CN212169976U - 一种用于超硬陶瓷球体部件研制的辅助研磨分离器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种轴承关键部件陶瓷滚动体的辅助加工装置，尤其涉及一种用于超硬陶瓷球体部件研制的辅助研磨分离器装置。本实用新型采用的技术方案是：一种用于超硬陶瓷球体部件研制的辅助研磨分离器装置，包括圆形盖板、挡片、滚动轴承，在所述圆形盖板的中心开有固定圆环，所述盖板通过固定圆环与滚动轴承过盈配合，多个挡片间隔均匀的安装在所述圆形盖板的外圆周面上。本实用新型的优点是：结构简单，研磨效果好，加工效率高。采用本实用新型的装置，能实现陶瓷球研磨过程中表面材料的均匀去除，大大提高陶瓷球的球度，并提升加工效率。此外，若遇到不同尺寸陶瓷球的研磨需求，可通过改变挡片的数量和距离适应不同尺寸陶瓷球。

Description

一种用于超硬陶瓷球体部件研制的辅助研磨分离器装置

技术领域

本实用新型涉及一种轴承关键部件陶瓷滚动体的辅助加工装置，尤其涉及一种超硬陶瓷球体部件研制的辅助研磨分离器装置。

背景技术

轴承广泛应用于机械系统，是决定机械传动系统动静态特性的一个关键元件。特别是在对精密运动要求极高的高端装备中，轴承的精度直接决定了装备的寿命和性能，高精度滚动轴承是决定高端装备能否安全可靠运行的核心基础件，因此对轴承部件的制造精度提出了很高的要求。球形滚动体是轴承的核心元件之一，其制造精度和性能直接决定了轴承的使用性能。特别是在重载、酸性、冷热交替等极端环境下，当前轴承滚动体多采用钢球材料，其使用性能较差，制约着整机部件精度的提高。而超硬陶瓷材料如氮化硅、碳化硅等具有硬度高、密度小、比刚度高、热膨胀系数小、化学性质稳定等优点，是一种替代钢球作为轴承滚动体的有效材料，在重型车辆、航空航天、舰船等领域具有广阔的应用前景。

目前陶瓷球的加工成形包括粗球胚成型、光球、粗磨和精磨等工序，其中粗磨和精磨通常是通过机械研磨加工来实现，其采用的设备与钢球研磨设备相同。钢球研磨机通常为立式，粗球放置于带有沟槽结构的下研磨盘上，并由上压盘通过液压或者机械加压方式压紧。在研磨过程中，电机带动下研磨盘旋转，粗球在微细研磨颗粒的作用下发生微量材料去除，最终形成指定尺寸和精度的精球。目前陶瓷球的下研磨盘沟槽形状大多为环形V槽。

由于超硬陶瓷材料具有高硬度和脆性断裂等特性，其研磨过程与钢球相比存在极大困难，需要对超硬陶瓷材料的成球理论、加工变形机理、工艺参数优化、加工设备和检测方法等进行研究。为了实现球体研磨成型，要求球体研磨轨迹为多条极接近于球体的包络线组成，也就要求球体在研磨过程自转轴对公转轴的相对空间方位不断变化。因此提高研磨精度需要增加陶瓷球的滑动，保证陶瓷球在研磨过程中球的自旋角随着下研磨板旋转而不断变化，有利于球面上每个质点的等概率研磨。而目前使用环形V槽对超硬陶瓷材料进行精密研磨时，环形V槽的圆心与下研磨盘的旋转轴线重叠，导致球体转动的轴线保持不变。并且，由于陶瓷材料硬度极高，并且存在脆性，其施加的研磨压力和转速都比钢球要小，导致陶瓷球体的自旋困难，球体旋转轴线单一，致使研磨过程存在加工效率低的问题。此外，由于球体自旋困难、旋转轴线单一，加之铸铁研磨盘的硬度小于陶瓷材料，导致研磨过程中V槽侧壁磨损严重，直接降低了球体加工精度。

因此，亟需开发针对超硬陶瓷材料球体研磨的辅助研磨装置，从而实现高精度陶瓷球的高效研磨制备。

实用新型内容

本实用新型的目的是：为了解决超硬陶瓷材料球体部件的精密研磨过程存在的球体自旋程度低导致的加工精度低、加工效率低的问题，提供一种超硬陶瓷材料精密球形零件的辅助研磨分离器装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种用于超硬陶瓷球体部件研制的辅助研磨分离器装置，包括圆形盖板、挡片、滚动轴承，在所述圆形盖板的中心开有固定圆环，所述盖板通过固定圆环与滚动轴承过盈配合，多个所述挡片间隔均匀的安装在所述圆形盖板的外圆周面上。

所述挡片呈L状，L状的挡片包括一体成型的水平段以及竖直段，该挡片通过其水平段的端部由连接件连接固定在圆形盖板的外圆周面上，挡片的竖直段垂直向下设置。

为了避免挡片与陶瓷球碰撞造成陶瓷球局部破坏，要求挡片的杨氏模量小于碳化硅杨氏模量的1/4，因此所述挡片由黄铜材料制作而成。

相邻挡片之间的间距由待研磨的陶瓷球体的尺寸确定，且相邻挡片之间的间距略大于待带研磨的陶瓷球体的直径。

所述连接件为螺丝。

由于上述技术方案的应用，本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

本实用新型的用于超硬陶瓷球体部件研制的辅助研磨分离器装置，结构简单，研磨效果好，加工效率高，灵活性好。采用本实用新型的装置，能实现陶瓷球研磨过程中表面材料的均匀去除，大大提高陶瓷球的球度，并提升加工效率。此外，若遇到不同尺寸陶瓷球的研磨需求，可通过改变挡片的数量和距离适应不同尺寸的陶瓷球。

附图说明

附图1为本实用新型结构示意图。

附图2位本实用新型工作状态示意图。

附图3为工作过程中，陶瓷球体表面研磨轨迹—球包络线的示意图。

以上附图中：1、挡片，1-1、水平段，1-2、以及竖直段，2、圆形盖板，3、滚动轴承，4、固定圆环，5、陶瓷球体，6、钢球，7、上研磨盘，8、下研磨盘，9、连接件。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例一：

如图所示，作为本实用新型的第一个实施例，一种用于超硬陶瓷球体部件研制的辅助研磨分离器装置，该装置设置在上研磨盘7和下研磨盘8之间，其包括圆形盖板2、挡片1、滚动轴承3，在所述圆形盖板2的中心开有固定圆环4，所述盖板2通过固定圆环4与滚动轴承3过盈配合，多个所述挡片1间隔均匀的安装在所述圆形盖板2 的外圆周面上。

优选的，作为实用新型的第二个实施例，本实施例是对实施例一的进一步限定，所述挡片1呈L状，L状的挡片1包括一体成型的水平段1-1以及竖直段1-2，该挡片1通过其水平段的端部由螺丝9连接固定在圆形盖板2的外圆周面上，挡片的竖直段1-2垂直向下设置。

优选的，作为本实用新型的第三个实施例，本实施例是对实施例二的进一步限定，所述挡片1由黄铜材料制作而成。因为黄铜的材质比较软，其可以避免挡片影响陶瓷球的表面质量。

优选的，作为本实用新型的第四个实施例，本实施例也是对实施例一的进一步限定，相邻挡片1之间的间距由待研磨的陶瓷球体5的尺寸确定，且相邻挡片1之间的间距略大于待带研磨的陶瓷球体5的直径。

本实用新型的辅助研磨分离器与下研磨盘的工作状态如图2所示。在安装时，首先，将滚动轴承3按照过盈配合的方式放入下研磨盘8的内孔上半部分，轴承3的下部与内孔上半部分的台阶平起，轴承3上部与下研磨盘8上表面距离为10mm。其次，在下研磨盘8的环形V槽内侧距离50mm处再开设一圈第二V槽，在第二V槽上面放满直径为8mm的钢球6，然后将圆形盖板2置于钢球6上，从而使分离器的圆形盖板2与下研磨盘8间实现滚动摩擦，减少摩擦磨损。

本实用新型的工作原理是：将传统的设置在下研磨盘8上的环形 V槽通过若干个挡片1离散为多个等弧长的V槽，在每一弧段内，V 槽的弧长略大于陶瓷球体5直径。在研磨过程中，陶瓷球体5在未与挡片1接触时，球体自转角不变，材料去除只发生在同一轨迹上，这与传统环形V槽类似。但是，当陶瓷球体5与挡片1接触后，陶瓷球体5的研磨轨迹被强制换向，改变其自旋轴线，实现不同于上一轨迹的局部材料快速去除。每一个研磨轨迹对应于图3所示的包络线。在研磨过程中，陶瓷球体5与挡片1发生多次接触，使陶瓷球体5在研磨过程中发生等同于接触次数的换向次数，自旋轴线多次改变，最终使陶瓷球体5的研磨轨迹近似于球体，可以显著提高陶瓷球体的研磨加工效率。此外，在每一次自旋轴线改变过程中，由于陶瓷球体5 与弧段V槽接触位置的改变，弧段V槽侧壁的磨损也会随之降低，因此也会显著提高陶瓷球的研磨加工精度。

本实用新型辅助研磨分离器装置的主体设计步骤是：首先根据图 2中，下研磨盘8上的环形V槽的尺寸,确定图1中环形盖板2的外径和中心孔尺寸，(确保环形盖板2的直径与下研磨盘上的环形V槽的中心直径相同)；然后选择滚动轴承3的型号；其次，根据陶瓷球体5的粗球尺寸，确定图1中挡片1的间距与数量。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进或替换，这些改进或替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于超硬陶瓷球体部件研制的辅助研磨分离器装置，其特征在于：包括圆形盖板(2)、挡片(1)、滚动轴承(3)，在所述圆形盖板(2)的中心开有固定圆环(4)，所述圆形盖板(2)通过固定圆环(4)与滚动轴承(3)过盈配合，多个所述挡片(1)间隔均匀地安装在所述圆形盖板(2)的外圆周面上。

2.根据权利要求1所述的一种用于超硬陶瓷球体部件研制的辅助研磨分离器装置，其特征在于：所述挡片(1)呈L状，L状的挡片包括一体成型的水平段(1-1)以及竖直段(1-2)，该挡片(1)通过其水平段的端部由连接件(9)连接固定在圆形盖板(2)的外圆周面上，挡片(1)的竖直段(1-2)垂直向下设置。

3.根据权利要求1所述的一种用于超硬陶瓷球体部件研制的辅助研磨分离器装置，其特征在于：所述挡片(1)由黄铜材料制作而成。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于超硬陶瓷球体部件研制的辅助研磨分离器装置，其特征在于：相邻挡片(1)之间的间距由待研磨的陶瓷球体的尺寸确定。

5.根据权利要求2所述的一种用于超硬陶瓷球体部件研制的辅助研磨分离器装置，其特征在于：所述连接件(9)为螺丝。

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