一種軸承溝道光整強化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種軸承溝道光整強化方法，包括下述步驟：1）將大功率的超聲波換能器（3）安裝在軸承超精研設備上,光整球（2）通過外力F作用在工件（1）的溝道表面，光整球（2）球徑為溝道曲率最小值；2）通入超聲波電流后，大功率的超聲波換能器（3）形成的上下振動運動；3）搖桿機構(gòu)的從動件（4）作左右擺動運動，其擺動角度等于溝道曲率對應的圓周角，且擺動圓心與溝道半徑重合；4）超聲波換能器（3）形成的上下振動運動，配合搖桿機構(gòu)從動件（4）的左右擺動運動及工件（1）的轉(zhuǎn)動運動，經(jīng)過5-10秒加工。本發(fā)明具有能改善溝道表面粗糙度、提高表面硬度，且高精度、高效、無污染的特點。
【專利說明】一種軸承溝道光整強化方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于機械加工【技術(shù)領域】，具體地說是涉及一種軸承溝道光整強化方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]軸承的加工中，軸承內(nèi)、外圈溝道的光整加工為終加工，對軸承的工作性能有很大影響。改善溝道的表面質(zhì)量，能改善滾道表面的物理力學性能，從而提高軸承的旋轉(zhuǎn)精度和耐磨性、降低軸承的振動和噪音、延長使用壽命?，F(xiàn)有技術(shù)中，軸承內(nèi)、外圈溝道的光整加工，主要采用超細磨料構(gòu)成的油石或拋光布對其進行研磨、拋光加工，效率低。加工中，超細磨料在研磨掉較粗的砂輪花的同時，還形成溝道表面新的細劃痕，即影響光整的效果，還是形成軸承工作時噪音的主要因素。采用這樣的加工方法，還容易使溝道表面硬度弱化，影響軸承工作壽命。在采用油石研磨加工時，還需要采用煤油對工件進行冷卻、沖洗及潤滑，增大了生產(chǎn)成本，而且煤油對環(huán)境的污染大，不利于環(huán)境保護及生產(chǎn)工人的身體健康。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述缺點而提供一種能改善溝道表面粗糙度、提高表面硬度，且高精度、高效、無污染的軸承溝道光整強化的方法。
[0006]本發(fā)明的一種軸承溝道光整強化方法，包括下述步驟:
1)將大功率的超聲波換能器安裝在軸承超精研設備上，光整球通過外力F作用在工件的溝道表面，光整球球徑為溝道曲率最小值；
2)通入超聲波電流后，大功率的超聲波換能器形成的上下振動運動，形成的振動頻率與該電流頻率相同，電流頻率范圍為14KHz?47KHz ；
3)搖桿機構(gòu)的從動件作左右擺動運動，其擺動角度等于溝道曲率對應的圓周角，且擺動圓心與溝道半徑重合；
4)超聲波換能器形成的上下振動運動，配合搖桿機構(gòu)從動件的左右擺動運動及工件的轉(zhuǎn)動運動，經(jīng)過5-10秒加工，即可。
[0007]上述軸承溝道光整強化的方法，其中:所述超聲波換能器為壓電陶瓷片構(gòu)成。
[0008]上述軸承溝道光整強化的方法，其中:所述光整球為硬質(zhì)合金標準球。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的相比，具有明顯的有益效果，由以上方案可知，超聲波換能器形成的上下振動運動，配合搖桿機構(gòu)從動件的左右擺動運動及工件的轉(zhuǎn)動運動，在振動力的作用下，溝道表面的粗糙度波峰高度被降低，Ra可達0.01 μ m。層溝道表面的硬度得到提高，根據(jù)振動功率的大小不同，硬度增加最大達3%，消除了因磨削引起的表面變質(zhì)層，改善溝道材料的纖維方向分布，形成更多的沿溝道工作方向的分布形式，且低粗糙度，良好的表面纖維分布，更高的硬度，更有利軸承工作時的潤滑，同時也降低了軸承的摩擦力。光整球通過外力F作用在工件的溝道表面，光整球球徑為溝道曲率最小值，作用在溝道表面的光整球，由振動運動與工件轉(zhuǎn)動運動的復合運動下，形成對溝道面的作用力，是一種切向力大大大于徑向力。有效的解決了直接作用造成的表面硬化問題，且較大的切向力，更容易改善溝道表面材料纖維，沿溝道工作的分布，使軸承工作壽命提高。由大功率壓電陶瓷構(gòu)成的換能器，在通入超聲波電流后，形成的振動頻率與該電流頻率相同工作，時，根據(jù)工件對質(zhì)量的要求、加工效率選擇改變超聲波電流頻率使用。總之，本發(fā)明能改善溝道表面粗糙度、提高表面硬度，且高精度、高效、無污染。
[0010]以下通過【具體實施方式】，進一步說明本發(fā)明的有益效果。
[0011]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的動作結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1的側(cè)視圖。
[0013]圖中標記:
1、工件；2、光整球；3、超聲波換能器；4、從動件。
[0014]【具體實施方式】
[0015]實施例1
本發(fā)明的一種軸承溝道光整強化方法，包括下述步驟:
1)將大功率的壓電陶瓷片構(gòu)成超聲波換能器3安裝在軸承超精研設備上，硬質(zhì)合金標準球的光整球2，通過外力F作用在工件I的溝道表面，光整球2球徑為溝道曲率最小值；
2)通入超聲波電流后，大功率的壓電陶瓷片構(gòu)成超聲波換能器3形成的上下振動運動，形成的振動頻率與該電流頻率相同，電流頻率范圍為14KHz ；
3)搖桿機構(gòu)的從動件4作左右擺動運動，其擺動角度等于工件I溝道曲率對應的圓周角，且擺動圓心與溝道半徑重合；
4)超聲波換能器3形成的上下振動運動，配合搖桿機構(gòu)從動件4的左右擺動運動及工件I的轉(zhuǎn)動運動，經(jīng)過5秒加工，形成在工件I溝道整個表面的光整加工。
[0016]實施例2
本發(fā)明的一種軸承溝道光整強化方法，包括下述步驟:
1)將大功率的壓電陶瓷片構(gòu)成超聲波換能器3安裝在軸承超精研設備上，硬質(zhì)合金標準球的光整球2，通過外力F作用在工件I的溝道表面，光整球2球徑為溝道曲率最小值；
2)通入超聲波電流后，大功率的壓電陶瓷片構(gòu)成超聲波換能器3形成的上下振動運動，形成的振動頻率與該電流頻率相同，電流頻率范圍為24KHz ；
3)搖桿機構(gòu)的從動件4作左右擺動運動，其擺動角度等于工件I溝道曲率對應的圓周角，且擺動圓心與溝道半徑重合；
4)超聲波換能器3形成的上下振動運動，配合搖桿機構(gòu)從動件4的左右擺動運動及工件I的轉(zhuǎn)動運動，經(jīng)過7秒加工，形成在工件I溝道整個表面的光整加工。
[0017]實施例3
本發(fā)明的一種軸承溝道光整強化方法，包括下述步驟: 1)將大功率的壓電陶瓷片構(gòu)成超聲波換能器3安裝在軸承超精研設備上，硬質(zhì)合金標準球的光整球2，通過外力F作用在工件I的溝道表面，光整球2球徑為溝道曲率最小值；
2)通入超聲波電流后，大功率的壓電陶瓷片構(gòu)成超聲波換能器3形成的上下振動運動，形成的振動頻率與該電流頻率相同，電流頻率范圍為47KHz ；
3)搖桿機構(gòu)的從動件4作左右擺動運動，其擺動角度等于工件I溝道曲率對應的圓周角，且擺動圓心與溝道半徑重合；
4)超聲波換能器3形成的上下振動運動，配合搖桿機構(gòu)從動件4的左右擺動運動及工件I的轉(zhuǎn)動運動，經(jīng)過10秒加工，形成在工件I溝道整個表面的光整加工。
[0018]總之，參見圖1至圖2，該方法采用超聲波換能器3形成的上下振動運動，在配合搖桿機構(gòu)從動件4的左右擺動運動及工件I的轉(zhuǎn)動運動等三種運動構(gòu)成的復合運動，在配合功率最大可達1.2KW的壓電陶瓷超聲波換能器3在振動時形成的沖擊力，在工件溝道的整個曲面上,形成一種滑擦力為主,正面沖擊力為輔的加工過程。其中:搖桿機構(gòu)從動件4的左右擺動運動，由傳統(tǒng)的機械機構(gòu)或者先進的電動或者液動動力裝置來實現(xiàn)，對搖桿機構(gòu)從動件4施加一定外力F，使光整頭壓在溝道上。工件I安裝在機床卡具上，通過電機帶動，繞其軸線轉(zhuǎn)動。
[0019]當振動沖擊力作用在工件I溝道上時，由于光整球2的半徑與工件I溝道曲率半徑相似，接觸面為一小段線的接觸。該線段長度上的顯微不平度的高點，在這個力的作用下，高度降低，形成光整的作用。作用力還使該部位組織的拉應力變化為壓應力，同時還形成硬化。
[0020]由于工件I在不停的轉(zhuǎn)動，振動沖擊力作用點在沖擊瞬間移動，沖擊的正壓力變成以切向力Ft為主，徑向力Fr為輔，發(fā)生轉(zhuǎn)向的滑擦力Fk。正壓力的改變，減小了工件I溝道表面組織的硬化作用，避免產(chǎn)生冷作硬化及殘余應力，在滑擦力Fk的作用下，溝道表面組織纖維方向統(tǒng)一為沿溝道工作方向，或沿溝道工作方向的趨勢。
[0021]搖桿機構(gòu)從動件4的擺動，與工件I的轉(zhuǎn)動配合，使振動沖擊力的作用點不斷改變，由于振動沖擊的頻率很高，在數(shù)秒內(nèi)覆蓋整個溝道表面數(shù)十次，在這樣多次沖擊力的作用下，很快改善溝道表面粗糙度質(zhì)量，改善溝道表面應力方向，提高表面硬度及較合理的組織纖維分布。
[0022]本發(fā)明方法與目前采用的超精研方法比較，經(jīng)多批次、多樣本數(shù)的軸承零件的比較實驗表明，本發(fā)明方法光整強化后的軸承套圈，從粗糙度、應力狀態(tài)、組織纖維方向及表面硬度，都有明顯改善，情況、證明了本發(fā)明方法的可行性。
[0023]具體實驗:將一個800W的壓電陶瓷換能器改造后，取代油石，安裝在現(xiàn)有的超精研機上使用。對400件6203軸承工件內(nèi)套分兩組各200件，傳統(tǒng)方法加工與本發(fā)明方法加工進行同加工時間對比試驗，試驗主要考察加工后的產(chǎn)品溝道表面的應力分布狀態(tài)，表面粗糙度及表層顯微硬度這三個指標。試驗結(jié)果見下表。
【權(quán)利要求】
1.一種軸承溝道光整強化方法，包括下述步驟: 1)將大功率的超聲波換能器(3)安裝在軸承超精研設備上，光整球(2)通過外力F作用在工件(I)的溝道表面，光整球(2)球徑為溝道曲率最小值； 2)通入超聲波電流后，大功率的超聲波換能器(3)形成的上下振動運動，形成的振動頻率與該電流頻率相同，電流頻率范圍為14KHz?47KHz ； 3)搖桿機構(gòu)的從動件(4)作左右擺動運動，其擺動角度等于溝道曲率對應的圓周角，且擺動圓心與溝道半徑重合； 4)超聲波換能器(3)形成的上下振動運動，配合搖桿機構(gòu)從動件(4)的左右擺動運動及工件(I)的轉(zhuǎn)動運動，經(jīng)過5-10秒加工，即可。
2.如權(quán)利要求1所述的軸承溝道光整強化方法，其特征在于:所述超聲波換能器(3)為壓電陶瓷片構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的軸承溝道光整強化方法，其特征在于:所述光整球(2)為硬質(zhì)合金標準球。
【文檔編號】B24B35/00GK103978413SQ201410231707
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】徐北寧, 張坤, 張沛峰 申請人:貴州虹山虹飛軸承有限責任公司