本發(fā)明屬于機(jī)械加工制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種C形柔性軸承及其制造方法。

背景技術(shù)：

大型望遠(yuǎn)鏡主反射鏡的面形精度直接影響望遠(yuǎn)鏡的觀測能力，為了提高主反射鏡的面形精度，科學(xué)家對主反射鏡的支撐技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，為了減小因溫度變化對鏡面面形帶來的影響，對支撐結(jié)構(gòu)中的零部件采用了柔性設(shè)計，其中在被動支撐技術(shù)廣泛了采用了一種C形柔性軸承。這種柔性軸承采用兩對相互垂直的柔性薄片結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)小角度的旋轉(zhuǎn)，具有摩擦小、無需潤滑、自動定心、可重復(fù)性好、使用壽命長等優(yōu)點。

美國的WIYN望遠(yuǎn)鏡和SOFIA望遠(yuǎn)鏡的支撐結(jié)構(gòu)就采用了這種柔性軸承，可以在較小的空間內(nèi)安裝這樣軸承，它們采用的這種軸承全是美國Bearing Co.,Inc公司的產(chǎn)品。全世界也只有這家公司具有制造這種軸承的能力，他們主要采用了釬焊或者激光焊接工藝，由于這種軸承的直徑非常小，最小的軸承直徑大約只有5mm左右，需要在該直徑的狹小空間內(nèi)焊接相互交叉的柔性薄片，而且薄片的厚度最薄的大約只有0.2mm，焊接空間小，難以施焊，而且容易焊穿。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種C形柔性軸承及其制造方法，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的由于軸承尺寸小以及需要釬焊工藝導(dǎo)致焊接工藝復(fù)雜，施焊容易焊穿的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種C型柔性軸承包括：

內(nèi)環(huán)，所述內(nèi)環(huán)內(nèi)部設(shè)置有一體加工的第一柔性彈片，所述第一柔性彈片徑向設(shè)置并和內(nèi)環(huán)端面垂直；所述內(nèi)環(huán)環(huán)側(cè)壁長度方向關(guān)于軸線對稱開有兩個止動槽，所述止動槽和第一柔性彈片對應(yīng)的圓周角是45度；

中環(huán)，所述中環(huán)內(nèi)部中間位置設(shè)置有一體加工的環(huán)形凸起，所述環(huán)形凸起上設(shè)置有一體加工的第二柔性彈片，所述第二柔性彈片徑向設(shè)置并和中環(huán)端面垂直，所述中環(huán)的外徑上加工有交錯分布的兩個半圓面，所述中環(huán)側(cè)壁長度方向和內(nèi)環(huán)上的止動槽對應(yīng)位置開有兩個止動槽；所述中環(huán)內(nèi)部的兩端分別和一個內(nèi)環(huán)同軸過盈配合，配合后，兩個內(nèi)環(huán)的第一柔性彈片位于同一平面，第一柔性彈片和第二柔性彈片垂直設(shè)置；

以及和中環(huán)同軸過盈配合的外環(huán)，所述外環(huán)在中環(huán)的兩個半圓面交錯位置開有環(huán)形溝槽。

所述中環(huán)內(nèi)部上的環(huán)形凸起的高度和內(nèi)環(huán)的壁厚相等。

所述內(nèi)環(huán)的外徑比中環(huán)的內(nèi)徑大0.002mm-0.004mm；中環(huán)的外徑比外環(huán)的內(nèi)徑大0.002mm-0.004mm。

所述中環(huán)外側(cè)的半圓面長度d的取值為：

d＝L/2+r

其中：L為中環(huán)整體長度，r為調(diào)整系數(shù)，r的取值范圍為0.5mm-1.5mm。

一種C型柔性軸承的制造方法包括以下步驟：

步驟一：車削出內(nèi)環(huán)的外徑，銑削出端面，并通過線切割加工，在內(nèi)環(huán)內(nèi)部加工出第一彈性薄片，得到內(nèi)環(huán)；

步驟二：車削出中環(huán)的外徑，銑削出端面，并通過線切割加工，在中環(huán)內(nèi)部加工出第二彈性薄片，得到中環(huán)；

步驟三：對中環(huán)進(jìn)行加熱膨脹，加熱溫度為80℃以上；

步驟四：將兩個內(nèi)環(huán)分別放入步驟三中經(jīng)加熱的中環(huán)兩端，并冷卻，冷卻溫度為-100℃以下，保證兩個內(nèi)環(huán)上的第一柔性彈片位于同一平面，并和第二柔性彈片垂直，得到中環(huán)內(nèi)環(huán)裝配體；

步驟五：對步驟四中得到的中環(huán)內(nèi)環(huán)裝配體進(jìn)行立銑，形成交錯分布的兩個半圓面，再對側(cè)壁進(jìn)行銑削得到相對的兩個止動槽，得到中環(huán)內(nèi)環(huán)機(jī)加體；

步驟六：車削出外環(huán)的外徑，銑削出端面，得到外環(huán)；

步驟七：對外環(huán)進(jìn)行加熱膨脹，加熱溫度為80℃以上；

步驟八：將步驟五中得到的中環(huán)內(nèi)環(huán)機(jī)加體同軸放入到經(jīng)加熱的外環(huán)中，并冷卻，冷卻溫度為-100℃以下，得到柔性軸承總裝配體；

步驟九：對步驟八中得到的柔性軸承總裝配體中的外環(huán)車削出環(huán)形溝槽，環(huán)形溝槽位于交錯分布的兩個半圓面交錯位置，得到柔性軸承總機(jī)加體；

步驟十：對柔性軸承總機(jī)加體兩端面進(jìn)行車削，使兩端粗糙度達(dá)到使用要求，得到C形柔性軸承，完成加工。

所述內(nèi)環(huán)的外徑比中環(huán)的內(nèi)徑大0.002mm-0.004mm；中環(huán)的外徑比外環(huán)的內(nèi)徑大0.002mm-0.004mm。

所述中環(huán)外側(cè)的半圓面長度d的取值為：

d＝L/2+r

其中：L為中環(huán)整體長度，r為調(diào)整系數(shù)，r的取值范圍為0.5mm-1.5mm。

步驟三中對中環(huán)進(jìn)行加熱以及步驟七中對外環(huán)進(jìn)行加熱使用烤箱進(jìn)行加熱；步驟四和步驟八中的冷卻均采用液氮進(jìn)行冷卻。

步驟一和步驟二順序可以互換。

步驟六可以位于步驟二和步驟三之間。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明的一種C形柔性軸承及其制造方法分體制造的思想，先分別制造內(nèi)環(huán)、中環(huán)和外環(huán)等三個基本部分，先車和銑出三部分的外環(huán)和端面，然后進(jìn)行線切割，加工出相應(yīng)彈性薄片。內(nèi)環(huán)和中環(huán)加工完成后，把中環(huán)加熱，把內(nèi)環(huán)裝入中環(huán)，然后進(jìn)行機(jī)械加工。然后加熱外環(huán)，把加工后的內(nèi)環(huán)中環(huán)機(jī)加體裝入外環(huán)，最后加工外環(huán)，達(dá)到設(shè)計要求即可。

本發(fā)明避免了工藝方法和技術(shù)實施難度較大的釬焊技術(shù)，采用分體制造的方法，采用常規(guī)的機(jī)械加工手段即可完成C形柔性軸承制造，采用這種方法可以制造各種不同尺寸的C形柔性軸承，現(xiàn)有釬焊技術(shù)存在的焊接工藝復(fù)雜，施焊容易焊穿的問題，采用熱脹冷縮的原理進(jìn)行加工裝配，降低制造難度，降低成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種C形柔性軸承中的內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)主視剖視圖；

圖2為本發(fā)明的一種C形柔性軸承中的內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)左視圖；

圖3為本發(fā)明的一種C形柔性軸承中內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)主視圖；

圖4為圖3的A-A剖視圖；

圖5為本發(fā)明的一種C形柔性軸承中外環(huán)結(jié)構(gòu)主視圖；

圖6為圖5的B-B剖視圖；

圖7為本發(fā)明的一種C形柔性軸承中中環(huán)內(nèi)環(huán)裝配體結(jié)構(gòu)主視圖；

圖8為圖7的C-C剖視圖；

圖9為本發(fā)明的一種C形柔性軸承中中環(huán)內(nèi)環(huán)機(jī)加體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為圖9的D-D剖視圖；

圖11為圖9的E-E剖視圖；

圖12為本發(fā)明的一種C形柔性軸承中柔性軸承總裝配體結(jié)構(gòu)主視圖；

圖13為圖12的F-F剖視圖；

圖14為本發(fā)明的一種C形柔性軸承中柔性軸承總機(jī)加體結(jié)構(gòu)主視圖；

圖15為圖14的G-G剖視圖；

其中：1、內(nèi)環(huán)，101、第一柔性彈片，102、止動槽，2、中環(huán)，201、環(huán)形凸起，202、第二柔性彈片，203、半圓面，3、外環(huán)，301、環(huán)形溝槽。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作進(jìn)一步說明。

參見附圖1-附圖15，本發(fā)明的一種C型柔性軸承包括：

內(nèi)環(huán)1，所述內(nèi)環(huán)1內(nèi)部設(shè)置有一體加工的第一柔性彈片101，所述第一柔性彈片101徑向設(shè)置并和內(nèi)環(huán)1端面垂直；所述內(nèi)環(huán)1環(huán)側(cè)壁長度方向關(guān)于軸線對稱開有兩個止動槽102，所述止動槽102和第一柔性彈片101對應(yīng)的圓周角是45度；

中環(huán)2，所述中環(huán)2內(nèi)部中間位置設(shè)置有一體加工的環(huán)形凸起201，所述環(huán)形凸起201上設(shè)置有一體加工的第二柔性彈片202，所述第二柔性彈片202徑向設(shè)置并和中環(huán)2端面垂直，所述中環(huán)2的外徑上加工有交錯分布的兩個半圓面203，所述中環(huán)2側(cè)壁長度方向和內(nèi)環(huán)1上的止動槽102對應(yīng)位置開有兩個止動槽102；所述中環(huán)2內(nèi)部的兩端分別和一個內(nèi)環(huán)1同軸過盈配合，配合后，兩個內(nèi)環(huán)1的第一柔性彈片101位于同一平面，第一柔性彈片101和第二柔性彈片202垂直設(shè)置；所述第一柔性彈片101和第二柔性彈片202的厚度在滿足強(qiáng)度校核(安全系數(shù)為1.5-2.0)的前提下，由C形柔性軸承的使用剛度要求確定；所述止動槽102的寬度根據(jù)實際需要的轉(zhuǎn)角進(jìn)行確定，寬度≈圓心角(單位為弧度)*半徑；

以及和中環(huán)2同軸過盈配合的外環(huán)3，所述外環(huán)3在中環(huán)2的兩個半圓面203交錯位置開有環(huán)形溝槽301。

所述中環(huán)2內(nèi)部上的環(huán)形凸起201的高度和內(nèi)環(huán)1的壁厚相等。

所述內(nèi)環(huán)1的外徑比中環(huán)2的內(nèi)徑大0.002mm-0.004mm；中環(huán)2的外徑比外環(huán)3的內(nèi)徑大0.002mm-0.004mm。

所述中環(huán)2外側(cè)的半圓面203長度d的取值為：

d＝L/2+r

其中：L為中環(huán)2整體長度，r為調(diào)整系數(shù)，r的取值范圍為0.5mm-1.5mm。

一種C型柔性軸承的制造方法包括以下步驟：

步驟一：車削出內(nèi)環(huán)1的外徑，銑削出端面，并通過線切割加工，在內(nèi)環(huán)1內(nèi)部加工出第一彈性薄片，得到內(nèi)環(huán)1；

步驟二：車削出中環(huán)2的外徑，銑削出端面，并通過線切割加工，在中環(huán)2內(nèi)部加工出第二彈性薄片，得到中環(huán)2；

步驟三：對中環(huán)2進(jìn)行加熱膨脹，加熱溫度為80℃以上；

步驟四：將兩個內(nèi)環(huán)1分別放入步驟三中經(jīng)加熱的中環(huán)2兩端，并冷卻，冷卻溫度為-100℃以下，保證兩個內(nèi)環(huán)1上的第一柔性彈片101位于同一平面，并和第二柔性彈片202垂直，得到中環(huán)內(nèi)環(huán)裝配體；

步驟五：對步驟四中得到的中環(huán)內(nèi)環(huán)裝配體進(jìn)行立銑，形成交錯分布的兩個半圓面203，再對側(cè)壁進(jìn)行銑削得到相對的兩個止動槽102，得到中環(huán)內(nèi)環(huán)機(jī)加體；

步驟六：車削出外環(huán)3的外徑，銑削出端面，得到外環(huán)3；

步驟七：對外環(huán)3進(jìn)行加熱膨脹，加熱溫度為80℃以上；

步驟八：將步驟五中得到的中環(huán)內(nèi)環(huán)機(jī)加體同軸放入到經(jīng)加熱的外環(huán)3中，并冷卻，冷卻溫度為-100℃以下，得到柔性軸承總裝配體；

步驟九：對步驟八中得到的柔性軸承總裝配體中的外環(huán)3車削出環(huán)形溝槽301，環(huán)形溝槽301位于交錯分布的兩個半圓面203交錯位置，得到柔性軸承總機(jī)加體；

步驟十：對柔性軸承總機(jī)加體兩端面進(jìn)行車削，使兩端粗糙度達(dá)到使用要求，得到C形柔性軸承，完成加工。

所述內(nèi)環(huán)1的外徑比中環(huán)2的內(nèi)徑大0.002mm-0.004mm；中環(huán)2的外徑比外環(huán)3的內(nèi)徑大0.002mm-0.004mm。

所述中環(huán)2外側(cè)的半圓面203長度d的取值為：

d＝L/2+r

其中：L為中環(huán)2整體長度，r為調(diào)整系數(shù)，r的取值范圍為0.5mm-1.5mm，最好選擇1mm。

步驟三中對中環(huán)2進(jìn)行加熱以及步驟七中對外環(huán)3進(jìn)行加熱使用烤箱進(jìn)行加熱；步驟四和步驟八中的冷卻均采用液氮進(jìn)行冷卻。

步驟一和步驟二順序可以互換，步驟六可以位于步驟二和步驟三之間。即本發(fā)明在加工過程中，內(nèi)環(huán)1、中環(huán)2和外環(huán)3的基本體的加工可以是在其裝配之前的任何一個時間進(jìn)行加工，可以不分先后順序。