專利名稱：球面滾子無心貫穿式超精研方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及滾動軸承零件的制造方法，具體涉及一種球面滾子支承面的加工和超
精研技術(shù)。
背景技術(shù)：
球面滾子是調(diào)心滾子軸承中的滾動體。球面滾子支承面的母線為圓弧，兩側(cè)與倒 角圓弧連接。因調(diào)心滾子軸承結(jié)構(gòu)不同，支承面母線圓弧可以是對稱和不對稱的。滾子支 承面的尺寸精度和幾何精度對軸承的精度和性能影響很大，甚至是決定性的。滾子支承面 的幾何精度包括支承面圓弧的幾何形狀精度和支承面的圓度。 目前，球面滾子支承面的制造是通過精密磨削實(shí)現(xiàn)的，有時磨削后再經(jīng)過串光工 藝改善粗糙度。串光工藝不能改善支承面的形狀精度和圓度，反而會引起不可控制的損害。 因此，球面滾子的制造精度一直不如同類軸承零件圓柱滾子和圓錐滾子高，其終加工工序 引入超精研技術(shù)是軸承制造技術(shù)長期追求的目標(biāo)。 無心貫穿式超精研技術(shù)是滾子超精研技術(shù)中最先進(jìn)的，并且已經(jīng)在圓柱滾子和圓 錐滾子制造中成功應(yīng)用。但是，球面滾子的母線是圓弧，不像一般圓柱滾子和圓錐滾子那樣 是直線。實(shí)現(xiàn)球面滾子無心貫穿式超精研的核心技術(shù)是導(dǎo)輥支承面的設(shè)計(jì)。
球面滾子支承面的圓弧與倒角圓弧的連接形式，在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中都沒有明確的規(guī) 定，工程實(shí)踐中它們是銳邊相交的。重載下這一區(qū)域發(fā)生接觸時會出現(xiàn)嚴(yán)重的應(yīng)力集中，并 引起劇烈的磨損和疲勞。實(shí)現(xiàn)圓弧的光滑連接對于重載調(diào)心滾子軸承非常重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種球面滾子無心貫穿式超精研方法，它克服了現(xiàn)有技術(shù)的 不足，使球面滾子的制造精度提高、表面粗糙度改善，裝入調(diào)心滾子軸承后軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲 降低，軸承的使用壽命提高。 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是超精機(jī)研磨球面滾子的支承面 時，驅(qū)動球面滾子運(yùn)動的前導(dǎo)輥和后導(dǎo)輥相對傾斜，所述前導(dǎo)輥和后導(dǎo)輥的支承面是依據(jù) 曲線包絡(luò)理論求得的回轉(zhuǎn)曲面，前導(dǎo)輥和后導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動時帶動球面滾子自轉(zhuǎn)和按確定的軌跡 作軸向貫穿式進(jìn)給運(yùn)動，同時油石在氣缸的壓力作用下對球面滾子的支承面實(shí)施超精研 磨。 進(jìn)一步地，本發(fā)明所述前導(dǎo)輥和后導(dǎo)輥的對應(yīng)截面圓的半徑相等，且前導(dǎo)輥和后 導(dǎo)輥?zhàn)魍虻人俎D(zhuǎn)動。 進(jìn)一步地，本發(fā)明所述前導(dǎo)輥和后導(dǎo)輥的支承面包括導(dǎo)入段、研磨段和導(dǎo)出段，導(dǎo) 入段和導(dǎo)出段的母線分別與研磨段的母線光滑連接。 進(jìn)一步地，本發(fā)明在所述研磨段中設(shè)置兩個以上工作段，相鄰的兩個工作段之間 設(shè)有過渡段，工作段和相鄰的過渡段的母線光滑連接。 本發(fā)明球面滾子支承面超精研磨時，滾子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動都是由超精機(jī)的前導(dǎo)輥和后導(dǎo)輥同時驅(qū)動的。球面滾子依此送入導(dǎo)輥支承面的導(dǎo)入段，導(dǎo)輥?zhàn)詣域?qū)動滾子
繞自身軸線自轉(zhuǎn)，并沿軸向作貫穿式進(jìn)給運(yùn)動將滾子送入研磨段，油石在氣缸壓力作用下
對球面滾子支承面實(shí)施超精研磨，然后由導(dǎo)出段退出研磨，完成一個超精研周期。根據(jù)研磨
工藝，研磨段需要分成兩個以上工作段時，在工作段之間設(shè)置過渡段，實(shí)現(xiàn)多個周期研磨。
退出前一周期研磨后，通過過渡段進(jìn)入下一研磨周期，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的粗研和精研工藝。 本發(fā)明的技術(shù)方案中，前導(dǎo)輥和后導(dǎo)輥的軸線是相對傾斜的，它們的軸線繞支承
面中截面圓的水平直徑分別在正負(fù)方向轉(zhuǎn)動相同的角度，角度的大小決定球面滾子貫穿式
進(jìn)給的速度。前導(dǎo)輥和后導(dǎo)輥的支承面是依據(jù)曲線包絡(luò)理論設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)曲面。兩個支承面
每一瞬時與滾子分別有一個嚙合點(diǎn)，曲線包絡(luò)理論設(shè)計(jì)的支承面上的這兩個嚙合點(diǎn)支承滾
子，使?jié)L子瞬時中心的位置和瞬時軸線的姿態(tài)處于超精研磨要求的狀態(tài)，同時通過嚙合點(diǎn)
的摩擦帶動滾子同時作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和貫穿式進(jìn)給運(yùn)動。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動是滾子繞自身軸線的自轉(zhuǎn)，
進(jìn)給運(yùn)動是滾子沿軸線方向的貫穿式進(jìn)給運(yùn)動。前導(dǎo)輥和后導(dǎo)輥的對應(yīng)截面圓的半徑是
處處相等的，并由傳動機(jī)構(gòu)帶動作同向等速轉(zhuǎn)動，進(jìn)一步保證了滾子貫穿式進(jìn)給運(yùn)動全程
的平穩(wěn)性。導(dǎo)輥的轉(zhuǎn)速根據(jù)所加工滾子直徑的大小由研磨工藝要求確定。由于導(dǎo)入段和導(dǎo)
出段的母線與研磨段的母線分別是光滑連接的，工作段與相鄰過渡段的母線也是光滑連接
的，保證了球面滾子支承面的圓弧與倒角圓弧的光滑連接。 本發(fā)明的技術(shù)方案研磨球面滾子支承面的質(zhì)量還決定于油石品質(zhì)，粒度和硬度的 選擇。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是 1.實(shí)現(xiàn)球面滾子的超精研磨，去除磨削工序殘留的表面微凸體和缺陷，改善滾子 支承面的粗糙度，裝入軸承后軸承的摩擦和磨損減小，節(jié)省能量消耗，精度保持性提高。
2.球面滾子的無心貫穿式超精研方法，驅(qū)動滾子自轉(zhuǎn)，使研磨滾子支承面的尺寸 精度和圓度提高；精確的軸向貫穿式進(jìn)給使研磨滾子圓弧形狀的精度提高，裝入軸承后軸 承的運(yùn)轉(zhuǎn)精度提高，振動和噪聲降低。 3.球面滾子無心貫穿式超精研方法，研磨滾子時滾子是貫穿式連續(xù)進(jìn)給的，研磨 過程平穩(wěn)連續(xù)，制造效率高，可以同機(jī)實(shí)現(xiàn)粗研和精研工藝，并易于實(shí)現(xiàn)磨削與超精研聯(lián)機(jī) 自動化生產(chǎn)。 4.球面滾子無心貫穿式超精研方法，保證球面滾子支承面與倒角的光滑連接，支 承面圓弧與倒角圓弧的光滑連接能夠顯著緩解重載下滾子接觸產(chǎn)生的應(yīng)力集中，預(yù)防早期 失效，延長軸承使用壽命。 本發(fā)明同樣適用于母線為圓弧的其它軸類零件的精密加工。


圖1是球面滾子，對稱的和非對稱的。 圖2是本發(fā)明球面滾子無心貫穿式超精研導(dǎo)輥支承面結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖3是本發(fā)明球面滾子無心貫穿式超精機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中l(wèi)-球面滾子；2-前導(dǎo)輥；3_后導(dǎo)輥；4_油石；5_氣缸；6_傳動機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，進(jìn)一步說明具體實(shí)施本發(fā)明的方式。 如圖l，球面滾子支承面的母線為圓弧，支承面圓弧兩側(cè)與倒角圓弧連接。根據(jù)調(diào)心 滾子軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求的不同，支承面圓弧有對稱的和不對稱的兩種。 如圖2，球面滾子無心貫穿式超精機(jī)導(dǎo)輥的支承面是由導(dǎo)入段、研磨段和導(dǎo)出段組
成的。研磨段可以是一個整段；也可以包含兩個以上工作段，工作段之間設(shè)過渡段。超精機(jī)
前導(dǎo)輥和后導(dǎo)輥的軸線是相對傾斜的，它們的軸線繞支承面中截面圓的水平直徑分別在正負(fù)
方向轉(zhuǎn)動相同的角度。導(dǎo)輥支承面各段母線是依據(jù)曲線包絡(luò)理論求得的，導(dǎo)入段和導(dǎo)出段的
母線與研磨段的母線分別是光滑連接的，工作段與相鄰過渡段的母線也是光滑連接的。前導(dǎo)
輥和后導(dǎo)輥對應(yīng)截面圓的半徑處處相等，并由同一傳動機(jī)構(gòu)帶動作同向等速轉(zhuǎn)動，進(jìn)一步保
證了滾子貫穿式進(jìn)給運(yùn)動全程的平穩(wěn)性。前導(dǎo)輥和后導(dǎo)輥支承面母線形成的回轉(zhuǎn)曲面每一瞬
時與滾子分別有一個嚙合點(diǎn)，在這兩個嚙合點(diǎn)的支承下滾子的瞬時中心位置和軸線的瞬時姿
態(tài)確定了滾子的超精研磨狀態(tài)。同時通過嚙合點(diǎn)的摩擦帶動滾子作繞軸線的自轉(zhuǎn)運(yùn)動和沿軸
向的貫穿式進(jìn)給運(yùn)動。由于導(dǎo)輥支承面各段母線光滑連接，保證滾子的自轉(zhuǎn)運(yùn)動和貫穿式進(jìn)
給運(yùn)動的平穩(wěn)性，并保證了球面滾子支承面的圓弧與倒角圓弧的光滑連接。 如圖3，球面滾子支承面超精研磨時，被加工的滾子1依次送入超精機(jī)的前導(dǎo)輥2
和后導(dǎo)輥3支承面的導(dǎo)入段，在導(dǎo)輥支承面與滾子嚙合點(diǎn)的摩擦帶動下，滾子繞自身軸線
作自轉(zhuǎn)運(yùn)動和沿軸向的貫穿式進(jìn)給運(yùn)動。由于帶動球面滾子自轉(zhuǎn)和進(jìn)給的前導(dǎo)輥2和后導(dǎo)
輥3的軸線相對于支承面中截面圓的水平直徑正反傾斜了相同的角度，導(dǎo)輥支承面各段母
線是依據(jù)曲線包絡(luò)理論求得的，并且對應(yīng)截面的徑向尺寸處處相等，而且是在同一傳動機(jī)
構(gòu)6的帶動下作同向等速轉(zhuǎn)動的，滾子的自轉(zhuǎn)運(yùn)動和軸向貫穿式進(jìn)給運(yùn)動始終是平穩(wěn)的。
這時，油石4在氣缸5的壓力作用下對球面滾子的支承面實(shí)施超精研磨，使?jié)L子的尺寸精度
和幾何精度得到提高。
權(quán)利要求
一種球面滾子無心貫穿式超精研方法，其特征在于超精機(jī)研磨球面滾子(1)的支承面時，驅(qū)動球面滾子運(yùn)動的前導(dǎo)輥(2)和后導(dǎo)輥(3)相對傾斜，所述前導(dǎo)輥(2)和后導(dǎo)輥(3)的支承面是依據(jù)曲線包絡(luò)理論求得的回轉(zhuǎn)曲面，前導(dǎo)輥(2)和后導(dǎo)輥(3)轉(zhuǎn)動時帶動球面滾子(1)自轉(zhuǎn)和作軸向貫穿式進(jìn)給運(yùn)動，同時油石(4)在氣缸(5)的壓力作用下對球面滾子(1)的支承面實(shí)施超精研磨。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的球面滾子無心貫穿式超精研方法，其特征在于所述前導(dǎo)輥 (2)和后導(dǎo)輥(3)的對應(yīng)截面圓的半徑相等，且前導(dǎo)輥(2)和后導(dǎo)輥(3)作同向等速轉(zhuǎn)動。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的球面滾子無心貫穿式超精研方法，其特征在于前導(dǎo)輥 (2)和后導(dǎo)輥(3)的支承面包括導(dǎo)入段、研磨段和導(dǎo)出段，導(dǎo)入段和導(dǎo)出段的母線分別與研 磨段的母線光滑連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的球面滾子無心貫穿式超精研方法，其特征在于在所述研磨 段中設(shè)置兩個以上工作段，相鄰的兩個工作段之間設(shè)有過渡段，工作段和相鄰的過渡段的 母線光滑連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種球面滾子無心貫穿式超精研方法。超精機(jī)研磨球面滾子的支承面時，驅(qū)動球面滾子運(yùn)動的前導(dǎo)輥和后導(dǎo)輥相對傾斜，所述前導(dǎo)輥和后導(dǎo)輥的支承面是依據(jù)曲線包絡(luò)理論求得的回轉(zhuǎn)曲面，前導(dǎo)輥和后導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動時帶動球面滾子自轉(zhuǎn)和作軸向貫穿式進(jìn)給運(yùn)動，同時油石在氣缸的壓力作用下對球面滾子的支承面實(shí)施超精研磨。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，保證超精研磨時球面滾子運(yùn)動平穩(wěn)，并使其支承面母線圓弧與倒角圓弧光滑連接，改善球面滾子的表面粗糙度并提高制造精度；裝入調(diào)心滾子軸承后軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲降低，使用壽命提高；同時，提高滾子的制造效率，并易于實(shí)現(xiàn)磨削與超精研聯(lián)機(jī)自動化生產(chǎn)。
文檔編號B24B5/26GK101704204SQ20091015456
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月12日
發(fā)明者陳曉陽, 馬家駒, 馬純青 申請人:杭州勞格羅拉軸承滾子有限公司