CN112405323A - 轴连轴承外圈研磨装置 - Google Patents

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CN112405323A CN201910774582.1A CN201910774582A CN112405323A CN 112405323 A CN112405323 A CN 112405323A CN 201910774582 A CN201910774582 A CN 201910774582A CN 112405323 A CN112405323 A CN 112405323A
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Abstract

本发明提供一种轴连轴承中外圈研磨装置，包括安装在机架上的第一、第二夹持装置、直线研磨装置和摆动研磨装置；直线研磨装置包括第一油石架，第一油石架上的油石对第一夹持装置上的待加工外圈的直线部分进行研磨；摆动研磨装置包括设置在底座上的固定部和活动部，固定部上设有第二油石架，第二油石架上的油石对第二夹持装置上的待加工外圈的沟道部分进行摆动研磨；活动部通过第一滚珠丝杠和第一滑块导轨能够沿待加工外圈轴向移动；曲柄摇杆机构的驱动部分安装在活动部上，从动部分安装在固定部上用于驱动第二油石架；摆动研磨装置通过第二滚珠丝杠和第二滑块导轨能够沿待加工外圈轴向移动。本装置加工效率高，自动化程度高，加工质量好。

Description

轴连轴承外圈研磨装置
技术领域
本发明涉及轴连轴承加工设备，尤其涉及一种轴连轴承外圈研磨装置。
背景技术
现代机械加工中，在精密零部件加工领域，研磨加工作为一种高精度的光整表面加工方式得到广泛的应用。与磨削相比，在要求达到同样粗糙度效果的情况下，研磨加工的效率更高，加工后的零部件表面粗糙度能够得到很大的改善，特别是研磨加工过程中机械振动很低，加工的零部件表面可以得到很低的波纹度。在轴承制造领域，研磨加工工艺被广泛的应用。
近年来，为了配合汽车行业的使用要求，轴承行业提出了一种新的轴承设计方案：将轴承和轴以及润滑部件集成为一体的轴连轴承。所述轴连轴承的套圈和主轴的运动表面不是单一的结构形式，而是多种组合的结构形式，例如直线和弧形(沟道)组合的组合形式，弧形一般是圆弧，但是也有特殊形式。图1和图2所示为待加工外圈100上设有直线部分101和四点接触式球形沟道(以下简称沟道102)，在业内这种沟道102也称为“桃型沟”(轴向截面形状)，即所述沟道102轴向的截面为两段弧线，两段弧线所在圆的半径分别是R1和R2，两段弧线所在圆的圆心之间有一定的圆心距H，因此在研磨时需要对两段弧线(加工时为圆周方向的弧面)分别加工。
目前，对于轴连轴承外圈的研磨方法，现有技术中广泛使用是通过两个滚轴带动待加工外圈转动，根据需要，采用多工位加工方式，不同工位加工不同待加工表面。待加工外圈被机械手或者人工抓取放置在不同的工位上进行研磨，研磨结束后机械手或者人工抓取工件放置在另外一个工位对其他表面进行研磨，以此类推，直至所有待加工表面被研磨完成，将加工完毕的外圈取出。在加工时，由于待加工外圈是在滚轴驱动下自由转动，其容易串动，定位不够准确，油石摆动中心与沟道中心很难重合，研磨质量很难保证，特别是桃型沟结构，两个半径R1和R2加工非常困难，加工后的产品往往达不到质量要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种轴连轴承中外圈研磨装置，保证研磨效率和质量，以克服现有技术上的缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种轴连轴承中外圈研磨装置，包括安装在机架上的第一夹持装置、第二夹持装置、直线研磨装置和摆动研磨装置；
所述直线研磨装置包括沿直线方向往复移动的第一油石架，所述第一油石架上安装的油石能够对所述第一夹持装置上夹持的待加工外圈的直线部分进行研磨；
所述摆动研磨装置包括设置在底座上的固定部和活动部，所述固定部上设有可摆动的第二油石架，所述第二油石架上安装的油石能够对所述第二夹持装置上夹持的待加工外圈的沟道部分进行摆动研磨；所述活动部通过第一滚珠丝杠和第一滑块导轨设置在所述底座上，并且能够沿待加工外圈轴向移动；
还包括曲柄摇杆机构，所述曲柄摇杆机构的驱动部分安装在所述活动部上，从动部分安装在所述固定部上用于驱动所述第二油石架；所述摆动研磨装置通过第二滚珠丝杠和第二滑块导轨设置在所述机架上，并且能够沿待加工外圈轴向移动。
优选地，所述机架上还设有将待加工外圈在所述第一夹持装置和所述第二夹持装置之间传递的机械手。
进一步地，所述第一夹持装置和所述第二夹持装置之间设有行架，所述行架上设有活动块，所述机械手安装在所述活动块上。
优选地，所述直线研磨装置包括曲柄滑块机构，所述曲柄滑块机构包括第一曲柄、第一连杆和滑块，所述第一曲柄通过第一电机可转动的安装在所述机架上，所述第一连杆的两端分别铰接所述第一曲柄和所述滑块，所述第一油石架安装在所述滑块上。
优选地，所述曲柄摇杆机构包括第二曲柄、第二连杆和摇杆，所述曲柄通过第二电机可转动的安装在所述活动部上，所述摇杆可摆动的安装在所述固定部上并且与所述第二油石架相连接，所述第二连杆的两端分别铰接所述第二曲柄和所述摇杆。
进一步地，所述第二曲柄包括转盘和在转盘上偏心设置的连接点，所述第二连杆的一端与所述连接点铰接，所述第二电机通过传动带驱动转盘转动。
优选地，所述第一油石架上设有活塞杆朝下的第一加压缸，所述第一油石架上开有放置油石的通孔，所述第一加压缸的活塞杆能够从上方压在油石顶面。
优选地，所述第二油石架上设有活塞杆朝下的第二加压缸，所述第二油石架上开有放置油石的通孔，所述第二加压缸的活塞杆能够从上方压在油石顶面。
优选地，所述第一夹持装置、第二夹持装置、直线研磨装置和摆动研磨装置均通过控制器控制。
优选地，所述第一夹持装置和所述第二夹持装置均为电磁无心夹具。
如上所述，本发明轴连轴承中外圈研磨装置，具有以下有益效果：
本装置通过第一、第二夹持装置采用单极式电磁无心夹具，其通过电磁吸附外圈旋转，旋转速度可控，保证待加工外圈在加工过程中的稳定性。
本装置通过直线研磨装置和摆动研磨装置分别对外圈的直线部分和沟道部分进行研磨。其中摆动研磨装置通过电机控制油石架摆动，并且通过两组滚珠丝杠结构完成对桃型沟两段圆弧的分别研磨，加工效率高，自动化程度高，加工质量好。
附图说明
图1为轴连轴承中外圈截面图。
图2为图1中A处放大图。
图3为本发明的示意图。
图4为本发明中第一夹持装置和直线研磨装置俯视图。
图5为本发明中第二夹持装置和摆动研磨装置俯视图。
图6为本发明中第一、第二油石架的使用示意图。
图7为图6中B-B处截面图。
图8为本发明中曲柄摇杆机构的第一种结构示意图。
图9为图8的另一工位示意图。
图10为本发明中曲柄摇杆机构的第二种结构示意图。
图中：
1 机架 2 第一夹持装置
3 第二夹持装置 4 直线研磨装置
5 摆动研磨装置 6 机械手
8 控制器 41 第一油石架
42 第一曲柄 43 第一连杆
44 滑块 45 第一电机
411 第一加压杠 412 弹性压片
413 压头 414 油石盒
51 底座 52 固定部
53 活动部 54 第二油石架
55 第一滚珠丝杠 56 第一滑块导轨
57 第二滚珠丝杠 58 第二滑块导轨
541 第二加压杠 542 弹性压片
543 压头 544 油石盒
561 滑块 551 第三电机
571 第四电机 61 行架
71 第二曲柄 72 第二连杆
73 摇杆 74 第二电机
75 传动带 100 待加工外圈
101 直线部分 102 沟道
200 油石
具体实施方式
说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明为一种轴连轴承中外圈研磨装置，主要用于对轴连轴承中外圈进行研磨加工(即通过油石进行超精加工)，如图1和图2所示，为轴连轴承中待加工外圈100的结构示意图，其包括直线部分101和沟道102，所述沟道102为四点接触式球形沟道，在业内也称为“桃型沟”(轴向截面形状似桃子形状)，即沟道102轴向的截面为两段弧线，两段弧线所在圆的圆心之间有一定的圆心距H，因此在研磨时需要对两段弧线(加工时为圆周方向的弧面)分别加工。
结合图3-图5，本装置包括安装在机架1上的第一夹持装置2、第二夹持装置3、直线研磨装置4和摆动研磨装置5。其中，所述直线研磨装置4包括沿直线方向往复移动的第一油石架41，所述第一油石架41上安装的油石能够对所述第一夹持装置2上夹持的待加工外圈的直线部分进行研磨。所述直线研磨装置4包括曲柄滑块机构，所述曲柄滑块机构包括第一曲柄42、第一连杆43和滑块44，所述第一曲柄42通过第一电机45可转动的安装在所述机架1上，所述第一连杆43的两端分别铰接所述第一曲柄42和所述滑块44，所述第一油石架41安装在所述滑块44上。在其他实施例中，所述直线研磨装置4包括可往复移动的振荡棒，通过调整空气流量，控制振荡气缸的往复速度，进而使得振荡棒带着第一油石架41做往复直线运动对待加工外圈进行研磨；所述震荡棒为现有技术，具体结构可采用申请号为201721626413.6的中国专利。
结合图3、图5和图8，本装置中所述摆动研磨装置5包括设置在底座51上的固定部52和活动部53，所述固定部52上设有可摆动的第二油石架54；所述第二油石架54上安装的油石能够对所述第二夹持装置3上夹持的待加工外圈的沟道部分进行摆动研磨。所述活动部53通过第一滚珠丝杠55和第一滑块导轨56设置在所述底座51上，并且能够沿待加工外圈轴向移动。对比图8和图9，当所述第一滚珠丝杠55通过第三电机551驱动转动时，所述活动部53沿直线移动，从而调节所述固定部52和所述活动部53之间的距离。
在实际使用时，所述活动部53有两种具体实施方式，第一种实施方式：所述活动部53为独立部件，即所述第一滚珠丝杠55上的螺母和所述第一滑块导轨56上的滑块561均与所述活动部53相连接，当所述第一滚珠丝杠55上的丝杠转动时，其驱动所述滑块561带着所述活动部53沿着导轨移动。第二种实施方式：所述活动部53与所述第一滑块导轨56上的滑块为一体结构，即所述活动部53视为滑块，当所述第一滚珠丝杠55上的丝杠转动时，其驱动所述活动部53沿着导轨移动。本实施例优选采用第一种实施方式，参考图3、图8和图9所示的结构。
本装置还包括曲柄摇杆机构，所述曲柄摇杆机构的驱动部分安装在所述活动部53上，从动部分安装在所述固定部52上用于驱动所述第二油石架54，进而实现对待加工外圈的摆动研磨。参考图8，所述曲柄摇杆机构包括第二曲柄71、第二连杆72和摇杆73，所述第二曲柄71通过第二电机74可转动的安装在所述活动部53上，所述摇杆73可摆动的安装在所述固定部52上并且与所述第二油石架54相连接，所述第二连杆72的两端分别铰接所述第二曲柄71和所述摇杆73，所述第二曲柄71即为曲柄摇杆机构的驱动部分，所述摇杆73即为曲柄摇杆机构的从动部分。工作时，当第二曲柄71转动时带动第二连杆72沿着预设轨迹往复移动，从而驱动所述摇杆73在一定的角度范围内往复摆动，实现对待加工外圈上沟道的摆动研磨，摆动频率通过调整第二电机74的转速实现。在研磨过程中第二油石架54摆动稳定，油石摆动中心和沟道的圆弧中心重合确保研磨时不会破坏沟道表面的形状和尺寸，研磨效率高，研磨效果好。结合图2、图8和图9，在所述第一滚珠丝杠55和所述第一滑块导轨56的作用下，所述摇杆73的摆动位置发生改变，从而起到改变研磨位置的技术效果，即如图8所示，所述摇杆73在左侧的α角度范围内摆动，如图9所示，所述摇杆73在右侧的β角度范围内摆动，从而对两段圆弧起到研磨作用，即对图2中所示的两段半径为R1和R2的弧线(加工时为圆周方向的弧面)进行研磨。
如图3和图5所示，本装置中所述摆动研磨装置5通过第二滚珠丝杠57和第二滑块导轨58设置在所述机架1上，并且能够沿待加工外圈轴向移动，所述第二滚珠丝杠57通过第四电机571驱动实现转动。实际使用时，所述摆动研磨装置5的移动有两种具体实施方式，第一种实施方式：所述底座51为独立部件，即所述第二滚珠丝杠57上的螺母和所述第二滑块导轨58上的滑块均与所述底座51相连接，当所述第二滚珠丝杠57上的丝杠转动时，其驱动所述滑块带着所述底座51沿着导轨移动。第二种实施方式：所述底座51与所述第二滑块导轨58上的滑块为一体结构，即所述底座51视为滑块，当所述第二滚珠丝杠57上的丝杠转动时，其驱动所述底座51沿着导轨移动。本实施例优选采用第二种实施方式，即图3和图5所示的结构。调节所述摆动研磨装置5的位置也就是调节两段弧线(加工时为圆周方向的弧面)的圆心之间的圆心距H(参见图2)，通过调节摆动研磨装置5的位置H，让两次油石摆动中心分别与弧线所在圆的中心重合，以实现对两段圆周方向的弧面分别研磨。
本装置通过第一滚珠丝杠55和第一滑块导轨56实现所述摇杆73摆动位置的切换，通过第二滚珠丝杠57和第二滑块导轨58实现所述摆动研磨装置5整体位置的调整，能够有效满足带有桃型沟外圈的研磨需要，而且结构移动均通过稳定的机械传动(即丝杠和滑块的螺纹配合结构)实现，精度高，保证了研磨的质量。此外，本装置在使用时，不需要移动待加工外圈即可完成对沟道的研磨工作，提高了工作效率，保证待加工外圈不会受到不必要的损伤。
如图8或图9所示，为了设置方便，所述第二曲柄71包括转盘和在转盘上偏心设置的连接点，所述第二连杆72的一端与所述连接点铰接，所述第二电机74通过传动带75驱动转盘转动。在其他实施例，所述第二曲柄71也可以是杆状结构，其一端通过电机驱动旋转，另一端与所述第二连杆72铰接，具体参考图10。
在优选实施例中，参考图3，所述机架1上还设有将待加工外圈在所述第一夹持装置2和所述第二夹持装置3之间传递的机械手6。机械手6工作稳定，精确性好，其抓取待加工外圈在所述第一夹持装置2和第二夹持装置3之间取放保证工作效率。在进一步优选方案中，所述第一夹持装置2和所述第二夹持装置3之间设有行架61，所述行架61上设有能够通过驱动机构沿行架61移动的活动块，所述机械手6安装在所述活动块上实现更大范围移动，提高使用的灵活性。所述活动块通过滚珠丝杠结构或者通过液压缸实现在行架61上的移动，所述机械手6为常规的结构，其能够旋转、升降并实现抓取动作。
在优选实施例中，参考图6和图7，所述第一油石架41上设有活塞杆朝下的第一加压缸411，所述第一油石架41上开有放置油石的通孔，所述第一加压缸411的活塞杆能够从上方压在油石顶面。
所述第一加压缸411可以是气缸或油缸，优选采用气缸，以降低成本。本结构通过第一加压缸411从上方提供压力，让油石200始终接触待加工外圈进行研磨。进一步地，所述第一油石架41上还包括弹性压片412，所述弹性压片412从侧面将油石200压紧在所述通孔中，此外，所述弹性压片412上设有凸起的压头413，所述弹性压片412通过螺栓等连接件固定在有所述油石架41的侧面，图7中虚线部分为弹性压片412的弹性活动范围，通过所述压头413压紧油石，增大压强，保证压紧效果。本结构中通过弹性压片412压紧油石的目的是：从侧面对油石起到一定的预紧力，但并不把油石200完全压紧锁死在通孔中，从而保证油石200在磨损后能够通过第一加压缸411的压力作用向下移动，保证研磨的持续性，不需要人工进行调整。在其他实施例中，也可以采用螺栓等结构顶紧油石，然后人工手动调整。在使用时，以及更换油石时会对第一油石架41上的通孔造成磨损，所以为了避免因磨损而经常更换第一油石架41，从而降低成本，参考图6和图7，所述油石架44的通孔中设有可拆卸的油石盒414，油石200插设在所述油石盒414中，所述油石盒414结构简单，能够有效降低成本。
同理，参考图6和图7，所述第二油石架54和第一油石架41结构相同，所述第二油石架54上设有活塞杆朝下的第二加压缸541，所述第二油石架54上开有放置油石的通孔，所述第二加压缸541的活塞杆能够从上方压在油石顶面，第二油石架54上也设有弹性压片542和油石盒544，弹性压片542上也设有压头543。
在优选实施例中，参考图3，所述第一夹持装置2、第二夹持装置3、直线研磨装置4和摆动研磨装置5上所有电控元器件均通过控制器8控制。控制器8可以安装在机架1上，也可以独立放置，通过电缆等传递信号，控制器8的型号和大小不作特殊的要求，能够编辑程序，接收信号和发出指令即可。
在使用时，本装置中所述第一夹持装置2和所述第二夹持装置3均为电磁无心夹具；并且进一步地，优选采用单极式电磁无心夹具，单极式电磁无心夹具包括工件驱动部分和工件定位部分，工件驱动部分其由伺服电机通过皮带为工件的转动提供动力，对工件轴进行启动、停止、变速等控制；工件定位部分通过磁力线圈吸附工件，两个支承杆支撑工件旋转。单极式电磁无心夹具具有刚度好、吸力足、结构简单的优点。
本装置不仅可以用于研磨带有桃型沟的待加工外圈，对于常规的弧形沟道，本装置同样适用，在使用时，根据需要调节活动部53的位置，让摇杆73在预设的角度范围内摆动即可。而且因为常规弧形沟道是规则形状，所以不需要对摆动研磨装置5整体的位置进行调整，将第二滚轴丝杠57锁止即可。
综上所述，本发明轴连轴承中外圈研磨装置，能够解决带有桃型沟的轴连轴承外圈加工难度大，质量低的问题，所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。
上述实施方式仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。本发明还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种轴连轴承中外圈研磨装置，其特征在于：包括安装在机架(1)上的第一夹持装置(2)、第二夹持装置(3)、直线研磨装置(4)和摆动研磨装置(5)；
所述直线研磨装置(4)包括沿直线方向往复移动的第一油石架(41)，所述第一油石架(41)上安装的油石能够对所述第一夹持装置(2)上夹持的待加工外圈的直线部分进行研磨；
所述摆动研磨装置(5)包括设置在底座(51)上的固定部(52)和活动部(53)，所述固定部(52)上设有可摆动的第二油石架(54)，所述第二油石架(54)上安装的油石能够对所述第二夹持装置(3)上夹持的待加工外圈的沟道部分进行摆动研磨；所述活动部(53)通过第一滚珠丝杠(55)和第一滑块导轨(56)设置在所述底座(51)上，并且能够沿待加工外圈轴向移动；
还包括曲柄摇杆机构，所述曲柄摇杆机构的驱动部分安装在所述活动部(53)上，从动部分安装在所述固定部(52)上用于驱动所述第二油石架(54)；所述摆动研磨装置(5)通过第二滚珠丝杠(57)和第二滑块导轨(58)设置在所述机架(1)上，并且能够沿待加工外圈轴向移动。
2.根据权利要求1所述的轴连轴承中外圈研磨装置，其特征在于：所述机架上还设有将待加工外圈在所述第一夹持装置(2)和所述第二夹持装置(3)之间传递的机械手(6)。
3.根据权利要求2所述的轴连轴承中外圈研磨装置，其特征在于：所述第一夹持装置(2)和所述第二夹持装置(3)之间设有行架(61)，所述行架(61)上设有活动块，所述机械手(6)安装在所述活动块上。
4.根据权利要求1所述的轴连轴承中外圈研磨装置，其特征在于：所述直线研磨装置(4)包括曲柄滑块机构，所述曲柄滑块机构包括第一曲柄(42)、第一连杆(43)和滑块(44)，所述第一曲柄(42)通过第一电机(45)可转动的安装在所述机架(1)上，所述第一连杆(43)的两端分别铰接所述第一曲柄(42)和所述滑块(44)，所述第一油石架(41)安装在所述滑块(44)上。
5.根据权利要求1所述的轴连轴承中外圈研磨装置，其特征在于：所述曲柄摇杆机构包括第二曲柄(71)、第二连杆(72)和摇杆(73)，所述曲柄(71)通过第二电机(74)可转动的安装在所述活动部(53)上，所述摇杆(73)可摆动的安装在所述固定部(52)上并且与所述第二油石架(54)相连接，所述第二连杆(72)的两端分别铰接所述第二曲柄(71)和所述摇杆(73)。
6.根据权利要求5所述的轴连轴承中外圈研磨装置，其特征在于：所述第二曲柄(71)包括转盘和在转盘上偏心设置的连接点，所述第二连杆(72)的一端与所述连接点铰接，所述第二电机(74)通过传动带(75)驱动转盘转动。
7.根据权利要求1所述的轴连轴承中外圈研磨装置，其特征在于：所述第一油石架(41)上设有活塞杆朝下的第一加压缸(411)，所述第一油石架(41)上开有放置油石的通孔，所述第一加压缸(411)的活塞杆能够从上方压在油石顶面。
8.根据权利要求1所述的轴连轴承中外圈研磨装置，其特征在于：所述第二油石架(54)上设有活塞杆朝下的第二加压缸(541)，所述第二油石架(54)上开有放置油石的通孔，所述第二加压缸(541)的活塞杆能够从上方压在油石顶面。
9.根据权利要求1所述的轴连轴承中外圈研磨装置，其特征在于：所述第一夹持装置(2)、第二夹持装置(3)、直线研磨装置(4)和摆动研磨装置(5)均通过控制器(8)控制。
10.根据权利要求1所述的轴连轴承中外圈研磨装置，其特征在于：所述第一夹持装置(2)和所述第二夹持装置(3)均为电磁无心夹具。
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