CN102357845A

CN102357845A - 切入式滚子全能超精装置及工作方法

Info

Publication number: CN102357845A
Application number: CN2011103244979A
Authority: CN
Inventors: 陈运生
Original assignee: PUYANG BEAIN CNC MACHINERY AND EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: PUYANG BEAIN CNC MACHINERY AND EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2011-10-24
Filing date: 2011-10-24
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2031-10-24
Also published as: CN102357845B

Abstract

切入式滚子全能超精装置及工作方法是一种轴承加工技术，它克服了其它同类技术存在的不足，它是在更换不同工装的情况下，使得圆柱圆锥及球面滚子的外径超精能在同一台机床上进行，通过油石震荡；圆柱、圆锥滚子外径直母线超精；球面滚子外径圆弧母线的超精；实现技术目标要求。

Description

切入式滚子全能超精装置及工作方法

技术领域，本发明涉及一种轴承加工技术，尤其是切入式滚子全能超精装置及工作方法。

技术背景，目前国内轴承圆柱圆锥滚子超精加工机床主要以贯穿式加工方法为主，此方法适用于大批量生产，需要制作较昂贵的超精导辊，而对于小批量滚子的超精加工，此方法显然是成本太高，严重制约了滚子超精加工的生产，而对于球面滚子超精加工设备，国内基本是空白，需要进口国外设备，而且国外设备的滚子超精加工适应范围比较窄，不能在同一设备既可以超精加工圆柱圆锥又可以超精加工不同半径球面滚子，需要分别购置圆柱圆锥滚子超精机和球面滚子超精机，这同样提高了单件小量多品种滚子的超精加工成本，对滚子的超精加工形成一种制约，鉴于以上原因，切入式滚子全能超精方法及装备，为以上问题的解决提供了方法和装备，会大大降低单件小批量多品种滚子的超精加工成本，它只要简单更换一下简易工装就可以适用于圆柱圆锥及球面滚子的外径超精加工，一台设备基本上能够满足所有滚子外径超精加工的需要，大大降低了设备投资。

发明内容：本发明的目的是提供一种小批量轴承圆柱圆锥及球面滚子外径超精加工的切入式滚子全能超精装置及工作方法，它克服了其它同类技术存在的不足，本发明的目的是这样实现的，它是在更换不同工装的情况下，使得圆柱圆锥及球面滚子的外径超精能在同一台机床上进行，它是由拖板滑块直线导轨、丝杠、拖板、大往复摆动板、驱动齿轮、从动齿环、震荡滑块直线导轨、偏心轮、油石夹机构、小轴、油石夹板、压缩弹簧、油石、滚子、往复伺服电机、旋转轴、床身部分、旋转伺服电机、震荡驱动电机、内滚子支承辊机构、外滚子支承辊机构及其它附属设施组成，拖板滑块直线导轨用螺钉把在床身部分上，拖板通过螺钉与拖板滑块直线导轨的滑块连接，往复伺服电机通过螺钉固定在床身部分上，往复伺服电机通过联轴器与丝杠连接，丝杠通过丝杠螺母座用螺钉与拖板连接，旋转伺服电机通过螺钉固定在拖板上，驱动齿轮通过键连接到旋转伺服电机轴上，旋转轴通过螺钉固定在拖板上，大往复摆动板通过轴承连接到旋转轴上，从动齿环用螺钉固定到大往复摆动板上并与驱动齿轮啮合，震荡驱动电机用螺钉固定在大往复摆动板上，偏心轮连接到震荡驱动电机轴上，震荡滑块直线导轨通过螺钉固定在大往复摆动板上，油石夹机构用螺钉固定在震荡滑块直线导轨的滑块上，油石夹板通过小轴和轴承与油石夹机构连接，油石被油石夹板夹紧，压缩弹簧一端顶紧大往复摆动板一端顶紧油石夹机构并靠紧偏心轮，被超精的滚子放在内滚子支承辊机构和外滚子支承辊机构上，油石在油石夹机构中汽缸的作用下压在滚子上，内滚子支承辊机构与外滚子支承辊机构分别用螺钉固定在床身部分上，并与床身部分的旋转驱动件连接。

工作方法：1、油石震荡，油石和油石夹板在油石夹机构中汽缸的作用下压在两支承辊上的滚子上，启动床身部分的驱动机构驱动两支承辊同向旋转，进而带动滚子旋转，启动震荡驱动电机驱动偏心轮旋转，偏心轮推动油石夹机构压缩弹簧，并被压缩弹簧推动，从而实现油石夹机构、油石夹板、油石在震荡滑块直线导轨上小幅直线震动，在超精直母线滚子时油石沿着滚子直母线只做直线震动，参见附图6，在超精圆弧母线滚子时油石和油石夹板在油石夹机构中汽缸的作用下随着接触圆弧母线位置的不同油石夹板与油石一起会绕着小轴发生偏转，参见附图5，并始终贴紧滚子，随着油石的消耗会形成与滚子圆弧母线相一致的油石弧面。

2、圆柱、圆锥滚子外径直母线超精，把设计加工好的圆柱或圆锥的内滚子支承辊机构和外滚子支承辊机构安装在床身部分上，并与床身部分的旋转驱动件连接好，使两支承辊能同向旋转，把油石夹紧在油石夹板上，油石在油石夹机构中汽缸的作用下压在两支承辊上的滚子上，启动床身部分的旋转驱动机构驱动两支承辊同向旋转，进而带动滚子旋转，启动震荡驱动电机驱动偏心轮旋转，偏心轮推动油石夹机构压缩弹簧，并被压缩弹簧推动，从而实现油石夹机构及油石在震荡滑块直线导轨上小幅直线震动，同时往复伺服电机在控制系统的作用下，驱动丝杠旋转，带动拖板、大往复摆动板、油石夹机构、油石一起沿拖板滑块直线导轨往复移动，实现油石的大幅摆动，参见附图4，进而实现油石的小幅震动与大幅摆动的叠加运动，对圆柱或圆锥滚子外径的直母线超精加工，经过设定时间后，油石夹机构的汽缸抬起油石，两支承辊停止旋转，取出滚子，至此一个滚子超精完毕。

3、球面滚子外径圆弧母线的超精，把设计加工好的球面滚子的内滚子支承辊机构和外滚子支承辊机构安装在床身部分上，并与床身部分的旋转驱动件连接好，使两支承辊能同向旋转，把油石夹紧在油石夹板上，油石在油石夹机构中汽缸的作用下压在两支承辊上的滚子上，开动床身部分的驱动机构驱动两支承辊同向旋转，进而带动滚子旋转，开动震荡驱动电机驱动偏心轮旋转，偏心轮推动油石夹机构压缩弹簧，并被压缩弹簧推动，从而实现油石夹机构及油石在震荡滑块直线导轨上小幅直线震动，同时旋转伺服电机在控制系统的作用下，带动驱动齿轮旋转，驱动齿轮带动从动齿环及大往复摆动板绕旋转轴往复摆动，并带动油石实现大幅圆弧摆动，同时往复伺服电机也在驱动丝杠带动拖板、大往复摆动板、油石夹机构、油石一起沿拖板滑块直线导轨往复移动，两伺服电机的同时驱动，在系统程序的控制下利用函数关系ΔX=(R-R1)*tgα插补，再加上油石夹机构中汽缸的下压作用实现油石的圆弧大摆动轨迹与超精滚子的圆弧母线相一致，参见附图3，进而实现油石的小幅震动与大幅摆动的叠加运动，对球面滚子外径的圆弧母线超精加工，经过设定时间后，油石夹机构抬起油石，两支承辊停止旋转，取出滚子，至此一个球面滚子外径圆弧母线超精完毕。

四、附图说明：图1为切入式滚子全能超精装置的前视图，图中 1、拖板滑块直线导轨 2、丝杠 3、拖板 4、大往复摆动板 5、驱动齿轮 6、从动齿环 7、震荡滑块直线导轨 8、偏心轮 9、油石夹机构 10、压缩弹簧 11、油石 12、滚子 13、往复伺服电机 14、旋转轴

图2为切入式滚子全能超精装置的右视图，图中1、拖板滑块直线导轨 2、丝杠 3、拖板 4、大往复摆动板 5、驱动齿轮 6、从动齿环 7、震荡滑块直线导轨 8、偏心轮 9、油石夹机构 11、油石 12、滚子 14、旋转轴 15、床身部分 16、旋转伺服电机 17、震荡驱动电机 18、内滚子支承辊机构 19、外滚子支承辊机构 20、油石夹板 21、丝杠螺母座 22、小轴

图3为切入式滚子全能超精装置的球面滚子圆弧母线超精原理示意图的前视图，图中4、大往复摆动板 7、震荡滑块直线导轨 8、偏心轮 9、油石夹机构 10、压缩弹簧 11、油石 12、滚子 20、油石夹板 22、小轴

ΔX——拖板3移动距离 α——大往复摆动板4摆动角度 R——超精滚子圆弧母线半径 R1——大往复摆动板4的旋转中心到滚子圆弧母线顶点切线的距离 Y——油石在滚子圆弧母线最顶端时油石夹机构的汽缸活塞杆伸缩位置 Y1——油石在偏离滚子圆弧母线最顶端α时油石夹机构的汽缸活塞杆伸缩位置

图4为切入式滚子全能超精装置的滚子直母线超精原理示意图的前视图，图中 4、大往复摆动板 7、震荡滑块直线导轨 8、偏心轮 9、油石夹机构 10、压缩弹簧 11、油石 12、滚子 20、油石夹板 22、小轴

ΔX——拖板3移动距离

图5为切入式滚子全能超精装置的油石在圆弧母线上震荡原理示意图的前视图，图中7、震荡滑块直线导轨 9、油石夹机构 11、油石 12、滚子 20、油石夹板 22、小轴

X——振幅 R——滚子12圆弧母线半径 θ——X/2振幅时油石11偏转角 ΔY——X/2振幅时油石夹机构9中汽缸活塞杆伸缩距离

图6为切入式滚子全能超精装置的油石在直母线上震荡原理示意图的前视图，图中7、震荡滑块直线导轨 9、油石夹机构 11、油石 12、滚子 20、油石夹板 22、小轴

X——振幅

图7为切入式滚子全能超精装置的轴测图，图中1、拖板滑块直线导轨 2、丝杠 3、拖板 4、大往复摆动板 5、驱动齿轮 6、从动齿环 7、震荡滑块直线导轨 8、偏心轮 9、油石夹机构 10、压缩弹簧 11、油石 12、滚子 13、往复伺服电机 14、旋转轴 15、床身部分 16、旋转伺服电机 17、震荡驱动电机 18、内滚子支承辊机构 19、外滚子支承辊机构

五、具体实施方式：实施例1、拖板滑块直线导轨1用螺钉把在床身部分15上，拖板3通过螺钉与拖板滑块直线导轨1的滑块连接，往复伺服电机13通过螺钉固定在床身部分15上，往复伺服电机13通过联轴器与丝杠2连接，丝杠2通过丝杠螺母座21用螺钉与拖板3连接，旋转伺服电机16通过螺钉固定在拖板3上，驱动齿轮5通过键连接到旋转伺服电机16的轴上，旋转轴14通过螺钉固定在拖板3上，大往复摆动板4通过轴承连接到旋转轴14上，从动齿环6用螺钉固定到大往复摆动板4上并与驱动齿轮5啮合，震荡驱动电机17用螺钉固定在大往复摆动板4上，偏心轮8连接到震荡驱动电机17的轴上，震荡滑块直线导轨7通过螺钉固定在大往复摆动板4上，油石夹机构9用螺钉固定在震荡滑块直线导轨7的滑块上，油石11被油石夹板20夹紧，油石夹板20通过轴承及小轴22与油石夹机构9连接，油石夹板20与小轴22过盈连接，压缩弹簧10一端顶紧大往复摆动板4一端顶紧油石夹机构9并通过油石夹机构9紧靠着偏心轮8，被超精的滚子12放在内滚子支承辊机构18和外滚子支承辊机构19上，油石11在油石夹机构9中汽缸的作用下压在滚子12上，内滚子支承辊机构18与外滚子支承辊机构19分别用螺钉固定在床身部分15上，并与床身部分15的旋转驱动部分连接。

实施例2、本发明的工作方法是，油石震荡，油石11和油石夹板20在油石夹机构9中汽缸的作用下压在两支承辊上的滚子12上，启动床身部分15的驱动机构驱动两支承辊同向旋转，进而带动滚子12旋转，启动震荡驱动电机17驱动偏心轮8旋转，偏心轮8推动油石夹机构9压缩弹簧，并被压缩弹簧10推动，从而实现油石夹机构9、油石夹板20、油石11在震荡滑块直线导轨7上小幅直线震动，在超精直母线滚子时油石沿着滚子直母线只做直线震动，参见附图6，在超精圆弧母线滚子时油石11和油石夹板20在油石夹机构9中汽缸的作用下随着接触圆弧母线位置的不同油石夹板20与油石11一起会绕着小轴22发生偏转，参见附图5，并始终贴紧滚子12，随着油石11的消耗会形成与滚子12圆弧母线相一致的油石弧面。

实施例3、圆柱、圆锥滚子外径直母线超精，把设计加工好的圆柱或圆锥的内滚子支承辊机构18和外滚子支承辊机构19安装在床身部分15上，并与床身部分15的旋转驱动件连接好，使两支承辊能同向旋转，把油石11夹紧在油石夹板20上，油石11在油石夹机构9中汽缸的作用下压在两支承辊上的滚子12上，启动床身部分的驱动机构驱动两支承辊同向旋转，进而带动滚子12旋转，启动震荡驱动电机17驱动偏心轮8旋转，偏心轮8推动油石夹机构9压缩弹簧，并被压缩弹簧10推动，从而实现油石夹机构9及油石11在震荡滑块直线导轨7上小幅直线震动，同时往复伺服电机13在控制系统的作用下，驱动丝杠2旋转，带动拖板3、大往复摆动板4、油石夹机构9、油石11一起沿拖板滑块直线导轨1往复移动，实现油石11的大幅摆动，参见附图4，进而实现油石11的小幅震动与大幅摆动的叠加运动，对圆柱或圆锥滚子外径的直母线超精加工，经过设定时间后，油石夹机构9的汽缸抬起油石11，两支承辊停止旋转，取出滚子12，至此一个直母线滚子12超精完毕。

实施例4、球面滚子外径圆弧母线的超精，把设计加工好的球面滚子的内滚子支承辊机构18和外滚子支承辊机构19安装在床身部分15上，并与床身部分15的旋转驱动件连接好，使两支承辊能同向旋转，把油石11夹紧在油石夹板20上，油石11在油石夹机构9中汽缸的作用下压在两支承辊上的滚子12上，开动床身部分15的驱动机构驱动两支承辊同向旋转，进而带动滚子12旋转，开动震荡驱动电机17驱动偏心轮8旋转，偏心轮8推动油石夹机构9压缩弹簧，并被压缩弹簧10推动，从而实现油石夹机构9及油石11在震荡滑块直线导轨7上小幅直线震动，同时旋转伺服电机16在控制系统的作用下，带动驱动齿轮5旋转，驱动齿轮5带动从动齿环6及大往复摆动板4绕旋转轴14往复摆动，并带动油石11实现大幅圆弧摆动，同时往复伺服电机13也在驱动丝杠2带动拖板3、大往复摆动板4、油石夹机构9、油石11一起沿拖板滑块直线导轨2往复移动，两伺服电机的同时驱动，在系统程序的控制下利用函数关系ΔX=(R-R1)*tgα插补，再加上油石夹机构9中汽缸的下压作用实现油石11的圆弧大摆动轨迹与超精滚子的圆弧母线相对应，参见附图3，进而实现油石11的小幅震动与大幅摆动的叠加运动，对球面滚子外径的圆弧母线超精加工，经过设定时间后，油石夹机构9抬起油石11，两支承辊停止旋转，取出滚子12，至此一个球面滚子外径圆弧母线超精完毕。

Claims

1.切入式滚子全能超精装置，其特征是：拖板滑块直线导轨（1）用螺钉把在床身部分（15）上，拖板（3）通过螺钉与拖板滑块直线导轨（1）的滑块连接，往复伺服电机（13）通过螺钉固定在床身部分（15）上，往复伺服电机（13）通过联轴器与丝杠（2）连接，丝杠（2）通过丝杠螺母座（21）用螺钉与拖板（3）连接，旋转伺服电机（16）通过螺钉固定在拖板（3）上，驱动齿轮（5）通过键连接到旋转伺服电机（16）的轴上，旋转轴（14）通过螺钉固定在拖板（3）上，大往复摆动板（4）通过轴承连接到旋转轴（14）上，从动齿环（6）用螺钉固定到大往复摆动板（4）上并与驱动齿轮（5）啮合，震荡驱动电机（17）用螺钉固定在大往复摆动板（4）上，偏心轮（8）连接到震荡驱动电机（17）的轴上，震荡滑块直线导轨（7）通过螺钉固定在大往复摆动板（4）上，油石夹机构（9）用螺钉固定在震荡滑块直线导轨（7）的滑块上，油石（11）被油石夹板（20）夹紧，油石夹板（20）通过轴承及小轴（22）与油石夹机构（9）连接，油石夹板（20）与小轴（22）过盈连接，压缩弹簧（10）一端顶紧大往复摆动板（4）一端顶紧油石夹机构（9）并通过油石夹机构（9）紧靠着偏心轮（8），被超精的滚子（12）放在内滚子支承辊机构（18）和外滚子支承辊机构（19）上，油石（11）在油石夹机构（9）中汽缸的作用下压在滚子（12）上，内滚子支承辊机构（18）与外滚子支承辊机构（19）分别用螺钉固定在床身部分（15）上，并与床身部分（15）的旋转驱动部分连接。

2.权利要求1所述切入式滚子全能超精装置的工作方法，其特征是：油石震荡，油石（11）和油石夹板（20）在油石夹机构（9）中汽缸的作用下压在两支承辊上的滚子（12）上，启动床身部分（15）的驱动机构驱动两支承辊同向旋转，进而带动滚子（12）旋转，启动震荡驱动电机（17）驱动偏心轮（8）旋转，偏心轮（8）推动油石夹机构（9）压缩弹簧，并被压缩弹簧（10）推动，从而实现油石夹机构（9）、油石夹板（20）、油石（11）在震荡滑块直线导轨（7）上小幅直线震动，在超精直母线滚子时油石沿着滚子直母线只做直线震动，在超精圆弧母线滚子时油石（11）和油石夹板（20）在油石夹机构（9）中汽缸的作用下随着接触圆弧母线位置的不同油石夹板（20）与油石（11）一起会绕着小轴（22）发生偏转，并始终贴紧滚子（12），随着油石（11）的消耗会形成与滚子（12）圆弧母线相一致的油石弧面。

3.权利要求1所述切入式滚子全能超精装置的工作方法，其特征是：圆柱、圆锥滚子外径直母线超精，把设计加工好的圆柱或圆锥的内滚子支承辊机构（18）和外滚子支承辊机构（19）安装在床身部分（15）上，并与床身部分（15）的旋转驱动件连接好，使两支承辊能同向旋转，把油石（11）夹紧在油石夹板（20）上，油石（11）在油石夹机构（9）中汽缸的作用下压在两支承辊上的滚子（12）上，启动床身部分的驱动机构驱动两支承辊同向旋转，进而带动滚子（12）旋转，启动震荡驱动电机（17）驱动偏心轮（8）旋转，偏心轮（8）推动油石夹机构（9）压缩弹簧，并被压缩弹簧（10）推动，从而实现油石夹机构（9）及油石（11）在震荡滑块直线导轨（7）上小幅直线震动，同时往复伺服电机（13）在控制系统的作用下，驱动丝杠（2）旋转，带动拖板（3）、大往复摆动板（4）、油石夹机构（9）、油石（11）一起沿拖板滑块直线导轨（1）往复移动，实现油石（11）的大幅摆动，进而实现油石（11）的小幅震动与大幅摆动的叠加运动，对圆柱或圆锥滚子外径的直母线超精加工，经过设定时间后，油石夹机构（9）的汽缸抬起油石（11），两支承辊停止旋转，取出滚子（12），至此一个直母线滚子（12）超精完毕。

4.权利要求1所述切入式滚子全能超精装置的工作方法，其特征是：球面滚子外径圆弧母线的超精，把设计加工好的球面滚子的内滚子支承辊机构（18）和外滚子支承辊机构（19）安装在床身部分（15）上，并与床身部分（15）的旋转驱动件连接好，使两支承辊能同向旋转，把油石（11）夹紧在油石夹板（20）上，油石（11）在油石夹机构（9）中汽缸的作用下压在两支承辊上的滚子（12）上，开动床身部分（15）的驱动机构驱动两支承辊同向旋转，进而带动滚子（12）旋转，开动震荡驱动电机（17）驱动偏心轮（8）旋转，偏心轮（8）推动油石夹机构（9）压缩弹簧，并被压缩弹簧（10）推动，从而实现油石夹机构（9）及油石（11）在震荡滑块直线导轨（7）上小幅直线震动，同时旋转伺服电机（16）在控制系统的作用下，带动驱动齿轮（5）旋转，驱动齿轮（5）带动从动齿环（6）及大往复摆动板（4）绕旋转轴（14）往复摆动，并带动油石（11）实现大幅圆弧摆动，同时往复伺服电机（13）也在驱动丝杠（2）带动拖板（3）、大往复摆动板（4）、油石夹机构（9）、油石（11）一起沿拖板滑块直线导轨（2）往复移动，两伺服电机的同时驱动，在系统程序的控制下用函数关系ΔX=(R-R1)*tgα插补，再加上油石夹机构（9）中汽缸的下压作用实现油石（11）的圆弧大摆动轨迹与超精滚子的圆弧母线相对应，进而实现油石（11）的小幅震动与大幅摆动的叠加运动，对球面滚子外径的圆弧母线超精加工，经过设定时间后，油石夹机构（9）抬起油石（11），两支承辊停止旋转，取出滚子（12），至此一个球面滚子外径圆弧母线超精完毕。