CN104385143B - 一种用于加工轴承内圈滚道凸度的砂轮修整方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于加工轴承内圈滚道凸度的砂轮修整方法及装置。采用的技术方案包：将砂轮在Y、Z轴空间作平面旋转，将砂轮外圆母线平行于X轴空间，其特征在于：将金刚笔在Y轴空间往复摆动作圆弧运动，金刚笔在运动中对砂轮外圆进行修整，形成新的凹形外圆双曲线母线。本发明实现的砂轮修整方法具有如下优点：原理巧妙：以金刚笔的圆弧轨迹相切与砂轮外圆圆弧进行修整。动作新颖：以易于观察、实现的大幅度的运动（mm级）实现微观、微量（μm级）的造型。结构简单：摒弃变幅、拖板等机构。可靠性高：一个涡轮蜗杆总成即为整个的修整机械结构，技术成熟、可靠耐用等。
Description
技术领域
本发明属于机械加工领域，具体涉及一种砂轮修整方法及装置。
背景技术
用普通方法设计、加工的圆锥滚子轴承工作时应力集中于滚子两端与滚道的接触点，以至于此位置过早地产生疲劳和剥落，使得轴承寿命很低。为了改善这种工况，业界普遍采用内、外圈滚道、滚子滚道形成凸度的形状，以消除接触应力集中的弊端。要实现内圈滚道形成凸度，必须将磨削内圈滚道的砂轮修整成凹形。常见的砂轮修整采用X、Y伺服轴联动的方法(如图1所示)。这种修整系统结构复杂、控制繁琐、机械传动装置精度要求高（凸度数值μM等级），机械系统常见的爬行、串动都会使形状变形，日常维护频繁且往往达不到精度要求。如，专利号为201010101943.5的中国发明专利，公开的“轴承外套圈滚道磨削加工使用的砂轮修整方法”就采用上述的方法实现。这种加工方法主要适用对凸度值较大的轴承外圈滚道进行磨削加工的砂轮修整。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供新的用于加工轴承内圈滚道凸度的砂轮修整方法及装置。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案包：将砂轮在Y、Z轴空间作平面旋转，将砂轮外圆母线平行于X轴空间，其特征在于：将金刚笔在Y轴空间往复摆动作圆弧运动，金刚笔在运动中对砂轮外圆进行修整，形成新的凹形外圆双曲线母线。
所述的砂轮修整方法，其特征在于具体步骤如下：
1>将砂轮离开金刚笔；
2>按凸度要求调整圆弧旋转半径；
3>将金刚笔旋转至圆弧顶点；
5>将金刚笔位置置于砂轮宽度的中部；
6>将金刚笔的旋转圆弧轨迹的宽度调整至略大于砂轮宽度；
7>启动砂轮旋转和金刚笔摆动；
8>设定砂轮的进给量，并以点动的方式向金刚笔移动；
9>观察到砂轮宽度的中部有被金刚笔修整的划痕时即为砂轮开始得到修整；
10>1继续上述步骤8>、9>动作，直至砂轮外圆平面得到完全修整量；
11>停止砂轮的移动，继续摆动金刚笔，进行无进给量的光修,并设定此时的砂轮位置为修整“0”位；
12>反向退出砂轮，金刚笔停止的摆动，并回到起始位。
所述的砂轮修整方法，其特征在于步骤2>中所述的凸度通过下述方法实现调整：
假设需要实现的凸度Pt=0.01，已知砂轮半径SR=300，砂轮宽度M=12；
通过设定金刚笔圆弧半径R实现凸度的调整，圆弧半径 R通过下述公式计算得到：
。
一种砂轮工作过程中自动修整方法，该自动修整方法利用权利要求2
所述的砂轮修整方法实现，其特征在于：
1>设定每次修正量值；
2>设定每次修正后砂轮的磨削工件数；
3>砂轮完成设定的磨削工件数后，砂轮定位到设定的修整“0”位，金刚笔8开始往复摆动作圆弧运动，砂轮进给到设定的修正量，砂轮的一次自动修整完成。
一种根据上述修整方法实现的修整装置，包括机床基座，其特征在于：所述机床基座一侧安装修整器基座，所述修整器基座安装蜗轮蜗杆减速器，所述蜗轮蜗杆减速器的转动轴上安装弧形旋转摇臂，所述弧形旋转摇臂上安装金刚笔，所述金刚笔在定位开关的限定范围内可往复摆动作圆弧运动，所述机床基座另一侧安装砂轮座拖板，所述砂轮座拖板上安装砂轮，所述砂轮通过电机带动其旋转，所述砂轮座拖板在机床基座上可左右移动。
所述的修整装置，其特征在于：所述修整器基座上设置有高度调节槽，所述蜗轮蜗杆减速器通过高度调节槽可在修整器基座上上下移动。
所述的修整装置，其特征在于：所述弧形旋转摇臂上设置有凸度调节槽，所述金刚笔通过凸度调节槽可在弧形旋转摇臂上上下移动。
通过本发明实现的砂轮修整方法具有如下优点：
1、原理巧妙：以金刚笔的圆弧轨迹相切与砂轮外圆圆弧进行修整。
2、动作新颖：以易于观察、实现的大幅度的运动（mm级）实现微观、微量（μm级）的造型。
3、结构简单：摒弃变幅、拖板等机构。
4、可靠性高：一个涡轮蜗杆总成即为整个的修整机械结构，技术成熟、可靠耐用。
5、修整结果高度一致：修整器的唯一运动是一个部件的旋转运动，每次修整其圆心以及半径都是固定不变的，所以其修整轨迹形状都是相同的。
6、维护简单、经济实用：由于采用简单成熟的涡轮蜗杆总成，除了加注润滑油，基本免于日常维护。涡轮蜗杆总成属于机械变速传动机构，具有刚度强、扭矩大、承受过载能力高、运行平稳等特点。在此用于修整动作，始终在低工况状态下工作。所以使用寿命极高，具有极其优越的经济性。
附图说明
下面结合说明书附图对本发明做进一步说明。
图1是传统加工方法原理图；
图2是本发明加工方法原理图；
图3、4、5是本发明修整装置不同角度的结构示意图；
图6是本发明方法砂轮磨削曲线图；
图7是本发明方法磨削滚道后得到的凸度曲线图。
具体实施方式
实施例1：
如图2所示，本发明的用于加工轴承内圈滚道凸度的砂轮修整方法，先将砂轮7在Y、Z轴空间作平面旋转，将砂轮外圆母线平行于X轴空间，再将金刚笔8在Y轴空间往复摆动作圆弧运动，金刚笔在运动中对砂轮外圆进行修整，形成新的凹形外圆双曲线母线。
具体步骤如下：
一、调整过程。
1．1、驱动砂轮座拖板10向右移动，砂轮离开金刚笔3mm以上。
1．2、按凸度要求调整圆弧旋转半径，金刚笔8圆心至传动轴9圆心的距离。
1．3、将金刚笔8旋转至圆弧顶点（判定方式为金刚笔8旋转至上方，弧形旋转摇臂6平行于砂轮7）。上下移动修整器基座2上的蜗轮蜗杆减速器3，使金刚笔8的笔尖至机床基座1间的距离等于砂轮7中心高度距离机床底座1的距离（此参数为机床厂给出）。
1. 4、金刚笔调整至砂轮中心高h处。
1．5、移动修整器基座2，使金刚笔位置置于砂轮宽度的中部o处。
1．6、启动转蜗轮蜗杆减速器电机，使弧形旋转摇臂6以传动轴9为圆心做旋转摆动。电机正传时弧形旋转摇臂6从第一定位开关4向第二定位开关5方向摆动，弧形旋转摇臂6碰到第二定位开关5时，电机反转，弧形旋转摇臂6从第二定位开关5向第一定位开关4方向摆动，调整旋转角度随摇臂弧形旋转定位开关4；5，使金刚笔8的旋转圆弧轨迹的宽度=砂轮宽度+第一定位开关4方向5mm+第二定位开关5方向5mm。
二、调整过程。
2.1、启动砂轮7旋转。启动蜗轮蜗杆减速器3电机带动金刚笔8做第一定位开关4至第二定位开关5位置的圆弧摆动。
2.2、按每次点动砂轮座拖板10移动0.05mm的进给量连续点动砂轮座拖板10向金刚笔8方向移动。在观察到砂轮7即将接触到金刚笔8尖部时，停止连续点动。
3.3、设定每步进给砂轮座拖板10移动0.01mm，金刚笔8每摆动一个往复，点动一次砂轮座拖板10，砂轮向金刚笔接近0.01mm，观察到砂轮宽度的中部有被金刚笔修整的划痕时即为砂轮开始得到修整，继续上述2.2、3.3动作，直至砂轮外圆平面得到完全修整量。
2.4、停止砂轮座拖板10的移动，继续摆动金刚笔2个来回，进行无进给量的光修。设定此时的砂轮座拖板10位置为修整“0”位。
2.5、反向退出砂轮座拖板10，按停蜗轮蜗杆减速器3电机，摇臂回到起始位。
三、自动修整方法。
3.1、设定每次修正量，如0.02mm。
3.2、设定每次修正后砂轮7的磨削工件数，如100件。
3.3、砂轮完成设定的磨削工件数后，砂轮座拖板10定位到设定的修整“0”位位置。金刚笔8开始从第一定位开关4至第二定位开关5、从第二定位开关5至第一定位开关4的一个往复摆动，砂轮的一次自动修整完成。
上述方案法中，步骤2>中所述的凸度通过下述方法实现调整：
假设需要实现的凸度Pt=0.01，已知砂轮半径SR=300，砂轮宽度M=12；
通过设定金刚笔圆弧半径R实现凸度的调整，圆弧半径 R通过下述公式计算得到：
。
经过上述修整的砂轮，砂轮的磨削曲线图如图6所示。磨削滚道后能得到如图6的凸度曲线。此曲线相比于其他的方式修正的曲线具有形状更规整，便于下道超精工序加工的优点。
实施例2：
如图3至5所示，本发明根据实施列1所述修整方法实现的修整装置，包括机床基座1，所述机床基座1一侧安装修整器基座2，所述修整器基座2安装蜗轮蜗杆减速器3，所述蜗轮蜗杆减速器3的转动轴9上安装弧形旋转摇臂6，所述弧形旋转摇臂6上安装金刚笔8，所述金刚笔8在定位开关4；5的限定范围内可往复摆动作圆弧运动，所述机床基座1另一侧安装砂轮座拖板10，所述砂轮座拖板10上安装砂轮7，所述砂轮7通过电机带动其旋转，所述砂轮座拖板10在机床基座1上可左右移动，具体为点动方式。所述修整器基座2上设置有高度调节槽11，所述蜗轮蜗杆减速器3通过高度调节槽11可在修整器基座2上上下移动。所述弧形旋转摇臂6上设置有凸度调节槽12，所述金刚笔8通过凸度调节槽12可在弧形旋转摇臂6上上下移动。
上所述，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的结构及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施案例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施案例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案范围。
Claims (6)
1.一种用于加工轴承内圈滚道凸度的砂轮修整方法，将砂轮在Y、Z轴空间作平面旋转，将砂轮外圆母线平行于X轴空间，其特征在于：将金刚笔在Y轴空间往复摆动作圆弧运动，金刚笔在运动中对砂轮外圆进行修整，形成新的凹形外圆双曲线母线，具体步骤如下：
1>将砂轮离开金刚笔；
2>按凸度要求调整圆弧旋转半径；
3>将金刚笔旋转至圆弧顶点；
4>将金刚笔调整至砂轮中心高；
5>将金刚笔位置置于砂轮宽度的中部；
6>将金刚笔的旋转圆弧轨迹的宽度调整至略大于砂轮宽度；
7>启动砂轮旋转和金刚笔摆动；
8>设定砂轮的进给量，并以点动的方式向金刚笔移动；
9>观察到砂轮宽度的中部有被金刚笔修整的划痕时即为砂轮开始得到修整；
10>继续上述步骤8>、9>动作，直至砂轮外圆平面得到完全修整量；
11>停止砂轮的移动，继续摆动金刚笔，进行无进给量的光修,并设定此时的砂轮位置为修整“0”位；
12>反向退出砂轮，金刚笔停止摆动，并回到起始位。
2.根据权利要求1所述的砂轮修整方法，其特征在于步骤2>中所述的凸度值通过下述方法实现调整：
假设需要实现的凸度Pt=0.01，已知砂轮半径SR=300，砂轮宽度M=12；
通过设定金刚笔圆弧半径R实现凸度的调整，圆弧半径 R通过下述公式计算得到：
。
3.一种砂轮工作过程中自动修整方法，该自动修整方法利用权利要求1所述的砂轮修整方法实现，其特征在于：
1>设定每次修正量值；
2>设定每次修正后砂轮的磨削工件数；
3>砂轮完成设定的磨削工件数后，砂轮定位到设定的修整“0”位，金刚笔（8）开始往复摆动作圆弧运动，砂轮进给到设定的修正量，砂轮的一次自动修整完成。
4.一种根据权利要求1所述修整方法实现的修整装置，包括机床基座（1），其特征在于：所述机床基座（1）一侧安装修整器基座（2），所述修整器基座（2）安装蜗轮蜗杆减速器（3），所述蜗轮蜗杆减速器（3）的转动轴（9）上安装弧形旋转摇臂（6），所述弧形旋转摇臂（6）上安装金刚笔（8），所述金刚笔（8）在定位开关（4；5）的限定范围内可往复摆动作圆弧运动，所述机床基座（1）另一侧安装砂轮座拖板（10），所述砂轮座拖板（10）上安装砂轮（7），所述砂轮（7）通过电机带动其旋转，所述砂轮座拖板（10）在机床基座（1）上可左右移动。
5.根据权利要求4所述的修整装置，其特征在于：所述修整器基座（2）上设置有高度调节槽（11），所述蜗轮蜗杆减速器（3）通过高度调节槽（11）可在修整器基座（2）上上下移动。
6.根据权利要求4所述的修整装置，其特征在于：所述弧形旋转摇臂（6）上设置有凸度调节槽（12），所述金刚笔（8）通过凸度调节槽（12）可在弧形旋转摇臂（6）上上下移动。
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