較低。
【專利說明】 基于變曲率溝槽研磨的高精度陶瓷球加工設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高精度陶瓷球加工設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]高精度球是是圓度儀、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。與傳統(tǒng)的軸承鋼球材料(GCrl5)相比，氮化硅等先進(jìn)陶瓷材料具有耐磨、耐高溫、耐腐蝕、無磁性、低密度(為軸承鋼的40%左右)，熱脹系數(shù)小(為軸承鋼的25%)及彈性模量大(為軸承鋼的1.5倍)等一系列優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是制造噴氣引擎、精密高速機(jī)床、精密儀器中高速、高精度及特殊環(huán)境下工作軸承球的最佳材料。
[0003]對(duì)于陶瓷球的研磨加工，國內(nèi)外已有一些相應(yīng)的加工方法，如:V形槽研磨、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)，即球還的自旋軸對(duì)公轉(zhuǎn)軸的相對(duì)空間方位固定，球還繞著一固定的自旋軸自轉(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，但這種自旋角的變化非常緩慢，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。上述多種方法中，就所需裝置復(fù)雜程度而言，以傳統(tǒng)V形槽加工方法最為簡(jiǎn)便，磁懸浮研磨以及自轉(zhuǎn)角主動(dòng)控制加工方法相對(duì)復(fù)雜。
[0004]綜上所述，如何控制陶瓷球加工中自轉(zhuǎn)角的變化同時(shí)能配以最簡(jiǎn)便的機(jī)構(gòu)成為獲得高精度球的重要研究內(nèi)容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服已有高精度陶瓷球加工的無法兼顧對(duì)裝置要求較低和加工精度、效率的不足，本發(fā)明提供了一種既能實(shí)現(xiàn)較高的加工精度和加工效率、又對(duì)裝置要求較低的基于變曲率溝槽研磨的高精度陶瓷球加工設(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]一種基于變曲率溝槽研磨的高精度陶瓷球加工設(shè)備，包括加載系統(tǒng)、上研磨盤和下研磨盤；所述上研磨盤和下研磨盤分別與驅(qū)動(dòng)裝置連接，所述加載裝置位于上研磨盤上，所述上研磨盤上開有變曲率溝槽，所述溝槽結(jié)構(gòu)和另一研磨盤一起構(gòu)成研磨待加工球坯的三個(gè)加工接觸點(diǎn)；所述設(shè)備還包括工件循環(huán)系統(tǒng)，所述變曲率溝槽的入口與所述工件循環(huán)系統(tǒng)出口連接，所述工件循環(huán)系統(tǒng)的入口與所述變曲率溝槽的出口相接，所述變曲率溝槽的入口位于所述下研磨盤的中心。
[0008]進(jìn)一步，所述變曲率溝槽中，變曲率溝槽的線距為全等距、全變距或者等距變距同時(shí)存在。
[0009]更進(jìn)一步，所述變曲率曲線為螺旋線、漸開線；也可以選用其他變曲率線。
[0010]本發(fā)明采用上、下研磨盤以及下研磨盤上的螺旋線V形槽構(gòu)成研磨結(jié)構(gòu)，與陶瓷球構(gòu)成三點(diǎn)接觸進(jìn)行研磨，下研磨盤作為原動(dòng)件就完全可以實(shí)現(xiàn)球坯在兩個(gè)自由度方向上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，球體沿著螺旋線軌跡槽運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)“變相對(duì)方位”研磨運(yùn)動(dòng)，使研磨軌跡均勻分布在球的表面上，實(shí)現(xiàn)對(duì)陶瓷球表面的均勻研磨。加壓裝置對(duì)球坯施加彈性載荷，能使較大的球受到較大的載荷，從而在加工過程中始終能保證較好的磨削尺寸選擇性一磨大球，不磨或少磨小球；磨球還的長軸，不磨或少磨短軸，因此能快速修正球形偏差。加工初始，待加工球依次通過工件循環(huán)系統(tǒng)于上研磨盤中心進(jìn)入V形槽入口處，球體在上、下研磨盤之間且于V形槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)，并在V形槽出口處重新進(jìn)入工件循環(huán)系統(tǒng)。在壓力和磨料的作用下，經(jīng)過長時(shí)間加工后，各個(gè)零件的精度誤差和尺寸誤差充分勻化，最終可獲得高精度和高一致性的球體。根據(jù)下研磨盤配置不同螺旋線V形槽，該新型研磨方法可采用數(shù)種結(jié)構(gòu)形式，其設(shè)計(jì)思想和工作原理相同。
[0011]根據(jù)附圖1的示意，溝槽軌跡6，根據(jù)理論推導(dǎo)，得到公式:
【權(quán)利要求】
1.一種基于變曲率溝槽研磨的高精度陶瓷球加工設(shè)備，包括加載系統(tǒng)、上研磨盤和下研磨盤；所述上研磨盤和下研磨盤分別與驅(qū)動(dòng)裝置連接，所述加載裝置位于上研磨盤上，其特征在于:所述下研磨盤上開有變曲率溝槽，所述溝槽結(jié)構(gòu)和另一研磨盤一起構(gòu)成研磨待加工球坯的三個(gè)加工接觸點(diǎn)；所述設(shè)備還包括工件循環(huán)系統(tǒng)，所述變曲率溝槽的入口與所述工件循環(huán)系統(tǒng)出口連接，所述工件循環(huán)系統(tǒng)的入口與所述變曲率溝槽的出口相接，所述變曲率溝槽的入口位于所述下研磨盤的中心。
2.如權(quán)利要求1所述的基于變曲率溝槽研磨的高精度陶瓷球加工設(shè)備，其特征在于:所述螺旋線V形槽中，螺旋線的線距為全等距、全變距或者等距變距同時(shí)存在。
3.如權(quán)利要求1或2所述的基于變曲率溝槽研磨的高精度陶瓷球加工設(shè)備，其特征在于:所述變曲率曲線為螺旋線或漸開線。
【文檔編號(hào)】B24B37/34GK103567855SQ201310470402
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】袁巨龍, 趙萍, 郭偉剛 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)