CN1112272C - 滚动轴承滚道电化学机械光整加工方法 - Google Patents
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Abstract
滚动轴承滚道的电化学机械光整加工方法，是将由工具头支承的油石和电极体分别设置在工件两侧，工具头采用弹性进给方式，加工压力为1-1.5kg/cm2，电极间隙0.5-1mm。由泵输入电解液，电解液主要成份为硝酸钠12-18%水溶液，流量为1000L/h，压力为0.4-0.5kg/cm2，电源为直流电，电流密度为5-30A/cm2，加工时工件在电解液作用下产生阳极溶解，在表面形成氧化膜，再由磨具刮去微观突起的氧化膜，以此循环，达到加工目的。用该方法可提高轴承滚道表面质量，提高使用寿命并可隆低生产成本。
Description
本发明涉及一种轴承滚道的加工方法，特别是涉及一种采用电化学作用和机械作用复合来加工轴承滚道的方法。
目前滚动轴承滚道的加工是采用机械方法来完成的，由机械作用去除需要去除的金属，确保滚道平整、光滑，使用时噪声小。然而，采用机械方法易产生一些局部切削深痕、表面质量差、圆度和波纹度纠正能力差、使用时噪声大、寿命短。另外，在加工时采用不同粒度的磨条，分粗、精两道工序来完成的，不仅磨条消耗量大，而且费工、费时，提高了生产成本。
本发明的目的，是针对上述问题，提供一种将原轴承滚道加工的粗、精二道工序，合并为一道工序，且可提高轴承质量的滚动轴承滚道的电化学机械光整加工技术。
本发明的目的，是采用下述技术方案来实现的，即：
滚动轴承滚道的电化学机械光整加工方法，是将工件，即滚动轴承或其它轴承作为阳极，在工件的两侧分别设置有磨具和电极体，磨具由工具头予以支承，电极体由支架予以支承。工具头采用弹性进给方式，并通以合适的电解液，在一定的电流密度下使工件产生阳极溶解，在表面形成一层薄氧化膜。另外，由于磨具与工件间的相对运动，磨具刮去工件表面微观突起的氧化膜，使零件微观高点又暴露出新的金属表面，从而能继续电解产生新的氧化膜，再刮去，依此循环进行，使工件表面被加工。磨具可采用油石，其硬度为R3——ZR1。油石使用前要倒去两端的棱边，倒角半径为R10以上，并将油石浸在清洁的机油中一段时间，取出后将油石固定在工具头上。油石的尺寸和形状依据滚动轴承滚道的形状、尺寸而定。磨料选用氧化铝(白刚玉)，粒度为W14或W10、W7、W5等，粒度的选择由产品要求的表面粗糙度定，要求表面粗糙度越低，选择的粒度越细。电极体由铜或不锈钢材料制成。电极间隙在0.5——1mm之间。电极体正面的尺寸及形状由加工工件的直径及形状决定，电极体圆弧半径值应选工件的半径值加0.8——1mm。磨具压力，即工作压力为1——1.5kg/cm2。加工速度可控制在1米/秒左右为宜。电源采用直流电源，电压为0——24V连续可调，电流密度为5——30A/cm2。电源正极接工件，负极接工具头的电极体。电解液，要求具有加工精度高、腐蚀性小、成本低、使用寿命长、加工生产率高、对环境污染小，电解液的主要成份为硝酸钠(NaNO3)12——18％水溶液，电解液温度保持在18——24℃之间，电解液的供给由泵来完成，流量为1000L/h。电解液压力为0.4——0.5kg/cm2。
对于大轴承可采用磨具和电极体在工件同一侧的设置方法，磨具由二个条形油石组成，二个条形油石分别固定在工具头的上、下支脚上，其包角α为90——120°。电极体装设在工具头中部的电极体室内。电极体可为不锈钢电极体或铜电极体，电极体正面圆弧半径应选工件半径值加0.8——1毫米。为使电极间隙均匀可靠，电极体两端可采用调节螺栓调节。工具头与支座之间设有弹簧，弹簧与工具头系统的固有频率远离机床主轴回转频率及主轴振动频率。工具头与机床联结要严格绝缘。机床可用磨床、车床和超精加工机床改装。
采用本发明的方法加工滚动轴承滚道具有如下优点：
1、简化工艺过程，将原粗、精二道机械加工工序，并为一道工序，一步由磨后直接加工至Ra0.04μm以下的表面粗糙度；
2、能迅速削减表面微观不平的峰值，减少机械作用不利因素对表面质量的影响，同时利用其不圆度生产的相间间隙变化，电流反馈补偿修正原理，使滚道加工精度及表面质量得到较好地改善；
3、生产效率提高一倍以上，表面质量好，圆度、波纹度纠正能力强，噪声大幅度降低，使用寿命长，且成本低；
4、设备改造容易，可使用磨床、车床或超精加工机床装上工具头构成，工艺易掌握。本发明的方法适于各种轴承滚道加工。
图1是本发明的一种实施例的工具头、磨具、电极体、工件装配示意图，
图2是本发明的另一种实施例的工具头、磨具、电极体、工件装配示意图。下面结合附图对本发明作进一步说明。
实施例一
滚动轴承滚道电化学机械光整加工方法，是将工件1作为阳极，工件1为6310滚动轴承内圈，内圈硬度HRc62——65，原始表面粗糙度Ra0.6——0.4μm。由滚道超精加工机床带动旋转，对其外滚道加工。磨具和电极体2设置在工件1的两侧，分别由工具头4和支架5予以支承。磨具为50×20×20的条形油石3，电极间隙为0.6mm，电极体2由铜质材料制成。电极体2上有电解液通道6。工具头4采用弹性进给方式，磨具压力为1kg/cm2。电解液采用NaNO3 15％、H2O 75％、增亮剂10％，外加少量NaNO2。电解液由泵输送，流量1000L/h，压力0.4kg/cm2。电源采用14V直流电源，电流密度为30A/cm2。加工温度20℃。光电化学机械加工20秒后断电，纯机械刮膜5秒，加工后工件表面粗糙度达到Ra0.04——0.023μm。
实施例二
实施例二与实施例一不同之处在于磨具与电极体2设置在工件1的同一侧，磨具为二个条形油石3，二个条形油石3分别固定在工具头4的上、下支脚7上，其包角α为120度。电极体2装设在工具头4中部的电极体室8内。电极体2为铜电极体，电极体2电极圆弧半径值为工件半径值加1mm。工具头4呈绝缘状态装设在一磨床上。工具头4采用弹性进给方式，加工压力为1.5kg/cm2。磨料为氧化铝磨料，粒度W14。
Claims (3)
1、滚动轴承滚道的电化学机械光整加工方法，包括工具头(4)、磨具、电极体(2)、工件(1)和电解液，工具头(4)呈绝缘状态装设在机床上，机床可为磨床、车床、超精加工机床其中之一，其特征在于：
A、工件(1)为滚动轴承，为阳极；磨具和电极体(2)分别装设在工件(1)的两侧，磨具为油石(3)，油石(3)固定在工具头(4)上，工具头(4)保持弹性进给方式，加工压力为1——1.5kg/cm2；电极体(2)为阴极，由支架(5)予以支承，电极间隙为0.5——1mm；
B、由泵输入电解液，电解液的主要成份为硝酸钠(NaNO3)12——18％水溶液，电解液温度保持在18——24℃，流量为1000L/h，压力为0.4——0.5kg/cm2；
C、电源采用直流电源，电压为0——24V，电流密度为5——30A/cm2，电源正极接工件(1)，负极接电极体(2)；
D、接通电源并启动机床后，工件(1)在电解液作用下产生阳极溶解，在表面形成一层薄氧化膜，由于磨具与工件之间的相对运动，磨具刮去工件表面微观突起的氧化膜，从而能继续电解产生新的氧化膜，再由磨具刮去，依此循环进行，完成工件表面加工。
2、根据权利要求1所述的滚动轴承滚道的电化学机械光整加工方法，其特征在于所述的油石(3)硬度为R3——ZR1，倒角半径为R10以上；所述的电极体(2)正面圆弧半径值为工件(1)的半径值加0.8——1mm；磨料为氧化铝，粒度为W14或W10、W7、W5。
3、根据权利要求1所述的滚动轴承滚道的电化学机械光整加工方法，其特征在于所述的磨具和电极体(2)设置在工件(1)的同一侧，磨具为二个条形油石(3)，二个条形油石(3)分别固定在工具头(4)的上、下支脚(7)上，其包角α为90——120度，电极体(2)装设在工具头(4)中部的电极体室(8)内。
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