CN105798711A - 一种轴承外圈磨加工装置及工艺 - Google Patents

一种轴承外圈磨加工装置及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种轴承外圈磨加工装置及工艺,其通过设置电磁式吸盘和利用三点支撑法夹紧轴承外圈的方法,可以实现轴承外圈在一次装夹下外圆和滚道同时加工成型的目的,保证了轴承外圈外圆和滚道的同心度,同时保证了两端面和外圆的垂直度,提高了外圆和滚道的圆度,消除了采用外径支撑法给轴承表面带来的划痕。

Description

一种轴承外圈磨加工装置及工艺
技术领域
[0001]本发明涉及轴承加工制造技术领域,尤其是一种轴承外圈磨加工装置及工艺。
背景技术
[0002]轴承是当代机械设备中一种重要零部件。它的主要功能是支撑机械旋转体,降低其运动过程中的摩擦系数,并保证其回转精度,滚动轴承一般由外圈、内圈、滚动体和保持架四部分组成,严格的说是由外圈、内圈、滚动体、保持架、密封、润滑油六大件组成。简单来说,只要具备外圈、内圈、滚动体就可定义为为滚动轴承。按滚动体的形状,滚动轴承分为球轴承和滚子轴承两大类。目前球轴承的应用最为广泛,球轴承外圈的加工目前广泛采用的是采用无心磨外径和利用外径支撑法磨滚道的加工工艺,此种分开式的加工工艺无法保证轴承外圈外径和滚道的同心度,并且会影响滚道的圆度,如专利公开号为CN 103419100 A公开的一种轴承外圈磨加工工艺,加工工序为:准备毛坯一热处理一磨双端面一轴承外圆分3次磨削一轴承外圈沟道磨削一轴承外圈沟道超精磨削。
发明内容
[0003] 针对上述问题,本发明提供一种轴承外圈磨加工装置及工艺,其通过设置电磁式吸盘和利用三点支撑法夹紧轴承外圈的方法,可以实现轴承外圈在一次装夹下外圆和滚道同时加工成型的目的,保证了轴承外圈外圆和滚道的同心度,同时保证了两端面和外圆的垂直度,提高了外圆和滚道的圆度,消除了采用外径支撑法给轴承表面带来的划痕。
[0004]本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:一种轴承外圈磨加工装置及工艺,其特征是具有以下步骤:
一、锻造轴承外圈毛胚;二、滚压预成型;三、车床车外径、端面、内径、滚道;四、碳氮共渗后淬火并回火,淬火温度850〜870° C,油淬后250〜300° C回火;五、用平面磨床磨轴承外圈一个端面;六、把轴承外圈装在可定心式电磁吸盘上夹紧固定(端面磨好的一面与电磁吸盘表面接触);七、轴承外圈外圆和滚道磨削:使用圆柱状粗砂轮(粒度约16#〜24#的砂轮)磨外圆和使用球状粗砂轮(粒度约16#~24#的砂轮)磨滚道,两者交替进行,磨削分5次进行:首先外径和滚道去氧化皮,磨削量均为0.13-0.16mm,第二次磨削量均为0.03-0.05mm,剩余三次每次磨削量均为0.01〜0.02mm;八、轴承外圈另一端面粗磨:使用圆柱状粗砂轮的端面对轴承外圈的外端面进行磨削,磨削分2次进行,第一次磨削量0.08〜0.12mm,第二次磨削量0.02〜0.03mm;九、轴承外圈外圆和滚道抛光精磨:把圆柱状粗砂轮和球状粗砂轮分别更换成圆柱状细砂轮(粒度约180#〜320#的砂轮)和球状细砂轮(粒度约180#〜320#的砂轮),然后分两次交替进行磨削,第一次磨削量均为0.004-0.005mm,第二次磨削量均为0.001-0.002mm ;十、轴承外圈另一端面抛光精磨:使用圆柱状细砂轮的端面对轴承外圈的外端面进行磨削,磨削分2次进行,第一次磨削量0.004-0.005mm,第二次磨削量0.001-0.002mm。
[0005]作为优选,所述的圆柱状粗砂轮和球状粗砂轮采用白刚玉砂轮,磨削线速度20〜25m/s。
[0006]作为优选,所述的圆柱状细砂轮和球状细砂轮采用立方氮化硼砂轮,磨削线速度25〜30m/s。
[0007] 上述加工工艺需要对现有的数控磨床进行改造,在现有的数控磨床基础上增加了可定心式电磁吸盘、绝缘支撑架、电刷和两个磨床电主轴,其中可定心式电磁吸盘包括安装法兰、隔磁盘、一对磁轭、导磁套、一对导电铜环、一对绝缘支撑环、滑动架、三个滑动顶尖、三个连杆、旋紧螺母、导柱、固定盘、前隔磁片、线圈、后隔磁片。所述的安装法兰与磨床工件主轴连接;所述的隔磁盘设在磁轭与安装法兰之间,用来阻隔磁轭与安装法兰之间建立磁场,隔磁盘的材质为锡青铜(成分为CuSn4ZnPb4);所述的磁轭为两个半圆柱状结构,在侧面设有导磁套安装孔,材质为纯铁,磁轭的半径比轴承外圈的直径小I〜2mm;所述的绝缘支撑环固定安装在磁轭外侧,在绝缘支撑环外侧设有导电铜环;所述的导磁套为实心圆柱状结构,材质为纯铁,导磁套两端分别安装在两个磁轭的导磁套安装孔中,在导磁套的外侧绕有线圈,线圈的两个接线端分别连接两个导电铜环;所述的电刷一端铰接在绝缘支撑架末端,一端与导电铜环接触;所述的导柱固定安装在固定盘中央位置,导柱的两端设有螺纹,其内侧一端与前隔磁片上的螺纹孔通过螺纹连接;所述的滑动架滑动安装在导柱上,滑动架的外侧均布3个铰接支架;所述的固定盘固定安装在磁轭的前端,在固定盘的表面均匀设有3个T型滑槽;所述的滑动顶尖滑动安装在固定盘的T型滑槽内,在滑动顶尖和滑动架之间设有连杆,连杆的一端铰接安装在滑动架的铰接支架上,另一端铰接安装在滑动顶尖的末端;所述的旋紧螺母安装在导柱的末端,并与滑动架外侧端面接触配合;所述的前隔磁片设在两个磁轭中间靠近固定盘的位置,前隔磁片的材质为锡青铜(成分为CuSn4ZnPb4);所述的后隔磁片设在两个磁轭中间靠近隔磁盘的位置,后隔磁片的材质为锡青铜(成分为CuSn4ZnPb4);所述的两个磨床电主轴并列安装在磨床X轴移动拖板上,两个磨床电主轴前端分别安装圆柱状砂轮和球状砂轮,其中圆柱状砂轮用来磨削轴承外圈的外圆和外端面,球状砂轮用来磨削轴承外圈的滚道。
[0008]本技术方案与常规加工方式的主要区别在轴承外圈端面磨削、轴承外圈外圆磨削、轴承外圈滚道磨削和装夹方式。
[0009]本发明的有益效果是:
1.本发明利用可定心式电磁吸盘的3个高精度滑动顶尖对轴承外圈的内圆进行三点式可靠定位,结合电磁吸盘吸牢轴承外圈的一个端面,露出了整个外圆待加工面,实现了工件在一次装夹下外圆、滚道和外端面全部加工成型的目的。
[0010] 2.本发明中轴承外圈外圆磨削和滚道磨削是交替进行的,极大减少了其中一个加工过程对另外一个加工过程所带来的影响,譬如像常规方案中先把轴承外圈的外圆一次加工成型,然后再磨滚道,这样做的结果会导致滚道的加工给前面已经加工好的外圆带来不利的影响,比如外圆圆度下降、圆柱度下降等。
附图说明
[0011 ]图1为本发明的整体装配结构示意图。
[0012]图2为本发明可定心式电磁吸盘装配结构示意图。
[0013]图3为本发明固定盘结构示意图。
[0014]图4为本发明磁轭结构示意图。
[0015]图5为本发明滑动架结构示意图。
[0016]附图标号:1_安装球状砂轮的磨床电主轴;2-安装圆柱状砂轮的磨床电主轴;3-轴承外圈;4-绝缘支撑架;5-电刷;6-可定心式电磁吸盘;7-磨床工件主轴箱;8-机床底座;9-磨床X轴移动拖板;10-磨床Z轴移动拖板;601-安装法兰;602-隔磁盘;603-磁轭;604-导磁套;605-导电铜环;606-绝缘支撑环;607-滑动架;608-滑动顶尖;609-连杆;6010-旋紧螺母;6011-导柱;6012-固定盘;6013-前隔磁片;6014-线圈;6015-后隔磁片。
具体实施方式
[0017]下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0018]本实施例一种轴承外圈磨加工装置及工艺,以外径为180mm的深沟球轴承为例,按以下步骤实施:
首先对现有的数控磨床进行改造,在现有的数控磨床基础上增加了可定心式电磁吸盘
6、绝缘支撑架4、电刷5和两个磨床电主轴I和2,其中可定心式电磁吸盘6包括安装法兰601、隔磁盘602、一对磁轭603、导磁套604、一对导电铜环605、一对绝缘支撑环606、滑动架607、三个滑动顶尖608、三个连杆609、三个连杆6010、导柱6011、固定盘6012、前隔磁片6013、线圈6014、后隔磁片6015。所述的安装法兰601与磨床工件主轴连接;所述的隔磁盘602设在磁轭603与安装法兰601之间,隔磁盘602的材质为锡青铜(成分为CuSn4ZnPb4);所述的磁轭603为两个半圆柱状结构,在侧面设有导磁套604安装孔,材质为纯铁,磁轭603的半径比轴承外圈的直径小Imm;所述的绝缘支撑环606固定安装在磁轭603外侧,在绝缘支撑环606外侧设有导电铜环605;所述的导磁套604为实心圆柱状结构,材质为纯铁,导磁套604两端分别安装在两个磁轭603的导磁套604安装孔中,在导磁套604的外侧绕有线圈6014,线圈6014的两个接线端分别连接两个导电铜环605;所述的电刷5—端铰接在绝缘支撑架4末端,一端与导电铜环605接触;所述的导柱6011固定安装在固定盘6012中央位置,导柱6011的两端设有螺纹,其内侧一端与前隔磁片6013上的螺纹孔通过螺纹连接;所述的滑动架607滑动安装在导柱6011上,滑动架607的外侧均布3个铰接支架;所述的固定盘6012固定安装在磁轭603的前端,在固定盘6012的表面均匀设有3个T型滑槽;所述的滑动顶尖滑动安装在固定盘6012的T型滑槽内,在滑动顶尖和滑动架607之间设有连杆,连杆的一端铰接安装在滑动架607的铰接支架上,另一端铰接安装在滑动顶尖的末端;所述的三个连杆6010安装在导柱6011的末端,并与滑动架607外侧端面接触配合;所述的前隔磁片6013设在两个磁轭603中间靠近固定盘6012的位置,前隔磁片6013的材质为锡青铜(成分为CuSn4ZnPb4);所述的后隔磁片6015设在两个磁轭603中间靠近隔磁盘602的位置,后隔磁片6015的材质为锡青铜(成分为CuSn4ZnPb4);所述的两个磨床电主轴并列安装在磨床X轴移动拖板上,两个磨床电主轴前端分别安装圆柱状砂轮和球状砂轮,其中圆柱状砂轮用来磨削轴承外圈的外圆和外端面,球状砂轮用来磨削轴承外圈的滚道;
改装完成后,进行下面的工艺步骤:
一、锻造轴承外圈毛胚;
二、滚压预成型;
三、车床车外径、端面、内径、滚道;
四、碳氮共渗后淬火并回火,淬火温度850° C,油淬后250° C回火; 五、用平面磨床磨轴承外圈一个端面;
六、把轴承外圈装在可定心式电磁吸盘6上夹紧固定(端面磨好的一面与电磁吸盘表面接触);
七、轴承外圈外圆和滚道磨削:使用圆柱状粗砂轮(粒度为16#的砂轮)磨外圆和使用球状粗砂轮(粒度为16#的砂轮)磨滚道,两者交替进行,磨削分5次进行:首先外径和滚道去氧化皮,磨削量均为0.13mm,第二次磨削量均为0.03mm,剩余三次每次磨削量均为0.0Imm ;
八、轴承外圈另一端面粗磨:使用圆柱状粗砂轮的端面对轴承外圈的外端面进行磨削,磨削分2次进行,第一次磨削量0.08mm,第二次磨削量0.02mm;
九、轴承外圈外圆和滚道抛光精磨:把圆柱状粗砂轮和球状粗砂轮分别更换成圆柱状细砂轮(粒度为180#的砂轮)和球状细砂轮(粒度为180#的砂轮),然后分两次交替进行磨削,第一次磨削量均为0.004mm,第二次磨削量均为0.001mm;
十、轴承外圈另一端面抛光精磨:使用圆柱状细砂轮的端面对轴承外圈的外端面进行磨削,磨削分2次进行,第一次磨削量0.004mm,第二次磨削量0.00Imm。
[0019]圆柱状粗砂轮和球状粗砂轮采用白刚玉砂轮,磨削线速度20m/s。
[0020]圆柱状细砂轮和球状细砂轮采用立方氮化硼砂轮,磨削线速度25m/s。
[0021]
上述实施例是对本发明的说明,不是对本发明的限定,任何对本发明的简单变换后的结构、方法、工艺均属于本发明的保护范围。
[0022]本发明的工作原理是利用电刷5和导电铜环605给旋转状态或静止状态中的可定心式电磁吸盘6的线圈6014供电,线圈6014产生的磁场通过导磁套604传递给磁轭603和工件,最后形成一个稳定的磁场回路,使磁轭603对轴承外圈3产生稳定的磁力,消除了磁轭端面与轴承外圈内端面的缝隙,然后拧紧旋紧螺母6010,旋紧螺母6010对滑动架607产生推力并通过连杆609传递到滑动顶尖608上,三个滑动顶尖的作用力同时施加在轴承外圈3的内圆上,实现了轴承外圈径向、轴向和周向的全方位固定,然后启动两个电主轴,通过数控编程,按照上述加工工艺流程一次加工完轴承外圈3。

Claims (3)

1.一种轴承外圈磨加工装置及工艺,其特征是具有以下步骤: 首先对现有的数控磨床进行改造,在现有的数控磨床基础上增加了可定心式电磁吸盘(6)、绝缘支撑架、电刷和两个磨床电主轴(I)和(2),其中可定心式电磁吸盘(6)包括安装法兰(601)、隔磁盘(602)、一对磁轭(603)、导磁套(604)、一对导电铜环(605)、一对绝缘支撑环(606)、滑动架(607)、三个滑动顶尖(608)、三个连杆(609)、旋紧螺母(6010)、导柱(6011)、固定盘(6012)、前隔磁片(6013)、线圈(6014)、后隔磁片(6015),所述的安装法兰(601)与磨床工件主轴连接;所述的隔磁盘(602)设在磁轭(603)与安装法兰(601)之间,用来阻隔磁轭(603)与安装法兰(601)之间建立磁场,隔磁盘(602)的材质为锡青铜(成分为CuSn4ZnPb4);所述的磁轭(603)为两个半圆柱状结构,在侧面设有导磁套(604)安装孔,材质为纯铁,磁轭(603)的半径比轴承外圈的直径小I〜2_;所述的绝缘支撑环(606)固定安装在磁轭(603)外侧,在绝缘支撑环(606)外侧设有导电铜环(605);所述的导磁套(604)为实心圆柱状结构,材质为纯铁,导磁套(604)两端分别安装在两个磁轭(603)的导磁套(604)安装孔中,在导磁套(604)的外侧绕有线圈(6014),线圈(6014)的两个接线端分别连接两个导电铜环(605);所述的电刷一端铰接在绝缘支撑架末端,一端与导电铜环(605)接触;所述的导柱(6011)固定安装在固定盘(6012)中央位置,导柱(6011)的两端设有螺纹,其内侧一端与前隔磁片(6013)上的螺纹孔通过螺纹连接;所述的滑动架(607)滑动安装在导柱(6011)上,滑动架(607)的外侧均布3个铰接支架;所述的固定盘(6012)固定安装在磁轭(603)的前端,在固定盘(6012)的表面均匀设有3个T型滑槽;所述的滑动顶尖(608)滑动安装在固定盘(6012)的T型滑槽内,在滑动顶尖(608)和滑动架(607)之间设有连杆(609),连杆(609)的一端铰接安装在滑动架(607)的铰接支架上,另一端铰接安装在滑动顶尖(608)的末端;所述的旋紧螺母(6010)安装在导柱(6011)的末端,并与滑动架(607)外侧端面接触配合;所述的前隔磁片(6013)设在两个磁轭(603)中间靠近固定盘(6012)的位置,前隔磁片(6013)的材质为锡青铜(成分为CuSn4ZnPb4);所述的后隔磁片(6015)设在两个磁轭(603)中间靠近隔磁盘(602)的位置,后隔磁片(6015)的材质为锡青铜(成分为(^3114211?64);所述的两个磨床电主轴并列安装在磨床X轴移动拖板上,两个磨床电主轴前端分别安装圆柱状砂轮和球状砂轮,其中圆柱状砂轮用来磨削轴承外圈的外圆和外端面,球状砂轮用来磨削轴承外圈的滚道; 改装完成后,进行下面的工艺步骤: 一、锻造轴承外圈毛胚;二、滚压预成型;三、车床车外径、端面、内径、滚道;四、碳氮共渗后淬火并回火,淬火温度850〜870° C,油淬后250〜300° C回火;五、用平面磨床磨轴承外圈一个端面;六、把轴承外圈装在可定心式电磁吸盘(6)上夹紧固定(端面磨好的一面与电磁吸盘表面接触);七、轴承外圈外圆和滚道磨削:使用圆柱状粗砂轮(粒度约16#〜24#的砂轮)磨外圆和使用球状粗砂轮(粒度约16#〜24#的砂轮)磨滚道,两者交替进行,磨削分5次进行:首先外径和滚道去氧化皮,磨削量均为0.13-0.16mm,第二次磨削量均为0.03-0.05mm,剩余三次每次磨削量均为0.01〜0.02mm;八、轴承外圈另一端面粗磨:使用圆柱状粗砂轮的端面对轴承外圈的外端面进行磨削,磨削分2次进行,第一次磨削量0.08〜0.12mm,第二次磨削量0.02〜0.03mm;九、轴承外圈外圆和滚道抛光精磨:把圆柱状粗砂轮和球状粗砂轮分别更换成圆柱状细砂轮(粒度约180#〜320#的砂轮)和球状细砂轮(粒度约180#〜320#的砂轮),然后分两次交替进行磨削,第一次磨削量均为0.004〜0.005mm,第二次磨削量均为0.001〜0.002mm;十、轴承外圈另一端面抛光精磨:使用圆柱状细砂轮的端面对轴承外圈的外端面进行磨削,磨削分2次进行,第一次磨削量0.004-0.005mm,第二次磨削量0.001-0.002mm。
2.根据权利要求1所述的一种轴承外圈磨加工工艺,其特征在于,所述的圆柱状粗砂轮和球状粗砂轮采用白刚玉砂轮,磨削线速度20〜25m/s。
3.根据权利要求1所述的一种轴承外圈磨加工工艺,其特征在于,所述的圆柱状细砂轮和球状细砂轮采用立方氮化硼砂轮,磨削线速度25〜30m/s。
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