CN104608046B - 轴承圆柱滚子圆柱面的超精加工方法 - Google Patents

轴承圆柱滚子圆柱面的超精加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种轴承圆柱滚子圆柱面的超精加工方法，包括：采用双平面方式圆柱外圆超精加工设备对待加工圆柱滚子工件进行研磨；采用加工设备对经过研磨后的圆柱滚子工件进行化学机械抛光粗抛；采用加工设备对经过化学机械抛光粗抛后的圆柱滚子工件进行化学机械抛光精抛，研磨液含有：20～25wt％的α‑氧化铝颗粒、3～4wt％金属切削液和余量的水，粗抛过程的抛光液含有：5～12wt％的胶体二氧化硅、0.5～1wt％的氨基乙酸、0.005～0.02wt％的过氧化氢和余量的水，精抛过程的抛光液含有：2～6wt％的胶体二氧化硅、0.5～1wt％氨基乙酸、0.5～2wt％的过氧化氢、0.1～0.15wt％的苯并三氮唑和余量的水。该方法可以有效改善轴承滚子圆柱面的形状精度和表面质量，所得圆柱滚子圆柱面圆度平均值可以达到0.40μm，表面粗糙度平均值可以达到16.63nm。

Description

轴承圆柱滚子圆柱面的超精加工方法
技术领域
本发明属于材料加工技术领域，具体而言，本发明涉及一种轴承圆柱滚子圆柱面的超精加工方法。
背景技术
圆柱滚子轴承广泛应用于机械工业，如机床和汽车。圆柱滚子轴承具有较大的径向承载能力，这主要是由于圆柱滚子和滚道间是线接触。圆柱滚子和滚道的制造精度对两者间的线接触状态具有至关重要的影响。随着机械工业技术的发展，在一些精密应用领域，要求圆柱滚子轴承具有高的制造精度，如高的形状精度和良好的表面质量，以提高设备运行的可靠性。研究表明，高的制造精度有助于形成有效的流体动压润滑膜，提高圆柱滚子运动的稳定性，从而提高轴承的可靠性。在传统的轴承圆柱滚子加工工艺中，在车削和磨削工序后，通常采用研磨工序对其圆柱面进行精加工。研磨工序对圆柱面的形状精度和表面质量具有重要影响。贯穿式无心研磨因其高效性而获得广泛的应用，在油石的作用下能取得较好的表面质量，但该方法有一定的局限性，在加工中油石选择比较繁琐，且前、后导辊具有较高的精度要求，修整和加工复杂。
因此，改进优化轴承圆柱滚子圆柱面超精加工方法，提高其加工精度和效率至关重要。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种轴承圆柱滚子圆柱面的超精加工方法，该方法可以有效改善轴承滚子圆柱面的形状精度和表面质量，并且所得圆柱滚子圆柱面的圆度平均值可以达到0.40μm，表面粗糙度平均值可以达到16.63nm，表面无明显的机械损伤。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种轴承圆柱滚子圆柱面的超精加工方法，包括：
采用双平面方式圆柱外圆超精加工设备对待加工圆柱滚子工件进行研磨；
采用所述加工设备对经过研磨后的圆柱滚子工件进行化学机械抛光粗抛；
采用所述加工设备对经过化学机械抛光粗抛后的圆柱滚子工件进行化学机械抛光精抛，
其中，
所述加工设备包括：上研磨盘、下研磨盘、外齿圈、偏心轮和保持架，所述上研磨盘、下研磨盘、外齿圈和偏心轮的转轴均同心放置，各自独立驱动，所述保持架呈圆盘状，盘面上开有多个夹持待加工工件的槽孔，所述槽孔为多边形，所述多边形的每条边为直线段或者曲线段，多个槽孔呈放射状分布，所述保持架的转轴与所述偏心轮的中心同心设置，所述保持架的中心与所述偏心轮的轴心存在偏距，所述保持架和所述外齿圈的齿轮配合，所述保持架由所述外齿圈和所述偏心轮同时驱动，所述上研磨盘开有通孔作为输送研磨液或者抛光液的流道，
所述研磨过程的研磨液含有：20～25wt％的α-氧化铝颗粒、3～4wt％金属切削液和余量的水，
所述化学机械抛光粗抛过程的抛光液含有：5～12wt％的胶体二氧化硅、0.5～1wt％的氨基乙酸、0.005～0.02wt％的过氧化氢和余量的水，
所述化学机械抛光精抛过程的抛光液含有：2～6wt％的胶体二氧化硅、0.5～1wt％氨基乙酸、0.5～2wt％的过氧化氢、0.1～0.15wt％的苯并三氮唑和余量的水。
根据本发明实施例的轴承圆柱滚子圆柱面的超精加工方法通过在研磨过程采用含有α-氧化铝颗粒和金属切削液的研磨液，并结合双平面方式圆柱外圆超精加工设备，使得工件在滚动过程中，利用强的机械微切削作用高效去除车削和磨削工序产生的机械损伤层，从而有效改善轴承圆柱滚子圆柱面的形状精度和表面质量，同时通过采用具有较强的化学缓蚀作用和较弱的机械微切削作用的抛光液，从而进一步改善轴承圆柱滚子圆柱面的形状精度和表面质量，并且所得圆柱滚子圆柱面的圆度平均值可以达到0.40μm，表面粗糙度平均值可以达到16.63nm，另外，所得圆柱滚子圆柱面表面无明显的机械损伤，从而极大提高了轴承圆柱滚子的性能和使用寿命，进而提高设备运行的可靠性。
另外，根据本发明上述实施例的轴承圆柱滚子圆柱面的超精加工方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述研磨过程的上研磨盘和下研磨盘材料为选自铸铁、不锈钢、轴承钢、氮化硅、碳化硅和氧化锆中的至少一种，优选球墨铸铁。由此，可以显著提高圆柱滚子圆柱面的形状精度和表面质量。
在本发明的一些实施例中，所述化学机械抛光粗抛和精抛过程的上研磨盘和下研磨盘上粘贴抛光垫，所述抛光垫材料为选自聚氨酯、人工皮革和毛毡中的至少一种，优选聚氨酯。由此，可以进一步提高圆柱滚子圆柱面的形状精度和表面质量。
在本发明的一些实施例中，所述研磨过程的研磨液含有：22.2wt％的氧化铝颗粒、3.7wt％金属切削液和余量的水。由此，可以进一步提高圆柱滚子圆柱面的形状精度和表面质量。
在本发明的一些实施例中，所述化学机械抛光粗抛过程的抛光液含有：8.0wt％的胶体二氧化硅、0.75wt％氨基乙酸、0.015wt％的过氧化氢和余量的水。由此，可以进一步提高圆柱滚子圆柱面的形状精度和表面质量。
在本发明的一些实施例中，所述化学机械抛光精抛过程的抛光液含有：4.0wt％的胶体二氧化硅、0.75wt％氨基乙酸、1.0wt％的过氧化氢、0.12wt％的苯并三氮唑和余量的水。由此，可以进一步提高圆柱滚子圆柱面的形状精度和表面质量。
在本发明的一些实施例中，在所述研磨、化学机械抛光粗抛和化学机械抛光精抛过程中，所述上研磨盘的转速为-40～-45rpm、所述下研磨盘的转速为110～130rpm，所述外齿圈的转速为30～38rpm，所述偏心轮的转速为10～15rpm。由此，可以进一步提高圆柱滚子圆柱面的形状精度和表面质量。
在本发明的一些实施例中，在所述研磨过程中，所述上研磨盘的下压力为1.5～5牛顿/滚子。由此，可以进一步提高圆柱滚子圆柱面的形状精度和表面质量。
在本发明的一些实施例中，在所述化学机械抛光粗抛过程中，所述上研磨盘的下压力为4.47～29.53牛顿/滚子。由此，可以进一步提高圆柱滚子圆柱面的形状精度和表面质量。
在本发明的一些实施例中，在所述化学机械抛光精抛过程中，所述上研磨盘的下压力为3.99～30.73牛顿/滚子。由此，可以进一步提高圆柱滚子圆柱面的形状精度和表面质量。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是实施本发明一个实施例的轴承圆柱滚子圆柱面的超精加工方法的双平面方式圆柱外圆超精加工设备结构示意图；
图2是实施本发明又一个实施例的轴承圆柱滚子圆柱面的加工方法的双平面方式圆柱外圆超精加工设备部分结构示意图；
图3是加工前的轴承圆柱滚子圆柱面表面形貌图；
图4是采用本发明一个实施例的轴承圆柱滚子圆柱面的超精加工方法加工后的轴承圆柱滚子圆柱面表面形貌图；
图5是加工前的轴承圆柱滚子圆柱面表面轮廓图；
图6是采用本发明一个实施例的轴承圆柱滚子圆柱面的超精加工方法加工后的轴承圆柱滚子圆柱面表面轮廓图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种轴承圆柱滚子圆柱面的超精加工方法。根据本发明的实施例，该方法包括：采用双平面方式圆柱外圆超精加工设备对待加工圆柱滚子工件进行研磨；采用所述加工设备对经过研磨后的圆柱滚子工件进行化学机械抛光粗抛；采用所述加工设备对经过化学机械抛光粗抛后的圆柱滚子工件进行化学机械抛光精抛。
下面参考图1对实施本发明实施例的轴承圆柱滚子圆柱面的超精加工方法的双平面方式圆柱外圆超精加工设备进行详细描述。根据本发明的实施例，该加工设备包括：上研磨盘100、下研磨盘200、外齿圈300、保持架400和偏心轮500。
根据本发明的实施例，上研磨盘100位于下研磨盘200的上方，且适于对待加工工件进行研磨。
根据本发明的具体实施例，研磨过程中，上研磨盘和下研磨盘材料可以为选自铸铁、不锈钢、轴承钢、氮化硅、碳化硅和氧化锆中的至少一种，根据本发明的具体示例，上研磨盘和下研磨盘材料可以为球墨铸铁。由此，可以显著提高材料的去除速率。
根据本发明的具体实施例，化学机械抛光粗抛和化学机械抛光精抛过程中，化学机械抛光粗抛和精抛过程的上研磨盘和下研磨盘上粘贴抛光垫，抛光垫材料可以为选自聚氨酯、人工皮革和毛毡中的至少一种，根据本发明的具体示例，抛光垫材料为聚氨酯。由此，可以显著提高轴承圆柱滚子圆柱面的形状精度和表面质量。
根据本发明的具体实施例，外齿圈300位于上研磨盘100与下研磨盘200之间，适于作为保持架400的驱动装置驱动保持架400进行旋转。
如图2所示，根据本发明的具体实施例，保持架400位于上研磨盘100与下研磨盘200之间，且保持架400的外周与外齿圈300的齿轮配合。
根据本发明的具体实施例，保持架400可以呈圆盘状，盘面上具有夹持待加工工件的槽孔41，并且多个槽孔41沿周向均匀分布在保持架400的盘片上，根据本发明的具体示例，槽孔41可以为多边形，且该多边形的每条边可以为直线段或曲线段。
根据本发明的具体实施例，偏心轮500位于保持架400的下方，且适于作为保持架400的驱动装置。
根据本发明的具体实施例，偏心轮500与保持架400同心设置，偏心轮500与上研磨盘100、下研磨盘200、外齿圈300呈同轴设置，保持架400的中心与偏心轮500的轴心存在偏距，根据本发明的具体示例，保持架400的中心与偏心轮500的轴心间的偏距可以为30mm。
根据本发明的具体实施例，上研磨盘100、下研磨盘200、外齿圈300和偏心轮500分别由四个不同的电动机经不同的传动系统独立驱动，保持架400由外齿圈300和偏心轮500同时驱动，从而实现保持架400上工件同时绕自身的转轴自转，又绕上研磨盘100和下研磨盘200的转轴公转。
根据本发明的具体实施例，上研磨盘可以开有通孔作为输送研磨液或者抛光液的流道。
根据本发明的具体实施例，在研磨、化学机械抛光粗抛和化学机械抛光精抛过程中，上研磨盘的转速为-40～-45rpm、下研磨盘的转速为110～130rpm，外齿圈的转速为30～38rpm，偏心轮的转速为10～15rpm。需要解释的是，上研磨盘的转速为负值代表其旋转方向与下研磨盘、外齿圈和偏心轮的旋转方向相反。发明人发现，使用该转速范围内的转速可以显著提高圆柱滚子圆柱面沿着圆周方向和轴向材料去除的均匀性。
根据本发明的具体实施例，研磨过程中的研磨液可以含有：20～25wt％的α-氧化铝颗粒、3～4wt％金属切削液(上海康明斯润滑油有限公司生产的A6微乳化型水溶性切削液)和余量的水。发明人发现，采用该组份的研磨液可以优于其他研磨液提高轴承圆柱滚子圆柱面的形状精度和表面质量。
根据本发明的具体实施例，研磨过程的研磨液可以含有：22.2wt％的氧化铝颗粒、3.7wt％金属切削液和余量的水。由此，可以进一步提高圆柱滚子圆柱面的形状精度和表面质量。
根据本发明的具体实施例，在研磨过程中，上研磨盘的下压力可以为1.5～5牛顿/滚子。发明人发现，该压力下可以显著提高圆柱滚子圆柱面的形状精度和表面质量。
根据本发明的具体实施例，化学机械抛光粗抛过程的抛光液可以含有：5～12wt％的胶体二氧化硅、0.5～1wt％氨基乙酸、0.005～0.02wt％的过氧化氢和余量的水。发明人发现，采用该组份的化学机械抛光粗抛抛光液可以优于其他抛光液提高材料去除速率和表面质量，从而进一步提高圆柱滚子圆柱面的形状精度和表面质量。
根据本发明的具体实施例，化学机械抛光粗抛过程的抛光液可以含有：8.0wt％的胶体二氧化硅、0.75wt％氨基乙酸、0.015wt％的过氧化氢和余量的水。发明人发现，采用该组份的化学机械抛光粗抛抛光液可以优于其他抛光液提高化学机械抛光粗抛过程中材料去除速率和表面质量，从而进一步提高圆柱滚子圆柱面的形状精度和表面质量。
根据本发明的具体实施例，化学机械抛光粗抛过程中，上研磨盘的下压力可以为4.47～29.53牛顿/滚子。发明人发现，该压力下可以显著提高圆柱滚子圆柱面的形状精度和表面质量。
根据本发明的具体实施例，化学机械抛光精抛过程的抛光液可以含有：2～6wt％的胶体二氧化硅、0.5～1wt％氨基乙酸、0.5～2wt％的过氧化氢、0.1～0.15wt％的苯并三氮唑和余量的水。发明人发现，采用该组份的化学机械抛光精抛抛光液可以优于其他抛光液提高化学机械抛光精抛过程中材料去除速率和表面质量，从而进一步提高圆柱滚子圆柱面的形状精度和表面质量。
根据本发明的具体实施例，化学机械抛光精抛过程的抛光液可以含有：4.0wt％的胶体二氧化硅、0.75wt％胺氨基乙酸、1.0wt％的过氧化氢、0.12wt％的苯并三氮唑和余量的水。发明人发现，采用该组份的化学机械抛光精抛抛光液可以优于其他抛光液提高化学机械抛光精抛过程中材料去除速率和表面质量，从而进一步提高圆柱滚子圆柱面的形状精度和表面质量。
在本发明的实施例中，在化学机械抛光精抛中，上研磨盘的下压力可以为3.99～30.73牛顿/滚子。发明人发现，该压力下可以进一步提高圆柱滚子圆柱面的形状精度和表面质量。
具体的，在研磨前，将轴承圆柱滚子工件放置在保持架的槽孔中，然后对上研磨盘施加下压力，工件位于上研磨盘和下研磨盘之间，并且工件与上研磨盘和下研磨盘接触，然后开启上研磨盘、下研磨盘、外齿圈和偏心轮的电动机，使其分别按照预定转速旋转，工件在上研磨盘和下研磨盘的转速差的驱动下作滚动运动，并且保持架驱动工件绕上研磨盘和下研磨盘作摆线平移运动，同时通过上研磨盘的流道将研磨液输送到工件与上研磨盘和下研磨盘接触区域，通过研磨液中的α-氧化铝磨粒的机械微切削作用，辅以金属切削液的冷却润滑作用，来实现工件圆柱面材料去除，研磨完成后，将聚氨酯抛光垫粘贴在上研磨盘和下研磨盘上，然后分别改变下压力和抛光液组分，依次进行化学机械抛光粗抛和化学机械抛光精抛。
根据本发明实施例的轴承圆柱滚子圆柱面的超精加工方法通过在研磨过程采用含有α-氧化铝颗粒和金属切削液的研磨液，并结合双平面方式圆柱外圆超精加工设备，使得工件在滚动过程中，利用强的机械微切削作用高效去除车削和磨削工序产生的机械损伤层，从而有效改善轴承圆柱滚子圆柱面的形状精度和表面质量，同时通过采用具有较强的化学缓蚀作用和较弱机械微切削作用的抛光液，从而可以进一步改善轴承圆柱滚子圆柱面的形状精度和表面质量，并且所得圆柱滚子圆柱面的圆度平均值可以达到0.40μm，表面粗糙度平均值可以达到16.63nm，另外，所得圆柱滚子圆柱面表面无明显的机械损伤，从而极大提高了轴承圆柱滚子的性能和使用寿命，进而提高设备运行的可靠性。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
研磨液配方：22.2wt％4000#α-型氧化铝磨粒、3.7wt％微乳化型水溶性金属切削液和余量的水，其pH为9.09；
化学机械抛光粗抛抛光液配方：8.0wt％胶体二氧化硅、0.75wt％氨基乙酸、0.015wt％过氧化氢和余量的水，采用硝酸和氢氧化钾调节pH值至4.0；
化学机械抛光精抛抛光液配方：4.0wt％胶体二氧化硅、0.75wt％氨基乙酸、1.0wt％过氧化氢、0.12wt％苯并三氮唑和余量的水，采用硝酸和氢氧化钾调节pH值至4.0；
加工步骤：研磨过程中，将轴承圆柱滚子工件(材料为GCr15轴承钢，化学成分如表1所示，直径20mm，长度30mm)放置在保持架的槽孔中，采用球墨铸铁作为上研磨盘和下研磨盘材料，下压力加载到上研磨盘上，工件位于上研磨盘和下研磨盘之间，与上研磨盘和下研磨盘线接触，然后设置上研磨盘、下研磨盘、外齿圈和偏心轮的转速如下：上研磨盘转速ω1为-42rpm，下研磨盘转速ω2为120rpm，外齿圈转速ω4为36rpm，偏心轮转速ω3为12rpm，上研磨盘和下研磨盘之间存在162rpm的转速差，该转速差驱动工件作滚动运动，并且保持架驱动工件绕上研磨盘和下研磨盘的转轴作摆线平移运动，同时研磨液以80mL/分钟的流量经过上研磨盘的流道输送到工件与上研磨盘和下研磨盘的接触区域，通过研磨液中α型氧化铝磨粒的机械微切削作用，辅以金属切削液的冷却润滑作用，来实现工件圆柱面材料去除，并测量工件加工前后的重量变化来计算材料去除速率(如表2所示)，将IC1010/Suba-IV复合抛光垫(美国Dow Electronic Materials公司生产)粘贴在上研磨盘和下研磨盘上，然后分别改变下压力和抛光液，依次进行化学机械抛光粗抛和化学机械抛光精抛，并测试其材料去除速率，结果如表3和表4所示。
表1 GCr15轴承钢的化学成分
表2 研磨后测试结果
由表2可知，在研磨步骤，随着下压力增加，材料去除速率逐渐增大。
表3 化学机械抛光粗抛后测试结果
由表3可知，在化学机械抛光粗抛步骤，随着下压力增加，材料去除速率几乎线性增大。
表4 化学机械抛光精抛后测试结果
由表3可知，在化学机械抛光精抛阶段，随着下压力增加，材料去除速率几乎线性增大。
实施例2
研磨液配方：22.2wt％4000#α-型氧化铝磨粒、3.7wt％微乳化型水溶性金属切削液和余量的水，其pH为9.09；
化学机械抛光粗抛抛光液配方：8.0wt％胶体二氧化硅、0.75wt％氨基乙酸、0.015wt％过氧化氢和余量的水，采用硝酸和氢氧化钾调节pH值至4.0；
化学机械抛光精抛抛光液配方：4.0wt％胶体二氧化硅、0.75wt％氨基乙酸、1.0wt％过氧化氢、0.12wt％苯并三氮唑和余量的水，采用硝酸和氢氧化钾调节pH值至4.0；
加工步骤：同实施例1，其中研磨过程下压力为5牛顿/滚子，研磨时间60分钟，化学机械抛光粗抛和化学机械抛光精抛过程下压力均为20牛顿/滚子，抛光时间10分钟，使用MicroXAM三维白光干涉表面形貌仪(美国Veeco公司生产)测量轴承圆柱滚子圆柱面表面形貌，测量面积为173μm×128μm，在此基础上，使用Scanning Probe Image Processor图像处理软件计算圆柱面表面粗糙度，使用Talyrond 395超高精度圆柱度仪(英国TaylorHobson Precision公司生产)测量轴承圆柱滚子圆柱面表面轮廓，在此基础上，使用自带软件Ultra计算圆度，测试结果如表5所示。
表5 测试结果
加工前的轴承圆柱滚子圆柱面表面形貌如图3所示，采用上述超精加工方法加工后的轴承圆柱滚子圆柱面表面形貌如图4所示，未加工的轴承圆柱滚子圆柱面表面轮廓如图5所示(圆度为1.47μm)，采用上述超精加工方法加工后的轴承圆柱滚子圆柱面表面轮廓如图6所示(圆度为0.39μm)。
可见，加工前轴承圆柱滚子圆柱面非常粗糙且不平整，有许多微米级的机械划痕，表面粗糙度平均值为76nm，圆度平均值为0.97μm，使用研磨液研磨60分钟后，表面粗糙度平均值降至67.08nm，圆度平均值基本保持不变，但标准偏差由0.47μm降至0.26μm，在此基础上继续使用化学机械抛光粗抛抛光液抛光后，表面粗糙度平均值降至31.73nm，圆度平均值降至0.42μm，在此基础上继续使用化学机械抛光粗抛抛光液抛光后，表面变得光滑且平整，无明显的划痕和机械损伤，表面粗糙度平均值降至16.63nm，圆度平均值降至0.40μm。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种轴承圆柱滚子圆柱面的超精加工方法，其特征在于，包括：
采用双平面方式圆柱外圆超精加工设备对待加工圆柱滚子工件进行研磨；
采用所述加工设备对经过研磨后的圆柱滚子工件进行化学机械抛光粗抛；
采用所述加工设备对经过化学机械抛光粗抛后的圆柱滚子工件进行化学机械抛光精抛，
其中，
所述加工设备包括：上研磨盘、下研磨盘、外齿圈、偏心轮和保持架，所述上研磨盘、下研磨盘、外齿圈和偏心轮的转轴均同心放置，各自独立驱动，所述保持架呈圆盘状，盘面上开有多个夹持待加工工件的槽孔，所述槽孔为多边形，所述多边形的每条边为直线段或者曲线段，多个槽孔呈放射状分布，所述保持架的转轴与所述偏心轮的中心同心设置，所述保持架的中心与所述偏心轮的轴心存在偏距，所述保持架和所述外齿圈的齿轮配合，所述保持架由所述外齿圈和所述偏心轮同时驱动，所述上研磨盘开有通孔作为输送研磨液或者抛光液的流道，
所述研磨过程的研磨液含有：20～25wt％的α-氧化铝颗粒、3～4wt％金属切削液和余量的水，
所述化学机械抛光粗抛过程的抛光液含有：5～12wt％的胶体二氧化硅、0.5～1wt％的氨基乙酸、0.005～0.02wt％的过氧化氢和余量的水，
所述化学机械抛光精抛过程的抛光液含有：2～6wt％的胶体二氧化硅、0.5～1wt％氨基乙酸、0.5～2wt％的过氧化氢、0.1～0.15wt％的苯并三氮唑和余量的水。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述研磨过程的上研磨盘和下研磨盘材料为选自铸铁、不锈钢、轴承钢、氮化硅、碳化硅和氧化锆中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述研磨过程的上研磨盘和下研磨盘材料为球墨铸铁。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化学机械抛光粗抛和精抛过程的上研磨盘和下研磨盘上粘贴抛光垫，所述抛光垫材料为选自聚氨酯、人工皮革和毛毡中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述抛光垫材料为聚氨酯。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述研磨过程的研磨液含有：22.2wt％的α-氧化铝颗粒、3.7wt％金属切削液和余量的水。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化学机械抛光粗抛过程的抛光液含有：8.0wt％的胶体二氧化硅、0.75wt％氨基乙酸、0.015wt％的过氧化氢和余量的水。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化学机械抛光精抛过程的抛光液含有：4.0wt％的胶体二氧化硅、0.75wt％氨基乙酸、1.0wt％的过氧化氢、0.12wt％的苯并三氮唑和余量的水。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述研磨、化学机械抛光粗抛和化学机械抛光精抛过程中，所述上研磨盘的转速为-40～-45rpm、所述下研磨盘的转速为110～130rpm，所述外齿圈的转速为30～38rpm，所述偏心轮的转速为10～15rpm。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述研磨过程中，所述上研磨盘的下压力为1.5～5牛顿/滚子。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述化学机械抛光粗抛过程中，所述上研磨盘的下压力为4.47～29.53牛顿/滚子。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述化学机械抛光精抛过程中，所述上研磨盘的下压力为3.99～30.73牛顿/滚子。
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