本發(fā)明涉及機(jī)械加工的磨削方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種航空高精度軸承滾子加工方法。

背景技術(shù)：

航空設(shè)備上大量使用到滾子軸承，為了提高軸承的軸向承載能力，消除應(yīng)力集中，降低磨損，提高運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，兩端具有倒角下沉量的滾子應(yīng)用的越來越多。但是滾子兩端的倒角下沉為不規(guī)則的曲面，滾子要求的精度高，加工難度大。傳統(tǒng)加工滾子的方式是采用成型砂輪來進(jìn)行靠模磨削，成型砂輪上預(yù)先開設(shè)出與所需滾子外形相同的輪廓凹槽，然后將直圓柱結(jié)構(gòu)的滾子在成型砂輪進(jìn)行磨削加工，使得滾子的表面形成與成型砂輪的輪廓凹槽貼合的形狀，從而完成滾子的加工。然而此種方法加工出的工件的輪廓形狀差，表面尺寸精度低，并且每加工一種輪廓形狀的工件都需要制造一種成型砂輪，加工效率低成本高，并且成型砂輪的輪廓凹槽在加工過程中會(huì)逐漸磨損，從而進(jìn)一步導(dǎo)致加工精度降低，難以保證滾子兩端下沉量的精度，使得加工出的滾子難以滿足航空設(shè)備的高質(zhì)量需求，磨損的成型砂輪需要及時(shí)更換，更換成本高，影響生產(chǎn)效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題和提出的技術(shù)任務(wù)是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，提供一種航空高精度軸承滾子加工方法，解決目前技術(shù)中傳統(tǒng)成型砂輪的靠模磨削加工輪廓形狀差，精度低，磨損量難以控制，使用壽命短，隨著成型砂輪使用時(shí)間變長(zhǎng)滾子的尺寸偏差加劇的問題。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種航空高精度軸承滾子加工方法，其特征在于，滾子的端部設(shè)置了裝夾位，工作臺(tái)上設(shè)置擺動(dòng)部件，滾子通過裝夾位安裝在擺動(dòng)部件上，擺動(dòng)部件旋轉(zhuǎn)使?jié)L子軸向傾斜，砂輪的回轉(zhuǎn)方向始終和滾子的下沉輪廓磨削點(diǎn)處的法線方向重合，保證砂輪與滾子始終處于點(diǎn)接觸的狀態(tài)。在磨削曲線時(shí)，磨削點(diǎn)在砂輪磨削面上變化，從而給數(shù)控程序的編制和磨削質(zhì)量帶來一定的影響。具體表現(xiàn)為：首先，磨削點(diǎn)在砂輪上不斷變化導(dǎo)致砂輪受力方向也不斷改變，砂輪容易產(chǎn)生軸向變形；其次，通常砂輪軌跡的數(shù)控程序是根據(jù)砂輪外圓最大直徑處的軌跡來編制的，磨削點(diǎn)的變化容易造成干涉、產(chǎn)生過切削、無法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲線輪廓的精密磨削；最后，磨削點(diǎn)的變化會(huì)影響磨削表面質(zhì)量和曲線輪廓精度等。本申請(qǐng)所述的航空高精度軸承滾子加工方法，其加工的軸承滾子兩端的下沉輪廓為弧形外圓結(jié)構(gòu)，砂輪的回轉(zhuǎn)方向始終和滾子的下沉輪廓磨削點(diǎn)處的法線方向重合，砂輪與滾子表面以點(diǎn)接觸進(jìn)行磨削，砂輪對(duì)工件的磨削加工類似于一個(gè)微小的刀尖對(duì)工件的車削加工，磨削力和磨削熱都非常小，并且砂輪總是保持同一吃進(jìn)狀態(tài)，有效控制加工時(shí)的進(jìn)給量使加工尺寸可控，從而提高了加工精度。本發(fā)明利用擺動(dòng)部件旋轉(zhuǎn)一定角度來實(shí)現(xiàn)磨削時(shí)砂輪對(duì)滾子的法向跟蹤，使磨削時(shí)砂輪的切削狀態(tài)保持不變，在滾子兩端的下沉區(qū)域的各點(diǎn)上，砂輪受力情況一致，變形一致，有效提高加工精度，并使?jié)L子表面上誤差分布均勻，保證滾子在高速回轉(zhuǎn)工作時(shí)具有良好的平衡性。

進(jìn)一步的，建立滾子下沉輪廓的法向跟蹤數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出磨削點(diǎn)處的法線方向與砂輪的回轉(zhuǎn)方向之間的夾角，然后根據(jù)計(jì)算出的夾角值在磨削過程中使擺動(dòng)部件旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的方向和角度，從而使磨削點(diǎn)處的法線方向與砂輪的回轉(zhuǎn)方向重合。

進(jìn)一步的，所述的滾子下沉輪廓的法向跟蹤數(shù)學(xué)模型首先進(jìn)行坐標(biāo)變換，將滾子工件坐標(biāo)系中表示的下沉輪廓曲線點(diǎn)的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換到機(jī)床名義坐標(biāo)系中；然后在機(jī)床名義坐標(biāo)系中求出下沉輪廓曲線點(diǎn)的法向單位矢量及該法線的斜率，最后根據(jù)下沉輪廓曲線上給定點(diǎn)的法線的斜率，得出下沉輪廓曲線上給定點(diǎn)的法向跟蹤角的數(shù)學(xué)表達(dá)式。只要使得擺動(dòng)部件的擺動(dòng)軸線建立在當(dāng)前的磨削點(diǎn)上，磨削時(shí)通過數(shù)控裝置控制磨床工作臺(tái)上的擺動(dòng)部件繞磨削點(diǎn)旋轉(zhuǎn)計(jì)算出的角度，就可以保證砂輪回轉(zhuǎn)方向與磨削點(diǎn)的法向重合，實(shí)現(xiàn)法向跟蹤磨削。

進(jìn)一步的，所述的工作臺(tái)由橫向進(jìn)給部件驅(qū)動(dòng)沿橫向運(yùn)動(dòng)，砂輪裝置在砂輪驅(qū)動(dòng)部件上，砂輪驅(qū)動(dòng)部件由縱向進(jìn)給部件驅(qū)動(dòng)，縱向進(jìn)給部件與橫向進(jìn)給部件的進(jìn)給方向垂直的，砂輪的回轉(zhuǎn)方向與橫向進(jìn)給部件的進(jìn)給方向平行。進(jìn)給控制精準(zhǔn)，操作自由度高，提高加工精度。

進(jìn)一步的，所述的擺動(dòng)部件上設(shè)置了回轉(zhuǎn)部件，滾子通過裝夾位安裝在回轉(zhuǎn)部件上，回轉(zhuǎn)部件帶動(dòng)滾子沿滾子的軸向旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步的，所述的擺動(dòng)部件的擺動(dòng)軸線垂直于橫向進(jìn)給部件和縱向進(jìn)給部件兩者進(jìn)給方向所構(gòu)成的平面。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明所述的航空高精度軸承滾子加工方法在滾子的端部設(shè)置了裝夾位，方便夾持滾子使其傾斜旋轉(zhuǎn)，使得砂輪的回轉(zhuǎn)方向始終和滾子的下沉輪廓磨削點(diǎn)處的法線方向重合，砂輪與滾子表面以點(diǎn)接觸進(jìn)行磨削，磨削力和磨削熱小，砂輪受力情況一致，變形一致，有效提高加工精度，并使?jié)L子表面上誤差分布均勻，保證滾子在高速回轉(zhuǎn)工作時(shí)具有良好的平衡性，提高滾子的承載能力，有效消除應(yīng)力集中，降低磨損，提高運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的原理示意圖；

圖2為本發(fā)明的磨床結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例公開的一種航空高精度軸承滾子加工方法，提高滾子的加工精度，并且可長(zhǎng)效保持精準(zhǔn)加工精度，不會(huì)隨著加工時(shí)間的變長(zhǎng)而出現(xiàn)尺寸偏差變大的狀況，使在線檢測(cè)變成可能，加工出的高精度軸承滾子，提高滾子的承載能力，有效消除應(yīng)力集中，降低磨損，提高運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性。

如圖1和圖2所示，為了提高精密曲線磨削的加工精度，在數(shù)控實(shí)時(shí)加工過程中，砂輪5的回轉(zhuǎn)方向始終和滾子1的下沉輪廓磨削點(diǎn)處的法線方向重合，保證砂輪5與滾子1始終處于點(diǎn)接觸的狀態(tài)，從而減小磨削力和磨削熱，使砂輪受力情況一致，變形一致，從而提高加工精度。在分析研究砂輪法向跟蹤幾何運(yùn)動(dòng)關(guān)系的基礎(chǔ)上，建立滾子1下沉輪廓的法向跟蹤數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而給出法向跟蹤的控制算法，并將該算法應(yīng)用在數(shù)字化曲線磨床上。

首先建立滾子1下沉輪廓的法向跟蹤數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出磨削點(diǎn)處的法線方向與砂輪5的回轉(zhuǎn)方向之間的夾角，滾子1下沉輪廓的法向跟蹤數(shù)學(xué)模型首先進(jìn)行坐標(biāo)變換，將滾子工件坐標(biāo)系中表示的下沉輪廓曲線點(diǎn)的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換到機(jī)床名義坐標(biāo)系中；然后在機(jī)床名義坐標(biāo)系中求出下沉輪廓曲線點(diǎn)的法向單位矢量及該法線的斜率，最后根據(jù)下沉輪廓曲線上給定點(diǎn)的法線的斜率，得出下沉輪廓曲線上給定點(diǎn)的法向跟蹤角的數(shù)學(xué)表達(dá)式，然后根據(jù)計(jì)算出的夾角值在磨削過程中使擺動(dòng)部件旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的方向和角度，從而使磨削點(diǎn)處的法線方向與砂輪5的回轉(zhuǎn)方向重合。

為了方便滾子的夾持固定，在滾子1的端部設(shè)置了裝夾位2，工作臺(tái)3上設(shè)置擺動(dòng)部件4，擺動(dòng)部件4上設(shè)置了回轉(zhuǎn)部件9，滾子1通過裝夾位2安裝在回轉(zhuǎn)部件9上，回轉(zhuǎn)部件9帶動(dòng)滾子1沿滾子1的軸向旋轉(zhuǎn)，工作臺(tái)3由橫向進(jìn)給部件6驅(qū)動(dòng)沿橫向運(yùn)動(dòng)，砂輪5裝置在砂輪驅(qū)動(dòng)部件7上，砂輪驅(qū)動(dòng)部件7由縱向進(jìn)給部件8驅(qū)動(dòng)，縱向進(jìn)給部件8與橫向進(jìn)給部件6的進(jìn)給方向垂直的，砂輪5的回轉(zhuǎn)方向與橫向進(jìn)給部件6的進(jìn)給方向平行，擺動(dòng)部件4的擺動(dòng)軸線垂直于橫向進(jìn)給部件6和縱向進(jìn)給部件8兩者進(jìn)給方向所構(gòu)成的平面，擺動(dòng)部件4旋轉(zhuǎn)使?jié)L子1軸向傾斜于橫向進(jìn)給部件6和縱向進(jìn)給部件8的進(jìn)給方向，從而使得在加工滾子1兩端的倒角下沉區(qū)域時(shí)，砂輪5始終與磨削點(diǎn)處的法線方向重合，有效提高加工精度。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，上述優(yōu)選實(shí)施方式不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。