本發(fā)明涉及風電偏航變槳軸承加工領(lǐng)域，尤其涉及一種用于風電轉(zhuǎn)盤軸承溝道軟帶區(qū)域的機械打磨系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

風電轉(zhuǎn)盤軸承采用材料主要是50mn或42crmo，其溝道表面采用感應(yīng)淬火熱處理，感應(yīng)頭在溝道上的軌跡不能重疊，否則溝道表面會因二次淬火產(chǎn)生裂紋，這樣在溝道淬火始末端產(chǎn)生軟帶區(qū)域。軟帶區(qū)域硬度較低，接觸疲勞強度、耐磨性、彈性極限等機械性能不如正常區(qū)域，在軸承工作時軟帶將最先失效，因此在風電轉(zhuǎn)盤軸承設(shè)計中常將軟帶區(qū)域設(shè)計為具有一定深度、形狀變化的區(qū)域，以避免該區(qū)域在工作狀態(tài)下承受載荷進而失效。溝道軟帶打磨技術(shù)是為實現(xiàn)這一設(shè)計應(yīng)用產(chǎn)生的一種新型實用技術(shù)。溝道淬火軟帶打磨區(qū)域形狀如圖2所示，其中包括兩個過渡區(qū)域11和位于兩個過渡區(qū)域11中間的軟帶打磨區(qū)域10，要求軟帶打磨區(qū)域10與兩個過渡區(qū)域11平滑過渡，并保證軟帶打磨區(qū)域10具有一定深度h，在整個溝道面上形狀一致，且對打磨表面有一定粗糙度要求。溝道軟帶打磨總長度與溝道曲率半徑、是否有堵塞孔而不同，但打磨深度及過渡區(qū)域11長度始終保持在一定設(shè)計要求，一般要求打磨深度0.2～0.4mm，過渡區(qū)域長度為鋼球直徑的一半。打磨區(qū)域是否平滑過渡將直接影響鋼球在溝道運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，若打磨區(qū)域出現(xiàn)陡然高點或低點，鋼球在運轉(zhuǎn)過程中將會受到一定的沖擊載荷，從而影響到溝道承載力，導(dǎo)致軸承失效。所以保證打磨區(qū)域平滑過渡及打磨區(qū)域形狀是溝道軟帶打磨技術(shù)必須突破的關(guān)鍵點。

目前，傳統(tǒng)打磨方法有手工鏟磨和機械自動打磨軟帶兩種方法：

手工鏟磨軟帶技術(shù)優(yōu)點在于，加工靈活，不受場地限制，減少零件裝夾及轉(zhuǎn)運，投入成本較低，不需要專門化機床；其缺點為軟帶鏟磨深度及形狀受工人技能影響較大，加工過程質(zhì)量不穩(wěn)定，軟帶鏟磨表面有凹凸不平點，鏟磨表面粗糙度較低需使用細砂紙進行二次拋光，鏟磨過程中砂輪灰塵大，影響工人健康。

機械自動打磨軟帶技術(shù)優(yōu)點在于，溝道軟帶打磨深度易于保證，打磨面粗糙度較好，加工過程污染小，工人勞動強度低。其缺點為打磨過渡區(qū)域形狀受砂輪直徑尺寸影響大，不同直徑砂輪加工的過渡區(qū)域形狀不同，砂輪直徑越大，過渡區(qū)域越平滑，砂輪直徑越小，過渡區(qū)域越陡峭；整個軟帶打磨區(qū)域形狀受溝道曲率半徑大小影響，一致性較差，溝道曲率半徑越小，一致性越好，溝道曲率半徑越大，一致性越差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種用于風電轉(zhuǎn)盤軸承溝道軟帶區(qū)域的機械打磨系統(tǒng)及方法，本發(fā)明的溝道軟帶區(qū)域打磨深度及形狀易于保證，溝道打磨均勻性好，過渡區(qū)域?qū)挾炔浑S溝道大小及砂輪尺寸大小影響，打磨面粗糙度較好，加工過程污染小，工人勞動強度低。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種用于風電轉(zhuǎn)盤軸承溝道軟帶區(qū)域的機械打磨系統(tǒng)，包括軸承工件，所述軸承工件內(nèi)側(cè)側(cè)部具有溝道，所述溝道包括上溝道和下溝道，所述溝道中具有溝道軟帶中心線。本發(fā)明機械打磨系統(tǒng)還包括可分度旋轉(zhuǎn)平臺和數(shù)控機床，所述軸承工件安裝設(shè)于可分度旋轉(zhuǎn)平臺上，所述可分度旋轉(zhuǎn)平臺用于驅(qū)動軸承工件中心轉(zhuǎn)動，所述可分度旋轉(zhuǎn)平臺上設(shè)有分度盤；所述數(shù)控機床包括刀架安裝座、上下垂直進給系統(tǒng)、水平進給系統(tǒng)，所述刀架安裝座安裝于水平進給系統(tǒng)上，所述水平進給系統(tǒng)滑動安裝于上下垂直進給系統(tǒng)上，所述上下垂直進給系統(tǒng)用于驅(qū)動水平進給系統(tǒng)及刀架安裝座上下垂直升降運動，所述水平進給系統(tǒng)用于驅(qū)動刀架安裝座水平運動；所述刀架安裝座上安裝有刀架，所述刀架內(nèi)部安裝有旋轉(zhuǎn)電機，所述旋轉(zhuǎn)電機的動力輸出軸固定連接有旋轉(zhuǎn)主軸，所述旋轉(zhuǎn)主軸底部固定連接有砂輪。

為了更好地實現(xiàn)對可分度旋轉(zhuǎn)平臺、數(shù)控機床的控制，本發(fā)明機械打磨系統(tǒng)還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)與可分度旋轉(zhuǎn)平臺電連接，所述控制系統(tǒng)與數(shù)控機床的上下垂直進給系統(tǒng)、水平進給系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)電機分別電連接。

為了提高打磨精度，本發(fā)明機械打磨系統(tǒng)還包括壓縮空氣輸出裝置，所述壓縮空氣輸出裝置的壓縮空氣出口與溝道對應(yīng)設(shè)置。

一種用于風電轉(zhuǎn)盤軸承溝道軟帶區(qū)域的機械打磨方法，其方法如下：

a、軸承工件的溝道具有淬火軟帶中心線，在軸承工件的溝道中設(shè)定出溝道打磨區(qū)域，所述溝道打磨區(qū)域包括軟帶打磨區(qū)域和位于軟帶打磨區(qū)域兩側(cè)的過渡區(qū)域，所述軟帶打磨區(qū)域的中心線為淬火軟帶中心線，兩個過渡區(qū)域以淬火軟帶中心線為中心線對稱設(shè)置；所述溝道打磨區(qū)域的打磨長度為l，所述軟帶打磨區(qū)域的打磨深度為h；

b、所述可分度旋轉(zhuǎn)平臺驅(qū)動軸承工件繞著溝道的圓心正向和逆向轉(zhuǎn)動；打磨開始前，將數(shù)控機床的砂輪對應(yīng)布置于溝道的淬火軟帶中心線處；當砂輪打磨轉(zhuǎn)動時，可分度旋轉(zhuǎn)平臺驅(qū)動軸承工件正向轉(zhuǎn)動角度p,然后再驅(qū)動軸承工件逆向轉(zhuǎn)動角度p，可分度旋轉(zhuǎn)平臺驅(qū)動軸承工件轉(zhuǎn)動的中心角度為m＝2p；

c、設(shè)定軸承工件最大轉(zhuǎn)動中心角度m為α，α＝2×arcsin(l/d),d為溝道的滾道直徑；設(shè)定軸承工件最小轉(zhuǎn)動中心角度m為c，計算出過渡區(qū)域單邊中心角度β＝(α-c)/2，c＝2×arcsin((l-2a)/d),β＝arcsin(l/d)-arcsin((l-2a)/d)，d為滾道直徑；

d、砂輪在水平方向與垂直方向進行同時進給，砂輪的水平進給量和垂直方向進給量均為f，計算出砂輪水平方向或垂直方向上的進給次數(shù)n根據(jù)(h×sin45°)/f公式計算所得到的結(jié)果取整數(shù)部分；然后在根據(jù)如下公式計算出軸承工件的轉(zhuǎn)動中心角減少角度γ，γ＝β/n；

e、軸承工件的第一次打磨，軸承工件的轉(zhuǎn)動中心角度為α，然后砂輪在水平方向與垂直方向進行同時進給f后進入第二次打磨；

軸承工件的第二次打磨，軸承工件的轉(zhuǎn)動中心角度為α-2γ，然后砂輪在水平方向與垂直方向進行同時進給f后進入第三次打磨；

軸承工件的第三次打磨，軸承工件的轉(zhuǎn)動中心角度為α-4γ，然后砂輪在水平方向與垂直方向進行同時進給f后進入第四次打磨；

軸承工件的第n次打磨，軸承工件的轉(zhuǎn)動中心角度為α-2×(n-1)×γ，然后砂輪在水平方向與垂直方向進行同時進給f后進入第n+1次打磨；

軸承工件的第n+1次打磨，軸承工件的轉(zhuǎn)動中心角度為α-2×n×γ＝2β，第n+1次打磨完畢后，則整個軸承工件打磨結(jié)束。

本發(fā)明較現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及有益效果：

本發(fā)明的溝道軟帶區(qū)域打磨深度及形狀易于保證，溝道打磨均勻性好，過渡區(qū)域?qū)挾炔浑S溝道大小及砂輪尺寸大小影響，打磨面粗糙度較好，加工過程污染小，工人勞動強度低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為軸承工件在溝道圓周方向上的局部剖視圖；

圖3為軸承工件的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為砂輪進給且軸承工件整體轉(zhuǎn)動時的轉(zhuǎn)動中心角度遞減示意圖；

圖5為轉(zhuǎn)動中心角度與轉(zhuǎn)動中心角度變化所對應(yīng)的打磨長度以及整個打磨長度之間的關(guān)系圖。

其中，附圖中的附圖標記所對應(yīng)的名稱為：

1－軸承工件，2－溝道，21－上溝道,22－下溝道，3－可分度旋轉(zhuǎn)平臺,4－砂輪,5－旋轉(zhuǎn)主軸,6－刀架,7－數(shù)控機床,8－壓縮空氣輸出裝置,9－控制系統(tǒng)，10－軟帶打磨區(qū)域，11－過渡區(qū)域，12－溝道圓心。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步地詳細說明：

實施例

如圖1～圖5所示，一種用于風電轉(zhuǎn)盤軸承溝道軟帶區(qū)域的機械打磨系統(tǒng)，包括軸承工件1，軸承工件1內(nèi)側(cè)側(cè)部具有溝道2，溝道2包括上溝道21和下溝道22，溝道2中具有溝道軟帶中心線。本發(fā)明機械打磨系統(tǒng)還包括可分度旋轉(zhuǎn)平臺3和數(shù)控機床7，軸承工件1安裝設(shè)于可分度旋轉(zhuǎn)平臺3上，可分度旋轉(zhuǎn)平臺3用于驅(qū)動軸承工件1中心轉(zhuǎn)動，可分度旋轉(zhuǎn)平臺3上設(shè)有分度盤，分度盤用于精確控制軸承工件1轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動中心角度。數(shù)控機床7包括刀架安裝座、上下垂直進給系統(tǒng)、水平進給系統(tǒng)，刀架安裝座安裝于水平進給系統(tǒng)上，水平進給系統(tǒng)滑動安裝于上下垂直進給系統(tǒng)上，上下垂直進給系統(tǒng)用于驅(qū)動水平進給系統(tǒng)及刀架安裝座上下垂直升降運動，水平進給系統(tǒng)用于驅(qū)動刀架安裝座水平運動。刀架安裝座上安裝有刀架6，刀架6內(nèi)部安裝有旋轉(zhuǎn)電機，旋轉(zhuǎn)電機的動力輸出軸固定連接有旋轉(zhuǎn)主軸5，旋轉(zhuǎn)主軸5底部固定連接有砂輪4。

本發(fā)明機械打磨系統(tǒng)還包括控制系統(tǒng)9，控制系統(tǒng)9與可分度旋轉(zhuǎn)平臺3電連接，控制系統(tǒng)9與數(shù)控機床7的上下垂直進給系統(tǒng)、水平進給系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)電機分別電連接，通過控制系統(tǒng)9控制數(shù)控機床7上的砂輪4垂直升降運動或水平橫向運動，控制系統(tǒng)9還控制可分度旋轉(zhuǎn)平臺3以實現(xiàn)控制分度盤并實現(xiàn)精確控制軸承工件1轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動中心角度。

本發(fā)明機械打磨系統(tǒng)還包括壓縮空氣輸出裝置8，壓縮空氣輸出裝置8的壓縮空氣出口與溝道2對應(yīng)設(shè)置。壓縮空氣輸出裝置8與控制系統(tǒng)9電連接，通過控制系統(tǒng)9打開壓縮空氣輸出裝置8，在砂輪4打磨溝道2的同時，壓縮空氣輸出裝置8及時吹走粉塵，提高了打磨精度。

一種用于風電轉(zhuǎn)盤軸承溝道軟帶區(qū)域的機械打磨方法，其方法如下：

a、軸承工件1的溝道2具有淬火軟帶中心線，在軸承工件1的溝道2中設(shè)定出溝道打磨區(qū)域，溝道打磨區(qū)域包括軟帶打磨區(qū)域10和位于軟帶打磨區(qū)域10兩側(cè)的過渡區(qū)域11，軟帶打磨區(qū)域10的中心線為淬火軟帶中心線，兩個過渡區(qū)域11以淬火軟帶中心線為中心線對稱設(shè)置；溝道打磨區(qū)域的打磨長度為l，軟帶打磨區(qū)域10的打磨深度為h；

b、可分度旋轉(zhuǎn)平臺3驅(qū)動軸承工件1繞著溝道2的圓心正向和逆向轉(zhuǎn)動；打磨開始前，將數(shù)控機床7的砂輪4對應(yīng)布置于溝道2的淬火軟帶中心線處；當砂輪4打磨轉(zhuǎn)動時，可分度旋轉(zhuǎn)平臺3驅(qū)動軸承工件1正向轉(zhuǎn)動角度p,然后再驅(qū)動軸承工件1逆向轉(zhuǎn)動角度p，可分度旋轉(zhuǎn)平臺3驅(qū)動軸承工件1轉(zhuǎn)動的中心角度為m＝2p；

c、設(shè)定軸承工件1最大轉(zhuǎn)動中心角度m為α，α＝2×arcsin(l/d),d為溝道2的滾道直徑；設(shè)定軸承工件1最小轉(zhuǎn)動中心角度m為c，計算出過渡區(qū)域單邊中心角度β＝α-c/2，c＝2×arcsin((l-2a)/d,β＝arcsin(l/d)-arcsin((l-2a)/d，d為滾道直徑；

如圖5所示，溝道2為圓形形狀，溝道2具有溝道圓心12，轉(zhuǎn)動中心角度m是相對于溝道圓心12，軸承工件1的最大轉(zhuǎn)動中心角度α，α＝2×arcsin(l/d)，d為滾道直徑，l為打磨長度；軸承工件1的最小轉(zhuǎn)動中心角度c，c＝2×arcsin((l-2a)/d，d為滾道直徑，l為打磨長度,a為最大轉(zhuǎn)動中心角度至最小轉(zhuǎn)動中心角度區(qū)間所對應(yīng)的打磨長度；計算出軸承工件1的過渡區(qū)域單邊中心角度β，β＝arcsin(l/d)-arcsin((l-2a)/d，d為滾道直徑，a為最大轉(zhuǎn)動中心角度至最小轉(zhuǎn)動中心角度區(qū)間所對應(yīng)的打磨長度，l為打磨長度。

d、砂輪4在水平方向與垂直方向進行同時進給，砂輪4的水平進給量和垂直方向進給量均為f，計算出砂輪4水平方向或垂直方向上的進給次數(shù)n根據(jù)h×sin45°/f公式計算所得到的結(jié)果取整數(shù)部分；然后在根據(jù)如下公式計算出軸承工件1的轉(zhuǎn)動中心角減少角度γ，γ＝β/n；

e、軸承工件1的第一次打磨，軸承工件1的轉(zhuǎn)動中心角度為α，然后砂輪4在水平方向與垂直方向進行同時進給f后進入第二次打磨；

軸承工件1的第二次打磨，軸承工件1的轉(zhuǎn)動中心角度為α-2γ，然后砂輪4在水平方向與垂直方向進行同時進給f后進入第三次打磨；

軸承工件1的第三次打磨，軸承工件1的轉(zhuǎn)動中心角度為α-4γ，然后砂輪4在水平方向與垂直方向進行同時進給f后進入第四次打磨；

軸承工件1的第n次打磨，軸承工件1的轉(zhuǎn)動中心角度為α-2×n-1×γ，然后砂輪4在水平方向與垂直方向進行同時進給f后進入第n+1次打磨；

軸承工件1的第n+1次打磨，軸承工件1的轉(zhuǎn)動中心角度為α-2×n×γ＝2β，第n+1次打磨完畢后，則整個軸承工件1打磨結(jié)束。

本發(fā)明的溝道軟帶區(qū)域打磨深度及形狀易于保證，溝道打磨均勻性好，過渡區(qū)域?qū)挾炔浑S溝道大小及砂輪尺寸大小影響，打磨面粗糙度較好，加工過程污染小，工人勞動強度低。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。