CN209394481U - 用于凸圆锥滚子滚动面精加工的磁性研磨盘及设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于铁磁性材质凸度圆锥滚子滚动表面精加工的研磨设备和磁性研磨盘套件，研磨设备包括主机、磁性研磨盘套件和滚子循环盘外系统。主机包括基座、立柱、横梁、滑台、上托盘、下托盘、轴向加载装置和主轴装置。滚子循环盘外系统包括滚子收集装置、退磁装置、输送系统、整理机构和送进机构。磁性研磨盘套件包括一对同轴且正面相对布置的第一和第二研磨盘。第一研磨盘正面包括一组放射状分布于第一研磨盘基面(内凹圆弧回转面)的内凹弧线沟槽，第二研磨盘正面包括一条或多条分布于第二研磨盘基面(外凸圆弧回转面)的螺旋槽，其基体内部嵌装有环状磁性结构。本实用新型研磨设备具有大批量铁磁性材质的凸度圆锥滚子滚动表面的精加工能力。

Description

用于凸圆锥滚子滚动面精加工的磁性研磨盘及设备

技术领域

本实用新型涉及一种用于铁磁性材质(如GCr15、G20CrNi2MoA、Cr4Mo4V等)的凸度圆锥滚子滚动表面精加工的磁性研磨盘套件及研磨设备，属于轴承滚动体精密加工技术领域。

背景技术

圆锥滚子轴承广泛应用于各类旋转机械。作为圆锥滚子轴承重要零件之一的凸度圆锥滚子，其滚动表面的形状精度和尺寸一致性对轴承的性能具有重要影响。现阶段，公知的凸度圆锥滚子滚动表面的加工工艺流程为:毛坯成型(车削或冷镦或扎制)、粗加工(软磨滚动表面)、热处理、半精加工(硬磨滚动表面)和精加工。公知的凸度圆锥滚子滚动表面精加工的主要工艺方法是超精加工。

超精加工是一种利用细粒度油石作为磨具，油石对工件加工表面施加较低的压力并沿工件加工表面作高速微幅往复振动和低速进给运动，从而实现微量切削的光整加工方法。目前，凸度圆锥滚子滚动表面的精加工多采用无心贯穿式超精加工方法。其设备的加工部分由一对带螺旋滚道的超精螺旋导辊和一个(或一组)装有油石的超精头组成，凸度圆锥滚子由导辊支撑并驱动，在作旋转运动的同时又沿一与凸度圆锥滚子滚动表面素线相适应的轨迹作低速进给运动，超精头以较低的压力将油石压向凸度圆锥滚子滚动表面的同时油石沿凸度圆锥滚子滚动表面的素线作高速微幅往复振动，对凸度圆锥滚子的滚动表面实施精加工。在无心贯穿式超精加工过程中，同一批次的凸度圆锥滚子依次贯穿通过加工区域并经受油石超精加工。

此外还有一种无心切入式超精加工方法，其设备的加工部分由一对平行布置的超精导辊和一个(或一组)装有油石的超精头组成，凸度圆锥滚子在导辊的支撑并驱动下作旋转运动，超精头以较低的压力将油石压向凸度圆锥滚子滚动表面的同时沿一与凸度圆锥滚子滚动表面素线相适应的轨迹作低速进给运动和高速微幅往复振动，对凸度圆锥滚子的滚动表面实施精加工。在无心切入式超精加工过程中，同一批次的凸度圆锥滚子逐个进入加工区域并经受油石超精加工。

上述两种凸度圆锥滚子滚动表面超精加工方法存在以下两方面技术缺陷：一方面，加工过程中油石和导辊磨损状态随时间的变化不利于凸度圆锥滚子滚动表面形状精度和尺寸精度的提高；另一方面，由于超精加工设备同一时刻只对单个(或少数几个)凸度圆锥滚子进行加工，被加工凸度圆锥滚子滚动表面的材料去除量几乎不受同批次凸度圆锥滚子滚动表面直径差异的影响，因此用超精加工设备加工凸度圆锥滚子滚动表面很难有效改善被加工凸度圆锥滚子滚动表面的直径分散性。上述两方面的技术缺陷导致被加工凸度圆锥滚子滚动表面的形状精度和尺寸一致性提升受到制约。

中国专利公报，公布号CN1863642A公开了一种加工圆锥滚子的方法，其特征在于：所述圆锥滚子通过滚筒抛光或者滚桶抛光的方法精加工滚子表面。加工过程中滚子表面材料去除具有不确定性，该方法不能改善滚子的尺寸精度和直径分散性。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种用于铁磁性材质(如GCr15、G20CrNi2MoA、Cr4Mo4V等)的凸度圆锥滚子滚动表面精加工的磁性研磨盘套件及研磨设备，安装有本实用新型磁性研磨盘套件的研磨设备具有大批量铁磁性材质的凸度圆锥滚子滚动表面的精加工能力，可实现凸度圆锥滚子滚动表面高点材料多去除、低点材料少去除，直径较大的凸度圆锥滚子滚动表面的材料多去除、直径较小的凸度圆锥滚子滚动表面的材料少去除，从而可提高铁磁性材质的凸度圆锥滚子滚动表面的形状精度和尺寸一致性，可以提高铁磁性材质的凸度圆锥滚子滚动表面的加工效率，降低加工成本。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出的一种用于铁磁性材质的凸度圆锥滚子滚动表面精加工的磁性研磨盘套件，包括一对同轴的第一研磨盘和第二研磨盘，所述第一研磨盘的正面与第二研磨盘的正面相对布置；

所述第一研磨盘的正面包括一组放射状分布的内凹弧线沟槽和连接相邻的两个内凹弧线沟槽的过渡面；所述内凹弧线沟槽的表面包括研磨加工时与被加工凸度圆锥滚子的滚动表面发生接触的工作面和与被加工凸度圆锥滚子滚动表面不发生接触的非工作面；所述内凹弧线沟槽工作面在一两侧对称的扫描面上，所述扫描面为等截面扫描面；所述扫描面的扫描路径为圆弧，所述扫描面的母线(即扫描轮廓)在所述内凹弧线沟槽的法截面内；在所述内凹弧线沟槽的法截面内，所述扫描面的截面轮廓为两条对称的直线段，所述两条直线段之间的夹角为2θ；组成所述内凹弧线沟槽工作面所在的扫描面的截面轮廓的两条对称直线段所对应的被加工凸度圆锥滚子滚动表面的凸度曲线近似为圆弧；

所述内凹弧线沟槽工作面的对称平面为包含所述扫描面的截面轮廓的对称线和所述扫描面的扫描路径的平面；研磨加工时被加工凸度圆锥滚子的轴线在所述内凹弧线沟槽工作面的对称平面内，所述被加工凸度圆锥滚子滚动表面与所述内凹弧线沟槽工作面的两对称侧面分别发生线接触(相切)；所述扫描面的圆弧扫描路径过被加工凸度圆锥滚子的滚动表面在其轴线上的映射的中点，所述圆弧扫描路径为所述内凹弧线沟槽的基线；所述内凹弧线沟槽的基线与被加工凸度圆锥滚子的轴线相交，交点位于被加工凸度圆锥滚子滚动表面在其轴线上的映射的中点；所述被加工凸度圆锥滚子的半锥角为所述被加工凸度圆锥滚子的轴线与所述内凹弧线沟槽的基线在其交点的切线的夹角为γ，且

所有所述内凹弧线沟槽的基线分布于一内凹圆弧回转面上，所述内凹圆弧回转面为所述第一研磨盘的基面，所述基面的轴线为所述第一研磨盘的轴线；所述内凹弧线沟槽的基线在所述第一研磨盘的轴截面内，所述内凹弧线沟槽工作面的对称平面与包含所述内凹弧线沟槽基线的所述第一研磨盘的轴截面重合；

在所述第一研磨盘的轴截面内，所述第一研磨盘基面的截线为曲率半径为R₁₁的圆弧；所述第一研磨盘基面的截线的曲率中心所在的、圆心位于所述第一研磨盘轴线上的圆周为所述第一研磨盘的基圆，所述基圆的曲率半径为R₁₂；

所述第二研磨盘的正面包括一条或多条螺旋槽和连接相邻螺旋槽的过渡面；所述螺旋槽的表面包括研磨加工时与被加工凸度圆锥滚子发生接触的工作面和与被加工凸度圆锥滚子不发生接触的非工作面；所述螺旋槽的工作面包括研磨加工时与被加工凸度圆锥滚子的滚动表面发生接触的工作面一和与被加工凸度圆锥滚子的大头端球基面或大头端倒圆角或小头端倒圆角发生接触的工作面二；所述工作面一和工作面二分别在扫描面一和扫描面二上，所述扫描面一和扫描面二均为等截面扫描面；在所述第一研磨盘内凹弧线沟槽工作面的约束下，被加工凸度圆锥滚子的滚动表面与所述工作面一相切，所述大头端球基面或大头端倒圆角或小头端倒圆角与所述工作面二相切；所述扫描面一和扫描面二的扫描路径均为过所述被加工凸度圆锥滚子的滚动表面在其轴线上的映射的中点、且分布于一外凸圆弧回转面上的圆弧回转面等角螺旋线；所述外凸圆弧回转面为所述第二研磨盘的基面，所述基面的轴线为所述第二研磨盘的轴线；所述扫描面一和扫描面二的母线(即扫描轮廓)均在所述第二研磨盘的轴截面内；

在所述第二研磨盘的轴截面内，所述第二研磨盘基面的截线为曲率半径为R₂₁的圆弧；所述第二研磨盘基面的截线的曲率中心所在的、圆心位于所述第二研磨盘轴线上的圆周为所述第二研磨盘的基圆，所述基圆的曲率半径为R₂₂；

所述第二研磨盘的基面截线的曲率半径R₂₁等于所述第一研磨盘的基面截线的曲率半径R₁₁，所述第二研磨盘基圆的曲率半径R₂₂等于所述第一研磨盘基圆的曲率半径R₁₂；所述第一研磨盘基面的截线和第二研磨盘基面的截线与各自的曲率中心或者均在所述第一研磨盘轴线和第二研磨盘轴线的同侧，或者均在所述第一研磨盘轴线和第二研磨盘轴线的两侧；

所述第二研磨盘的基体由导磁材料制造，在所述第二研磨盘的基体的内部嵌装有环状磁性结构，以在所述第二研磨盘的正面附近沿所述第二研磨盘基面的素线方向形成磁场；在所述第二研磨盘的正面上嵌入有一组圆环带状或螺旋带状非导磁材料，以增加所述第二研磨盘正面沿第二研磨盘基面的素线方向的磁阻；所述第二研磨盘的基体的导磁材料和嵌入的圆环带状或螺旋带状非导磁材料在所述第二研磨盘的正面上紧密相连并共同组成了所述第二研磨盘的正面；

当被加工凸度圆锥滚子的滚动表面的凸度曲线不是所述内凹弧线沟槽的工作面所在的扫描面的截面轮廓的两条对称直线段所对应的近似为圆弧的凸度曲线时，与之相适应的内凹弧线沟槽工作面所在的扫描面的截面轮廓根据所述被加工凸度圆锥滚子的滚动表面的凸度曲线进行相应的修形。

进一步地，所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽的入口均位于所述第一研磨盘的外缘，所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽的出口均位于所述第一研磨盘的内缘；或者所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽的入口均位于所述第一研磨盘的内缘，所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽的出口均位于所述第一研磨盘的外缘。

研磨加工时，在所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面的约束下，所述被加工凸度圆锥滚子的滚动表面与所述螺旋槽的工作面一发生线接触(相切)，所述被加工凸度圆锥滚子的大头端球基面或大头端倒圆角或小头端倒圆角与所述螺旋槽的工作面二发生线接触(相切)；所述被加工凸度圆锥滚子仅具有绕自身轴线的回转运动自由度。

研磨加工时，对应所述第二研磨盘各螺旋槽与所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽的每一交会处，在所述第一研磨盘内凹弧线沟槽内沿所述内凹弧线沟槽基线分布一个小头端的指向与经过所述交会处的螺旋槽的工作面所在的扫描面的截面轮廓相适应的被加工凸度圆锥滚子。定义：对应所述每一交会处，所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面与所述第二研磨盘螺旋槽的工作面合围而成的区域为研磨加工区域H。

本实用新型中同时提出了一种用于铁磁性材质的凸度圆锥滚子滚动表面精加工的研磨设备，包括主机、滚子循环盘外系统和本实用新型中的磁性研磨盘套件；

所述主机包括基座、立柱、横梁、滑台、上托盘、下托盘、轴向加载装置和主轴装置；

所述基座、立柱和横梁组成所述主机的框架；

所述磁性研磨盘套件的第一研磨盘与所述下托盘连接，所述磁性研磨盘套件的第二研磨盘与所述上托盘连接；

所述滑台通过所述轴向加载装置与所述横梁连接，所述立柱还可以作为导向部件为所述滑台沿所述第二研磨盘的轴线作直线运动提供导向作用；所述滑台在所述轴向加载装置的驱动下，在所述立柱或其他导向部件的约束下，沿所述第二研磨盘的轴向作直线运动；

所述主轴装置用于驱动所述第一研磨盘或第二研磨盘绕其轴线回转；

所述滚子循环盘外系统包括滚子收集装置、滚子退磁装置、滚子输送系统、滚子整理机构和滚子送进机构；

所述滚子收集装置设置在所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽的出口处，用于收集从所述各内凹弧线沟槽的出口离开研磨加工区域H的被加工凸度圆锥滚子；

所述滚子输送系统用于将被加工凸度圆锥滚子从所述滚子收集装置处输送至所述滚子送进机构处；

所述滚子整理机构设置在所述滚子送进机构的前端，用于将被加工凸度圆锥滚子的轴线调整到所述滚子送进机构所要求的方向，将被加工凸度圆锥滚子的小头端的指向调整为与其将要进入的第二研磨盘螺旋槽的工作面所在的扫描面的截面轮廓相适应的指向；

研磨加工时，所述磁性研磨盘套件的回转存在两种方式；方式一、所述第一研磨盘绕其轴线回转，所述第二研磨盘不回转；方式二、所述第一研磨盘不回转，所述第二研磨盘绕其轴线回转；

所述主机存在三种构型：主机构型一用于所述磁性研磨盘套件以方式一回转；主机构型二用于所述磁性研磨盘套件以方式二回转；主机构型三既适用于所述磁性研磨盘套件以方式一回转，又适用于所述磁性研磨盘套件以方式二回转；

对应于主机构型一：

所述主轴装置安装在所述基座上，通过与其连接的所述下托盘驱动所述第一研磨盘绕其轴线回转；所述上托盘与所述滑台连接，所述第二研磨盘22和上托盘不回转；

研磨加工时，所述第一研磨盘绕其轴线回转；所述滑台在所述立柱或其他导向部件的约束下，连同与其连接的上托盘、以及与所述上托盘连接的第二研磨盘沿所述第二研磨盘的轴线向所述第一研磨盘趋近，并对分布于所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽内的被加工凸度圆锥滚子施加工作压力；

所述第二研磨盘的每个螺旋槽均配置有一所述滚子送进机构，所述滚子送进机构分别安装在所述第二研磨盘各螺旋槽的入口处，用于在所述第一研磨盘任一内凹弧线沟槽的入口与所述第二研磨盘螺旋槽的入口发生交会时将一个被加工凸度圆锥滚子推送进入所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的入口；

对应于主机构型二：

所述主轴装置安装在所述滑台上，通过与其连接的所述上托盘驱动所述第二研磨盘绕其轴线回转；所述下托盘安装在所述基座上，所述第一研磨盘和下托盘不回转；

研磨加工时，所述第二研磨盘绕其轴线回转；所述滑台在所述立柱或其他导向部件的约束下，连同其上的主轴装置、与所述主轴装置相连的上托盘、以及与所述上托盘相连的第二研磨盘沿所述第二研磨盘的轴线向所述第一研磨盘趋近，并对分布于所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽内的被加工凸度圆锥滚子施加工作压力；

所述第一研磨盘的每个内凹弧线沟槽均配置有一所述滚子送进机构，所述滚子送进机构分别安装在所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽的入口处，用于在所述第二研磨盘任一螺旋槽的入口与所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的入口发生交会时将一个被加工凸度圆锥滚子推送进入所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的入口；

对应于主机构型三：

设置有两套主轴装置，其中一套主轴装置安装在所述基座上，通过与其连接的所述下托盘驱动所述第一研磨盘绕其轴线回转，另一套主轴装置安装在所述滑台上，通过与其连接的所述上托盘驱动所述第二研磨盘绕其轴线回转；所述两套主轴装置均设置有锁死机构，同一时间只允许所述第一研磨盘和第二研磨盘之一回转，而另一研磨盘处于周向锁死状态；

当研磨设备的磁性研磨盘套件以方式一回转进行研磨加工时，所述第一研磨盘与第二研磨盘的相对运动与所述主机构型一相同；所述滚子送机机构的安装位置和作用与所述主机构型一相同；

当研磨设备的磁性研磨盘套件以方式二回转进行研磨加工时，所述第一研磨盘与第二研磨盘的相对运动与所述主机构型二相同；所述滚子送机机构的安装位置和作用与所述主机构型二相同；

研磨加工时，被加工凸度圆锥滚子从所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的入口进入研磨加工区域H，从所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的出口离开研磨加工区域H，再从所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的出口，顺次经由所述滚子收集装置、滚子输送系统、滚子整理机构和滚子送进机构，进入所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的入口，形成被加工凸度圆锥滚子在第一研磨盘和第二研磨盘之间沿内凹弧线沟槽基线的圆弧进给与经由滚子循环盘外系统的收集、输送、整理、送进的循环；所述循环在所述磁性研磨盘套件之外的路径为从所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的出口，顺次经由所述滚子收集装置、滚子输送系统、滚子整理机构和滚子送进机构，进入所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的入口，定义所述路径为滚子循环盘外路径；

所述滚子退磁装置设置在滚子盘外循环路径中的所述滚子输送系统中或滚子输送系统之前用于对被第二研磨盘基体内部的环状磁性结构的磁场磁化的铁磁性材质的被加工凸度圆锥滚子消磁。

进一步地，研磨加工时，所述第一研磨盘基面与所述第二研磨盘基面重合；所述第一研磨盘正面上连接相邻的两个内凹弧线沟槽的过渡面与所述第二研磨盘正面上连接相邻螺旋槽的过渡面间存有间隙。

研磨加工时，通过调整所述环状磁性结构的磁场强度，使得所述第二研磨盘螺旋槽的工作面对所述铁磁性材质的被加工凸度圆锥滚子绕自身轴线旋转所产生的滑动摩擦驱动力矩大于所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面对所述铁磁性材质的被加工凸度圆锥滚子绕自身轴线旋转所产生的滑动摩擦阻力矩，从而驱动所述铁磁性材质的被加工凸度圆锥滚子绕自身轴线连续旋转。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

研磨加工过程中，在第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面与第一研磨盘螺旋槽工作面合围而成的每一个研磨加工区域H内，被加工凸度圆锥滚子滚动表面分别与第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面的两侧面和第二研磨盘螺旋槽的工作面一发生线接触，被加工凸度圆锥滚子的大头端球基面或大头端倒圆角或小头端倒圆角与第二研磨盘螺旋槽的工作面二发生线接触，在第二研磨盘螺旋槽的工作面的摩擦驱动下被加工凸度圆锥滚子绕自身轴线旋转，被加工凸度圆锥滚子滚动表面与第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面发生相对滑动，从而实现对被加工凸度圆锥滚子滚动表面的研磨加工。滚动表面的材料去除与滚动表面与内凹弧线沟槽工作面的接触应力直接相关，当较大直径的被加工凸度圆锥滚子滚动表面或被加工凸度圆锥滚子滚动表面的高点与内凹弧线沟槽工作面接触时，滚动表面与内凹弧线沟槽工作面的接触应力较大，接触处的滚动表面的材料去除量较大；当较小直径的被加工凸度圆锥滚子滚动表面或被加工凸度圆锥滚子滚动表面的低点与内凹弧线沟槽工作面接触时，滚动表面与内凹弧线沟槽工作面的接触应力较小，接触处的滚动表面的材料去除量较小。从而可实现凸度圆锥滚子滚动表面高点材料多去除、低点材料少去除，直径较大的凸度圆锥滚子滚动表面的材料多去除、直径较小的凸度圆锥滚子滚动表面的材料少去除。

由于第一研磨盘内凹弧线沟槽和第二研磨盘螺旋槽的开放性设计，研磨加工中存在被加工凸度圆锥滚子在第一研磨盘和第二研磨盘之间沿内凹弧线沟槽基线的圆弧进给与经由滚子循环盘外系统的收集、输送、整理、送进的循环，且经由滚子循环盘外系统时被加工凸度圆锥滚子原有的次序会被打乱。

一方面，第一研磨盘内凹弧线沟槽和第二研磨盘螺旋槽的开放性设计非常适应于大批量凸度圆锥滚子滚动表面精加工；另一方面，经由滚子循环盘外系统时打乱的被加工凸度圆锥滚子次序使得前述特征“凸度圆锥滚子滚动表面高点材料多去除、低点材料少去除，直径较大的凸度圆锥滚子滚动表面的材料多去除、直径较小的凸度圆锥滚子滚动表面的材料少去除”可以扩散至整个加工批次，从而可提高整个批次的凸度圆锥滚子滚动表面的形状精度和尺寸一致性；再一方面由于研磨加工时，第一研磨盘内凹弧线沟槽与第二研磨盘螺旋槽有数十个至数百个之多的交会处，即同时有数十个至数百个被加工凸度圆锥滚子参与研磨，从而可以提高凸度圆锥滚子滚动表面的加工效率，降低加工成本。

而且，由于第二研磨盘内部磁性结构的设置，在铁磁性材质的被加工凸度圆锥滚子的力平衡体系中引入了第二研磨盘螺旋槽的工作面对铁磁性材质的被加工凸度圆锥滚子的磁吸力，而所述磁吸力独立于研磨加工时通过第一研磨盘和第二研磨盘的相对趋近施加于铁磁性材质的被加工凸度圆锥滚子的工作压力，使得条件“第二研磨盘螺旋槽的工作面对所述铁磁性材质的被加工凸度圆锥滚子绕自身轴线旋转所产生的滑动摩擦驱动力矩大于第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面对所述铁磁性材质的被加工凸度圆锥滚子绕自身轴线旋转所产生的滑动摩擦阻力矩”更容易实现。

附图说明

图1是本实用新型磁性研磨盘套件示意图；

图2(a)是本实用新型第一研磨盘内凹弧线沟槽结构示意及被加工凸度圆锥滚子滚动表面与内凹弧线沟槽工作面的接触关系示意图；

图2(b)是被加工凸度圆锥滚子的三维结构示意图；

图2(c)是被加工凸度圆锥滚子的二维结构示意图；

图2(d)是本实用新型第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面所在的扫描面的扫描轮廓示意图；

图3是本实用新型第一研磨盘基面示意图；

图4(a)是本实用新型第二研磨盘螺旋槽结构示意图；

图4(b)是本实用新型被加工凸度圆锥滚子与螺旋槽工作面的接触关系示意图；

图4(c)是本实用新型圆弧回转面等角螺旋线的特征示意图；

图5(a)是本实用新型研磨加工状态下被加工凸度圆锥滚子与研磨盘的接触和运动自由度受约束示意图；

图5(b)是图5(a)中的E部放大图；

图6(a)是本实用新型被加工凸度圆锥滚子与螺旋槽工作面接触示意图一；

图6(b)是本实用新型被加工凸度圆锥滚子与螺旋槽工作面接触示意图二；

图6(c)是本实用新型被加工凸度圆锥滚子与螺旋槽工作面接触示意图三；

图7是本实用新型研磨加工状态下被加工凸度圆锥滚子在内凹弧线沟槽和螺旋槽内的分布示意图；

图8(a)是本实用新型第二研磨盘磁性结构示意与第二研磨盘正面附近的磁场分布示意图；

图8(b)是图8(a)中的F部放大图，是第二研磨盘正面附近磁力线优选通过铁磁性材质的被加工凸度圆锥滚子的示意图；

图9(a)是本实用新型研磨设备的主机构型一结构示意图；

图9(b)是本实用新型研磨设备的主机构型二结构示意图；

图10(a)是本实用新型研磨设备的主机构型一凸度圆锥滚子循环示意图；

图10(b)是本实用新型研磨设备的主机构型二凸度圆锥滚子循环示意图；

图11(a)是本实用新型主机构型一被加工凸度圆锥滚子在磁性研磨盘套件内外的循环示意图；

图11(b)是本实用新型主机构型一被加工凸度圆锥滚子在螺旋槽入口处工作面的推挤作用下进入研磨加工区域示意图；

图12(a)是本实用新型主机构型二被加工凸度圆锥滚子在磁性研磨盘套件内外的循环示意图；

图12(b)是本实用新型主机构型二被加工凸度圆锥滚子在螺旋槽入口处工作面的推挤作用下进入研磨加工区域示意图。

图中：

11-基座；

12-立柱；

13-横梁；

14-滑台；

15-上托盘；

16-下托盘；

17-轴向加载装置；

18-主轴装置；

21-第一研磨盘；

211-第一研磨盘的正面；

2111-第一研磨盘的内凹弧线沟槽；

21111-第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面；

211111、211112-第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面的两对称侧面；

21112-第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面的对称平面；

21113-第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面所在的扫描面；

211131-第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面所在的扫描面在其法截面内的截面轮廓；

2111311、2111312-组成第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面所在的扫描面在其法截面内的截面轮廓的两条对称直线段；

211132-第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面所在的扫描面在其法截面内的截面轮廓的对称线；

21114-第一研磨盘内凹弧线沟槽的法截面；

21116-第一研磨盘内凹弧线沟槽的基线(第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面所在的扫描面的扫描路径，圆弧)；

211161-第一研磨盘内凹弧线沟槽的基线的切线；

21117-第一研磨盘内凹弧线沟槽的底线；

21118-第一研磨盘内凹弧线沟槽的入口；

21119-第一研磨盘内凹弧线沟槽的出口；

2112-连接第一研磨盘相邻的两个内凹弧线沟槽的过渡面；

212-第一研磨盘的安装面；

213-第一研磨盘的轴线；

214-第一研磨盘的基面(内凹圆弧回转面)；

2140-第一研磨盘基圆；

2141-第一研磨盘基面在第一研磨盘轴截面内的截线；

215-第一研磨盘的轴截面；

22-第二研磨盘；

220-第二研磨盘的基体；

221-第二研磨盘的正面；

2211-第二研磨盘的螺旋槽；

22111-第二研磨盘螺旋槽的工作面；

221111-第二研磨盘螺旋槽的工作面一；

221112-第二研磨盘螺旋槽的工作面二；

22112-第二研磨盘螺旋槽的工作面所在的扫描面；

221121-第二研磨盘螺旋槽的工作面一所在的扫描面一；

221122-第二研磨盘螺旋槽的工作面二所在的扫描面二；

22113-第二研磨盘螺旋槽的工作面所在的扫描面在第二研磨盘轴截面内的截面轮廓；

221131-第二研磨盘螺旋槽的工作面一所在的扫描面一在第二研磨盘轴截面内的截面轮廓一；

221132-第二研磨盘螺旋槽的工作面二所在的扫描面二在第二研磨盘轴截面内的截面轮廓二；

22116-第二研磨盘螺旋槽的基线(第二研磨盘螺旋槽的工作面所在的扫描面的扫描路径，正圆锥螺旋线)；

22117-圆弧回转面等角螺旋线的切线；

22118-第二研磨盘螺旋槽的入口；

22119-第二研磨盘螺旋槽的出口；

2212-连接第二研磨盘各螺旋槽的过渡面；

222-第二研磨盘的安装面；

223-第二研磨盘的轴线；

224-第二研磨盘的基面(外凸圆弧回转面)；

2240-第二研磨盘基圆；

2241-第二研磨盘基面在第二研磨盘轴截面内的截线；

22411-第二研磨盘基面在第二研磨盘轴截面内的截线的法矢；

2242-第二研磨盘基面上的素线；

22421-第二研磨盘基面上的素线的切线；

2243-第二研磨盘基面上的切线；

225-第二研磨盘轴截面；

226-第二研磨盘基体内部的环状磁性结构；

227-第二研磨盘基体内部的环状磁性结构形成的磁场(磁力线)；

228-圆环带状或螺旋带状非导磁材料；

3-被加工凸度圆锥滚子；

31-被加工凸度圆锥滚子的轴线；

32-被加工凸度圆锥滚子的滚动表面；

321-被加工凸度圆锥滚子滚动表面与第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面的两对称侧面分别发生线接触的接触线；

322-被加工凸度圆锥滚子滚动表面与第二研磨盘螺旋槽的工作面一发生线接触的接触线；

33-被加工凸度圆锥滚子的小头端；

331-被加工凸度圆锥滚子的小头端倒圆角；

3312-被加工凸度圆锥滚子小头端倒圆角与第二研磨盘螺旋槽的工作面二发生线接触的接触线；

34-被加工凸度圆锥滚子的大头端；

341-被加工凸度圆锥滚子大头端倒圆角；

3412-被加工凸度圆锥滚子大头端倒圆角与第二研磨盘螺旋槽的工作面二发生线接触的接触线；

342-被加工凸度圆锥滚子大头端球基面；

3422-被加工凸度圆锥滚子大头端球基面与第二研磨盘螺旋槽的工作面二发生线接触的接触线；

4-滚子循环盘外系统；

41-滚子收集装置；

42-滚子退磁装置；

43-滚子输送系统；

44-滚子整理机构；

45-滚子送进机构；

451-滚子送进通道；

4511-滚子送进通道的定位面；

452-对接螺旋槽；

4521-对接螺旋槽工作面；

45211-对接螺旋槽工作面一；

45212-对接螺旋槽工作面二；

C、D-被加工凸度圆锥滚子滚动表面在其轴线上映射的两端点；

G-研磨加工时，第一研磨盘内凹弧线沟槽与第二研磨盘螺旋槽的交会处；

H-研磨加工时，对应每一交会处G，第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面与第二研磨盘螺旋槽的工作面合围而成的区域；

J-研磨加工时，第一研磨盘内凹弧线沟槽入口与第二研磨盘螺旋槽入口的入口交会处；

K-研磨加工时，第一研磨盘内凹弧线沟槽出口与第二研磨盘螺旋槽出口的出口交会处；

M₁/M₂-组成第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面所在的扫描面在其法截面内的截面轮廓的两条对称直线段中的任一直线段的中点；

O₁-第一研磨盘基面在第一研磨盘轴截面内的截线的曲率中心；

O₂-第二研磨盘基面在第二研磨盘轴截面内的截线的曲率中心；

P-第二研磨盘基面上的一条素线上的动点；

Q₂-第二研磨盘的轴截面内螺旋槽的工作面所在扫描面在第二研磨盘轴截面内的截面轮廓一和截面轮廓二的基点；

Q₃-被加工凸度圆锥滚子滚动表面在其轴线上的映射的中点；

γ-研磨加工时被加工凸度圆锥滚子的轴线与第一研磨盘内凹弧线沟槽的基线在其交点Q的切线的夹角；

2θ-组成第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面所在的扫描面在其法截面内的截面轮廓的两条对称直线段的夹角；

-被加工凸度圆锥滚子的锥角；

λ-圆弧回转面等角螺旋线的螺旋升角；

Δ-被加工凸度圆锥滚子滚动表面凸度曲线的凸度值；

l₁-组成第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面所在的扫描面在其法截面内的截面轮廓的两条对称直线段中任一直线段的中点与两条直线段延长线的交点的距离；

l₂-组成第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面所在的扫描面在其法截面内的截面轮廓的两条对称直线段中任一直线段的长度；

L-被加工凸度圆锥滚子滚动表面的轴向长度；

R-被加工凸度圆锥滚子大头端半径；

R₁₁-第一研磨盘基面在第一研磨盘轴截面内的截线的曲率半径；

R₁₂-第一研磨盘的基圆的曲率半径；

R₂₁-第二研磨盘基面在第二研磨盘轴截面内的截线的曲率半径；

R₂₂-第二研磨盘的基圆的曲率半径；

R_b-第一研磨盘内凹弧线沟槽的底线的曲率半径；

SR-被加工凸度圆锥滚子大头端球基面半径；

d-圆环带状或螺旋带状非导磁材料的嵌入深度；

s-圆环带状或螺旋带状非导磁材料的嵌入间距(或螺距)；

t-圆环带状或螺旋带状非导磁材料的厚度。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。另外，以下实施方式中记载的构成零件的尺寸、材质、形状及其相对配置等，如无特别的特定记载，并未将本实用新型的范围仅限于此。

本实用新型提出的一种用于铁磁性材质(如GCr15、G20CrNi2MoA、Cr4Mo4V等)的凸度圆锥滚子滚动表面精加工的磁性研磨盘套件，包括一对同轴213和223的第一研磨盘21和第二研磨盘22，所述第一研磨盘21的正面211与第二研磨盘22的正面221相对布置，如图1所示，附图标记213是第一研磨盘的轴线(即第一研磨盘基面214内凹圆弧回转面的轴线)，附图标记223是第二研磨盘的轴线(即第二研磨盘基面224外凸圆弧回转面的轴线)。

所述第一研磨盘的安装面212和第二研磨盘的安装面222分别背对所述第一研磨盘的正面211和第二研磨盘的正面221，所述第一研磨盘21和第二研磨盘22分别通过各自的安装面212/222与凸度圆锥滚子滚动表面精加工研磨设备上对应的安装基础相连接。

所述第一研磨盘21的正面211包括一组(不少于3条的)放射状分布的内凹弧线沟槽2111和连接相邻的两个内凹弧线沟槽2111的过渡面2112。

如图2(a)所示，所述内凹弧线沟槽2111的表面包括研磨加工时与被加工凸度圆锥滚子3的滚动表面32发生接触的工作面21111和与被加工凸度圆锥滚子滚动表面32不发生接触的非工作面。图2(b)和图2(c)所示分别为被加工凸度圆锥滚子3的三维结构和二维结构。

如图2(a)所示，所述内凹弧线沟槽工作面21111在一两侧对称的扫描面21113上，所述扫描面21113为等截面扫描面；所述扫描面21113的扫描路径为圆弧，所述扫描面21113的母线(即扫描轮廓)在所述内凹弧线沟槽2111的法截面21114内。所述法截面21114是垂直于所述内凹弧线沟槽21111的扫描路径(圆弧)的切线并过相应切点的平面。

如图2(d)所示，在所述内凹弧线沟槽2111的法截面21114内，所述扫描面21113的截面轮廓211131(所述法截面21114内的扫描轮廓)为两条对称的直线段2111311/2111312，所述任一直线段2111311/2111312的中点M₁/M₂与所述两条直线段延长线的交点的距离为l₁，所述任一直线段2111311/2111312的长度为l₂，所述两条直线段之间的夹角为2θ。组成所述内凹弧线沟槽工作面21111所在的扫描面21113的截面轮廓211131的两条对称直线段2111311/2111312所对应的被加工凸度圆锥滚子滚动表面32的凸度曲线近似为圆弧，所述凸度曲线的凸度值为Δ。

如图2(a)所示，定义：过所述两条直线段2111311/2111312延长线的交点、与所述扫描面21113的圆弧扫描路径在同一平面且具有同一曲率中心的圆弧为所述内凹弧线沟槽2111的底线21117。

所述内凹弧线沟槽工作面21111的对称平面21112为包含所述扫描面21113的截面轮廓211131的对称线211132和所述扫描面21113的扫描路径的平面。研磨加工时被加工凸度圆锥滚子的轴线31在所述内凹弧线沟槽工作面21111的对称平面21112内，所述被加工凸度圆锥滚子滚动表面32与所述内凹弧线沟槽工作面21111的两对称侧面211111和211112分别发生线接触(相切)，附图标记321为发生线接触的接触线，所述被加工凸度圆锥滚子的小头端33较大头端34更接近所述内凹弧线沟槽的底线21117。所述扫描面21113的圆弧扫描路径过被加工凸度圆锥滚子的滚动表面32在其轴线31上的映射CD的中点Q₃，定义：所述圆弧扫描路径为所述内凹弧线沟槽2111的基线21116，所述内凹弧线沟槽的基线21116与底线21117具有相同的曲率中心。

所述扫描面21113为等截面扫描面的具体含义为：在所述内凹弧线沟槽的基线21116的不同位置处的法截面21114内，所述扫描面21113的截面轮廓211131保持不变。

可以理解到，本实用新型所述的扫描面与其上的工作面的关系为：扫描面确定工作面的形状、位置和边界，扫描面是连续表面；工作面与对应的扫描面具有相同的形状、位置和边界，在不影响凸度圆锥滚子3与工作面的接触关系、不影响凸度圆锥滚子滚动表面32的研磨均匀性的前提下工作面是可以不连续的。

如图3所示，所有所述内凹弧线沟槽的基线21116分布于一内凹圆弧回转面上，定义：所述内凹圆弧回转面为所述第一研磨盘的基面214，所述基面214的轴线为所述第一研磨盘21的轴线213。在所述第一研磨盘的轴截面215内，所述基面的截线2141为曲率半径为R₁₁的圆弧。定义所述基面的截线2141的曲率中心O₁所在的、圆心位于所述第一研磨盘轴线213上的圆周为所述第一研磨盘的基圆2140，所述基圆2140的曲率半径为R₁₂。当R₁₂＝0时，所述第一研磨盘的基面214为一曲率半径为R₁₁的内凹球面。

所有所述内凹弧线沟槽的基线21116在所述第一研磨盘的轴截面215内，所有所述内凹弧线沟槽工作面21111的对称平面21112与包含所述内凹弧线沟槽基线21116的所述第一研磨盘的轴截面215重合。

如图2(a)和图2(c)所示，所述被加工凸度圆锥滚子3的半锥角为对于给定大头端半径R、滚动表面轴向长度L、锥角和滚动表面凸度曲线的凸度值Δ的被加工凸度圆锥滚子3，与之相适应的内凹弧线沟槽的基线21116和底线21117的曲率半径分别为R₁₁和R_b，所述内凹弧线沟槽2111的基线21116与被加工凸度圆锥滚子的轴线31相交，交点位于被加工凸度圆锥滚子滚动表面32在其轴线31上的映射CD的中点Q₃，所述被加工凸度圆锥滚子3的轴线31与所述内凹弧线沟槽2111的基线21116在其交点Q₃的切线211161的夹角为γ，且：

与所述给定的被加工凸度圆锥滚子3相适应的，组成内凹弧线沟槽工作面所在的扫描面的截面轮廓211131的两条对称直线段中的任一直线段2111311/2111312的中点M₁/M₂与所述两条直线段延长线的交点的距离l₁、所述任一直线段2111311/2111312的长度l₂、以及所述内凹弧线沟槽的基线21116和底线21117的曲率半径为R₁₁和R_b，可根据研磨加工时被加工凸度圆锥滚子滚动表面32与所述内凹弧线沟槽工作面21111的线接触(相切)关系，利用解析法或借助三维设计软件用图解法确定。

与所述给定的被加工凸度圆锥滚子3相适应的内凹弧线沟槽工作面所在的扫描面21113与所述被加工凸度圆锥滚子3的结构关系可以表述为：根据研磨加工时所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面21111对所述给定的被加工凸度圆锥滚子3的约束关系，在所述内凹弧线沟槽工作面的对称平面21112内确定所述被加工凸度圆锥滚子轴线31相对所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的基线21116的相对位置和姿态，即所述被加工凸度圆锥滚子的轴线31与所述内凹弧线沟槽的基线21116相交于所述被加工凸度圆锥滚子滚动表面32在其轴线31上的映射CD的中点Q₃且所述被加工凸度圆锥滚子3的轴线31与所述内凹弧线沟槽的基线21116在其交点Q₃的切线211161的夹角为γ，将所述被加工凸度圆锥滚子3相对所述第一研磨盘21沿所述内凹弧线沟槽的基线21116作圆弧运动，去除所述第一研磨盘在其正面211处的实体上与所述被加工凸度圆锥滚子的滚动表面32发生干涉的材料，在所述正面211处的实体上形成的与所述被加工凸度圆锥滚子滚动表面32相关的两对称表面即为所述的内凹弧线沟槽工作面所在的扫描面21113。

满足给定的被加工凸度圆锥滚子大头端半径R、滚动表面轴向长度L、锥角滚动表面凸度曲线的凸度值Δ以及研磨加工时被加工凸度圆锥滚子滚动表面32与内凹弧线沟槽工作面21111的线接触(相切)关系的所述内凹弧线沟槽工作面21111所在的扫描面21113的截面轮廓211131、所述内凹弧线沟槽的基线21116和底线21117的曲率半径R₁₁和R_b、以及被加工凸度圆锥滚子轴线31与所述内凹弧线沟槽基线21116在其交点Q₃的切线211161的夹角γ的组合不是唯一的。

当被加工凸度圆锥滚子的滚动表面32的凸度曲线不是所述内凹弧线沟槽的工作面21111所在的扫描面21113的截面轮廓211131的两条对称直线段2111311/2111312所对应的近似为圆弧的凸度曲线时，与之相适应的内凹弧线沟槽工作面21111所在的扫描面21113的截面轮廓211131须根据所述被加工凸度圆锥滚子的滚动表面32的凸度曲线进行相应的修形。修形之后的截面轮廓211131为两条对称的且向第一研磨盘21的实体内微凹的曲线段。所述两条曲线段在其各自中点处的切线之间的夹角为2θ，过所述两条曲线段在其各自中点处的切线的交点、与所述扫描面21113的圆弧扫描路径在同一平面且具有同一曲率中心的圆弧为所述内凹弧线沟槽2111的底线21117。

研磨加工时，被加工凸度圆锥滚子3依次自所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽2111的入口21118进入所述内凹弧线沟槽2111，贯穿通过所述内凹弧线沟槽2111并从对应的各内凹弧线沟槽2111的出口21119离开所述内凹弧线沟槽2111。

所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽2111的入口21118均设在所述第一研磨盘21的外缘，所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽2111的出口21119均设在所述第一研磨盘21的内缘。或者所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽2111的入口21118均设在所述第一研磨盘21的内缘，所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽2111的出口21119均设在所述第一研磨盘21的外缘。推荐所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽2111的入口21118均设在所述第一研磨盘21的外缘，所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽2111的出口21119均设在所述第一研磨盘21的内缘。

推荐所有所述内凹弧线沟槽2111绕所述第一研磨盘的轴线213均布。

如图4(a)和图4(b)所示，所述第二研磨盘的正面221包括一条或多条螺旋槽2211和连接相邻螺旋槽2211的过渡面2212，图4(a)、图5(a)、图7、图8(a)、图9(a)、图9(b)、图10(a)、图10(b)、图11(a)和图12(a)所示均为两条螺旋槽。

所述螺旋槽2211的表面包括研磨加工时与被加工凸度圆锥滚子3发生接触的工作面和与被加工凸度圆锥滚子3不发生接触的非工作面。

所述螺旋槽的工作面22111包括研磨加工时与被加工凸度圆锥滚子的滚动表面32发生接触的工作面一221111和与被加工凸度圆锥滚子的大头端球基面342(或大头端倒圆角341或小头端倒圆角331)发生接触的工作面二221112。

所述工作面一221111和工作面二221112分别在扫描面一221121和扫描面二221122上，所述扫描面一221121和扫描面二221122均为等截面扫描面。在所述第一研磨盘内凹弧线沟槽工作面21111的约束下被加工凸度圆锥滚子的滚动表面32和大头端球基面342(或大头端倒圆角341或小头端倒圆角331)分别与所述工作面一221111和工作面二221112相切。所述扫描面一221121和扫描面二221122的扫描路径22116相同，均为过所述被加工凸度圆锥滚子的滚动表面32在其轴线31上的映射CD的中点Q₃、且分布于一外凸圆弧回转面上的圆弧回转面等角螺旋线。

定义：所述工作面一221111和工作面二221112所在扫描面一221121和扫描面二221122的扫描路径22116为第二研磨盘螺旋槽2211的基线，所述外凸圆弧回转面为所述第二研磨盘的基面224，所述基面224的轴线为所述第二研磨盘22的轴线223。

所述圆弧回转面等角螺旋线22116的特征为：如图4(c)所示，所述圆弧回转面224上的一条素线2242绕所述圆弧回转面224的轴线223作回转运动，一动点P沿所述素线2242作圆弧趋进运动，所述动点P的轨迹在动点P的切线22117与垂直于所述素线2242的切线22421的、所述圆弧回转面224在动点P的切线2243的夹角λ为定角，且λ≠0。所述动点P的轨迹即为所述圆弧回转面等角螺旋线22116，所述夹角λ为所述圆弧回转面等角螺旋线22116的螺旋升角。

如图4(a)所示，在所述第二研磨盘的轴截面225内，所述基面的截线2241为曲率半径为R₂₁的圆弧。定义所述基面的截线2241的曲率中心O₂所在的、圆心位于所述第二研磨盘轴线223上的圆周为所述第二研磨盘的基圆2240，所述基圆2240的曲率半径为R₂₂。当R₂₂＝0时，所述第二研磨盘的基面224为一曲率半径为R₂₁的外凸球面。

所述扫描面一221121和扫描面二221122的母线(即扫描轮廓)均在所述第二研磨盘的轴截面225内。

定义：所述第二研磨盘螺旋槽的基线22116与第二研磨盘的轴截面225的交点为所述工作面一221111和工作面二221112所在扫描面一221121和扫描面二221122的截面轮廓一221131和截面轮廓二221132的基点Q₂，所述基点Q₂在所述第二研磨盘的基面截线2241上。研磨加工时，所述基点Q₂与被加工凸度圆锥滚子滚动表面32在其轴线31上的映射CD的中点Q₃重合。

所述扫描面一221121和扫描面二221122均为等截面扫描面的具体含义为：在所述螺旋槽的基线22116的不同位置处的第二研磨盘轴截面225内，所述扫描面一221121的截面轮廓一221131和扫描面二221122的截面轮廓二221132均保持不变，并与第二研磨盘基面截线2241在基点Q₂处的法矢22411保持同步偏转。

所述第二研磨盘的基面截线2241的曲率半径R₂₁等于所述第一研磨盘的基面截线2141的曲率半径R₁₁，所述第二研磨盘基圆2240的曲率半径R₂₂等于所述第一研磨盘基圆2140的曲率半径R₁₂。所述第一研磨盘基面的截线2141和第二研磨盘基面的截线2241与各自的曲率中心O₁和O₂或者均在所述第一研磨盘轴线213和第二研磨盘轴线223的同侧，或者均在所述第一研磨盘轴213和第二研磨盘轴线223的两侧。

研磨加工时，在所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面21111的约束下，如图5(a)所示，图5(b)为图5(a)的E部放大，所述被加工凸度圆锥滚子的滚动表面32与所述螺旋槽的工作面一221111发生线接触(相切)，所述被加工凸度圆锥滚子的大头端球基面342(或大头端倒圆角341或小头端倒圆角331)与所述螺旋槽的工作面二221112发生线接触(相切)。所述被加工凸度圆锥滚子3仅具有绕自身轴线31的回转运动自由度。

研磨加工时，所述第一研磨盘不同内凹弧线沟槽2111内的被加工凸度圆锥滚子3分布于所述第二研磨盘同一螺旋槽2211时，其在所述第一研磨盘不同内凹弧线沟槽2111内的小头端33的指向相同。所述小头端33的指向取决于所述被加工凸度圆锥滚子3所处的螺旋槽2211的工作面22111所在的扫描面22112的截面轮廓22113，或者均指向所述第一研磨盘内凹弧线沟槽2111的出口21119，或者均指向所述第一研磨盘内凹弧线沟槽2111的入口21118。所述第一研磨盘同一内凹弧线沟槽2111内的被加工凸度圆锥滚子3分布于所述第二研磨盘不同螺旋槽2211时，其在所述第一研磨盘同一内凹弧线沟槽2111内的小头端33的指向可以不同。图4(a)、图5(a)、图7、图8(a)、图9(a)、图9(b)、图10(a)、图10(b)、图11(a)和图12(a)所示的两条螺旋槽，其中一条螺旋槽的工作面22111所在的扫描面22112的截面轮廓22113对应的被加工凸度圆锥滚子3的小头端33指向所述第一研磨盘内凹弧线沟槽2111的出口21119，另一条螺旋槽的工作面22111所在的扫描面22112的截面轮廓22113对应的被加工凸度圆锥滚子3的小头端33指向所述第一研磨盘内凹弧线沟槽2111的入口21118。

如图6(a)所示，当在所述第一研磨盘内凹弧线沟槽2111内的被加工凸度圆锥滚子3的小头端33指向所述内凹弧线沟槽2111的出口21119时，所述被加工凸度圆锥滚子大头端球基面342与所述螺旋槽的工作面二221112发生线接触，附图标记3422为发生线接触的接触线。

如图6(b)所示，当在所述第一研磨盘内凹弧线沟槽2111内的被加工凸度圆锥滚子3的小头端33指向所述内凹弧线沟槽2111的出口21119、且所述螺旋槽的基线22116的螺旋升角λ大于一定值或所述被加工凸度圆锥滚子的大头端球基面342的半径SR大于一定值时，所述被加工凸度圆锥滚子大头端倒圆角341与所述螺旋槽的工作面二221112发生线接触，附图标记3412为发生线接触的接触线。

如图6(c)所示，当在所述第一研磨盘内凹弧线沟槽2111内的被加工凸度圆锥滚子3的小头端33指向所述内凹弧线沟槽2111的入口21118时，所述被加工凸度圆锥滚子小头端倒圆角331与所述螺旋槽的工作面二221112发生线接触，附图标记3312为发生线接触的接触线。

如图6(a)、图6(b)和图6(c)所示，附图标记322为所述被加工凸度圆锥滚子的滚动表面32与所述螺旋槽的工作面一221111的接触线。

如图4(b)所示，所述螺旋槽的工作面一221111所在的扫描面一221121的截面轮廓一221131(所述第二研磨盘轴截面225内扫描面一221121的扫描轮廓)与所述被加工凸度圆锥滚子滚动表面32与所述螺旋槽的工作面一221111的线接触关系以及所述螺旋槽的基线22116直接相关。

所述螺旋槽的工作面二331112所在的扫描面二221122的截面轮廓二221132(所述第二研磨盘轴截面225内扫描面二221122的扫描轮廓)与所述被加工凸度圆锥滚子大头端球基面342(或大头端倒圆角341或小头端倒圆角331)与所述螺旋槽的工作面二221112的线接触关系以及所述螺旋槽的基线22116直接相关。

所述螺旋槽的工作面一221111所在的扫描面一221121的截面轮廓一221131和工作面二221112所在的扫描面二221122的截面轮廓二221132可分别根据被加工凸度圆锥滚子滚动表面32与所述螺旋槽的工作面一221111的线接触关系、被加工凸度圆锥滚子大头端球基面342(或大头端倒圆角341或小头端倒圆角331)与所述螺旋槽的工作面二221112的线接触关系以及所述螺旋槽的基线22116，利用解析法或借助三维设计软件用图解法确定。

与所述给定的被加工凸度圆锥滚子3相适应的螺旋槽工作面22111所在的扫描面221121与所述被加工凸度圆锥滚子3的结构关系可以表述为：根据研磨加工时所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面21111对所述给定的被加工凸度圆锥滚子3的约束关系、所述第一研磨盘21和第二研磨盘22的结构关系及其研磨加工时的相对位置关系，确定被加工凸度圆锥滚子轴线31相对所述第二研磨盘基面224及螺旋槽的基线22116的位置和姿态，即所述被加工凸度圆锥滚子的轴线31在所述第二研磨盘的轴截面225内，与所述第二研磨盘基面224在第二研磨盘轴截面225内的截线2241相交于所述被加工凸度圆锥滚子滚动表面32在其轴线31上的映射CD的中点Q₃，且与所述截线2241的夹角为γ，且与所述第二研磨盘螺旋槽的基线22116相交于所述被加工凸度圆锥滚子滚动表面32在其轴线31上的映射CD的中点Q₃。结合被加工凸度圆锥滚子3小头端33在所述第一研磨盘内凹弧线沟槽2111内的指向，将所述被加工凸度圆锥滚子3相对所述第二研磨盘22沿所述螺旋槽的基线22116作圆弧回转面等角螺旋运动。当在所述第一研磨盘内凹弧线沟槽2111内的被加工凸度圆锥滚子3的小头端33指向所述内凹弧线沟槽2111的出口21119时，分别去除所述第二研磨盘在其正面221处的实体上与所述被加工凸度圆锥滚子的滚动表面32和大头端球基面342(或大头端倒圆角341)发生干涉的材料，在所述正面221处的实体上分别形成的与所述被加工凸度圆锥滚子的滚动表面32和大头端球基面342(或大头端倒圆角341)相关的表面即为所述的螺旋槽工作面一和工作面二所在的扫描面一221121和扫描面二221122，所述螺旋槽的工作面22111所在的扫描面22112的截面轮廓22113与小头端33指向所述内凹弧线沟槽2111的出口21119的被加工凸度圆锥滚子3相适应。当在所述第一研磨盘内凹弧线沟槽2111内的被加工凸度圆锥滚子3的小头端33指向所述内凹弧线沟槽2111的入口21118时，分别去除所述第二研磨盘在其正面221处的实体上与所述被加工凸度圆锥滚子的滚动表面32和小头端倒圆角331发生干涉的材料，在所述正面221处的实体上分别形成的与所述被加工凸度圆锥滚子的滚动表面32和小头端倒圆角331相关的表面即为所述的螺旋槽工作面一221111和工作面二221112所在的扫描面一221121和扫描面二221122，所述螺旋槽的工作面22111所在的扫描面22112的截面轮廓22113与小头端33指向所述内凹弧线沟槽2111的出口21118的被加工凸度圆锥滚子3相适应。

当所述第一研磨盘内凹弧线沟槽2111的入口21118设在所述第一研磨盘21的外缘、所述第一研磨盘内凹弧线沟槽2111的出口21119设在所述第一研磨盘21的内缘时，所述第二研磨盘螺旋槽2211的入口22118设在所述第二研磨盘22的外缘、所述第二研磨盘螺旋槽2211的出口22119设在所述第二研磨盘22的内缘。当所述第一研磨盘内凹弧线沟槽2111的入口21118设在所述第一研磨盘21的内缘、所述第一研磨盘内凹弧线沟槽2111的出口21119设在所述第一研磨盘21的外缘时，所述第二研磨盘螺旋槽2211的入口22118设在所述第二研磨盘22的内缘、所述第二研磨盘螺旋槽2211的出口22119设在所述第二研磨盘22的外缘。

推荐所有所述螺旋槽2211绕所述第二研磨盘的轴线223均布。

研磨加工时，所述第一研磨盘基面214与所述第二研磨盘基面224重合；所述第一研磨盘正面211上连接相邻的两个内凹弧线沟槽2111的过渡面2112与所述第二研磨盘正面221上连接相邻螺旋槽2211的过渡面2212间存有间隙。

如图7所示，研磨加工时，对应所述第二研磨盘的螺旋槽2211与所述第一研磨盘的内凹弧线沟槽2111的每一交会处G，在所述第一研磨盘内凹弧线沟槽2111内沿所述内凹弧线沟槽2111分布一个小头端33的指向与经过所述交会处G的螺旋槽2211的工作面22111所在的扫描面22112的截面轮廓22113相适应的被加工凸度圆锥滚子3。定义：对应所述每一交会处G，所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面21111与所述第二研磨盘螺旋槽的工作面22111合围而成的区域为研磨加工区域H。

如图8所示，所述第二研磨盘22的基体220由导磁材料制造，在所述第二研磨盘22的基体220的内部嵌装有环状磁性结构226，以在所述第二研磨盘的正面221附近沿所述第二研磨盘基面224的素线2242方向形成磁场227。在所述第二研磨盘的正面221上嵌入有一组圆环带状(或螺旋带状)非导磁材料228，以增加所述第二研磨盘的正面221沿所述第二研磨盘基面224的素线2241方向的磁阻。所述第二研磨盘的基体220的导磁材料和嵌入的圆环带状(或螺旋带状)非导磁材料228在所述第二研磨盘的正面221上紧密相连并共同组成了所述第二研磨盘正面221。所述圆环带状(或螺旋带状)非导磁材料228的厚度t、嵌入深度d和间距(或螺距)s一方面需满足所述第二研磨盘的正面221对结构强度和刚度的要求；另一方面，应保证研磨加工时所述第二研磨盘螺旋槽的工作面22111附近的磁力线227优先通过与所述第二研磨盘螺旋槽的工作面22111发生接触的铁磁性材质的被加工凸度圆锥滚子3。

所述第二研磨盘基体内部的环状磁性结构226可为电磁结构或电控永磁结构。

所述导磁材料采用导磁率较高的软磁材料如软铁、低碳钢以及软磁合金等，所述非导磁材料228采用非铁磁材料如有色金属、奥氏体不锈钢等。

本实用新型中同时提出了一种用于铁磁性材质的凸度圆锥滚子滚动表面精加工的研磨设备，包括主机、滚子循环盘外系统4和前述磁性研磨盘套件2，如图9(a)和图9(b)所示。

所述主机包括基座11、立柱12、横梁13、滑台14、上托盘15、下托盘16、轴向加载装置17和主轴装置18。

所述基座11、立柱12和横梁13组成所述主机的框架。

所述磁性研磨盘套件2的第一研磨盘21与所述下托盘16连接，所述磁性研磨盘套件2的第二研磨盘22与所述上托盘15连接。

所述滑台14通过所述轴向加载装置17与所述横梁13连接，所述立柱12还可以作为导向部件为所述滑台14沿所述第二研磨盘的轴线作直线运动提供导向作用。所述滑台14在所述轴向加载装置17的驱动下，在所述立柱12或其他导向部件的约束下，沿所述第二研磨盘22的轴向作直线运动。

所述主轴装置18用于驱动所述第一研磨盘21或第二研磨盘22绕其轴线回转。

如图10(a)和图10(b)所示，所述滚子循环盘外系统4包括滚子收集装置41、滚子退磁装置42、滚子输送系统43、滚子整理机构44和滚子送进机构45。

所述滚子收集装置41设置在所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽2111的出口21119处，用于收集从所述各内凹弧线沟槽2111的出口21119离开研磨加工区域H的被加工凸度圆锥滚子3。

所述滚子输送系统43用于将被加工凸度圆锥滚子3从所述滚子收集装置41处输送至所述滚子送进机构45处。

所述滚子整理机构44设置在所述滚子送进机构45的前端，用于将被加工凸度圆锥滚子的轴线31调整到所述滚子送进机构45所要求的方向，并将被加工凸度圆锥滚子3的小头端33的指向调整为与其将要进入的第二研磨盘螺旋槽2211的工作面22111所在的扫描面22112的截面轮廓22113相适应的指向。

研磨加工时，所述磁性研磨盘套件2的回转存在两种方式；方式一、所述第一研磨盘21绕其轴线回转，所述第二研磨盘22不回转；方式二、所述第一研磨盘21不回转，所述第二研磨盘22绕其轴线回转。

所述主机存在三种构型：主机构型一用于所述磁性研磨盘套件2以方式一回转；主机构型二用于所述磁性研磨盘套件2以方式二回转；主机构型三既适用于所述磁性研磨盘套件2以方式一回转，又适用于所述磁性研磨盘套件2以方式二回转。

对应于主机构型一，如图9(a)所示，所述主轴装置18安装在所述基座11上，通过与其连接的所述下托盘16驱动所述第一研磨盘21绕其轴线回转；所述上托盘15与所述滑台14连接，所述第二研磨盘22和上托盘15不回转。

研磨加工时，所述第一研磨盘21绕其轴线213相对于所述第二研磨盘22回转。所述第一研磨盘21的回转方向需根据所述第二研磨盘螺旋槽2211的旋向及其入口22118、出口22119的位置确定，以保证被加工凸度圆锥滚子3可以自所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽2111的入口21118进入所述内凹弧线沟槽2111和自对应的各内凹弧线沟槽2111的出口21119离开所述内凹弧线沟槽2111。所述滑台14在所述立柱12或其他导向部件的约束下，连同与其连接的上托盘15、以及与所述上托盘连接的第二研磨盘22沿所述第二研磨盘22的轴线向所述第一研磨盘21趋近，并对分布于所述第一研磨盘21各内凹弧线沟槽内的被加工凸度圆锥滚子3施加工作压力。

如图11(a)和图11(b)所示，所述第二研磨盘的每个螺旋槽2211均配置有一所述滚子送进机构45，所述滚子送进机构45分别安装在所述第二研磨盘各螺旋槽2211的入口22118处，用于在所述第一研磨盘任一内凹弧线沟槽2111的入口21118与所述第二研磨盘螺旋槽2211的入口22118发生交会时将一个被加工凸度圆锥滚子3推送进入所述第一研磨盘内凹弧线沟槽2111的入口21118。

所述滚子送进机构45内设置有滚子送进通道451和一段对接螺旋槽452，所述对接螺旋槽452的工作面4521是第二研磨盘螺旋槽的工作面22111在滚子送进机构45内的延续，所述对接螺旋槽的工作面4521包括在被加工凸度圆锥滚子3送进过程中与被加工凸度圆锥滚子的滚动表面32和大头端球基面342(或大头端倒圆角341或小头端倒圆角331)分别发生接触的工作面一45211和工作面二45212，所述对接螺旋槽452的工作面一45211和工作面二45212分别是第二研磨盘螺旋槽的工作面一221111和工作面二221112的延续，所述滚子送进通道451与所述对接螺旋槽452相交。在被加工凸度圆锥滚子3进入所述内凹弧线沟槽2111的入口21118的过程中，在所述滚子送进通道451的约束下，被加工凸度圆锥滚子3的轴线31与其进入所述入口21118处的内凹弧线沟槽2111时的轴线31保持平行，或者由接近平行过渡到平行。

研磨加工时，在所述第一研磨盘21的回转过程中，所述第二研磨盘各螺旋槽2211的入口22118处的滚子送进机构45内的对接螺旋槽452分别依次与所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽2111的入口21118交会。在任一所述螺旋槽2211的入口22118处，在所述螺旋槽2211的入口22118处的滚子送进机构45内的对接螺旋槽452与所述第一研磨盘任一内凹弧线沟槽2111的入口21118发生交会时，在重力或所述滚子送进机构45的推送作用下，一个小头端33的指向与所述螺旋槽2211的工作面22111所在的扫描面22112的截面轮廓22113相适应的被加工凸度圆锥滚子3沿自身的径向，以其滚动表面32向所述第一研磨盘内凹弧线沟槽2111的工作面21111接近的方式，进入所述第一研磨盘内凹弧线沟槽2111的入口21118。进入所述内凹弧线沟槽2111的入口21118的被加工凸度圆锥滚子3随所述第一研磨盘21相对所述第二研磨盘22回转，随后在所述第二研磨盘螺旋槽2211的入口22118处的滚子送进机构45内的对接螺旋槽452的工作面4521的推挤作用下进入所述研磨加工区域H。

一方面，被加工凸度圆锥滚子3在所述第二研磨盘螺旋槽的工作面22111的滑动摩擦驱动力矩的驱动下绕自身轴线31连续旋转；另一方面，如图10(a)所示，已经进入所述研磨加工区域H的被加工凸度圆锥滚子3在所述第二研磨盘螺旋槽的工作面22111的持续推挤作用下沿所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的基线21116作圆弧进给运动，贯穿通过所述内凹弧线沟槽2111，并从所述第二研磨盘各螺旋槽2211的出口22119与所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽2111的出口21119的出口交会处K离开所述研磨加工区域H，完成一次研磨加工。离开所述研磨加工区域H的被加工凸度圆锥滚子3经由滚子收集装置41、滚子退磁装置42、滚子输送系统43和滚子整理机构44，原有的次序被打乱后再次在所述滚子送进机构45的作用下从所述第二研磨盘各螺旋槽2211的入口22118与所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽2111的入口21118的入口交会处J依次进入所述研磨加工区域H。整个研磨过程不断循环重复，直至被加工凸度圆锥滚子的滚动表面32的表面质量、形状精度和尺寸一致性达到技术要求，精加工工序结束。

对应于主机构型二，如图9(b)所示，所述主轴装置18安装在所述滑台14上，通过与其连接的所述上托盘15驱动所述第二研磨盘22绕其轴线回转；所述下托盘16安装在所述基座11上，所述第一研磨盘21和下托盘16不回转。

研磨加工时，所述第二研磨盘22绕其轴线223相对于所述第二研磨盘21回转。所述第二研磨盘22的回转方向需根据所述第二研磨盘螺旋槽2211的旋向及其入口22118、出口22119的位置确定，以保证被加工凸度圆锥滚子3可以自所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽2111的入口21118进入所述内凹弧线沟槽2111和自对应的各内凹弧线沟槽2111的出口21119离开所述内凹弧线沟槽2111。所述滑台14在所述立柱12或其他导向部件的约束下，连同其上的主轴装置18、与所述主轴装置18相连的上托盘15、以及与所述上托盘15相连的第二研磨盘22沿所述第二研磨盘22的轴线向所述第一研磨盘21趋近，并对分布于所述第一研磨盘21各内凹弧线沟槽内的被加工凸度圆锥滚子3施加工作压力。

如图12(a)和图12(b)所示，所述第一研磨盘的每个内凹弧线沟槽2111均配置有一所述滚子送进机构45，所述滚子送进机构45分别安装在所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽2111的入口21118处，用于在所述第二研磨盘任一螺旋槽2211的入口22118与所述第一研磨盘内凹弧线沟槽2111的入口21118发生交会时将一个被加工凸度圆锥滚子3推送进入所述第一研磨盘内凹弧线沟槽2111的入口21118。用于驱动所述第二研磨盘22回转的主轴装置18的主轴上安装有导电滑环，用于给处于回转状态的第二研磨盘基体内部的环状磁性结构226提供电力。

所述滚子送进机构45内设置有滚子送进通道451，在所述任一内凹弧线沟槽2111的入口21118处，所述滚子送进通道451的定位面4511是所述内凹弧线沟槽工作面21111在滚子送进机构45内的延续。在被加工凸度圆锥滚子3进入所述内凹弧线沟槽2111的入口21118的过程中，在所述滚子送进通道的定位面4511的定位支撑下，被加工凸度圆锥滚子3的轴线31在所述内凹弧线沟槽2111的中心平面21112内，并与所述内凹弧线沟槽2111的基线21116相交于所述被加工凸度圆锥滚子滚动表面32在其轴线31上的映射CD的中点Q₃，且与所述内凹弧线沟槽的基线21116在所述交点Q₃的切线211161的夹角为γ。

研磨加工时，在所述第二研磨盘22的回转过程中，所述第二研磨盘各螺旋槽2211的入口22118分别依次与所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽2111的入口21118交会。在任一所述内凹弧线沟槽2111的入口21118处，在所述内凹弧线沟槽2111的入口21118与所述第二研磨盘任一螺旋槽2111的入口22118发生交会时，在所述滚子送进机构45的推送作用下，一个小头端33的指向与入口22118在入口交会处J与所述内凹弧线沟槽2111的入口21118发生交会的螺旋槽2211的工作面22111所在的扫描面22112的截面轮廓22113相适应的被加工凸度圆锥滚子3以其滚动表面32在所述内凹弧线沟槽2111的工作面21111上滑动的方式，沿所述内凹弧线沟槽2111的基线21116进入所述第一研磨盘内凹弧线沟槽2111的入口21118。进入所述内凹弧线沟槽2111的入口21118的被加工凸度圆锥滚子3在随后转过的所述第二研磨盘螺旋槽2211的入口22118处的工作面22111的推挤作用下进入所述研磨加工区域H。

一方面，被加工凸度圆锥滚子3在所述第二研磨盘螺旋槽的工作面22111的滑动摩擦驱动力矩的驱动下绕自身轴线31连续旋转；另一方面，如图10(b)所示，已经进入所述研磨加工区域H的被加工凸度圆锥滚子3在所述第二研磨盘螺旋槽的工作面22111的持续推挤作用下沿所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的基线21116作圆弧进给运动，贯穿通过所述内凹弧线沟槽2111，并从所述第二研磨盘各螺旋槽2211的出口22119与所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽2111的出口21119的出口交会处K离开所述研磨加工区域H，完成一次研磨加工。离开所述研磨加工区域H的被加工凸度圆锥滚子3经由滚子收集装置41、滚子退磁装置42、滚子输送系统43和滚子整理机构44，原有的次序被打乱后再次在所述滚子送进机构45的作用下从所述第二研磨盘各螺旋槽2211的入口22118与所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽2111的入口21118的入口交会处J依次进入所述研磨加工区域H。整个研磨过程不断循环重复，直至被加工凸度圆锥滚子的滚动表面32的表面质量、形状精度和尺寸一致性达到技术要求，精加工工序结束。

对应于主机构型三，设置有两套主轴装置18，其中一套主轴装置18安装在所述基座11上，通过与其连接的所述下托盘16驱动所述第一研磨盘21绕其轴线回转，另一套主轴装置18安装在所述滑台14上，通过与其连接的所述上托盘15驱动所述第二研磨盘22绕其轴线回转；所述两套主轴装置18均设置有锁死机构，同一时间只允许所述第一研磨盘21和第二研磨盘22之一回转，而另一研磨盘处于周向锁死状态。

当研磨设备的磁性研磨盘套件2以方式一回转进行研磨加工时，所述第一研磨盘21与第二研磨盘22的相对运动与所述主机构型一相同；所述滚子送机机构45的结构、安装位置和作用与所述主机构型一相同；被加工凸度圆锥滚子3的循环路径和研磨过程与所述主机构型一相同。

当研磨设备的磁性研磨盘套件2以方式二回转进行研磨加工时，所述第一研磨盘21与第二研磨盘22的相对运动与所述主机构型二相同；所述滚子送机机构45的结构、安装位置和作用与所述主机构型二相同；被加工凸度圆锥滚子3的循环路径和研磨过程与所述主机构型二相同。

研磨加工时，被加工凸度圆锥滚子3从所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的入口21118进入研磨加工区域H，从所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的出口21119离开研磨加工区域H，再从所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的出口21119，顺次经由所述滚子收集装置41、滚子输送系统43、滚子整理机构44和滚子送进机构45，进入所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的入口21118，形成被加工凸度圆锥滚子3在第一研磨盘21和第二研磨盘22之间沿内凹弧线沟槽基线21116的圆弧进给与经由滚子循环盘外系统4的收集、输送、整理、送进的循环。所述循环在所述磁性研磨盘套件2之外的路径为从所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的出口21119，顺次经由所述滚子收集装置41、滚子输送系统43、滚子整理机构44和滚子送进机构45，进入所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的入口21118，定义所述路径为滚子循环盘外路径。

所述滚子退磁装置42设置在滚子盘外循环路径中的所述滚子输送系统43中或滚子输送系统43之前用于对被第二研磨盘基体内部的环状磁性结构226的磁场磁化的铁磁性材质的被加工凸度圆锥滚子3消磁，以避免铁磁性材质的被加工凸度圆锥滚子3在通过滚子输送系统43或滚子整理机构44时发生团聚。

研磨加工时，通过调整所述环状磁性结构226的磁场强度，以在所述第二研磨盘正面221附近形成足够强的磁场227，并使所述第二研磨盘螺旋槽的工作面22111对所述铁磁性材质的被加工凸度圆锥滚子3产生足够强的磁吸力，以使所述第二研磨盘螺旋槽的工作面22111对所述铁磁性材质的被加工凸度圆锥滚子3绕自身轴线31旋转所产生的滑动摩擦驱动力矩大于所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面21111对所述铁磁性材质的被加工凸度圆锥滚子3绕自身轴线31旋转所产生的滑动摩擦阻力矩，从而驱动所述被加工凸度圆锥滚子3绕自身轴线31连续旋转。

所述第二研磨盘基体内部的环状磁性结构226处于非工作状态时，所述第二研磨盘正面221附近的磁场消失或减弱，所述第二研磨盘螺旋槽的工作面22111对所述铁磁性材质的被加工凸度圆锥滚子3产生的磁吸力消失或减弱。

本实用新型实施时，可采用游离磨粒研磨方式或固结磨粒研磨方式。

当采用固结磨粒研磨时，所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面21111由固结磨粒材料制成。

可以理解到，上述的和下述的特征不仅可以进行如各实例所述的组合，而且可以进行其它的组合或单独使用，这不超出本实用新型的范围。

采用本实用新型研磨设备对铁磁性材质的凸度圆锥滚子滚动表面进行研磨加工时，其研磨方法包括以下步骤：

步骤一、第二研磨盘22沿其轴线向第一研磨盘21趋近，至第一研磨盘正面上连接相邻的两个内凹弧线沟槽的过渡面2112与第二研磨盘正面上连接相邻螺旋槽的过渡面2212尽可能接近、但研磨加工区域H内的被加工凸度圆锥滚子3尚未同时与第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面21111的两对称侧面211111/211112、第二研磨盘螺旋槽的工作面一221111和工作面二221112发生线接触，即第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面21111与第二研磨盘螺旋槽的工作面合围而成的每一个研磨加工区域H的空间能够且仅能够容纳一个被加工凸度圆锥滚子3。

步骤二、对应于磁性研磨盘套件回转方式一，驱动第一研磨盘21绕其轴线213相对于第二研磨盘22低速回转；对应于磁性研磨盘套件回转方式二，第二研磨盘22绕其轴线223相对于第一研磨盘21低速回转。根据第一研磨盘21和第二研磨盘22的外径尺寸回转速度为1～10rpm，第一研磨盘21和第二研磨盘22的回转方向需根据第二研磨盘螺旋槽2211的旋向及其入口22118、出口22119的位置确定，以保证被加工凸度圆锥滚子3可以自第一研磨盘各内凹弧线沟槽2111的入口21118进入内凹弧线沟槽2111和自对应的各内凹弧线沟槽2111的出口的21119离开内凹弧线沟槽2111。

步骤三、启动滚子退磁装置42、滚子输送系统43、滚子整理机构44和滚子送进机构45；调整滚子送进机构45的送进速度使之与第一研磨盘21和第二研磨盘22的相对回转速度相匹配，以保证当第二研磨盘螺旋槽2211的入口22118与第一研磨盘内凹弧线沟槽2111的入口21118发生交会时，在滚子送进机构45的作用下将分别有一个被加工凸度圆锥滚子3进入螺旋槽2211的入口22118与内凹弧线沟槽2111的入口21118的每一入口交会处J；调整滚子输送系统43的输送速度和滚子整理机构44的整理速度使之与滚子送进机构45的送进速度相匹配，使被加工凸度圆锥滚子3经由滚子输送系统43和滚子整理机构44，在滚子送进机构45的作用下及时进入各入口交会处J；进入入口交会处J的被加工凸度圆锥滚子3随后因第一研磨盘21和第二研磨盘22的相对回转在第二研磨盘螺旋槽2211的入口22118处的工作面22111的推挤作用下进入研磨加工区域H；进入研磨加工区域H的被加工凸度圆锥滚子3在第二研磨盘螺旋槽的工作面22111的持续推挤作用下沿第一研磨盘内凹弧线沟槽的基线21116作圆弧进给运动，贯穿通过内凹弧线沟槽2111，并从第二研磨盘各螺旋槽2211的出口22119与第一研磨盘各内凹弧线沟槽2111的出口21119的出口交会处K离开研磨加工区域H；离开研磨加工区域H的被加工凸度圆锥滚子3经由滚子收集装置41、滚子退磁装置42、滚子输送系统43和滚子整理机构44，原有的次序被打乱后再次在滚子送进机构45的作用下依次进入入口交会处J；从而建立被加工凸度圆锥滚子3在第一研磨盘21和第二研磨盘22之间沿内凹弧线沟槽基线21116的圆弧进给经由滚子循环盘外系统4的收集、输送、整理、送进的循环。

步骤四、调整第一研磨盘21与第二研磨盘22的相对回转速度至相对工作回转速度，根据第一研磨盘21和第二研磨盘22的外径尺寸相对工作回转速度为15～60rpm，调整滚子送进机构45的送进速度至工作送进速度使之与第一研磨盘21和第二研磨盘22的相对工作回转速度相匹配，调整滚子输送系统43的输送速度和滚子整理机构44的整理速度，使得上述滚子循环盘外系统4中滚子收集装置41、滚子输送系统43、滚子整理机构44和滚子送进机构45各处的被加工凸度圆锥滚子3的存量匹配、循环顺畅有序。

步骤五、对研磨加工区域H加注研磨液。

步骤六、第二研磨盘基体内部的环状磁性结构226进入工作状态；第二研磨盘22沿其轴线向第一研磨盘21进一步趋近，使得研磨加工区域H内的被加工凸度圆锥滚子滚动表面32分别与第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面21111的两对称侧面211111/211112和第二研磨盘螺旋槽的工作面一221111发生线接触、被加工凸度圆锥滚子的大头端球基面342(或大头端倒圆角341或小头端倒圆角331)与第二研磨盘螺旋槽的工作面二221112发生线接触，并对分布于研磨加工区域H内的每个被加工凸度圆锥滚子3施加初始工作压力，根据被加工凸度圆锥滚子3的直径尺寸初始工作压力为0.5～2N。调整环状磁性结构226的磁场强度，使得第二研磨盘螺旋槽的工作面22111对铁磁性材质的被加工凸度圆锥滚子3绕自身轴线31旋转所产生的滑动摩擦驱动力矩大于第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面21111对铁磁性材质的被加工凸度圆锥滚子3绕自身轴线31旋转所产生的滑动摩擦阻力矩，从而驱动铁磁性材质的被加工凸度圆锥滚子3绕自身轴线31作连续旋转运动；与此同时，被加工凸度圆锥滚子3在第二研磨盘螺旋槽的工作面22111的持续推挤作用下沿第一研磨盘内凹弧线沟槽的基线21116作圆弧进给运动。被加工凸度圆锥滚子滚动表面32开始经受第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面21111和第二研磨盘螺旋槽的工作面一221111的研磨加工。

步骤七、随着研磨加工过程稳定运行，对分布于研磨加工区域H内的每个被加工凸度圆锥滚子3逐渐增加工作压力至正常工作压力，根据被加工凸度圆锥滚子3的直径尺寸正常工作压力为2～50N。被加工凸度圆锥滚子3保持步骤六的与第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面1111和第二研磨盘螺旋槽的工作面22111的线接触关系、绕自身轴线31的连续旋转运动以及沿第一研磨盘内凹弧线沟槽2111的基线21116的圆弧进给运动，其滚动表面32继续经受第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面21111和第二研磨盘螺旋槽的工作面一221111的研磨加工。

步骤八、经过一段时间的研磨加工后，对被加工凸度圆锥滚子3进行抽检；当被抽检的被加工凸度圆锥滚子滚动表面32的表面质量、形状精度和尺寸一致性尚未达到技术要求时，继续本步骤的研磨加工；当被抽检的被加工凸度圆锥滚子滚动表面32的表面质量、形状精度和尺寸一致性达到技术要求时，进入步骤九。

步骤九、逐渐减小工作压力并最终至零；停止滚子送进机构45、滚子输送系统43和滚子整理机构44运行，调整第一研磨盘21与第二研磨盘22的相对转速至零；环状磁性结构226切换至非工作状态，停止滚子退磁装置42运行；停止对研磨加工区域H加注研磨液；驱动第二研磨盘22沿其轴线223退回到非工作位置。收集循环中各处的被加工凸度圆锥滚子3，至此，研磨加工过程结束。

可以理解到，上述的步骤及顺序不仅可以进行如实例所述的组合，而且可以进行其它的组合使用，这不超出本实用新型的范围。

由于针对特定被加工凸度圆锥滚子3的参数设计加工的所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面21111和第二研磨盘螺旋槽的工作面22111不可避免地存在制造误差，且所述第一研磨盘21和第二研磨盘22在研磨设备上安装时也会存在安装误差。这些制造误差和安装误差可能会导致研磨加工时被加工凸度圆锥滚子3与所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面21111和第二研磨盘螺旋槽的工作面22111的接触状态与理想情况存在差异。

为了减小此种差异，在所述第一研磨盘21和第二研磨盘22首次使用前，推荐利用相同几何参数的铁磁性材质的被加工凸度圆锥滚子3对所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面21111和第二研磨盘螺旋槽的工作面22111进行磨合。磨合方法与被加工凸度圆锥滚子3的研磨方法相同；对于步骤八，对参与磨合的被加工凸度圆锥滚子3进行抽检，当被抽检的被加工凸度圆锥滚子滚动表面32的表面质量、形状精度和尺寸一致性达到技术要求时，磨合过程进入步骤九；否则，继续步骤八。

Claims (5)

1.一种用于凸圆锥滚子滚动面精加工的磁性研磨盘，其特征在于，包括一对同轴的第一研磨盘(21)和第二研磨盘(22)，所述第一研磨盘(21)的正面(211)与第二研磨盘(22)的正面(221)相对布置；

所述第一研磨盘(21)的正面(211)包括一组放射状分布的内凹弧线沟槽(2111)和连接相邻的两个内凹弧线沟槽(2111)的过渡面(2112)；

所述内凹弧线沟槽的工作面(21111)在一两侧对称的扫描面(21113)上，所述扫描面(21113)为等截面扫描面；所述扫描面(21113)的扫描路径为圆弧，所述扫描面(21113)的母线在所述内凹弧线沟槽(2111)的法截面(21114)内；在所述内凹弧线沟槽(2111)的法截面(21114)内，所述扫描面(21113)的截面轮廓(211131)为两条对称的直线段，所述两条直线段之间的夹角为2θ；

组成所述内凹弧线沟槽的工作面所在的扫描面的截面轮廓(211131)的两条对称直线段所对应的被加工凸度圆锥滚子的滚动表面(32)的凸度曲线近似为圆弧；

所述内凹弧线沟槽的工作面(21111)的对称平面(21112)为包含所述扫描面(21113)的截面轮廓(211131)的对称线(211132)和所述扫描面(21113)的扫描路径的平面；研磨加工时被加工凸度圆锥滚子的轴线(31)在所述内凹弧线沟槽工作面(21111)的对称平面(21112)内，所述被加工凸度圆锥滚子的滚动表面(32)与所述内凹弧线沟槽工作面(21111)的两对称侧面分别发生线接触；所述扫描面(21113)的圆弧扫描路径过被加工凸度圆锥滚子的滚动表面(32)在其轴线(31)上的映射(CD)的中点(Q₃)，所述圆弧扫描路径为所述内凹弧线沟槽(2111)的基线(21116)；所述内凹弧线沟槽(2111)的基线(21116)与被加工凸度圆锥滚子的轴线(31)相交，交点位于被加工凸度圆锥滚子的滚动表面(32)在其轴线(31)上的映射(CD)的中点(Q₃)；

所述被加工凸度圆锥滚子(3)的半锥角为所述被加工凸度圆锥滚子(3)的轴线(31)与所述内凹弧线沟槽(2111)的基线(21116)在所述交点(Q₃)的切线(211161)的夹角为γ，且：

所有所述内凹弧线沟槽的基线(21116)分布于一内凹圆弧回转面上，所述内凹圆弧回转面为所述第一研磨盘(21)的基面(214)，所述基面(214)的轴线为所述第一研磨盘(21)的轴线(213)；

所述内凹弧线沟槽的基线(21116)在所述第一研磨盘的轴截面(215)内，所述内凹弧线沟槽的工作面(21111)的对称平面(21112)与包含所述内凹弧线沟槽基线(21116)的所述第一研磨盘的轴截面(215)重合；

所述第二研磨盘的正面(221)包括一条或多条螺旋槽(2211)和连接相邻螺旋槽(2211)的过渡面(2212)；

所述螺旋槽的工作面(22111)包括研磨加工时与被加工凸度圆锥滚子的滚动表面(32)发生接触的工作面一(221111)和与被加工凸度圆锥滚子的大头端球基面(342)或大头端倒圆角(341)或小头端倒圆角(331)发生接触的工作面二(221112)，所述工作面一(221111)和工作面二(221112)分别在扫描面一(221121)和扫描面二(221122)上，所述扫描面一(221121)和扫描面二(221122)均为等截面扫描面；在所述第一研磨盘内凹弧线沟槽工作面(21111)的约束下，被加工凸度圆锥滚子的滚动表面(32)与所述工作面一(221111)相切，所述大头端球基面(342)或大头端倒圆角(341)或小头端倒圆角(331)与所述工作面二(221112)相切；所述扫描面一(221121)和扫描面二(221122)的扫描路径(22116)均为过所述被加工凸度圆锥滚子的滚动表面(32)在其轴线(31)上的映射(CD)的中点(Q)、且分布于一外凸圆弧回转面上的圆弧回转面等角螺旋线；所述外凸圆弧回转面为所述第二研磨盘(22)的基面(224)，所述基面(224)的轴线为所述第二研磨盘(22)的轴线(223)；所述扫描面一(221121)和扫描面二(221122)的母线均在所述第二研磨盘的轴截面(225)内；

所述第二研磨盘基面在第二研磨盘轴截面内的截线(2241)的曲率半径R₂₁等于所述第一研磨盘基面在第一研磨盘轴截面内的截线(2141)的曲率半径R₁₁，所述第二研磨盘基圆(2240)的曲率半径R₂₂等于所述第一研磨盘基圆(2140)的曲率半径R₁₂；所述第一研磨盘基面的截线(2141)和第二研磨盘基面的截线(2241)与各自的曲率中心或者均在所述第一研磨盘的轴线(213)和第二研磨盘的轴线(223)的同侧，或者均在所述第一研磨盘的轴线(213)和第二研磨盘的轴线(223)的两侧；

所述第二研磨盘的基体(220)由导磁材料制造，在所述第二研磨盘(22)的基体(220)的内部嵌装有环状磁性结构(226)，在所述第二研磨盘的正面(221)上嵌入有一组圆环带状或螺旋带状非导磁材料(228)；所述第二研磨盘的基体(220)的导磁材料和嵌入的圆环带状或螺旋带状非导磁材料(228)在所述第二研磨盘的正面(221)上紧密相连并共同组成了所述第二研磨盘的正面(221)；

当被加工凸度圆锥滚子的滚动表面(32)的凸度曲线不是所述内凹弧线沟槽的工作面所在的扫描面的截面轮廓(211131)的两条对称直线段所对应的近似为圆弧的凸度曲线时，与之相适应的内凹弧线沟槽工作面所在的扫描面的截面轮廓(211131)根据所述被加工凸度圆锥滚子的滚动表面(32)的凸度曲线进行相应的修形。

2.根据权利要求1所述用于凸圆锥滚子滚动面精加工的磁性研磨盘，其特征在于，所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽(2111)的入口(21118)均位于所述第一研磨盘(21)的外缘，所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽(2111)的出口(21119)均位于所述第一研磨盘(21)的内缘；或者所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽(2111)的入口(21118)均位于所述第一研磨盘(21)的内缘，所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽(2111)的出口(21119)均位于所述第一研磨盘(21)的外缘。

3.一种用于铁磁性材质的凸度圆锥滚子滚动表面精加工的研磨设备，其特征在于，包括主机、滚子循环盘外系统(4)和如权利要求1或2所述用于凸圆锥滚子滚动面精加工的磁性研磨盘(2)；

所述主机包括基座(11)、立柱(12)、横梁(13)、滑台(14)、上托盘(15)、下托盘(16)、轴向加载装置(17)和主轴装置(18)；

所述基座(11)、立柱(12)和横梁(13)组成所述主机的框架；

所述磁性研磨盘(2)的第一研磨盘(21)与所述下托盘(16)连接，所述磁性研磨盘(2)的第二研磨盘(22)与所述上托盘(15)连接；

所述滑台(14)通过所述轴向加载装置(17)与所述横梁(13)连接，所述立柱(12)还可以作为导向部件为所述滑台(14)沿所述第二研磨盘(22)的轴线作直线运动提供导向作用；所述滑台(14)在所述轴向加载装置(17)的驱动下，在所述立柱(12)或其他导向部件的约束下，沿所述第二研磨盘(22)的轴向作直线运动；

所述主轴装置(18)用于驱动所述第一研磨盘(21)或第二研磨盘(22)绕其轴线回转；

所述滚子循环盘外系统(4)包括滚子收集装置(41)、滚子退磁装置(42)、滚子输送系统(43)、滚子整理机构(44)和滚子送进机构(45)；

所述滚子收集装置(41)设置在所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽(2111)的出口(21119)处，用于收集从所述各内凹弧线沟槽(2111)的出口(21119)离开研磨加工区域H的被加工凸度圆锥滚子(3)；

所述滚子输送系统(43)用于将被加工凸度圆锥滚子(3)从所述滚子收集装置(41)处输送至所述滚子送进机构(45)处；

所述滚子退磁装置(42)设置在滚子盘外循环路径中的所述滚子输送系统(43)中或滚子输送系统(43)之前用于对被第二研磨盘基体内部的环状磁性结构(226)的磁场磁化的铁磁性材质的被加工凸度圆锥滚子(3)消磁；

所述滚子整理机构(44)设置在所述滚子送进机构(45)的前端，用于将被加工凸度圆锥滚子的轴线(31)调整到所述滚子送进机构(45)所要求的方向，并将被加工凸度圆锥滚子(3)的小头端(33)的指向调整为与其将要进入的第二研磨盘螺旋槽(2211)的工作面(22111)所在的扫描面(22112)的截面轮廓(22113)相适应的指向；

研磨加工时，所述磁性研磨盘(2)的回转存在两种方式；方式一、所述第一研磨盘(21)绕其轴线回转，所述第二研磨盘(22)不回转；方式二、所述第一研磨盘(21)不回转，所述第二研磨盘(22)绕其轴线回转；

所述主机存在三种构型：主机构型一用于所述磁性研磨盘(2)以方式一回转；主机构型二用于所述磁性研磨盘(2)以方式二回转；主机构型三既适用于所述磁性研磨盘(2)以方式一回转，又适用于所述磁性研磨盘(2)以方式二回转；

对应于主机构型一：

所述主轴装置(18)安装在所述基座(11)上，通过与其连接的所述下托盘(16)驱动所述第一研磨盘(21)绕其轴线回转；所述上托盘(15)与所述滑台(14)连接，所述第二研磨盘(22)和上托盘(15)不回转；

研磨加工时，所述第一研磨盘(21)绕其轴线回转；所述滑台(14)在所述立柱(12)或其他导向部件的约束下，连同与其连接的上托盘(15)、以及与所述上托盘连接的第二研磨盘(22)沿所述第二研磨盘(22)的轴线向所述第一研磨盘(21)趋近，并对分布于所述第一研磨盘(21)各内凹弧线沟槽内的被加工凸度圆锥滚子(3)施加工作压力；

所述滚子送进机构(45)分别安装在所述第二研磨盘各螺旋槽(2211)的入口(22118)处，用于在所述第一研磨盘任一内凹弧线沟槽(2111)的入口(21118)与所述第二研磨盘螺旋槽(2211)的入口(22118)发生交会时将一个被加工凸度圆锥滚子(3)推送进入所述第一研磨盘内凹弧线沟槽(2111)的入口(21118)；

对应于主机构型二：

所述主轴装置(18)安装在所述滑台(14)上，通过与其连接的所述上托盘(15)驱动所述第二研磨盘(22)绕其轴线回转；所述下托盘(16)安装在所述基座(11)上，所述第一研磨盘(21)和下托盘(16)不回转；

研磨加工时，所述第二研磨盘(22)绕其轴线回转；所述滑台(14)在所述立柱(12)或其他导向部件的约束下，连同其上的主轴装置(18)、与所述主轴装置(18)相连的上托盘(15)、以及与所述上托盘(15)相连的第二研磨盘(22)沿所述第二研磨盘(22)的轴线向所述第一研磨盘(21)趋近，并对分布于所述第一研磨盘(21)各内凹弧线沟槽内的被加工凸度圆锥滚子(3)施加工作压力；

所述滚子送进机构(45)分别安装在所述第一研磨盘各内凹弧线沟槽(2111)的入口(21118)处，用于在所述第二研磨盘任一螺旋槽(2211)的入口(22118)与所述第一研磨盘内凹弧线沟槽(2111)的入口(21118)发生交会时将一个被加工凸度圆锥滚子(3)推送进入所述第一研磨盘内凹弧线沟槽(2111)的入口(21118)；

对应于主机构型三：

设置有两套主轴装置(18)，其中一套主轴装置(18)安装在所述基座(11)上，通过与其连接的所述下托盘(16)驱动所述第一研磨盘(21)绕其轴线回转，另一套主轴装置(18)安装在所述滑台(14)上，通过与其连接的所述上托盘(15)驱动所述第二研磨盘(22)绕其轴线回转；所述两套主轴装置(18)均设置有锁死机构，同一时间只允许所述第一研磨盘(21)和第二研磨盘(22)之一回转，而另一研磨盘处于周向锁死状态；

当研磨设备的磁性研磨盘(2)以方式一回转进行研磨加工时，所述第一研磨盘(21)与第二研磨盘(22)的相对运动与所述主机构型一相同；所述滚子送进机构(45)的安装位置和作用与所述主机构型一相同；

当研磨设备的磁性研磨盘(2)以方式二回转进行研磨加工时，所述第一研磨盘(21)与第二研磨盘(22)的相对运动与所述主机构型二相同；所述滚子送进机构(45)的安装位置和作用与所述主机构型二相同。

4.根据权利要求3所述用于铁磁性材质的凸度圆锥滚子滚动表面精加工的研磨设备，其特征在于，研磨加工时，所述第一研磨盘基面(214)与所述第二研磨盘基面(224)重合；所述第一研磨盘的正面(211)上连接相邻的两个内凹弧线沟槽(2111)的过渡面(2112)与所述第二研磨盘的正面(221)上连接相邻螺旋槽(22211)的过渡面(212)间存有间隙。

5.根据权利要求3所述用于铁磁性材质的凸度圆锥滚子滚动表面精加工的研磨设备，其特征在于，研磨加工时，通过调整所述磁性研磨盘(2)中的第二研磨盘基体内部的环状磁性结构(226)的磁场强度，使得所述第二研磨螺旋槽的工作面(22111)对所述铁磁性材质的被加工凸度圆锥滚子(3)绕自身轴线(31)旋转所产生的滑动摩擦驱动力矩大于所述第一研磨盘内凹弧线沟槽的工作面(21111)对所述铁磁性材质的被加工凸度圆锥滚子(3)绕自身轴线(31)旋转所产生的滑动摩擦阻力矩，从而驱动所述铁磁性材质的被加工凸度圆锥滚子(3)绕自身轴线(31)连续旋转。