螺旋分離式v形槽的高精度球體加工方法
【專利摘要】一種螺旋分離式V形槽的高精度球體加工方法，實現(xiàn)所述加工方法的設(shè)備包括機(jī)架、軸螺旋半槽、滑動螺旋半槽和套筒；套筒與用于驅(qū)動套筒旋轉(zhuǎn)的套筒驅(qū)動裝置連接，滑動螺旋半槽一端與用于對滑動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，所述加工方法如下：被加工球體放入螺旋分離式V形槽內(nèi)，所述被加工球體位于套筒內(nèi)壁與螺旋分離式V形槽之間，所述加壓系統(tǒng)通過調(diào)整所述滑動螺旋半槽的位置對球體施加載荷，當(dāng)所述套筒旋轉(zhuǎn)時，帶動所述被加工球體在所述螺旋分離式V形槽內(nèi)運動，實現(xiàn)研磨加工。本發(fā)明能實現(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方法

【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方法。

【背景技術(shù)】
[0002]高精度球是圓度儀、陀螺、軸承和精密測量中的重要元件，并常作為精密測量的基準(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、球直徑變動量和表面粗糙度)直接影響著球軸承的運動精度、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]球體加工方法對球的研磨精度和效率有著重要的影響。目前，國內(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“不變相對方位”研磨運動，即球坯的自轉(zhuǎn)軸對公轉(zhuǎn)軸的相對空間方位固定，球還繞著一固定的自轉(zhuǎn)軸自轉(zhuǎn)。實踐和理論分析都表明“不變相對方位”研磨運動對球的研磨是不利的，球坯與研磨盤的接觸點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的三個同軸圓跡線對球坯進(jìn)行“重復(fù)性”研磨，不利于球坯表面迅速獲得均勻研磨。在實際加工中需要依靠球坯打滑、攪動等現(xiàn)象，使球坯的自旋軸與公轉(zhuǎn)軸的相對工件方位發(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)角主動控制研磨法具有可獨立轉(zhuǎn)動的三塊研磨盤，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“變相對方位”研磨運動，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，通過調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)球坯的“變相對方位”研磨運動。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)實現(xiàn)對球坯的高效研磨，除了對球坯的加壓的方式不同外，其研磨運動方式同V形槽研磨加工和錐形盤研磨加工中的運動方式基本相同，因此，在其加工過程中球度同樣受到了限制。
[0004]因此，對于高精度球的加工，急需一種能實現(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)有球體加工方法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方法。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種螺旋分離式V形槽的高精度球體加工方法，實現(xiàn)所述加工方法的設(shè)備包括機(jī)架、軸螺旋半槽、滑動螺旋半槽和套筒；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)，所述滑動螺旋半槽可左右滑動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、滑動螺旋半槽位于套筒內(nèi)，所述套筒與用于驅(qū)動套筒旋轉(zhuǎn)的套筒驅(qū)動裝置連接，所述滑動螺旋半槽一端與用于對滑動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，所述加工方法如下:被加工球體放入螺旋分離式V形槽內(nèi)，所述被加工球體位于套筒內(nèi)壁與螺旋分離式V形槽之間，所述加壓系統(tǒng)通過調(diào)整所述滑動螺旋半槽的位置對球體施加載荷，當(dāng)所述套筒旋轉(zhuǎn)時，帶動所述被加工球體在所述螺旋分離式V形槽內(nèi)運動，實現(xiàn)研磨加工。
[0008]進(jìn)一步，所述設(shè)備還包括用以實現(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，經(jīng)循環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)球體循環(huán)加工。
[0009]再進(jìn)一步，所述的套筒旋轉(zhuǎn)為勻速旋轉(zhuǎn)或非勻速旋轉(zhuǎn)。
[0010]所述的加壓系統(tǒng)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。
[0011]加工過程中，所述軸螺旋半槽與滑動螺旋半槽同軸裝配，由于所述分離式V形槽上每點到軸線距離相等，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)動裝置驅(qū)動旋轉(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)的擾動更利于實現(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。
[0012]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，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】
[0013]圖1是螺旋分離式V形槽的高精度球體加工裝置示意圖。
[0014]圖2是軸螺旋半槽示意圖。
[0015]圖3是滑動螺旋半槽示意圖。
[0016]圖4是軸螺旋半槽與滑動螺旋半槽裝配示意圖。

【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0018]參照圖1?圖4，一種螺旋狀分離式V形槽的高精度球體加工方法，實現(xiàn)所述加工方法的設(shè)備包括機(jī)架1、軸螺旋半槽2 (參照圖2)、滑動螺旋半槽6 (參照圖3)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)，所述滑動螺旋半槽6可左右滑動地裝配于所述軸螺旋半槽2上(參照圖4)，所述軸螺旋半槽2的左半V形槽與所述滑動螺旋半槽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)動套筒旋轉(zhuǎn)的套筒驅(qū)動裝置8連接，所述滑動螺旋半槽一端與用于對滑動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)架上，所述加工方法如下: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通過調(diào)整所述滑動螺旋半槽2的位置對球體施加載荷；當(dāng)所述套筒5旋轉(zhuǎn)時,帶動球體4在所述螺旋分離式V形槽內(nèi)運動，實現(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)實現(xiàn)球體循環(huán)加工。
[0020]所述的套筒5旋轉(zhuǎn)為勻速旋轉(zhuǎn)或非勻速旋轉(zhuǎn)。
[0021]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。
[0022]本實施例的工作過程為:加工時，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)滑動螺旋半槽6，使之左右移動實現(xiàn)彈性加壓。球4在螺旋分離式V形槽軌道上運動，主要是套筒5驅(qū)動，在設(shè)計螺旋結(jié)構(gòu)時，選擇合適的螺旋角。套筒5的轉(zhuǎn)速由套筒驅(qū)動裝置的電機(jī)控制，為了讓球自轉(zhuǎn)角變動，選擇合適的轉(zhuǎn)速變化規(guī)律實現(xiàn)。球進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)3時要保證進(jìn)球和出球的流暢性。循環(huán)結(jié)構(gòu)的磨球路徑長，球裝載量大，可實現(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方法，其特征在于:實現(xiàn)所述加工方法的設(shè)備包括機(jī)架、軸螺旋半槽、滑動螺旋半槽和套筒；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)，所述滑動螺旋半槽可左右滑動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、滑動螺旋半槽位于套筒內(nèi)，所述套筒與用于驅(qū)動套筒旋轉(zhuǎn)的套筒驅(qū)動裝置連接，所述滑動螺旋半槽一端與用于對滑動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，所述加工方法如下:被加工球體放入螺旋分離式V形槽內(nèi)，所述被加工球體位于套筒內(nèi)壁與螺旋分離式V形槽之間，所述加壓系統(tǒng)通過調(diào)整所述滑動螺旋半槽的位置對球體施加載荷，當(dāng)所述套筒旋轉(zhuǎn)時，帶動所述被加工球體在所述螺旋分離式V形槽內(nèi)運動，實現(xiàn)研磨加工。
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方法，其特征在于:所述設(shè)備還包括用以實現(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，經(jīng)循環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)球體循環(huán)加工。
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方法，其特征在于:所述的套筒旋轉(zhuǎn)為勻速旋轉(zhuǎn)或非勻速旋轉(zhuǎn)。
4.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方法，其特征在于:所述的加壓系統(tǒng)為彈簧載荷加壓裝置、液壓加壓裝置或氣壓加壓裝置。
【文檔編號】B24B11/02GK104440457SQ201410436193
【公開日】2015年3月25日 申請日期: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 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)