CN104440457B - 螺旋分离式v形槽的高精度球体加工方法 - Google Patents

Abstract

一种螺旋分离式V形槽的高精度球体加工方法，实现所述加工方法的设备包括机架、轴螺旋半槽、滑动螺旋半槽和套筒；套筒与用于驱动套筒旋转的套筒驱动装置连接，滑动螺旋半槽一端与用于对滑动螺旋半槽加压的加压系统连接，加压系统安装在机架上，所述加工方法如下：被加工球体放入螺旋分离式V形槽内，所述被加工球体位于套筒内壁与螺旋分离式V形槽之间，所述加压系统通过调整所述滑动螺旋半槽的位置对球体施加载荷，当所述套筒旋转时，带动所述被加工球体在所述螺旋分离式V形槽内运动，实现研磨加工。本发明能实现能较高的加工精度、加工效率和加工一致性。

Description

螺旋分离式V形槽的高精度球体加工方法

技术领域

本发明涉及球体加工工艺，尤其是一种高精度球体加工方法。

背景技术

高精度球是圆度仪、陀螺、轴承和精密测量中的重要元件，并常作为精密测量的基准，在精密设备和精密加工中具有十分重要的地位。特别是在球轴承中大量使用，是球轴承的关键零件。轴承球的精度(球形偏差、球直径变动量和表面粗糙度)直接影响着球轴承的运动精度、噪声及寿命等技术指标，进而影响设备、仪器的性能。

球体加工方法对球的研磨精度和效率有着重要的影响。目前，国内外已有一些相应的方法加工球，主要包括研具加工方法和磨盘加工方法。研具加工方法一次只能磨一颗球，加工效率低，精度高。磨盘研磨法加工效率高，但精度低，其包括V形槽研磨法、圆沟槽研磨法、锥形盘研磨法、自转角主动控制研磨法、磁悬浮研磨法等。在V形槽研磨加工、圆沟槽研磨加工、锥形盘研磨加工等加工过程中，球坯只能作“不变相对方位”研磨运动，即球坯的自转轴对公转轴的相对空间方位固定，球坯绕着一固定的自转轴自转。实践和理论分析都表明“不变相对方位”研磨运动对球的研磨是不利的，球坯与研磨盘的接触点在球坯表面形成的研磨迹线是一组以球坯自转轴为轴的圆环，研磨盘沿着三接触点的三个同轴圆迹线对球坯进行“重复性”研磨，不利于球坯表面迅速获得均匀研磨。在实际加工中需要依靠球坯打滑、搅动等现象，使球坯的自旋轴与公转轴的相对工件方位发生缓慢变化，达到均匀研磨的目的，但这种自转角的变化非常缓慢，是随机、不可控的，从而限制了加工的球度和加工效率。而自转角主动控制研磨法具有可独立转动的三块研磨盘，可以通过控制研磨盘转速变化来调整球坯的自旋轴的方位，球坯能作“变相对方位”研磨运动，球坯表面的研磨迹线是以球坯自转轴为轴的空间球面曲线，能够覆盖大部分甚至整个球坯表面，有利于球坯表面获得均匀、高效的研磨，但加工装置复杂。双转盘研磨方式在自转角主动控制研磨法的基础上，优化加工装置，三块转盘只需其中两块旋转，另一块固定不动，通过调节旋转盘的转速来实现球坯的“变相对方位”研磨运动。此方法优化了机构，但加工过程中只有一道沟槽，不利于批量加工。磁悬浮研磨方法的主要特征是采用磁流体技术实现对球坯的高效研磨，除了对球坯的加压的方式不同外，其研磨运动方式同V形槽研磨加工和锥形盘研磨加工中的运动方式基本相同，因此，在其加工过程中球度同样受到了限制。

因此，对于高精度球的加工，急需一种能实现较高的加工精度和加工效率以及批次性好的高精度球体加工方法。

发明内容

为了克服现有球体加工方法的球度和加工效率低、加工一致性差、加工装置和控制复杂的不足，本发明提供一种能实现较高的加工精度、加工效率和加工一致性的高精度球体加工方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种螺旋分离式V形槽的高精度球体加工方法，实现所述加工方法的设备包括机架、轴螺旋半槽、滑动螺旋半槽和套筒；所述轴螺旋半槽为带有左半V形槽的螺旋结构，所述轴螺旋半槽固定于机架上；所述滑动螺旋半槽为带有右半V形槽的螺旋套筒式结构，所述滑动螺旋半槽可左右滑动地装配于所述轴螺旋半槽上，所述轴螺旋半槽的左半V形槽与所述滑动螺旋半槽的右半V形槽组成具有间隙的螺旋分离式V形槽，所述轴螺旋半槽、滑动螺旋半槽位于套筒内，所述套筒与用于驱动套筒旋转的套筒驱动装置连接，所述滑动螺旋半槽一端与用于对滑动螺旋半槽加压的加压系统连接，所述加压系统安装在机架上，所述加工方法如下：被加工球体放入螺旋分离式V形槽内，所述被加工球体位于套筒内壁与螺旋分离式V形槽之间，所述加压系统通过调整所述滑动螺旋半槽的位置对球体施加载荷，当所述套筒旋转时，带动所述被加工球体在所述螺旋分离式V形槽内运动，实现研磨加工。

进一步，所述设备还包括用以实现球坯循环加工的循环系统，所述循环系统安装于所述套筒外侧，所述螺旋分离式V形槽的入口与循环系统的出口连通，所述螺旋分离式V形槽的出口与所述循环系统的入口连通，经循环系统实现球体循环加工。

再进一步，所述的套筒旋转为匀速旋转或非匀速旋转。

所述的加压系统为弹簧载荷加压装置、液压加压装置或气压加压装置；也可以采用弹簧与其它任一一种加压方式的组合。

加工过程中，所述轴螺旋半槽与滑动螺旋半槽同轴装配，由于所述分离式V形槽上每点到轴线距离相等，故加工过程中所有被加工球体公转速度及循环路径相同，与传统多沟道同心圆V形槽内外沟道转速不相等的加工方式相比，能实现球体加工过程中的高度一致性。所述的套筒旋转由套筒驱动装置驱动旋转，在非匀速旋转情况下，通过调整旋转速度能实现球体的全包络；在匀速旋转情况下，装置的机构布置采用卧式，由于自身重力影响，加上外循环系统的扰动更利于实现球体全包络。球体经过循环加工后球面的精度误差和尺寸误差充分均匀化，最终可获得高精度和高一致性的球体。

本发明的有益效果主要表现在：1、合适调节套筒的旋转速度，以及受球体自身的重力干扰，实现球体均匀研磨；2、球的公转速度均相同，加工循环路径也相同，加工一致性好；3、螺旋结构的磨球路径长，配合循环系统，单批次装球量大，可以高效地得到高精度球体。

附图说明

图1是螺旋分离式V形槽的高精度球体加工装置示意图。

图2是轴螺旋半槽示意图。

图3是滑动螺旋半槽示意图。

图4是轴螺旋半槽与滑动螺旋半槽装配示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图4，一种螺旋状分离式V形槽的高精度球体加工方法，实现所述加工方法的设备包括机架1、轴螺旋半槽2(参照图2)、滑动螺旋半槽6(参照图3)和套筒5，所述轴螺旋半槽2为带有左半V形槽的螺旋结构，所述轴螺旋半槽2固定于机架1上；所述滑动螺旋半槽6为带有右半V形槽的螺旋套筒式结构，所述滑动螺旋半槽6可左右滑动地装配于所述轴螺旋半槽2上(参照图4)，所述轴螺旋半槽2的左半V形槽与所述滑动螺旋半槽6的右半V形槽组成具有间隙的螺旋分离式V形槽；所述套筒5与用于驱动套筒旋转的套筒驱动装置8连接，所述滑动螺旋半槽一端与用于对滑动螺旋半槽加压的加压系统7连接，所述加压系统7安装在机架上，所述加工方法如下：被加工球体4放入螺旋分离式V形槽内，所述被加工球体位于套筒5内壁与螺旋分离式V形槽之间；所述加压系统7通过调整所述滑动螺旋半槽2的位置对球体施加载荷；当所述套筒5旋转时，带动球体4在所述螺旋分离式V形槽内运动，实现研磨加工。

所述循环系统安装于所述套筒5外侧，所述螺旋分离式V形槽的入口与循环系统的出口连通，所述螺旋分离式V形槽的出口与所述循环系统的入口连通，经循环系统实现球体循环加工。

所述的套筒5旋转为匀速旋转或非匀速旋转。

再进一步，所述的加压系统7为弹簧载荷加压装置、液压加压装置或气压加压装置；也可以采用弹簧与其它任一一种加压方式的组合。

本实施例的工作过程为：加工时，球体4被多次循环加工。球4所受载荷大小，可由加压系统7调节滑动螺旋半槽6，使之左右移动实现弹性加压。球4在螺旋分离式V形槽轨道上运动，主要是套筒5驱动，在设计螺旋结构时，选择合适的螺旋角。套筒5的转速由套筒驱动装置的电机控制，为了让球自转角变动，选择合适的转速变化规律实现。球进入循环系统3时要保证进球和出球的流畅性。循环结构的磨球路径长，球装载量大，可实现批量生产。

Claims (3)

1.一种螺旋分离式V形槽的高精度球体加工方法，其特征在于：实现所述加工方法的设备包括机架、轴螺旋半槽、滑动螺旋半槽和套筒；所述轴螺旋半槽为带有左半V形槽的螺旋结构，所述轴螺旋半槽固定于机架上；所述滑动螺旋半槽为带有右半V形槽的螺旋套筒式结构，所述滑动螺旋半槽可左右滑动地装配于所述轴螺旋半槽上，所述轴螺旋半槽的左半V形槽与所述滑动螺旋半槽的右半V形槽组成具有间隙的螺旋分离式V形槽，所述轴螺旋半槽、滑动螺旋半槽位于套筒内，所述套筒与用于驱动套筒旋转的套筒驱动装置连接，所述滑动螺旋半槽一端与用于对滑动螺旋半槽加压的加压系统连接，所述加压系统安装在机架上，所述加工方法如下：被加工球体放入螺旋分离式V形槽内，所述被加工球体位于套筒内壁与螺旋分离式V形槽之间，所述加压系统通过调整所述滑动螺旋半槽的位置对球体施加载荷，当所述套筒旋转时，带动所述被加工球体在所述螺旋分离式V形槽内运动，实现研磨加工；

所述的套筒旋转由套筒驱动装置驱动旋转，所述的套筒旋转为匀速旋转或非匀速旋转，在非匀速旋转情况下，通过调整旋转速度能实现球体的全包络；在匀速旋转情况下，装置的机构布置采用卧式，由于自身重力影响，加上外循环系统的扰动更利于实现球体全包络。

2.如权利要求1所述的一种螺旋分离式V形槽的高精度球体加工方法，其特征在于：所述设备还包括用以实现球坯循环加工的循环系统，所述循环系统安装于所述套筒外侧，所述螺旋分离式V形槽的入口与循环系统的出口连通，所述螺旋分离式V形槽的出口与所述循环系统的入口连通，经循环系统实现球体循环加工。

3.如权利要求1或2所述的一种螺旋分离式V形槽的高精度球体加工方法，其特征在于：所述的加压系统为弹簧载荷加压装置、液压加压装置或气压加压装置。