CN111702650B - 一种拉瓦尔喷管辅助磨粒射流精密加工轴承套圈的设备 - Google Patents

一种拉瓦尔喷管辅助磨粒射流精密加工轴承套圈的设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种拉瓦尔喷管辅助磨粒射流精密加工轴承套圈的设备，由轴承套圈加工部分、辅助加工部分、磨粒流供液部分、磨粒流废液收集部分、安装台和支架组成，本发明的优点在于：轴承套圈采用双曲柄辊式固定，双曲柄辊可以自由调节初始角度，固定可靠且装卸方便，加工时轴承套圈旋转，配合使用倾斜安装的拉瓦尔喷管作为磨粒流进口，使磨粒流加速喷射在轴承套圈的外表面，磨粒流进口采用倾斜方式入射提高了材料去除率，减小了对轴承套圈表面的冲击损伤，有效提高了精密加工效率，并且加工槽部分内积累的磨粒流在轴承套圈的旋转下可对轴承套圈的沟道和外表面进行全方位精密加工。

Description

一种拉瓦尔喷管辅助磨粒射流精密加工轴承套圈的设备
技术领域
本发明涉及磨粒流加工技术领域，具体为一种拉瓦尔喷管辅助磨粒射流精密加工轴承套圈的设备。
背景技术
套圈的沟道是滚动轴承使用时承受负荷的工作表面,轴承套圈加工质量的好坏直接影响到轴承使用时的工作性能和寿命。
目前轴承套圈的精密加工方法有固着磨料研磨、油石研磨、电化学加工技术、电解加工技术等，其中使用细粒度砂轮的轴承套圈超精磨技术，具有线速度低的特点，能避免加工表面因磨削热而产生的变质层，可以改善加工工件的尺寸精度和形状精度，但不能很好地降低表面波纹度，在实际生产中加工效率低。油石超精研加工具有加工精度好等优点，但其机床结构复杂，调整费时，工人劳动强度大，并且油石易堵塞，最关键的是油石超精研加工会影响轴承滚道的轮廓度，进而影响轴承的疲劳寿命。等离子体抛光技术是一种成本低、无污染、无废弃物的新兴超光滑表面加工方法，能够获得传统加工方法难以达到的效果，在半导体工业及光学元件制造中应用广泛，但用于机械关键构件的研究目前还处于探索阶段，对等离子体抛光后的滚动轴承套圈滚道亚表面分布状态，包括等离子体抛光后的表面微观形貌、表层的残余应力分布状态、特别是组织结构变化需要进一步深入的研究。在线电解修整(ELID)磨削技术在轴承套圈滚道加工中有非常良好的应用前景，但在ELID磨削过程中砂轮存在无效损耗，生产成本大。由此可见在轴承套圈加工过程中，如何提高加工精度，降低生产成本具有重要研究意义。
磨粒流加工(Abrasive flow Machining简称AFM)技术是一种新型的机械加工方法，它是以磨料介质(掺有磨粒的一种可流动的混合物)在压力下流过工件所需加工的表面，进行去毛刺、除飞边、磨圆角，以减少工件表面的波纹度和粗糙度，达到精密加工的光洁度。能有效得到去除放电加工或激光光束加工后再生的脱层和先前工序加工表面所残留的残余应力。
拉瓦尔喷管是推力室的重要组成部分。喷管的前半部是由大变小向中间收缩至一个窄喉。窄喉之后又由小变大向外扩张至箭底。箭体中的气体受高压流入喷嘴的前半部，穿过窄喉后由后半部逸出。这一架构可使气流的速度因喷截面积的变化而变化，使气流从亚音速到音速，直至加速至超音速。所以，人们把这种喇叭形喷管叫跨音速喷管。由于它是瑞典人拉瓦尔发明的，因此也称为“拉瓦尔喷管”。
发明内容
本发明的目的是为解决传统轴承套圈精密加工工序复杂、效率低、生产成本高的问题，提供一种拉瓦尔喷管辅助磨粒射流精密加工轴承套圈的设备，本发明的优点在于：轴承套圈采用双曲柄辊式固定，双曲柄辊可以自由调节初始角度，固定可靠且装卸方便，加工时轴承套圈旋转，配合使用倾斜安装的拉瓦尔喷管作为磨粒流进口，使磨粒流加速喷射在轴承套圈的外表面，磨粒流进口采用倾斜方式入射提高了材料去除率，减小了对轴承套圈表面的冲击损伤，有效提高了精密加工效率，并且加工槽部分内积累的磨粒流在轴承套圈的旋转下可对轴承套圈的沟道和外表面进行全方位精密加工。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种拉瓦尔喷管辅助磨粒射流精密加工轴承套圈的设备，其特征在于，所述该设备由轴承套圈加工部分、辅助加工部分、磨粒流供液部分、磨粒流废液收集部分、安装台和支架组成，所述轴承套圈加工部分由加工槽部分、双曲柄辊式部分、电动机动力部分、加工槽合页、加工槽锁、拉瓦尔喷管及与之配合的固定槽和螺钉组成，所述加工槽部分由下槽体、上槽盖、两个槽板组成，所述双曲柄辊式部分由两个阶梯圆柱杆一及与之配合的轴承一、两个带有外螺纹圆柱的板、两个圆柱杆及与之配合的橡胶辊套和固定螺钉组成，所述电动机动力部分由电动机、板一、板二、阶梯圆柱杆二、配合的轴承二和螺帽组成，所述辅助加工部分由阶梯凸台及与之配合的轴承三、阶梯圆柱杆二及与之配合螺母组成，所述磨粒流供液部分由磨粒流发生器、离心泵、节流阀和配合管组成，所述磨粒流废液收集部分由收集桶和配合管组成，所述安装台上设有阶梯通孔、半圆截面圆周槽、圆角矩形孔和螺纹孔。
进一步，作为优选，所述加工槽部分由下槽体、上槽盖、两个槽板组成，所述两个槽板为相同零件，分别设有阶梯通孔，所述下槽体和上槽盖分别设有弧形槽，所述两个槽板嵌入在下槽体和上槽盖的弧形槽之间，密封性好，便于设备使用后的拆卸清理工作。
进一步，作为优选，所述双曲柄辊式部分由两个阶梯圆柱杆一及与之配合的轴承一、两个带有外螺纹圆柱的板、两个圆柱杆及与之配合的橡胶辊套和固定螺钉组成，所述双曲柄辊式部分安装在两个槽板上，所述两个阶梯圆柱杆一为相同零件，分别安装在两个槽板的阶梯通孔处，所述阶梯圆柱杆一的大半径端设有阵列的圆形通孔，小半径端设有螺纹孔，所述小半径端安装有配合的轴承一，所述阶梯圆柱杆一的小半径端、轴承一与槽板的阶梯通孔三者之间为过盈配合，所述两个带有外螺纹圆柱的板分别安装于两个阶梯圆柱杆一的小半径端螺纹孔处，所述两个圆柱杆及与之配合的橡胶辊套和固定螺钉分别安装在两个带有外螺纹圆柱的板上，所述橡胶辊套的作用为增大摩擦，减小在精密加工轴承套圈时的装夹损伤，所述固定螺钉作用为固定橡胶辊套和防止轴承套圈在精密加工过程中脱落，所述双曲柄辊通过两个阶梯圆柱杆一自由调节初始角度。
进一步，作为优选，所述拉瓦尔喷管上设有管螺纹，用于安装配合管，所述拉瓦尔喷管倾斜安装在下槽体上，所述拉瓦尔喷管固定槽为两半式结构，设有与拉瓦尔喷管相配合的弧形槽，便于安装，并且密封性良好。
进一步，作为优选，所述电动机动力部分为电动机驱动的连杆机构，结构简单，动力输出稳定。
进一步，作为优选，所述辅助加工部分由阶梯凸台及与之配合的轴承三、阶梯圆柱杆二及与之配合螺母组成，所述辅助加工部分安装在安装台上，所述阶梯凸台为四段式结构，分别为第一段凸台、第二段凸台、第三段凸台和第四段凸台组成，所述第二段凸台上设有阵列的半球形凸台，所述第四段凸台上设有螺纹通孔，所述阶梯圆柱杆二及与之配合螺母安装在第四段凸台的螺纹通孔处。
进一步，作为优选，所述安装台上设有阶梯通孔、半圆截面圆周槽、圆角矩形孔和螺纹孔，所述阶梯通孔用于安装辅助加工部分的阶梯凸台及与之配合的轴承三，所述阶梯通孔、阶梯凸台及与之配合的轴承三三者之间为过盈配合，所述半圆截面圆周槽与阶梯凸台上阵列的半球形凸台配合，实现减小摩擦的作用，所述圆角矩形孔的作用是增大连杆机构的工作空间，防止电动机驱动连杆机构工作时碰撞工作台，所述螺纹孔用于安装各部分。
附图说明
图1为本设备正等轴侧示意图
图2为本设备俯视示意图
图3为轴承套圈加工部分剖视示意图
图4为轴承套圈加工部分俯视示意图
图5为轴承套圈加工部分内部结构示意图
图6为拉瓦尔喷管示意图
图7为拉瓦尔喷管配合的固定槽示意图
图中：1、安装台，2、辅助加工部分，3、轴承套圈加工部分，3-1、上槽盖，3-2、槽板，3-3、阶梯圆柱杆一，3-4、轴承一，3-5、阶梯圆柱杆二，3-6、轴承二，3-7、螺帽，3-8、板一，3-9、板二，3-10、电动机，3-11、轴承二，3-12、螺帽，3-13、下槽体，3-14、固定螺钉，3-15、轴承套圈，3-16、橡胶辊套，3-17、圆柱杆，3-18、带有外螺纹圆柱的板，3-19、加工槽合页，3-20、加工槽锁，3-21、拉瓦尔喷管，3-21-1、拉瓦尔喷管的后半部，3-21-2、拉瓦尔喷管的前半部，3-22、拉瓦尔喷管配合的固定槽，4、支架，5、磨粒流废液收集部分，6、节流阀，7、离心泵，8、配合管，9、磨粒流发生器。
具体实施方式
本发明提供了一种拉瓦尔喷管辅助磨粒射流精密加工轴承套圈的设备，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整的描述，显然所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明主要由六部分组成，分别为轴承套圈加工部分(3)、辅助加工部分(2)、磨粒流供液部分、磨粒流废液收集部分(5)、安装台(1)和支架(4)，安装按以下步骤进行：
步骤一：将安装台(1)放置在水平面上；
步骤二：将支架(4)安装在安装台(1)上；
步骤三：安装轴承套圈加工部分(3)，首先将下槽体(3-13)安装在支架(4)上，再将两个槽板(3-2)嵌入在下槽体(3-13)的弧形槽内，接下来将两个阶梯圆柱杆一(3-3)的小半径端与轴承一(3-4)配合分别安装在两个槽板(3-2)的阶梯通孔处，将两个带有外螺纹圆柱的板(3-18)分别安装在两个阶梯圆柱杆一(3-3)的小半径端螺纹孔处，再将两个圆柱杆(3-17)及与之配合的橡胶辊套(3-16)和固定螺钉(3-14)分别安装在两个带有外螺纹圆柱的板(3-18)上，接下来将上槽盖(3-1)与加工槽合页(3-19)配合安装在下槽体(3-13)上，再将加工槽锁(3-20)分别安装在下槽体(3-13)与上槽盖(3-1)处，接下来将电动机(3-10)安装在安装台(1)上，将板一(3-8)、板二(3-9)与轴承二(3-11)和螺帽(3-12)配合安装在电动机(3-10)上，再将阶梯圆柱杆二(3-5)与轴承二(3-11)和螺帽(3-12)配合安装在板一(3-8)上，将阶梯圆柱杆二(3-5)的一端插入阶梯圆柱杆一(3-3)阵列的圆形通孔内，接下来将拉瓦尔喷管(3-21)与拉瓦尔喷管配合的固定槽(3-22)和螺钉配合安装在下槽体(3-13)上，由此实现轴承套圈加工部分(3)的安装工作；
步骤四：安装辅助加工部分(2)，首先将阶梯凸台的第一段凸台与轴承三配合安装在安装台(1)上，再将阶梯圆柱杆二(3-5)用配合螺母固定安装在阶梯凸台的第四段凸台螺纹通孔处，接下来将阶梯圆柱杆二(3-5)的一端插入阶梯圆柱杆一(3-3)阵列的圆形通孔内，由此实现辅助加工部分(2)的安装工作；
步骤五：安装磨粒流供液部分和磨粒流废液收集部分(5)，首先将磨粒流发生器(9)和离心泵(7)安装在安装台(1)上，再将节流阀(6)和配合管(8)安装在磨粒流发生器(9)、离心泵(7)、拉瓦尔喷管(3-21)三者之间，最后将收集桶放置在水平面上，将配合管(8)安装在收集桶与下槽体(3-13)之间，上述即为本设备的安装过程。
本设备在运行时，按以下步骤操作：
步骤一：打开加工槽锁(3-20)，开启上槽盖(3-1)，拆掉固定螺钉(3-14)，安装轴承套圈(3-15)，再调节两个阶梯圆柱杆一(3-3)的初始角度，将轴承套圈(3-15)张紧，安装固定螺钉(3-14)，关闭上槽盖(3-1)，锁紧加工槽锁(3-20)；
步骤二：先开启节流阀(6)，再接通电动机(3-10)电源，最后接通离心泵(7)电源，开始进行轴承套圈(3-15)的精密加工；
步骤三：待精密加工完成后，先关闭离心泵(7)电源，再关闭电动机(3-10)电源，打开加工槽锁(3-20)，开启上槽盖(3-1)，拆掉固定螺钉(3-14)，调节两个阶梯圆柱杆一(3-3)的角度，拆下轴承套圈(3-15)，轴承套圈(3-15)精密加工完毕。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种拉瓦尔喷管辅助磨粒射流精密加工轴承套圈的设备，其特征在于，所述该设备由轴承套圈加工部分、辅助加工部分、磨粒流供液部分、磨粒流废液收集部分、安装台和支架组成，所述轴承套圈加工部分由加工槽部分、双曲柄辊式部分、电动机动力部分、加工槽合页、加工槽锁、拉瓦尔喷管及与之配合的固定槽和螺钉组成，所述加工槽部分由下槽体、上槽盖、两个槽板组成，所述双曲柄辊式部分由两个阶梯圆柱杆一及与之配合的轴承一、两个带有外螺纹圆柱的板、两个圆柱杆及与之配合的橡胶辊套和固定螺钉组成，所述电动机动力部分由电动机、板一、板二、阶梯圆柱杆二、配合的轴承二和螺帽组成，所述辅助加工部分由阶梯凸台及与之配合的轴承三、阶梯圆柱杆二及与之配合螺母组成，所述磨粒流供液部分由磨粒流发生器、离心泵、节流阀和配合管组成，所述磨粒流废液收集部分由收集桶和配合管组成，所述安装台上设有阶梯通孔、半圆截面圆周槽、圆角矩形孔和螺纹孔；
所述加工槽部分的两个槽板为相同零件，分别设有阶梯通孔，所述下槽体和上槽盖分别设有弧形槽，所述两个槽板嵌入在下槽体和上槽盖的弧形槽之间，密封性好，便于设备使用后的拆卸清理工作；
所述双曲柄辊式部分安装在两个槽板上，所述两个阶梯圆柱杆一为相同零件，分别安装在两个槽板的阶梯通孔处，所述阶梯圆柱杆一的大半径端设有阵列的圆形通孔，小半径端设有螺纹孔，所述小半径端安装有配合的轴承一，所述阶梯圆柱杆一的小半径端、轴承一与槽板的阶梯通孔三者之间为过盈配合，所述两个带有外螺纹圆柱的板分别安装于两个阶梯圆柱杆一的小半径端螺纹孔处，所述两个圆柱杆及与之配合的橡胶辊套和固定螺钉分别安装在两个带有外螺纹圆柱的板上，所述橡胶辊套的作用为增大摩擦，减小在精密加工轴承套圈时的装夹损伤，所述固定螺钉作用为固定橡胶辊套和防止轴承套圈在精密加工过程中脱落，所述双曲柄辊通过两个阶梯圆柱杆一自由调节初始角度；
所述辅助加工部分安装在安装台上，所述阶梯凸台为四段式结构，分别为第一段凸台、第二段凸台、第三段凸台和第四段凸台组成，所述第二段凸台上设有阵列的半球形凸台，所述第四段凸台上设有螺纹通孔，所述阶梯圆柱杆二及与之配合螺母安装在第四段凸台的螺纹通孔处；
所述安装台的阶梯通孔用于安装辅助加工部分的阶梯凸台及与之配合的轴承三，所述阶梯通孔、阶梯凸台及与之配合的轴承三三者之间为过盈配合，所述半圆截面圆周槽与阶梯凸台上阵列的半球形凸台配合，实现减小摩擦的作用，所述圆角矩形孔的作用是增大连杆机构的工作空间，防止电动机驱动连杆机构工作时碰撞工作台，所述螺纹孔用于安装各部分。
2.根据权利要求1所述的一种拉瓦尔喷管辅助磨粒射流精密加工轴承套圈的设备，其特征在于：所述拉瓦尔喷管上设有管螺纹，用于安装配合管，所述拉瓦尔喷管倾斜安装在下槽体上，所述拉瓦尔喷管固定槽为两半式结构，设有与拉瓦尔喷管相配合的弧形槽，便于安装，并且密封性良好。
3.根据权利要求1所述的一种拉瓦尔喷管辅助磨粒射流精密加工轴承套圈的设备，其特征在于：所述电动机动力部分为电动机驱动的连杆机构，结构简单，动力输出稳定。
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