CN102294645A

CN102294645A - 球面滚子外径超精工艺

Info

Publication number: CN102294645A
Application number: CN2011102830982A
Authority: CN
Inventors: 周晨曦; 周晨冈; 周俊瑞
Original assignee: WUXI RUIDING MACHINE TOOLS CO Ltd
Current assignee: WUXI RUIDING MACHINE TOOLS CO Ltd
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2031-09-21
Also published as: CN102294645B

Abstract

本发明公开了一种球面滚子外径超精工艺，具体步骤如下，第一步，根据工件的大小，经调试，选取不同的规格的机床配件；第二步，开启机床总电源、冷却泵，选择工作状态；第三步，调整机床，并设置其参数；第四步，上料，使用上下料机构的下料气缸完成上料；第五步，工件传动机构带动滚子转动，摆动机构摆动，超精机构跳进至加工位；第六步，超精机构粗超，精超；第七步，超精机构、摆动机构、工件传动机构停止；第八步，下料，使用上下料机构下料。本发明具有使用寿命长；粗糙度值较小，超精后Ra0.05μm,圆度提高30%，＜1μm，波纹度减低30%，＜1μm；超精后的球面滚子装在电梯轴承上，噪声较未超精时降低30%达到用户要求。

Description

球面滚子外径超精工艺

技术领域

本发明涉及一种零件加工技术领域，尤其属于球面滚子加工工艺领域。

背景技术

在滚动轴承中共使用四种滚动体，即球、圆柱滚子、圆锥滚子和球面滚子，为使滚动轴承有很好的回转精度，低噪音和长寿命，很好的稳定性，滚动体都要超精加工以提高其圆度、表面粗糙度和波纹度从而降低轴承的运转噪音，延长轴承的使用寿命。现我国基本解决了球、圆柱滚子和圆锥滚子的超精加工，但未解决球面滚子外径的超精技术。现国内球面滚子只能用光饰加工来降低滚子表面的粗糙度值，粗糙度值也较大，一般在Ra 0.2μm左右，而且该工艺使滚子表面损伤，产生麻点，从而增加了滚子表面的热应力，滚子易锈蚀，降低了轴承的使用寿命，因此研制球面滚子超精加工工艺，工装和设备是轴承行业必须解决的问题。

例如，公告日为2010.09.22，公告号为101502936，专利名称为“滚子轴承球面滚子的制造设备及加工工艺”，公开了制造设备由金刚石滚轮自动修整补偿系统、自动进给磨削系统、自动上下料系统、数控系统组成，其中金刚石滚轮自动修整补偿系统由金刚石滚轮、砂轮和滚柱导轨构成，自动进给磨削系统能够一次性完成所有对球面滚动面和两个圆弧倒角的粗磨、精磨、终磨的磨削工作；具体加工工艺为：1.落料；2.精车两端面；3.淬火；4.精磨两端面；5.无心磨磨外径；6.一次性磨削滚动面及两圆弧倒角；7.退磁清洗；8.窜光振动；9.分组选别；10.涂油包装入库。其不足之处在于，加工工件表面粗糙度较大，生产效率较低。这种工艺不同于滚子外径超精工艺，是超精前的磨削工艺，其后续工艺才是达到最终技术要求的滚子加工工艺。

发明内容

本发明在于克服了现有技术的缺陷，提供了一种粗糙度值较小，使用寿命长的球面滚子外径超精工艺。

为了解决上述存在的技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

具体步骤如下，第一步，根据工件的大小，经调试，选取不同的规格的机床工装零件；第二步，开启机床总电源、冷却泵，选择工作状态；第三步，调整机床，并设置其参数；第四步，上料，使用上下料机构的下料气缸完成上料；第五步，工件传动机构带动滚子转动，摆动机构摆动，超精机构跳进至加工位；第六步，超精机构粗超，精超；第七步，超精机构、摆动机构、工件传动机构停止；第八步，下料，使用上下料机构下料。

进一步，第四步至第八步构成自动循环回路。

进一步，其中第四步所述上料，下料气缸驱动导向轴左移，工件送至工件传动机构。

进一步，其中第五步所述的工件传动机构包括传动电机、皮带轮、皮带、导辊，传动电机通过多级皮带驱动导辊转动，带动落在导辊上的工件运动，每个所述导辊设置有一个或两个加工工位。

进一步，其中第五步所述的摆动机构包括摆动主轴、摆动电机、减速机、皮带轮、皮带、曲柄机构、连杆、中心连杆，所述摆动电机通过减速机与曲柄机构传动连接，所述曲柄机构依次连接有连杆、中心连杆，所述中心连杆与摆动主轴相连接。

进一步，所述曲柄机构设置有偏心滑块。

进一步，其中第五步所述的超精机构包括超精头、油石磨损补偿气缸、压杆，在油石跳进气缸的作用下，摆动主轴的中心拉杆推住螺钉使超精头快跳至工件，超精头及其上的油石随摆动主轴摆动，跳进量的大小由调节螺钉调正。

进一步，其中第六步，粗超和精超由同一超精机构完成。

进一步，其中第八步所述下料，下料气缸左移再右移，工件右推已超精好的工件，进入下料道下料，一次滚子加工结束。

与现有技术相比较，本发明具有如下的有益效果：

1. 球面滚子不易锈蚀使用寿命长，轴承噪声低，精度高；

2. 粗糙度值较小，超精后Ra 0.05μm,圆度提高30%，＜1μm，波纹度降低30%，＜1μm；

3. 超精后的球面滚子装在电梯轴承上，噪声较未超精时降低30%达到用户要求。

附图说明

图1是本发明的球面滚子外径超精工艺的框图；

图2是本发明的球面滚子外径超精加工机床的示意图；

图3是本发明的球面滚子外径超精加工机床的剖面图；

图4是本发明上下料机构的结构示意图；

图5是本发明滚子上料的示意图；

图6是本发明工件传动机构的结构示意图；

图7是本发明工件传动机构剖面图；

图8是本发明摆动机构的结构示意图；

图9是本发明摆动机构A-A向的剖面图；

图10是本发明摆动机构的俯视图；

图11是本发明超精机构的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1、图2、图3所示，球面滚子外径超精工艺及工装，具体步骤如下，

首先，根据滚子的不同直径、长度、圆弧R的大小，经调试，选取不同的规格的机床工装超精加工工件，实现滚子精度要求，具体工装为工件传动机构9的导辊和超精机构20的超精头，但其工作原理一致。

第二步，开启机床总电源、冷却系统，选择机床“自动”或“半自动”工作状态，冷却系统为一抽油泵通过管道系统连接至超精机构，实现超精加工时的冷却和清洗。

第三步，调整机床参数的曲率半径大小，并设置粗超、精超所需的工件传动机构转速、频率和超精机构振荡频率、延时时间。

第四步，上料，通过上下料机构6的下料气缸完成。

如图4、图5所示，上下料机构6包括下料气缸1、导向轴2、下料道3、挡料块5、滚子4、上料道7，下料气缸1固定连接导向轴2，下料气缸1驱动导向轴2左右移动完成上、下料；导向轴2左侧安装有下料道3、挡料块5，下料道3数量为一个或两个，挡料块5顶部安装有上料道7出口，上料道7内有待加工的滚子4。当要上料时，导向轴2在下料气缸1作用下左移，待加工的滚子4下落在导辊8上，然后下料气缸1右移，将已超精好的滚子4右推至下料道3上，而另一待加工的滚子4取代加工好的滚子4送至加工位。上料道7上的下一个待加工滚子4始终在挡料块5上表面，要到下一个循环才被推入到加工位。上述滚子型号为22212CA，材料为GCr15。

第五步，工件传动机构带动工件转动，摆动机构摆动，超精机构跳进至工件加工位。

如图6、图7所示，工件传动机构9包括传动电机11、多锲带12、皮带轮13和14、导辊皮带轮10、导辊8，传动电机11采用三相交流变速电机，传动电机11通过多锲带12与皮带轮13相连接，皮带轮13和14为同轴皮带轮，皮带轮14通过同步带带动一个或两个导辊皮带轮10旋转，每个导辊皮带轮10固定连接于一导辊8上，使导辊8与皮带轮14同步转动，带动落在导辊8上的滚子转动，每个导辊8设置有一个或两个工位，导辊8的形面根据待加工的滚子R的不同而不同。该导辊8结构简单，装卡方便，精度高，无需退磁工序。本发明中每根导辊8可带动两件球面滚子，一次可超精滚子两个，一次同时超精的工件越多，该机床效率越高。

如图8、图9、图10所示，摆动机构37包括摆动主轴18、油石跳进气缸16、摆动电机21、减速机22、皮带轮23和25、皮带24、曲柄机构26、连杆15和27、中间连杆28，摆动电机21连接减速机22，减速机22通过皮带轮23和25、皮带24与曲柄机构26相传动连接，曲柄机构26设置有偏心滑块17，通过调整偏心滑块17的径向位置，可调节摆动主轴18摆动角度的不同。曲柄机构26依次连接有连杆27和中间连杆28，中间连杆28与摆动主轴18相连接，本发明是二工位机床，故有两套摆动主轴18，分别有中间连杆28和连杆15驱动。在床身上设置有左右立柱，左右立柱上固定有摆动主轴18和油石跳进气缸16，每根摆动主轴对应一个油石跳进气缸16，油石跳进气缸16的活塞杆与摆动主轴18轴心的拉杆相连接。

如图11所示，超精机构20包括超精头36和油石磨损补偿装置，超精头36通过摆臂35固定连接于摆动主轴18左端部，从而使超精头36和油石盒34中的油石，随摆动主轴18而摆动。超精头36顶部设置有油石磨损补偿气缸29，油石磨损补偿气缸29一侧设置有压杆33，用于压住油石盒34中的油石，通过油石磨损补偿气缸29中的活塞与压杆33连接，通过调节在摆动中心不同孔的位置使油石垂直移动，满足不同滚子的R要求；油石跳进工件是由摆动主轴18中心的拉杆19在其摆动主轴18后部油石跳进气缸16的作用下，推住螺钉32使油石盒34沿摆动中心31快跳至滚子，实现超精，跳进量的大小用跳进螺钉30调节。超精头36通过油石的摆动实现粗超、精超，使球面滚子达到降低滚子表面粗糙度及波纹度和圆度的要求，同时能自动补偿油石的磨损。

第六步，超精机构粗超，粗超结束，切换至精超时工件传动机构转速和频率、超精机构频率，精超开始并继续延时至规定时间。本发明现为二工位机床，即一次加工二个工件，粗超、精超时间为14秒，此时一件工件效率为7秒钟。

第七步，超精机构、摆动机构、工件传动机构停止。

第八步，下料，下料气缸左移再右移，工件右推已超精好的工件，进入下料道下料，工件加工完成，一次循环结束；检查是否结束工件加工，继续加工工件，返回至第三步构成自动循环回路；否则，结束加工。

本发明为全自动超精机，使用于球面滚子外径加工，根据球面滚子不同的直径、长度以及圆弧大小可选用不同的规格的机床来实现超精加工，其工作原理一致。

本发明分为两种机床，二工位（即一次同时超精二个工件）和四工位（即一次同时超精四个工件），分别设置不同的工件转速和油石摆动频率，用同一种油石对一个工件完成粗超和精超加工。

现机床为二工位，即一次加工二个工件，结果如下：

1）粗、精超时间为14秒，此时效率为7秒钟一件；

2）超精量为直径上8μm；

3）超精后Ra 0.05μm,圆度提高30%，＜1μm，波纹度降低30%，＜1μm；

4）超精后的滚子装在电梯轴承上，噪声较未超精时降低18%达到用户要求。

以上所述仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种球面滚子外径超精工艺，具体步骤如下，第一步，根据工件的大小，经调试，选取不同的规格的机床配件；第二步，开启机床总电源、冷却泵，选择工作状态；其特征在于，第三步，调整机床，并设置其参数；第四步，上料，使用上下料机构的下料气缸完成上料；第五步，工件传动机构带动滚子转动，摆动机构摆动，超精机构跳进至加工位；第六步，超精机构粗超，精超；第七步，超精机构、摆动机构、工件传动机构停止；第八步，下料，使用上下料机构下料。

2.根据权利要求1所述的球面滚子外径超精工艺，其特征在于：第四步至第八步构成自动循环回路。

3.根据权利要求1所述的球面滚子外径超精工艺，其特征在于：其中第四步所述上料，下料气缸驱动导向轴左移，工件送至工件传动机构。

4.根据权利要求1所述的球面滚子外径超精工艺，其特征在于：其中第五步所述的工件传动机构包括传动电机、皮带轮、皮带、导辊，传动电机通过多级皮带驱动导辊转动，带动落在导辊上的工件运动，每个所述导辊设置有一个或两个加工工位。

5.根据权利要求1所述的球面滚子外径超精工艺，其特征在于：其中第五步所述的摆动机构包括摆动主轴、摆动电机、减速机、皮带轮、皮带、曲柄机构、连杆、中心连杆，所述摆动电机通过减速机与曲柄机构传动连接，所述曲柄机构依次连接有连杆、中心连杆，所述中心连杆与摆动主轴相连接。

6.根据权利要求5所述的球面滚子外径超精工艺，其特征在于：所述曲柄机构设置有偏心滑块。

7.根据权利要求1所述的球面滚子外径超精工艺，其特征在于：其中第五步所述的超精机构包括超精头、油石磨损补偿气缸、压杆，在油石跳进气缸的作用下，摆动主轴的中心拉杆推住螺钉使超精头快跳至工件，超精头及其上的油石随摆动主轴摆动，跳进量的大小由调节螺钉调正。

8.根据权利要求1所述的球面滚子外径超精工艺，其特征在于：其中第六步，粗超和精超由同一超精机构完成。

9.根据权利要求1所述的球面滚子外径超精工艺，其特征在于：其中第八步所述下料，下料气缸左移再右移，工件右推已超精好的工件，进入下料道下料，一次滚子加工结束。