CN104972374A - 导轨中滚道的超精加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种导轨中滚道的超精加工方法，其加工步骤如下：一、将待加工的导轨固定；二、将一定宽度的磨削带压在滚道内并与滚道表面接触中，磨削带在滚道中匀速移动，移动的同时并作往复拉动磨削带，使磨削带打磨的方向与磨削带移动的方向垂直；三、步骤二中磨削带的外廓形状与滚道轮廓形状相同并紧密贴合；四、步骤二中将磨削带与滚道之间保持弹性接触；五、步骤三中磨削带与滚道的中间区域接触，接触面积为80％～90％。研磨带可以是砂带也可以是布带加研磨剂。
Description
技术领域
本发明涉及导轨加工技术领域，尤其涉及一种导轨中滚道的超精加工方法。
背景技术
目前，直线滚动导轨副主要由导轨、滑块、钢球三者组合装配而成的。目前直线滚动导轨的加工工艺大致是材料经热处理后，导轨在平面磨床进行上、下平面的粗、精磨削后。再将导轨装到高精度导轨磨床上对导轨滚道的粗、精密磨削直至完成。
通常滚道是采用成型磨削而成(如图1所示)，其砂轮一般大部分采用金刚滚轮成型修整，也有采用蝶形金刚滚轮数控插补修整而成，这种磨削方式具有以下缺点：1、由于采用成型磨削工艺，其滚道的圆弧轮廓度受限于砂轮轮廓精度，砂轮轮廓变形后则会导致滚道的轮廓变形，而在磨削时间过久后，砂轮轮廓都会逐渐变形，因此都不是很理想；2、砂轮表面是凹凸不平的砂型表面，砂轮转动的方向与导轨移动的方向平行，因此使滚道表面总是存在一些不规整的波纹(如图2、3所示)；3、砂轮的外周是圆弧形表面，导轨是直线型表面，砂轮与导轨表面是线接触，因此震动或砂轮的动平衡等跳动原因，会产生磨削震纹，并会影响加工质量。
而导轨的滚道与钢球相接触，而钢球的精度相对滚道来讲要高的多。通常导轨副装配是有一定的过盈量，由于导轨的滚道圆弧轮廓精度偏低，往往装配在一起时都是波峰先与钢球接触，造成与钢球接触的圆弧线上受力是不均匀的，这种不均匀现象极易造成应力集中而提前失效。同时由于滚道轮廓精度也会
就会造成在使用过程中噪声大、局部应力造成严重磨损，往往导致运动精度不高，使用寿命低，因此，受加工技术的影响，目前的导轨精度很难再提高一个层次。
发明内容
本发明要解决上述现有技术存在的问题，提供一种导轨中滚道的超精加工方法，提高滚道的加工精度，加工效率高。
本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种导轨中滚道的超精加工方法，其加工步骤如下：
一、将待加工的导轨固定；
二、将一定宽度的磨削带压在滚道内并与滚道表面接触中，磨削带在滚道中匀速移动，移动的同时并作往复拉动磨削带，使磨削带打磨的方向与磨削带移动的方向垂直；
三、步骤二中磨削带的外廓形状与滚道轮廓形状相同并紧密贴合；
四、步骤二中将磨削带与滚道之间保持弹性接触；
五、步骤三中磨削带与滚道的中间区域接触，接触面积为80％～90％。
步骤一中待加工的导轨固定在工作台上，工作台上安装有一组间隔分布的强力永磁吸盘，工作台的左右两端分别固定有与导轨规格尺寸相同的导向块，左右两导向块之间留有正好固定导轨的间隙。
步骤二中的磨削带通过超精机压在滚道中，工作台上安装有横向导轨及安装在横向导轨上的横向滑动座，超精机安装于横向滑动座上，工作台固定于床身上，床身上安装有横向拉动横向滑动座的同步带及电机。
其中超精机包括底座，底座上安装有主动轴，主动轴的两端安装有轴承，轴承通过紧固套安装在固定座上，主动轴的一端连接有摆臂，摆臂的外端通过连杆连接于转盘的偏心位置上，转盘安装在驱动电机上；底座上安装有向外延伸的安装座，安装座内端设有一对连接板，连接板开有套在紧固套上的固定孔，安装座的外端安装有活动座，活动座滑动安装在安装座上，活动座与安装座之间安装有弹簧，安装座上安装有卡住活动座的卡扣，活动座的外端设有从动轴安装部，从动轴安装部呈楔形结构并在其外端开有弧形凹槽，弧形凹槽内安装有从动轴，活动座的左右两侧分别固定有防止从动轴滑出的挡板，主动轴和从动轴之间套有磨削带，主动轴上开有卡槽，卡槽内固定连接有卡住磨削带的卡块，卡块通过螺丝连接于卡槽中。首先，该结构可以将磨削带紧贴在滚道并与滚道面接触，而且接触面积大，磨削带可以选取90-100mm宽度，因此可以完全避免机器震动带来的影响，保证磨削带与滚道之间充分接触打磨；其次，磨削带对滚道打磨的方向与磨削带移动方向垂直，这种打磨方式可以大幅度减少滚道中波纹的产生。其中磨削带可以采用砂带或普通的布带，砂带采用3000目以上，或者采用布料，在滚道中涂上研磨剂，这种磨光方式比砂轮磨光的精度高很多，因此这种加工方法极大的提高了滚道的圆弧轮廓精度以及对滚道的磨削震纹有很好的修正作用，对导轨中的滚道精度提高一个层次，并增长导轨的使用寿命以及降低了导轨的工作时的噪声。使得导轨副的质量品质得到本质上的提升。该结构对滚道的打磨通过弹性接触，活动座以滑动和弹性配合的方式安装在安装座上，保证活动座上的从动轴将磨削带以一定的压力紧压在滚道中，也避免机器震动带来的影响。
为了进一步完善，横向导轨包括安装在机身上表面的第一横向导轨和安装在机身侧边的第二横向导轨，滑动座呈L型同时滑动安装在第一横向导轨和第二横向导轨上。其中该设备震动而导致从动轴跳动主要在于横向导轨上，因此该结构减小跳动的幅度，将横向导轨的安装方向设置垂直方向，这样可以减小横向导轨带来的跳动。
进一步完善，摆动电机包括壳体、安装在壳体内的定子、与定子配合的转子和位于定子中间的主轴，转子固定在主轴外壁上，主轴的前后端安装有轴承座，壳体的前后端分别安装有前压盖和后压盖，主轴的后端螺纹连接紧固套，紧固套顶压在轴承座上，主轴上设有限位轴承的后限位槽；固定座的上下面的精抛光加工装置分别连接在主轴的前后端。
进一步完善，主动轴的外径由两端至中间逐渐变大，主动轴的外壁呈弧形凸起的形状。这样增强主动轴对磨削带的固定，避免磨削带往主动轴的外端滑动。
进一步完善，活动座的左右两侧分别固定有把手。这样可以抓住把手，便于拉动活动座。
本发明有益的效果是：本发明对导轨中的滚道以全新的方式加工，通过磨削带与其面接触，保证磨削带与滚道紧密接触，该结构是通过从动轴与滚道轮廓保持一致，而从动轴不受磨损，因此也不会变形，可以一直与滚道轮廓保持一致，提高滚道圆弧的轮廓精度；并且磨削带打磨的方向与磨削带移动方向垂直，磨削带对滚道超精加工，有效提高了滚道轮廓精度，有效的降低表面粗糙度值；同时磨削带与滚道之间为面接触，接触面积大，与滚道接触的长度也长，因此只需进行一次通过式的超精即可，对磨削震纹的消除。该设备整体结构设计合理，使用方便，操作容易，有效的提高了导轨精度。
附图说明
图1为现有技术中滚道采用砂轮磨削的结构示意图；
图2为图1中A部分的放大示意图；
图3为采用砂轮磨削后滚道的表面结构图；
图4为本发明侧面的结构示意图；
图5为图4右侧的结构示意图；
图6为图4中工作台的结构示意图；
图7为本发明中超精抛光加工装置的安装示意图；
图8为本发明正面的结构示意图；
图9为本发明的俯视图；
图10为本发明中超精抛光加工装置的结构示意图；
图11为图10中安装座和活动座的结构示意图；
图12为图11中活动座的结构示意图；
图13为本发明中主动轴的安装示意图；
图14为本发明中主动轴的局部剖视图；
图15为本发明中安装座的局部剖视图；
图16为本发明中安装座和活动座的侧视图；
图17为图16中活动座的结构示意图。
附图标记说明：机身1，工作台2，固定座2-1，横向导轨3，第一横向导轨3-1，第二横向导轨3-2，滑动座3-3，底座4，主动轴5，卡槽5-1，卡块5-2，螺丝5-3，轴承6，紧固套7，固定孔7-1，摆臂8，连杆9，转盘10，摆动电机11，壳体11-1，定子11-2，转子11-3，主轴11-4，轴承座11-5，前压盖11-6，后压盖11-7，紧固套11-8，后限位槽11-9，安装座12，连接板12-1，活动座13，从动轴安装部13-1，弧形凹槽13-2，把手13-3，弹簧14，卡扣15，从动轴16，挡板17，磨削带18，磁吸盘19，导向块20，同步带21，滑动电机22。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
参照附图：本实施例中导轨中滚道的超精加工方法，其加工步骤如下：
一、将待加工的导轨固定；
二、将一定宽度的磨削带压在滚道内并与滚道表面接触中，磨削带在滚道中匀速移动，移动的同时往复拉动磨削带，使磨削带打磨的方向与磨削带移动的方向垂直；
三、步骤二中磨削带的外廓形状与滚道轮廓形状相同并紧密贴合；
四、步骤二中将磨削带与滚道之间保持弹性接触；
五、步骤三中磨削带与滚道的中间区域接触，接触面积为80％～90％。
其中步骤一中待加工的导轨固定在工作台2上，工作台2上安装有一组间隔分布的强力永磁吸盘19，工作台2的左右两端分别固定有与导轨规格尺寸相同的导向块20，左右两导向块20之间留有正好固定导轨的间隙。
其中步骤二中的磨削带18通过超精机压在滚道中，工作台2上安装有横向导轨3及安装在横向导轨3上的横向滑动座3-3，所述超精机安装于横向滑动座3-3上，工作台2固定于床身1上，床身1上安装有横向拉动横向滑动座3-3的同步带21及电机22。
包括底座4，底座4上安装有主动轴5，主动轴5的两端安装有轴承6，轴承6通过紧固套7安装在底座4上，主动轴5的一端连接有摆臂8，摆臂8的外端通过连杆9连接于转盘10的偏心位置上，转盘10安装在摆动电机11上；底座4上安装有向外延伸的安装座12，安装座12内端设有一对连接板12-1，连接板12-1开有套在紧固套7上的固定孔7-1，安装座12的外端安装有活动座13，活动座13滑动安装在安装座12上，活动座13与安装座12之间安装有弹簧14，安装座12上安装有卡住活动座13的卡扣15，活动座13的外端设有从动轴安装部13-1，从动轴安装部13-1呈楔形结构并在其外端开有弧形凹槽13-2，弧形凹槽13-2内安装有从动轴16，活动座13的左右两侧分别固定有防止从动轴16滑出的挡板17，主动轴5和从动轴16之间套有磨削带18，主动轴5上开有卡槽5-1，卡槽5-1内固定连接有卡住磨削带18的卡块5-2，卡块5-2通过螺丝5-3连接于卡槽5-1中。主动轴5的外径由两端至中间逐渐变大，主动轴5的外壁呈弧形凸起的形状。活动座13的左右两侧分别固定有把手13-3。
其中摆动电机11包括壳体11-1、安装在壳体11-1内的定子11-2、与定子11-2配合的转子11-3和位于定子11-2中间的主轴11-4，转子11-3固定在主轴11-4外壁上，主轴11-4的前后端安装有轴承座11-5，壳体11-1的前后端分别安装有前压盖11-6和后压盖11-7，主轴11-4的后端螺纹连接紧固套11-8，紧固套11-8顶压在轴承座11-5上，主轴11-4上设有限位轴承的后限位槽11-9；固定座2-1的上下面的精抛光加工装置分别连接在主轴11-4的前后端。
在加工时，将导轨固定在工作台上，精抛光加工装置在横向导轨上滑动，精抛光加工装置将磨削带紧贴在滚道中，在滚道中安装与导轨中滚道形状、大小相匹配的从动轴，从动轴的外周包裹有磨削带，通过转轴将磨削带紧贴在滚道表面上，主动轴来回拉动磨削带并使其与滚道表面摩擦，起到打磨的作用。
虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。
Claims (8)
1.一种导轨中滚道的超精加工方法，其加工步骤如下：
一、将待加工的导轨固定；
二、将一定宽度的磨削带压在滚道内并与滚道表面接触中，磨削带在滚道中匀速移动，移动的同时并作往复拉动磨削带，使磨削带打磨的方向与磨削带移动的方向垂直；
三、步骤二中磨削带的外廓形状与滚道轮廓形状相同并紧密贴合；
四、步骤二中将磨削带与滚道之间保持弹性接触；
五、步骤三中磨削带与滚道的中间区域接触，接触面积为80％～90％。
2.根据权利要求1所述的导轨中滚道的超精加工方法，其特征是：所述步骤一中待加工的导轨固定在工作台(2)上，工作台(2)上安装有一组间隔分布的强力永磁吸盘(19)，工作台(2)的左右两端分别固定有与导轨规格尺寸相同的导向块(20)，左右两导向块(20)之间留有正好固定导轨的间隙。
3.根据权利要求1所述的导轨中滚道的超精加工方法，其特征是：所述步骤二中的磨削带(18)通过超精机压在滚道中，工作台(2)上安装有横向导轨(3)及安装在横向导轨(3)上的横向滑动座(3-3)，所述超精机安装于横向滑动座(3-3)上，工作台(2)固定于床身(1)上，床身(1)上安装有横向拉动横向滑动座(3-3)的同步带(21)及电机(22)。
4.根据权利要求3所述的导轨中滚道的超精加工方法，其特征是：所述超精机包括底座(4)，底座(4)上安装有主动轴(5)，主动轴(5)的两端安装有轴承(6)，轴承(6)通过紧固套(7)安装在底座(4)上，主动轴(5)的一端固定连接有摆臂(8)，摆臂(8)的外端通过连杆(9)连接于转盘(10)的偏心位置上，转盘(10)安装在摆动电机(11)上；所述底座(4)上安装有向外延伸的安装座(12)，安装座(12)内端设有一对连接板(12-1)，连接板(12-1)固定在紧固套(7)上，安装座(12)的外端安装有活动座(13)，活动座(13)滑动安装在安装座(12)上，活动座(13)与安装座(12)之间安装有弹簧(14)，安装座(12)上安装有卡住活动座(13)的卡扣(15)，活动座(13)的外端设有从动轴安装部(13-1)，从动轴安装部(13-1)呈楔形结构并在其外端开有弧形凹槽(13-2)，弧形凹槽(13-2)内安装有从动轴(16)，活动座(13)的左右两侧分别固定有防止从动轴(16)滑出的挡板(17)，主动轴(5)和从动轴(16)之间套有磨削带(18)，所述主动轴(5)上开有卡槽(5-1)，卡槽(5-1)内固定连接有卡住磨削带(18)的卡块(5-2)，卡块(5-2)通过螺丝(5-3)连接于卡槽(5-1)中。
5.根据权利要求3所述的导轨中滚道的超精加工方法，其特征是：所述横向导轨(3)包括安装在机身(1)上表面的第一横向导轨(3-1)和安装在机身(1)侧边的第二横向导轨(3-2)，所述滑动座(3-3)呈L型同时滑动安装在第一横向导轨(3-1)和第二横向导轨(3-2)上。
6.根据权利要求4所述的导轨中滚道的超精加工方法，其特征是：所述摆动电机(11)包括壳体(11-1)、安装在壳体(11-1)内的定子(11-2)、与定子(11-2)配合的转子(11-3)和位于定子(11-2)中间的主轴(11-4)，转子(11-3)固定在主轴(11-4)外壁上，主轴(11-4)的前后端安装有轴承座(11-5)，壳体(11-1)的前后端分别安装有前压盖(11-6)和后压盖(11-7)，主轴(11-4)的后端螺纹连接紧固套(11-8)，紧固套(11-8)顶压在轴承座(11-5)上，主轴(11-4)上设有限位轴承的后限位槽(11-9)；所述固定座(2-1)的上下面的精抛光加工装置分别连接在主轴(11-4)的前后端。
7.根据权利要求4所述的导轨中滚道的超精加工方法，其特征是：所述主动轴(5)的外径由两端至中间逐渐变大，主动轴(5)的外壁呈弧形凸起的形状。
8.根据权利要求4所述的导轨中滚道的超精加工方法，其特征是：所述活动座(13)的左右两侧分别固定有把手(13-3)。
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