CN1008706B - 导引滚柱的精加工方法 - Google Patents

Abstract

精加工导引滚柱表面的方法使用一条受张长力作用的传动皮带来保证达到均匀的表面光洁度。在表面加工之前，先将轴承等装入导引滚柱的中心孔内，从形成一个导引滚柱组件。此组件装在一个静止的支承轴上可以转动，并由环形传动皮带在给定张力下带动它转动、在导引滚柱组件转动的同时，用切削刀具加工其外表面。刀具对导引滚柱组件的压力小于导引滚柱组件与皮带之间的接合摩擦力。

Description

本发明与制造精密的磁带录相机（VTR）的导引滚柱的方法有关。更准确地说，本发明与导引滚柱生产中的高精度切削加工方法有关。

导引滚柱一般由圆柱形滚柱套、环形轴承和油密封组成，而环形轴承和油密封则塞入滚柱套的轴向孔内。轴承由浸油烧结金属制成。这种导引滚柱，特别是磁带录相机等用的导引滚柱（下面叫作“VTR导引滚柱”）必须加工得很光滑，并且要有很均匀的表面光洁度。

为了提供一种满意的精密加工VTR导引滚柱的方法，人们曾作过各种尝试。但用普通的加工方法制造VTR导引滚柱，产量低，生产成本高。

所以，本发明的目的就是要提供一种表面光洁度好、生产率比较高、成本比较低的VTR导引滚柱的表面精加工方法。

为了实现上述以及其它的目的，按本发明制造导引滚柱的方法包括下列步骤：

把轴承压入磁带录相机的导引滚柱套的轴向孔中，形成一个组件;

把该组件装在一个支承轴上，使该组件能绕着该轴自由旋转;

用一根传动皮带带动该组件旋转，该传动皮带以给定的张力和已知的接触点压着在该导引滚柱套的该外表面上;

用刀具把该导引滚柱套的该外表面加工到所需的最终的半径，该刀 具在直径方向相对于该传动皮带和该导引滚柱套之间的该接触点的一个点上和该导引滚柱的该外表面接触，其接触压力小于该皮带的张力。

说明本发明的方法的精加工导引滚柱（它有一个用来装轴承和/或润滑元件的中心孔）的装置由以下几部分组成：支承轴，它从导引滚柱和装在导引滚柱中心孔内的轴承中通过;传动皮带，它在已知皮带压力下同导引滚柱摩擦接合;驱动传动皮带转动，从而带动导引滚柱绕支承轴转动的装置;以及切削刀具，用以将导引滚柱的表面加工到要求的半径，切削刀具在给定刀具压力下与导引滚柱的表面相接触，刀具压力小于皮带压力，刀具与导引滚柱的接触点在皮带与导引滚柱之间接触点的径向相对一点。

本发明的方法有以下优点：

加工的表面光洁度高质均匀且产量高;

由于轴承与滚柱套预先装在一起，故可避免将轴承压入导引滚柱套时损坏表面的可能性;

加工不需要用高技术水平的人员来进行;

此方法容易实现计算机控制;

装置可以做得紧凑;

由于只需适当注意皮带和支承轴，就能保证有满意的表面均匀性，所以装置的维护大大简化;

可以准确地预计装置的磨损程度。

为了对本发明有更充分的了解，下面对本发明以及本发明的最佳实施例的附图作一详细介绍，不过，不应将本发明仅局限于发明的具体装置，这只是为了说明问题和了解情况而已。

在附图中：

图1是按本发明的精加工方法生产的一个典型导引滚柱的纵剖面;

图2是导引滚柱组件的纵剖面;

图3是在表面加工过程中取的导引滚柱组件的横剖面;

图4是按本发明的方法进行加工的最佳装置的透视图;

图5是按本发明设计的另一种装置的局部侧视图。

在详细介绍本发明的最佳实施例之前，先参照图1和图2介绍一下典型的导引滚柱1，以便于更好的了解。

如图1所示，导引滚柱1由圆柱形滚柱套1a和静止轴承1b组成。静止轴承1b压入导引滚柱套1a的轴向孔1d内。轴承1b用浸油烧结金属制成。滚柱的轴2从轴承1b内通过，用于支承导引滚柱套1a，使其能够转动。然后将油密封1c塞入孔1d的两头。这样，导引滚柱套套1a、轴承1b、油密封1c和滚柱的支承轴2就构成了一个导引滚柱组件。

图3说明按本发明精加工导引滚柱的最佳实施例的基本方案，用它可以加工出表面高度均匀的导引滚柱套1a。在精加工时，导引滚柱组件靠传动皮带3驱动，传动皮带3从导引滚柱套1a的外表面通过。传动皮带3以给定的张力压住导引滚柱套的外表面。传动皮带3上的张力下文叫作“皮带压力”。

切削刀具正对着导引滚柱套的外表面，并以给定的压力保持在导引滚柱套表面的相对一侧。导引滚柱套1a的这段外表面以后叫作“切削段”，而且同传动皮带3与导引滚柱套1a外表面之间的接触点径向相对。刀具4在给定压力下与导引滚柱套外表面相接触，这一压力下文叫作“刀具压力”。

在图3中，符号d代表轴承1b内表面上的一点与导引滚柱套外表 面上径向相对一点之间的距离。从图3可以看出，滚柱轴2的直径小于轴承1b的内径，滚柱轴2的两端靠一合适的支撑装置刚性支撑（图中未画出），所以在加工过程中，滚柱轴不会运动。

理论上讲，如果导引滚柱套1a上的皮带压力大大地大于刀具压力，导引滚柱套1a就能在恒压下保持与刀具4接触，距离d就保持不变。在这种情况下，导引滚柱套的整个外表面就能被切削刀具均匀地加工。

但实际上，表面的均匀性会受到下列因素的影响：

轴承1b的内表面和滚柱轴外表面的圆度;

轴承1b内表面和滚柱轴外表面的粗糙度;

轴承1b内表面和滚柱轴2外表面之间的间隙。

所以，为了保证有满意的表面均匀性，必须很好地控制两者的圆度、粗糙度和间隙。

此外，为达到均匀的表面光洁度，还必须考虑下列因素：

滚柱轴直径与轴承1b内径的关系;

滚柱轴材料与轴承1b材料的关系;

要按导引滚柱套的材料选用合适的刀具;

导引滚柱套要有合适的驱动装置，即皮带的材料、宽度和厚度，皮带的张力，皮带与导引滚柱套外表面之间的接触角度以及驱动马达等，都必须选择得当。

切削条件，即切削速度、进给量和切削深度与导引滚柱套的材料有关。

只要上述条件选择得当，就能很均匀地加工出导引滚柱套。

图4就是按本发明精加工导引滚柱的装置的基本结构。此装置包括一根支承轴8a，它一直通到支座8。通过支座8的孔还装有一根推杆9。支座8是固定在装置上的（图4中未画出），用以确定导引滚柱套1 a的静止转轴，而杆9可在轴向自由运动。在支座8的对面，装有一个工件台12，工件台12的上部有一个V形槽12a。在表面加工的初始阶段，带轴承1b的导引滚柱套就装在V形槽上。

推杆10和同轴支柱11可彼此独立地在轴向朝支座8移近和离开。推杆10放在工件台12的V形槽12a上，用来将带轴承1b的导引滚柱套1a推上支承轴8a，支承轴8a一直通到支座8。当导引滚柱套1放在工件台12上时，它基本上与支承轴8a同轴。同样，支柱11可以从推杆10的中心孔10a中通过。当支柱11行进到端部位置时，就使孔10a的末端与支承轴8a的自由端相接合，从而固定地将后者支撑住。

传动皮带3绕在驱动滑轮7和上、下张力滑轮5和6的外面。这些滑轮5、6和7可用轴颈支承在装置上。驱动滑轮7通过一个适当的动力传动机构由驱动马达（图中未画出）驱动。

滑轮5、6和7可装在一个可移动的机架（未画出）上，使之可移向和离开装在支承轴8a上的导引滚柱套1a。

刀具4装在装置上可沿X、Y和Z轴运动。在加工时，刀具4的X轴代表刀具相对于导引滚柱套的走刀方向。刀具4的Y位置确定出加工时的切削深度。Z位置的调整则是调整高度所需要的。

在加工前，先将轴承1b压入导引滚柱套1a内。在轴承1b装入导引滚柱套1a以后，再将导引滚柱套1a装在装置的加工段上。步骤如下：首先，将导引滚柱组件放在工件台12上，使孔1d与支承轴8a对准。然后，使推杆10向支座8方向移动，将支承轴8a推入导引滚柱套1a的孔1d内。然后，再将支柱11通入推杆10的中心孔100内，使之同支承轴8a的自由端相结合。

在这一初始安装阶段，上、下张力滑轮5和6是松的，所以传动皮 带3并不紧紧地压住导引滚柱套。

在导引滚柱套1a装入加工段以后，使上、下张力滑轮5和6移向导引滚柱套1a，使传动皮带3在预定压力下在接触点紧紧地同导引滚柱套1a相接触。然后，通过马达使驱动滑轮7按图4箭头所指的方向转动。将刀具4移向导引滚柱套，使刀口在预定的初始切削段同导引滚柱套1a相接触。刀具的初始位置根据要求的切削深度来确定。然后，使刀具4按预定的速度平行于导引滚柱套的纵轴运动。

最好，装置能在沿Z轴的不同位置装有粗加工刀具和精加工刀具。在这种情况下，要按所述的顺序使粗加工刀具与精加工刀具同导引滚柱套相接触。粗加工刀具和精加工刀具也可以水平地安排，使粗加工和精加工能在一道工序中完成。

虽然在所示的装置图中，是张力滑轮移向和离开装有导引滚柱套1a的加工段，也可以是张力滑轮保持不动，而支座8和支座11可以移动，使导引滚柱套1a装到装置上以后向传动皮带3移动。此外，在上面的说明中，传动皮带3是在同导引滚柱套1a的外表面接触后才驱动的，也可以先驱动皮带3，而后再将它拉紧在导引滚柱套上。

在精加工完成以后，使上、下张力滑轮5和6离开，使传动皮带3从加工好的导引滚柱套的外表面松开。然后，将推杆9推入并同导引滚柱套1a的相对一端接触，将导引滚柱套推到工件台12上，并同支承轴8a脱离。当回到工件台12以后，加工好的导引滚柱套就从装置上弹出，再将要加工的下一个导引滚柱套送入。导引滚柱套可用任何一种普通的不会影响其表面光洁度的工具推入和弹出。

为了找到能达到要求的表面均匀性的合适加工条件，在本发明的装置上进行了试验。试验结果表明，下列条件是关键：

支承轴8a的轴线，上下张力滑轮5和6的轴线以及驱动滑轮7的 轴线必须平行，误差在1%以内;

刀具4的高度必须精确，误差在-0.01毫米-0.05毫米以内;

在切削深度为半径上0.01毫米时，工作（即导引滚柱套，由C3601黄铜制成）的切削阻力（主要分力）必须在150-200克左右;

侧向稳定压力需比刀具所加的侧向压力大3-5倍，即要大于切削阻力;

皮带3上的张力必须在300克-500克范围内。张力与侧向压力P有关，其关系式为

P＝2TSinθ/2

式中，θ是皮带的接触角度

根据工件的大小、张力滑轮和驱动滑轮的大小、传动皮带3的杨氏模量（延伸率）和皮带的摩擦系数以及其它条件的不同，上述条件也不一样。

发明人所做的试验表明，用本发明的方法和装置也可以加工锥形导引滚柱，在利用上述条件进行的一次试验中，将烧结合金制的轴承压入成直径4.55毫米、长8.1毫米的导引滚柱套中。用该预装组件加工了一个大端直径为4.5毫米、圆锥角为30分的锥形导引滚柱套。

而且，试验还表明，当用聚氧化甲烯制成的油密封时，在油密封压入导引滚柱套时，导引滚柱套下会出现变形。这表明，在表面加工以前，将油密封连同轴承一起装入导引滚柱套内是可能的。

图5是按本发明可应用于加工的第二种机加工装置的部分示意图。在这一装置中，已省去了上面第一种装置中的张力滑轮。在这种情况下，皮带是这样绕在导引滚柱套上的，即导引滚柱套与皮带之间的接触点是在第一种装置的相对一侧。刀具4也是在该接触点的径向相对一侧。这 种结构安排，效果基本上一样，只要能够满足前面所述的试验得出的条件就行。

按照本发明，也可以用图2的滚柱轴2作为支承轴。在这种情况下，滚柱轴相对两端可用已知合适的夹持或支持装置来保持。

所以，本发明达到了全部目的，由此可见其优越性。

虽然本发明是从该发明的最佳实施例进行说明的，只要方法不脱离权利要求中所说的本发明的原理就行。

Claims (5)

1、一种导引滚柱的精加工方法用于加工磁带录相机的导引滚柱，该导引滚柱(1)有一个轴向孔(1d)用来容纳轴承(1b)和/或润滑元件(1b)，其特征在于包括下列步骤：

把轴承(1b)压入磁带录相机的导引滚柱套(1a)的轴向孔(1d)中，形成一个组件；

把该组件装在一个支承轴(2，8a)上，使该组件能绕着该轴(2，8a)自由旋转；

用一根传动皮带(3)带动该组件旋转，该传动皮带(3)以给定的张力和已知的接触点压着在该导引滚柱套(1a)的该外表面上；

用刀具(4)把该导引滚柱套(1a)的该外表面加工到所需的最终的半径，该刀具(4)在直径方向相对于该传动皮带(3)和该导引滚柱套(1a)之间的该接触点的一个点上和该导引滚柱(1)的该外表面接触，其接触压力小于该皮带的张力。

2、如权利要求1中的方法，其特征为包括下列步骤：

把该组件放在一个导引工作台（12）上，该工作台（12）用来把该组件和支承轴（8a）保持同心;

轴向地驱动该组件，直至它和该轴（8a）啮合并从该导引工作台（12）脱开;

轴向地限定该组件，保证它在绕该轴（8a）旋转时仍能保持和该轴（8a）啮合着。

3、如权利要求1中的方法，其特征为该刀具（4）的切削阻力被调节在150克至200克之间。

4、如权利要求2中的方法，其特征为该刀具（4）的切削阻力被调节在150克至200克之间。

5、如上述权利要求中任一项的方法，其特征为该皮带张力被调节在300克至500克的范围内。

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