CN1072544C - 研磨机 - Google Patents

Abstract

一种水平式滚珠研磨机，包括一圆形旋转研磨板3及一固定、正面相对之同轴研磨板2，两研磨板2、3正面的圆面上设有承接欲加工滚珠之同心沟槽，研磨板2、3之轴20略微倾斜于垂直线，并包括一滚珠槽7，滚珠6由该槽经一块研磨板上的扇形开口4导入沟槽5，且滚珠6离开沟槽5后再回到该槽。此研磨机的特征为：固定研磨板2被设置在旋转研磨板3下方，并具扇形开口4，研磨板2、3与滚珠槽7之间的滚珠6的交换从下方经扇形开口4进行。本研磨机的优点为，滚珠借助重力而被导入研磨槽，并再被导回滚珠槽，从而使其表面不会被伤害。

Description

研磨机

本发明涉及一种水平式滚珠研磨机。

滚珠的需求极大，尤其是用于滚珠轴承。目前滚珠轴承每日的生产量达数百万件，所需的滚珠数量相对亦很大。

此种滚珠的生产，目前证明使用下述制造步骤最为理想。

对于制造轧辊轴承滚珠，使用一适当尺寸的金属线，将其从一滚轮卷下，借助一机器做成适当长度的圆筒块，然后将此金属线圆筒块放入一分成两部分的球状模子中，模具在大力下压合，形成接近于球状的物体，但如此制得的球状物仍有严重的几何错误。

该严重几何错误在工件尚柔软时用下述方法加以粗整平；该制造步骤称为去毛边或粗磨。

下一制造步骤为热处理。前述的柔性工件先被淬火，然后退火。一般而言，此阶段制出的滚珠无论在尺寸精确度方面或表面特性方面都不充足，因此仍要进行许多加工步骤，如研磨及细磨。

所有迄今的加工法已众所周知，故不在此再做赘述。

通过一级或多级研磨滚珠，可达到预期的尺寸精确度及表面品质。在此种加工法中，研磨料混入冷却剂中，称作(研磨悬浮液)。

今日通用及迄今习知的滚珠研磨机，原则上可分成两种类型，其主要区别在于研磨板的空间放置法。这些研磨板基本上可水平及直立放置。

在水平式研磨机中，两研磨板皆水平放置，其中一研磨板利用马达或类似的动力机旋转，另一研磨板则同轴、固定放置。两研磨板对置的圆面上设有同心沟槽，其截面约呈扇形，可承接许多滚珠。不旋转的研磨板被施予一轴向力，从而使在下方的研磨板旋转时，沟槽中的滚珠被迫进行持续的圆形滚光运动，在此期间完成研磨程序，或使滚珠表面被加工。

研磨程序加工的滚珠数目当然非常少，为能同时加工较大数量的滚珠，众所周知的研磨机通常装备有滚珠槽，此时，滚珠被滚珠槽导向研磨机，在那里被加工，并再被回送至滚珠槽，在一定的时间间隔后再重新被加工。

此种滚珠槽可设计成圆环槽，环绕研磨板布置。该滚珠槽反研磨板旋转方向慢慢旋转。为使滚珠槽里的滚珠能与研磨板间的滚珠持续进行交换。上研磨板设有一扇形开口。滚珠槽里的滚珠借助各种导引机械装置通过槽本身的旋转被送到上研磨板的扇形开口，再从该处被分送到下研磨板的同心沟槽中。下研磨板的旋转运动迫研磨两研磨板间的开始进行研磨程序。两研磨板间的滚珠在几乎绕完一圈后，又回到上研磨板的扇形开口处，通过特殊成形的提升机械装置或类似的装置被提升而脱离下研磨板的同心沟槽，并重新被送回滚珠槽。它们停留在持续旋转的滚珠槽中，直至再到达导引机械装置，并重新被加工。此程序持续进行，直到滚珠达到预期的最终尺寸为止。

水平式研磨机的优点是，所有滚珠的滚光运动相对较均匀，因滚珠本身的重量不会使滚光运动加速或煞住。但水平式研磨机的缺点是，不仅在将滚珠导入研磨板沟槽，而且在使滚珠脱离研磨板沟槽时，必须通过提升装置或类似的装置对滚珠施加一定的力。如此常会细微伤害滚珠表面，对高价值滚珠轴承日益提高的质量要求极为不利。特别是无噪音滚珠轴承的滚珠，要求不能有任何表面伤害。

在众所周知的直立式研磨机中，研磨板直立设置。其中一研磨板亦以马达旋转，另一研磨板则被固定且不旋转。在此种类型中，扇形开口也在不旋转的研磨板上，该扇形开口水平设置，以简化与滚珠槽间的滚珠交换。在此种类型中，滚珠槽里的滚珠也通过滚珠槽的旋转，借助导引机械装置或类似的装置以及被后方推来的滚珠推出滚珠槽，而被送入不旋转研磨板的扇形开口，再被分送到旋转研磨板的同心沟槽中。旋转研磨板的旋转运动迫使两研磨板间的滚珠开始研磨程序。两研磨板间的滚珠在几乎绕完一圈后，又回到不旋转研磨板的扇形开口，借助导引板或类似的机构再被送回滚珠槽。它们停留在持续旋转的滚珠槽中，直至再到达导引机械装置，并重新被送回两研磨板间。此程序持续进行，直至滚珠达到预期的最终尺寸为止。

直立式研磨机的优点是，与水平式研磨机相比较易送入与取出滚珠，因送入与取出滚珠可利用滚珠的重力。如此虽可减少送入装置及提升装置对滚珠造成的伤害，但却无法完全避免这样的伤害。

直立式研磨机的主要缺点是，加工时滚珠的重力会煞住或加快滚珠的运动学上的强迫运动。尤其是加工的滚珠彼此的直径差距不大时，特别不利。稍小的滚珠不会接触到研磨机，因此不会进行运动学上预计的滚光运动，从而需由后面稍大的滚珠推动。特别成问题的是：若滚珠进入研磨沟后，跑到环状研磨沟的下死点，接着在前进至上死点的途中，对后方的滚珠产生一运动阻力。这样会使滚珠表面受伤害，以致不得不成为次级品，或完全无法使用。此外，直立式研磨机亦需要一提升装置，在滚珠绕完圈后，将其取出研磨沟，以送回滚珠槽。此时也存在轻微伤害滚珠表面的危险。

现在已试图将水平式及直立式研磨机的优点相结合。如出现研磨板略微倾斜的水平式研磨机，即研磨板的旋转轴略倾斜。德国专利834815及德国附加专利964028描述了此种类型的研磨机。

此外，后者的研磨机在国际专利WO88/08771(国际专利申请号PCT/HU/88/00032)中被描述。

在这两种研磨板略倾斜的水平式研磨机中，其扇形开口始终在上研磨板，且也是上研磨板固定，下研磨板可旋转。滚珠仍从上方导入研磨板间的研磨槽，因此仍需要可能对滚珠造成伤害的导引机械装置及提升装置。

因此，本发明之目的是提供一种改良的研磨板倾斜的水平式研磨机，在该机器中，滚珠在导入研磨槽及取出时皆不会受到伤害。

本发明的目的藉下述研磨机而达到，即水平式滚珠研磨机包括一圆形旋转研磨板及一固定、正面相对的同轴研磨板，两研磨板正面的圆面上设有承接欲加工滚珠的同心沟槽，研磨板的轴倾斜于垂直线，并包括一滚珠槽，滚珠由该槽经一块研磨板的扇形开口导入沟槽，且滚珠离开沟槽后再回到该槽，其特征为：固定研磨板被设置在旋转研磨板的下方并具扇形开口，研磨板与滚珠槽间的滚珠的交换从下方经由下方的固定研磨板的扇形开口进行。

在本发明之研磨机中研磨板基本上水平设置，故滚珠的重量不会阻碍研磨的运动学上的强迫滚光运动，后方的滚珠不会由此造成运动阻力。且可减少滚珠彼此的摩擦，从而不会象在直立式研磨机中那样产生有碍表面的磨损伤害。

本发明研磨机的研磨板虽基本上水平设置，但欲略微倾斜，即研磨板(精确地说是旋转研磨板)的旋转轴与垂直线构成一小夹角。在此，具有扇形开口的不旋转研磨板被设置在封闭的旋转研磨板下方。滚珠由下方经扇形开口被导入研磨槽中；滚珠离开研磨槽后向下经扇形开口滚出。本发明之研磨机不需要将滚珠导入研磨槽或将滚珠提升出研磨槽的工具。导入及提升过程皆借助滚珠的重力实现，从而对滚珠未施加任何可能伤害其表面的强迫力。

以下将根据附图进一步说明本发明。

图1所示为本发明之研磨机无滚珠时两研磨板设置之仰视图。

图2所示为一侧视图，部分为截面图。

图3所示为本发明之研磨机包括滚珠槽在内的重要构件的立体图。

图4所示为滚珠槽的另一实施例。

图5所示为滚珠导引的主要细节示意图。

图1中2表示不旋转之下研磨板。该研磨板2具有一扇形开口4，从此开口可部分看到在其上方的旋转的上研磨板3。在两研磨板2、3相对的圆面上以一般方法设有沟槽5以承接欲加工的滚珠6。上研磨板3以所示旋转方向(箭头)旋转。欲加工之滚珠6被导到研磨槽5的滚入边缘8，然后又从滚出边缘9离开研磨槽。

由图2所示侧视图及图3所示立体图可看出滚珠6在机器，包括滚珠槽，上的行程。一颗被单独观察的滚珠6位于滚入边缘8处，藉上研磨板3的旋转被送入研磨槽5，在那里，它由于滚光运动被继续运送，至滚出边缘9而又离开研磨槽5。其本身之重力使其接着落入滚珠槽7的槽10中，同时，导引板11在掉落前能校正其掉落运动。由于滚珠6只利用其本身重力离开研磨槽5，故可免用特殊的提升装置，从而不会有该工具造成表面细微伤害的危险。滚珠6通过滚珠槽7的缓慢旋转被继续运送至高处。滚珠槽7反向于研磨板2、3旋转。滚珠槽7具有一缓慢旋转的底座和外部件12及一固定的内部件13，它们共同构成环形槽10。在最高处附近，滚珠槽7中的滚珠6穿过在静置的内部件13中的开孔14，从而使滚珠6因本身之重力离开滚珠槽7向内滚落，此时，滚珠6落到导引板15上，导引板如此设置并稍向下倾斜，使得滚珠6再滚回至滚入边缘8处。

为了能充分利用重力，研磨板2、3被布置成稍微倾斜，即研磨板的轴20与垂直线成一夹角α。

含有环槽10的滚珠槽7的平面也略倾斜，其旋转轴21与垂直线成一夹角β。

研磨板2、3的支撑、可旋转研磨板3的轴承结构，使研磨板3及滚珠槽7旋转的装置可依一般方法设计，为使图示一目了然，未将其示于图中。用于调整两研磨板距离及施予压力的机械装置也是众所周知的形式，因此也未示于图中。在本发明之研磨机中，旋转的上研磨板3被施加压力。

图4所示为滚珠槽7的另一实施例。此处滚珠槽7具有一条单构件的环形槽10，由底板16及两侧壁17、18构成。在此，滚珠在滚珠槽7中可填满四分之三圈，从而明显提高了滚珠槽的充填量。导引板11被设计成深入到环状滚珠槽7中，从而使滚珠槽7中的滚珠通过滚珠槽7自身的旋转被推到滚珠导引板11上，再因本身之重力从那里滚入研磨槽。

图5特别以示意图的方式图示了滚珠从导引板11滚入下研磨板2的研磨槽之中的过渡部分。在导引板11下方设有滚动沟槽，滚珠被导入扇形展开的滚动沟槽中，从而使它们直接在研磨沟前滚入边缘8，不会事先撞到两研磨沟之间的分隔壁上，也不必在作用于旋转的上研磨板3的力的作用下自行找路以进入研磨沟。因此在导引板11上设有构件19以割分沟槽。在另一实施例中，导引板的下部在空间上如此成形，使平坦的上部过渡到一个被划分成沟槽、具有相互隔离的中断的滚动沟的下部，这些滚动沟只能接受前后排列的各滚珠，在此，前后排列而运动的滚珠流直接滚向一研磨沟。由此确保滚珠不会有破坏表面的影响。

在研磨过程中，在广泛利用滚珠重力的情况下，为充分利用取决于系统的优点，力求使研磨板2、3对水平线的倾斜角尽可能小，或者使垂直线与研磨板31的旋转轴20之间以夹角α尽可能小。为使图示清楚，图中研磨板2、3及滚珠槽7的倾斜皆明显被夸大。研磨板旋转轴20的倾斜角与滚珠槽7旋转轴21的倾斜角通常不需一定相同，但以相同为优先。旋转轴20、21的倾斜角相同，对研磨机的制造极为有利。

图中所示之扇形开口4在固定的研磨板2上的张角为90°，但此仅为一范例，可视实际需要而有所偏离。原则上张角应越小越好，从而使研磨道较长，使研磨过程最为有效。

Claims (6)

1.一种水平式滚珠研磨机，包括一接近圆形的旋转研磨板(3)及一固定、正面相对的同轴研磨板(2)，两研磨板(2，3)正面的圆面上设有承接欲加工滚珠(6)的同心沟槽(5)，研磨板(2，3)之轴(20)倾斜于垂直线，并包括一滚珠槽(7)，滚珠(6)由该槽经两研磨板(2，3)中的一块研磨板上的扇形开口(4)被导入沟槽(5)，且滚珠(6)离开沟槽(5)后再回到该滚珠槽，其特征在于：固定研磨板(2)被设置在旋转研磨板(3)的下方，并具有扇形开口(4)，研磨板(2，3)与滚珠槽(7)之间的滚珠(6)的交换从下方经扇形开口(4)进行。

2.根据权利要求1所述的研磨机，其特征在于：滚珠槽(7)如此设计，使滚出沟槽(5)、滚落到滚珠槽(7)中的滚珠(6)通过滚珠槽(7)自身之运动而被送至高处，并充分利用重力借助导引板(11)滚离滚珠槽(7)，再度滚向沟槽(5)。

3.根据权利要求1或2所述的研磨机，其特征在于：滚珠槽(7)具有一环形槽(10)，它环绕倾斜于垂直线的旋转轴(21)而旋转。

4.根据权利要求3所述的研磨机，其特征在于：研磨板(2，3)的轴(20)的倾斜度等于滚珠槽(7)的旋转轴(21)的倾斜度。

5.根据权利要求3或4所述的研磨机，其特征在于：滚珠槽(7)反向于研磨板(2，3)旋转。

6.根据权利要求2至5中任一权利要求所述的研磨机，其特征在于：导引板(11)被划分成单独的滚珠滚动沟槽，它们分别将其内之滚珠(6)准确送入一条研磨沟槽(5)。

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