WO2020024878A1 - 用于轴承滚子滚动表面精加工的研磨盘套件、设备及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于轴承滚子的滚动表面精加工的研磨盘套件，包括一对同轴的第一、二研磨盘（21/22），第一研磨盘正面（211）包括一组放射状分布的直线沟槽；第二研磨盘正面（221）包括一条或多条螺旋槽；研磨加工时，对应螺旋槽（2211）与直线沟槽（2111）的每一交会处，分布一个被加工轴承滚子，其滚动表面分别与直线沟槽和螺旋槽的工作面（21111/22111）发生接触；在螺旋槽工作面（22111）的摩擦驱动和推挤作用下，被加工轴承滚子在绕自身轴线旋转的同时沿直线沟槽平动。研磨盘套件可提高轴承滚子滚动表面的形状精度和尺寸一致性，提高加工效率，降低加工成本。还提供了一种研磨设备以及一种研磨方法。

Description

用于轴承滚子滚动表面精加工的研磨盘套件、设备及方法 技术领域

本发明涉及一种用于轴承滚子滚动表面精加工的研磨盘套件、研磨设备及研磨方法，属于轴承滚动体精密加工技术领域。

背景技术

滚子轴承(圆柱滚子轴承和圆锥滚子轴承)广泛应用于各类旋转机械。作为滚子轴承重要零件之一的轴承滚子(圆柱滚子和圆锥滚子)，其滚动表面的形状精度和尺寸一致性对滚子轴承的性能具有重要影响。现阶段，公知的轴承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。公知的轴承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，圆柱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异向斜置的超精导辊和一个(或一组)装有油石的超精头组成，圆柱滚子由导辊支撑并驱动，在作旋转运动的同时又沿一与圆柱滚子滚动表面素线相适应的轨迹作低速进给运动，在超精头以较低的压力将油石压向圆柱滚子滚动表面的同时油石沿圆柱滚子滚动表面的素线作高速微幅往复振动，对圆柱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，同一批次的圆柱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，圆柱滚子在导辊的支撑并驱动下作旋转运动，在超精头以较低的压力将油石压向圆柱滚子滚动表面的同时油石沿一与圆柱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，对圆柱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，同一批次的圆柱滚子逐个进入加工区域并经受油石超精加工。

上述两种圆柱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圆柱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)圆柱滚子进行加工，被加工圆柱滚子滚动表面的材料去除量几乎不受同批次圆柱滚子滚动表面直径差异的影响，因此用超精加工设备加工圆柱滚子滚动表面很难有效改善被加工圆柱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圆柱滚子滚动表面的形状精度和尺寸一致性提升受到制约。

现阶段，涉及圆柱滚子滚动表面精加工的装置(设备)和方法还包括以下几种：

中国专利公报，公布号CN102476350A：公开了一种圆柱滚子外径无心研磨加工装置，包括两个半径一大一小的铸铁研磨辊，研磨辊之间有间隔，间隔上方安装有送料槽，送料槽上方设置有上压板，上压板上方加装有加压重锤，上压板与滚子的接触面为圆弧形。两研磨辊的线速度不同，使得圆柱滚子与研磨辊之间产生相对滑动。调整小研磨辊在垂直和水平方向的角度可驱动滚子沿轴线方向进给。研磨辊在驱动圆柱滚子的同时，也对滚子表 面进行研磨加工。

中国专利公报，公布号CN204736036U：公开了一种用于精密圆柱滚子外圆面研磨的加工装置。其特征在于：加工装置包括气缸、支撑架、磨具底板、磨具、驱动辊和底座，两个驱动辊与加工装置的对称中心平面平行，一个驱动辊的左边端在铅垂面内上翘与水平面相交成1～5°，另一个驱动辊的右边端在铅垂面内下翘与水平面相交成1～5°；两驱动辊表面涂覆有阻尼涂层以增大磨擦系数。磨具固定在磨具底板上，通过气缸施加加工压力，气缸安装在支撑架上，支撑架和驱动辊安装在底座上。加工时将圆柱滚子置于驱动辊一端，两个驱动辊产生的切向力使圆柱滚子绕中心轴旋转，产生的轴向力使圆柱滚子沿中心轴贯穿进给，磨具对滚子圆柱表面进行加工。

上述两种装置均采用两驱动辊支撑并驱动圆柱滚子前进，与圆柱滚子前进方向垂直的上方设有磨具对圆柱滚子圆柱表面进行加工，加工时所有圆柱滚子依次通过加工区域。此类装置具有与超精加工设备相同的两方面技术缺陷。

中国专利公报，公布号CN104608046A：公开了一种轴承圆柱滚子圆柱面超精密加工方法，其特征在于：采用双平面式圆柱零件外圆超精密加工设备对待加工圆柱滚子进行研磨；所采用的双平面式圆柱零件外圆超精密加工设备包括：上研磨盘、下研磨盘、外齿圈、偏心轮和保持架，其中上研磨盘、下研磨盘、外齿圈和偏心轮的转轴均同心放置，各自独立驱动；圆盘形保持架的盘面上开有多个工件夹持槽孔，槽孔呈放射状分布；保持架的旋转轴与偏心轮的中心同心设置，而保持架的中心与偏心轮的轴心存在偏距；保持架与外齿圈的齿轮配合，保持架由外齿圈和偏心轮同时驱动。研磨前将圆柱滚子置于保持架的槽孔中，对上研磨盘施加下压力；工件位于上研磨盘和下研磨盘之间，并与上、下研磨盘接触；驱动上研磨盘、下研磨盘、外齿圈和偏心轮旋转，工件在上、下研磨盘的驱动下作滚动运动的同时，也在保持架的驱动下绕上研磨盘和下研磨盘作摆线运动。

中国专利公报，公布号CN103522166A：公开了一种基于上盘偏心加压的圆柱形零件外圆加工方法，其特征在于：该加工方法的加工装置包括上研磨盘、保持架和下研磨盘。上研磨盘位于下研磨盘的上方，保持架位于上研磨盘与下研磨盘之间，保持架的转轴和下研磨盘的转轴呈同轴设置，上研磨盘的转轴与保持架的转轴存在确定偏距。加工时，加载装置通过上研磨盘偏心作用于圆柱形零件，通过上研磨盘和下研磨盘平面配合磨料对圆柱形零件外圆进行加工。

中国专利公报，公布号CN105798765A：公开了一种四平面往复式圆柱滚子研磨方法与装置，其特征在于：机架内设有由动力源带动转动的安装架，安装架周向外壁上设有若干用于安装圆柱滚子的安装槽；机架上与安装架对应设有与圆柱滚子滑动配合的研磨板。使用的时候将圆柱滚子安装在安装架上，通过转动安装架对研磨板中的多个圆柱滚子同时进行研磨。

上述的三种装置(设备)均可同时对多个圆柱形零件进行加工，直径较大的圆柱形零件圆柱表面材料去除量较大，有利于尺寸一致性的提高。但是，由于其加工装置(设备)的封闭特征，此类装置(设备)不具备大批量生产能力。

中国专利公报，公布号CN104493689A和CN104493684A：公开了一种圆柱形零件双盘直槽研磨盘、研磨设备与研磨方法，所述设备包括工件推进装置、工件输送装置和研磨盘装置。所述研磨盘装置包括第一、第二研磨盘，两研磨盘相对转动，第一研磨盘的工作 面为平面，第二研磨盘与第一研磨盘相对的表面上设有一组放射状的直沟槽，直沟槽的两侧面为第二研磨盘的工作面，第二研磨盘的工作面的横断面轮廓呈圆弧形或V字形或具有圆弧的V字形，所述待加工件与直沟槽的接触点或接触圆弧的中点处的法平面与所述直沟槽的基准面的夹角的取值范围为30～60°；所述直沟槽的近第二研磨盘的中心一端为推进口，所述直沟槽的另一端为出料口，所述工件推进装置设置在第二研磨盘中心通孔内，包括主体及其上安装的多个推料机构和储料槽。

利用该设备研磨圆柱滚子圆柱表面时，一方面，圆柱滚子可在研磨盘内外循环，具备大批量生产的能力；另一方面，在研磨加工区域，该设备可同时对大量圆柱滚子进行比较式加工，实现对直径较大的圆柱滚子的圆柱表面材料多去除，有利于圆柱滚子圆柱表面尺寸一致性的提高。

但是，对于现有的双盘直槽研磨盘，受第二研磨盘中心通孔直径的制约，在第二研磨盘上可设置的直沟槽数量较少。改进方案：第一研磨盘工作面为圆锥面，在第二研磨盘与第一研磨盘工作面(圆锥面)相对的盘面上设有一组放射状的直沟槽。一方面，在第二研磨盘外径和直沟槽长度一定的条件下，可通过调整第一研磨盘圆锥面的锥顶角以增大中心通孔的直径，从而增加第二研磨盘上的直沟槽数量。随着第二研磨盘上直沟槽数量的增加，同时参与研磨加工的圆柱滚子数增加，将有助于提高圆柱滚子圆柱表面的研磨加工效率和尺寸一致性。另一方面，与平面研磨盘相比，圆锥面研磨盘具有自定心的优势，更有助于圆柱滚子圆柱表面尺寸一致性的提高。

而且，利用现有的双盘直槽研磨盘研磨圆柱滚子时，工件推进装置须不断向被加工圆柱滚子施加轴向推力，以维持被加工圆柱滚子沿直沟槽的轴向进给，对工件推进装置的轴向推进能力要求较高。改进方案：将第一研磨盘的平面型工作面设计为螺旋槽型工作面，工件推进装置只需将被加工圆柱滚子推进至直沟槽和螺旋槽的交叉处，被加工圆柱滚子后续的轴向进给就可以借助螺旋槽工作面的螺旋推进完成。

另外，如何保证待加工件在研磨加工中实现自旋的条件在研磨加工的压力和研磨润滑条件下，第一研磨盘的工作面材料与待加工件材料之间的摩擦系数大于第二研磨盘的工作面材料与待加工件材料之间的摩擦系数”，在实际研磨加工中实现较为困难，既能满足此摩擦系统条件又具备良好研磨性能的第一研磨盘和第二研磨盘工作面材料的配对较难选择。

目前，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，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圆锥滚子滚动表面素线相适应的轨迹作低速进给运动，在超精头以较低的压力将油石压向圆锥滚子滚动表面的同时油石沿圆锥滚子滚动表面的素线作高速微幅往复振动，对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，圆锥滚子在导辊的支撑并驱动下作旋转运动，在超精头以较低的压力将油石压向圆锥滚子滚动表面的同时油石沿一与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)圆锥滚子进行加工，被加工圆锥滚子滚动表面的材料去除量几乎不受同批次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圆锥滚子滚动表面很难有效改善被加工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。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于轴承滚子滚动表面精加工的研磨盘套件、研磨设备及研磨方法，安装有本发明研磨盘套件的研磨设备具有大批量轴承滚子(圆柱滚子和圆锥滚子)滚动表面的精加工能力，可实现轴承滚子滚动表面高点材料多去除、低点材料少去除，直径较大的轴承滚子滚动表面的材料多去除、直径较小的轴承滚子滚动表面的材料少去除，从而可提高圆柱滚子和圆锥滚子的滚动表面的形状精度和尺寸一致性，可以提高圆柱滚子和圆锥滚子的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，本发明提出的一种用于轴承滚子的滚动表面精加工的研磨盘套件，包括一对同轴的第一研磨盘和第二研磨盘，第一研磨盘正面与第二研磨盘正面相对布置；所述第一研磨盘正面包括一组放射状分布的直线沟槽和连接相邻直线沟槽的过渡面；所述第二研磨盘正面包括一条或多条螺旋槽和连接相邻螺旋槽的过渡面；研磨加工时，对应所述第二研磨盘的螺旋槽与所述第一研磨盘的直线沟槽的每一交会处，在所述第一研磨盘的直线沟槽内沿所述直线沟槽分布一个被加工轴承滚子；所述轴承滚子是圆柱滚子或是圆锥滚子；对应每一交会处，所述第一研磨盘的直线沟槽工作面与第二研磨盘的螺旋槽工作面合围而成的区域为研磨加工区域；被加工轴承滚子的滚动表面分别与所述直线沟槽工作面和螺旋槽工作面发生接触；在所述螺旋槽工作面的摩擦驱动和推挤作用下，被加工轴承滚子在绕自身轴线旋转的同时沿所述直线沟槽平动，被加工轴承滚子的滚动表面与所述直线沟槽工作面发生相对滑动，从而实现对被加工轴承滚子的滚动表面的研磨加工。

进一步地，本发明所述的研磨盘套件，其中，所述直线沟槽工作面在直线沟槽扫描面上，所述直线沟槽扫描面为等截面扫描面；所述直线沟槽扫描面的扫描路径为直线，所述直线沟槽扫描面的母线在直线沟槽法截面内；所述扫描路径为直线沟槽基线，所有所述直线沟槽基线分布于一正圆锥面上，所述正圆锥面为第一研磨盘基面，所述第一研磨盘基面的轴线为第一研磨盘轴线，所述第一研磨盘基面的锥顶角为2α；

对于圆柱滚子，在所述直线沟槽法截面内，所述直线沟槽扫描面的法截面轮廓为一曲率半径与所述被加工圆柱滚子的滚动表面的曲率半径相等的圆弧；所述直线沟槽基线过所述法截面轮廓的曲率中心；所述直线沟槽基线在第一研磨盘轴截面内，包含所述直线沟槽基线的第一研磨盘轴截面为直线沟槽工作面的中心平面；研磨加工时，被加工圆柱滚子的 轴线在所述直线沟槽工作面的中心平面内，被加工圆柱滚子的滚动表面与所述直线沟槽工作面发生面接触，被加工圆柱滚子的轴线重合于所述直线沟槽基线；

对于圆锥滚子，在所述直线沟槽法截面内，所述直线沟槽扫描面的法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；所述直线沟槽工作面的中心平面为包含所述直线沟槽扫描面的法截面轮廓对称线和所述直线沟槽基线的平面；所述直线沟槽基线在第一研磨盘轴截面内，所述直线沟槽工作面的中心平面与包含所述直线沟槽基线的所述第一研磨盘轴截面重合；研磨加工时被加工圆锥滚子的轴线在所述直线沟槽工作面的中心平面内，所述被加工圆锥滚子的滚动表面与所述直线沟槽工作面的两对称侧面分别发生线接触；所述直线沟槽基线过被加工圆锥滚子的滚动表面在其轴线上的映射的中点；所述被加工圆锥滚子的半锥角为

所述被加工圆锥滚子的轴线与所述直线沟槽基线的夹角为γ，

所述螺旋槽工作面包括工作面一和工作面二；

圆柱滚子研磨加工时，在所述第一研磨盘的直线沟槽工作面的约束下，被加工圆柱滚子的滚动表面与所述工作面一发生线接触，被加工圆柱滚子的一端面倒圆角与所述工作面二发生线接触或点接触；圆锥滚子研磨加工时，在所述第一研磨盘的直线沟槽工作面的约束下，被加工圆锥滚子的滚动表面与所述工作面一发生线接触，被加工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工作面二发生线接触；

所述工作面一和工作面二分别在扫描面一和扫描面二，所述扫描面一和扫描面二均为等截面扫描面；所述扫描面一和扫描面二的扫描路径均为过所述被加工轴承滚子的滚动表面在其轴线上的映射(CD)的中点(Q)、且分布于一正圆锥面上的正圆锥螺旋线；所述正圆锥螺旋线为螺旋槽基线，所述正圆锥面为第二研磨盘基面，所述第二研磨盘基面的轴线为第二研磨盘轴线；

对于圆柱滚子，所述螺旋槽基线为正圆锥等角螺旋线或正圆锥非等角螺旋线；对于圆锥滚子，所述螺旋槽基线为正圆锥等角螺旋线；

所述扫描面一和扫描面二的母线均在第二研磨盘轴截面内；所述第二研磨盘基面的锥顶角为2β；

所述第一研磨盘基面的锥顶角与第二研磨盘基面的锥顶角满足关系：2α+2β＝360°；

当2α＝2β＝180°时，所述第一研磨盘轴线垂直于所述第一研磨盘基面，所述第二研磨盘轴线垂直于所述第二研磨盘基面，且除所述直线沟槽基线在所述第一研磨盘轴截面内之外还存在所述直线沟槽基线不在所述第一研磨盘轴截面内的情形；当所述直线沟槽基线不在所述第一研磨盘轴截面内时，所述直线沟槽工作面的中心平面平行于所述第一研磨盘轴线。

本发明所述的研磨盘套件，其中，对于圆锥滚子，当被加工圆锥滚子的滚动表面设计有凸度时，与之相适应的直线沟槽工作面所在的直线沟槽扫描面的法截面轮廓根据所述滚动表面的凸度曲线进行相应的修形。

为了后续叙述方便，将上述的没有磁性结构的研磨盘套件记为非磁性研磨盘套件。

进一步地，将本发明中所述的研磨盘套件用于加工铁磁性材质的轴承滚子，其中，第二研磨盘基体还可以由导磁材料制造，在所述第二研磨盘基体的内部嵌装有环状磁性结 构，在所述第二研磨盘正面上嵌入有一组圆环带状或螺旋带状的非导磁材料；所述第二研磨盘基体的导磁材料和嵌入的圆环带状或螺旋带状的非导磁材料在所述第二研磨盘正面上紧密相连并共同组成所述第二研磨盘正面。

同理，为了后续叙述方便，将上述内部嵌装有环状磁性结构的研磨盘套件记为磁性研磨盘套件。

本发明同时提出了一种用于轴承滚子的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上述的非磁性研磨盘套件；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；

所述研磨盘套件的第一研磨盘与所述下托盘连接，所述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，沿所述第二研磨盘轴线作直线运动；

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的各直线沟槽出口处，用于收集从所述各直线沟槽出口离开由所述直线沟槽工作面与螺旋槽工作面合围而成的研磨加工区域的被加工轴承滚子；所述滚子输送系统用于将被加工轴承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；对于圆柱滚子，所述滚子整理机构用于将被加工圆柱滚子的轴线调整到所述滚子送进机构所要求的方向；对于圆锥滚子，所述滚子整理机构用于将被加工圆锥滚子的轴线调整到所述滚子送进机构所要求的方向，并将被加工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螺旋槽工作面所在的螺旋槽扫描面的轴截面轮廓相适应的指向；

研磨加工时，所述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研磨盘套件以方式一回转；主机构型二用于所述研磨盘套件以方式二回转；主机构型三既适用于所述研磨盘套件以方式一回转，又适用于所述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；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轴线向所述第一研磨盘趋近，并对分布于所述第一研磨盘的各直线沟槽内的被加工轴承滚子施加工作压力；所述滚子送进机构分别安装在所述第二研磨盘的各螺旋槽入口处，用于在所述第一研磨盘的任一直线沟槽入口与所述螺旋槽入口发生交会时将一个被加工轴承滚子推送进入所述直线沟槽入口；

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；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轴线向所述第一研磨盘趋近，并对分布于所述第一研磨盘的各直线沟槽内的被加工轴承滚子施加工作压力；所述滚子送进机构分别安装在所述第一研磨盘的各直线沟槽入口处，用于在所述第二研磨盘的任一螺旋槽入口与所述直线沟槽入口发生交会时将一个被加工轴承滚子推送进入所述直线沟槽入口；

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；所述滚子送进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；所述滚子送进机构的安装位置和作用与所述主机构型二相同。

进一步地，本发明中的用于轴承滚子的滚动表面精加工的研磨设备，用于加工铁磁性材质的轴承滚子，其中的研磨盘套件采用前述的磁性研磨盘套件；该研磨设备中的滚子循环盘外系统还包括滚子退磁装置；所述滚子退磁装置设置在滚子循环盘外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所述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轴承滚子消磁。

本发明同时还提出了一种用于轴承滚子的滚动表面精加工的研磨方法，采用本发明所述的研磨设备，该研磨设备中的研磨盘套件为非磁性研磨盘套件，并包括以下步骤：

步骤一、第二研磨盘沿其轴线向第一研磨盘趋近，至第一研磨盘的直线沟槽工作面与第二研磨盘的螺旋槽工作面合围而成的每一个研磨加工区域的空间能够且仅能够容纳一个被加工轴承滚子；

步骤二、对应于研磨盘套件的回转方式一，第一研磨盘绕其轴线相对于第二研磨盘以1～10rpm低速回转；对应于研磨盘套件的回转方式二，第二研磨盘绕其轴线相对于第一研磨盘以1～10rpm低速回转；

步骤三、启动滚子输送系统、滚子整理机构和滚子送进机构；调整滚子送进机构的送进速度使之与第一研磨盘和第二研磨盘的相对回转速度相匹配；调整滚子输送系统的输送速度和滚子整理机构的整理速度使之与滚子送进机构的送进速度相匹配；从而建立被加工轴承滚子在第一研磨盘和第二研磨盘之间沿直线沟槽基线的直线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；

步骤四、调整第一研磨盘与第二研磨盘的相对回转速度至5～60rpm的相对工作回转速度，调整滚子送进机构的送进速度至工作送进速度使之与第一研磨盘和第二研磨盘的相对工作回转速度相匹配，调整滚子输送系统的输送速度和滚子整理机构的整理速度，使得上述滚子循环盘外系统中滚子收集装置、滚子输送系统、滚子整理机构和滚子送进机构各处的被加工轴承滚子的存量匹配、循环顺畅有序；

步骤五、对研磨加工区域加注研磨液；

步骤六、包括：

1)对于圆柱滚子，第二研磨盘沿其轴线向第一研磨盘进一步趋近，使得研磨加工区域内的被加工圆柱滚子的滚动表面分别与第一研磨盘的直线沟槽工作面发生面接触和与第二研磨盘螺旋槽的工作面一发生线接触；对于圆锥滚子，第二研磨盘沿其轴线向第一研磨盘进一步趋近，使得研磨加工区域内的被加工圆锥滚子的滚动表面分别与第一研磨盘的直线沟槽工作面的两对称侧面和第二研磨盘螺旋槽的工作面一发生线接触、被加工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；

2)对分布于研磨加工区域内的每个被加工轴承滚子平均施加0.5～2N的初始工作压力；被加工轴承滚子在第二研磨盘的螺旋槽工作面的摩擦驱动下绕自身轴线作连续旋转运动；与此同时，被加工轴承滚子在螺旋槽工作面的持续推挤作用下沿第一研磨盘的直线沟槽基线作直线进给运动；被加工轴承滚子的滚动表面开始经受第一研磨盘的直线沟槽工作面和第二研磨盘螺旋槽的工作面一的研磨加工；

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内的每个被加工轴承滚子逐渐增加工作压力至2～50N的正常工作压力；被加工轴承滚子保持步骤六的与第一研磨盘的直线沟槽工作面和第二研磨盘的螺旋槽工作面的接触关系、绕自身轴线的连续旋转运动以及沿直线沟槽基线的直线进给运动，其滚动表面继续经受第一研磨盘的直线沟槽工作面和第二研磨盘螺旋槽的工作面一的研磨加工；

步骤八、经过一段时间的研磨加工后，对被加工轴承滚子进行抽检；当被抽检的被加工轴承滚子的滚动表面的表面质量、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；当被抽检的被加工轴承滚子的滚动表面的表面质量、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、滚子输送系统和滚子整理机构运行，调整第一研磨盘与第二研磨盘的相对转速至零；停止对研磨加工区域加注研磨液；第二研磨盘沿其轴线退回到非工作位置。

进一步地，本发明所述的研磨方法，采用的研磨设备中的研磨盘套件为上述磁性研磨盘套件，用于铁磁性材质的轴承滚子滚动表面的精加工，与前述研磨方法的步骤不同在于：

步骤三、启动滚子退磁装置、滚子输送系统、滚子整理机构和滚子送进机构；调整滚子送进机构的送进速度使之与第一研磨盘和第二研磨盘的相对回转速度相匹配；调整滚子输送系统的输送速度和滚子整理机构的整理速度与滚子送进机构的送进速度相匹配；从而建立被加工轴承滚子在第一研磨盘和第二研磨盘之间沿直线沟槽基线的直线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；

步骤六、包括：

1)第二研磨盘基体内部的环状磁性结构进入工作状态；对于圆柱滚子，第二研磨盘沿其轴线向第一研磨盘进一步趋近，使得研磨加工区域内的被加工圆柱滚子的滚动表面分别与第一研磨盘的直线沟槽工作面发生面接触和与第二研磨盘螺旋槽的工作面一发生线接触；对于圆锥滚子，第二研磨盘沿其轴线向第一研磨盘进一步趋近，使得研磨加工区域内的被加工圆锥滚子的滚动表面分别与第一研磨盘的直线沟槽工作面的两对称侧面和第 二研磨盘螺旋槽的工作面一发生线接触、被加工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；

2)对分布于研磨加工区域内的每个被加工轴承滚子平均施加0.5～2N的初始工作压力；调整环状磁性结构的磁场强度，使得第二研磨盘的螺旋槽工作面对被加工轴承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的直线沟槽工作面对被加工轴承滚子绕自身轴线旋转所产生的滑动摩擦阻力矩，从而驱动被加工轴承滚子绕自身轴线作连续旋转运动；与此同时，被加工轴承滚子在螺旋槽工作面的持续推挤作用下沿第一研磨盘的直线沟槽基线作直线进给运动；被加工轴承滚子的滚动表面开始经受第一研磨盘的直线沟槽工作面和第二研磨盘螺旋槽的工作面一的研磨加工；

步骤九、逐渐减小工作压力并最终至零；停止滚子送进机构、滚子输送系统和滚子整理机构运行，调整第一研磨盘与第二研磨盘的相对转速至零；环状磁性结构切换至非工作状态，停止滚子退磁装置运行；停止对研磨加工区域加注研磨液；第二研磨盘沿其轴线退回到非工作位置。

本发明的研磨方法，其中，所用研磨设备中的研磨盘套件的第二研磨盘内部设置磁性结构的情况，有下述两种情形之一：

情形一、采用固结磨粒研磨方式研磨铁磁性材质的被加工轴承滚子时，在第二研磨盘的内部设置磁性结构，通过调整所述磁性结构的磁场强度，使得所述第二研磨盘的螺旋槽工作面对所述铁磁性材质的被加工轴承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的直线沟槽工作面对所述铁磁性材质的被加工轴承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轴承滚子绕自身轴线连续旋转；

情形二、采用游离磨粒研磨方式研磨铁磁性材质的被加工轴承滚子时，所述第二研磨盘内置磁性结构，以增大所述第二研磨盘的螺旋槽工作面对所述铁磁性材质的被加工轴承滚子绕自身轴线旋转所产生的滑动摩擦驱动力矩，使得所述铁磁性材质的被加工轴承滚子绕自身轴线连续旋转不受所述第一研磨盘的直线沟槽工作面的材料与所述第二研磨盘的螺旋槽工作面的材料的匹配制约。

本发明研磨方法中，在所述第一研磨盘和第二研磨盘首次使用前，利用相同几何参数的被加工轴承滚子对所述第一研磨盘的直线沟槽工作面和第二研磨盘的螺旋槽工作面进行磨合；磨合方法与被加工轴承滚子的研磨方法相同；对于步骤八，对参与磨合的被加工轴承滚子进行抽检，当被抽检的被加工轴承滚子的滚动表面的表面质量、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。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

研磨加工过程中，在第一研磨盘的直线沟槽工作面与第二研磨盘的螺旋槽工作面合围而成的每一个研磨加工区域内。被加工轴承滚子的滚动表面分别与第一研磨盘的直线沟槽工作面和第二研磨盘的螺旋槽工作面发生接触，在第二研磨盘的螺旋槽工作面的摩擦驱动下被加工轴承滚子绕自身轴线旋转，被加工轴承滚子的滚动表面与第一研磨盘的直线沟槽工作面发生相对滑动，从而实现对被加工轴承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直线沟槽工作面的接触应力直接相关，当较大直径的被加工轴承滚子的滚动表面或被加工轴承滚子滚动表面的高点与直线沟槽工作面接触 时，滚动表面与直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轴承滚子的滚动表面或被加工轴承滚子滚动表面的低点与直线沟槽工作面接触时，滚动表面与直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。从而可实现轴承滚子滚动表面的高点材料多去除、低点材料少去除，直径较大的轴承滚子的滚动表面的材料多去除、直径较小的轴承滚子的滚动表面的材料少去除。

由于第一研磨盘的直线沟槽和第二研磨盘的螺旋槽的开放性设计，研磨加工中存在被加工轴承滚子在第一研磨盘和第二研磨盘之间沿直线沟槽基线的直线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轴承滚子原有的次序会被打乱。

一方面，第一研磨盘的直线沟槽和第二研磨盘的螺旋槽的开放性设计非常适应于大批量轴承滚子的滚动表面的精加工；另一方面，经由滚子循环盘外系统时打乱的被加工轴承滚子的次序使得前述特征“轴承滚子滚动表面的高点材料多去除、低点材料少去除，直径较大的轴承滚子的滚动表面的材料多去除、直径较小的轴承滚子的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轴承滚子的滚动表面的形状精度和尺寸一致性；再一方面，第一研磨盘的直线沟槽与第二研磨盘的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轴承滚子参与研磨，从而可以提高轴承滚子的滚动表面的加工效率，降低加工成本。

而且由于第一研磨盘基面的锥面设计，特别地当直线沟槽入口设置在第一研磨盘的外缘时，在第一研磨盘正面上可以设计更多、更长的直线沟槽，即同时会有数量更多的被加工轴承滚子参与研磨。

进一步地，由于第二研磨盘的螺旋槽工作面的设计，被加工轴承滚子沿第一研磨盘的直线沟槽基线的直线进给运动可借助螺旋槽工作面的螺旋推送完成，滚子送进机构的轴向推送能力要求相对较低。

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轴承滚子的力平衡体系中引入了第二研磨盘的螺旋槽工作面对铁磁性材质的被加工轴承滚子的磁吸力，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轴承滚子的工作压力，使得条件“第二研磨盘的螺旋槽工作面对所述铁磁性材质的被加工轴承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的直线沟槽工作面对所述铁磁性材质的被加工轴承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1-1是研磨盘套件实施例一的研磨盘套件示意图；

图1-2(a)是研磨盘套件实施例一的第一研磨盘直线沟槽结构示意及被加工圆柱滚子滚动表面与直线沟槽工作面的接触关系示意图；

图1-2(b)是被加工圆柱滚子的三维结构示意图；

图1-2(c)是研磨盘套件实施例一的第一研磨盘直线沟槽扫描面的扫描轮廓示意图；

图1-3是研磨盘套件实施例一的第一研磨盘基面示意图；

图1-4(a)是研磨盘套件实施例一的第二研磨盘螺旋槽结构示意图；

图1-4(b)是研磨盘套件实施例一的被加工圆柱滚子与螺旋槽工作面的接触关系示意图；

图1-4(c)是研磨盘套件实施例一的正圆锥螺旋线的特征示意图；

图1-5(a)是研磨盘套件实施例一的研磨加工状态下被加工圆柱滚子与研磨盘套件的接触和运动自由度受约束示意图；

图1-5(b)是图1-5(a)中的E部放大图；

图1-6(a)是研磨盘套件实施例一的被加工圆柱滚子与螺旋槽工作面接触示意图一；

图1-6(b)是研磨盘套件实施例一的被加工圆柱滚子与螺旋槽工作面接触示意图二；

图1-7是研磨盘套件实施例一的研磨加工状态下被加工圆柱滚子在直线沟槽和螺旋槽内的分布示意图；

图1-8(a)是研磨设备实施例一研磨设备的主机构型一结构示意图；

图1-8(b)是研磨设备实施例一研磨设备的主机构型二结构示意图；

图1-9(a)是研磨设备实施例一研磨设备主机构型一的被加工圆柱滚子循环示意图；

图1-9(b)是研磨设备实施例一研磨设备的主机构型二的被加工圆柱滚子循环示意图；

图1-10(a)是研磨设备实施例一主机构型一的被加工圆柱滚子在研磨盘套件内外的循环示意图；

图1-10(b)是研磨设备实施例一主机构型一的被加工圆柱滚子在螺旋槽入口处的螺旋槽工作面的推挤作用下进入研磨加工区域示意图；

图1-11(a)是研磨设备实施例一主机构型二的被加工圆柱滚子在研磨盘套件内外的循环示意图；

图1-11(b)是研磨设备实施例一主机构型二的被加工圆柱滚子在螺旋槽入口处的螺旋槽工作面的推挤作用下进入研磨加工区域示意图；

图2-1(a)是研磨盘套件实施例二的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2-1(b)是图2-1(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圆柱滚子的示意图；

图2-2(a)是研磨设备实施例二的研磨设备主机构型一结构示意图；

图2-2(b)是研磨设备实施例二的研磨设备主机构型二结构示意图；

图2-3(a)是研磨设备实施例二的研磨设备主机构型一的被加工圆柱滚子循环示意图；

图2-3(b)是研磨设备实施例二的研磨设备主机构型二的被加工圆柱滚子循环示意图；

图2-4是研磨设备实施例二的主机构型一被加工圆柱滚子在磁性研磨盘套件内外的循环示意图；

图2-5是研磨设备实施例二的主机构型二被加工圆柱滚子在磁性研磨盘套件内外的循环示意图；

图3-1是研磨盘套件实施例三的研磨盘套件示意图；

图3-2(a)是研磨盘套件实施例三的第一研磨盘直线沟槽结构示意及被加工圆锥滚子滚动表面与直线沟槽工作面的接触关系示意图；

图3-2(b)是被加工圆锥滚子的三维结构示意图；

图3-2(c)是被加工圆锥滚子的二维结构示意图；

图3-2(d)是研磨盘套件实施例三的第一研磨盘直线沟槽扫描面直线沟槽的工作面所在的扫描面的扫描轮廓示意图；

图3-3是研磨盘套件实施例三的第一研磨盘基面示意图；

图3-4(a)是研磨盘套件实施例三的第二研磨盘螺旋槽结构示意图；

图3-4(b)是研磨盘套件实施例三的被加工圆锥滚子与螺旋槽工作面的接触关系示意图；

图3-4(c)是研磨盘套件实施例三的正圆锥等角螺旋线的特征示意图；

图3-5(a)是研磨盘套件实施例三的研磨加工状态下被加工圆锥滚子与研磨盘套件研磨盘的接触和运动自由度受约束示意图；

图3-5(b)是图3-5(a)中的E部放大图；

图3-6(a)是研磨盘套件实施例三的被加工圆锥滚子与螺旋槽工作面接触示意图一；

图3-6(b)是研磨盘套件实施例三的被加工圆锥滚子与螺旋槽工作面接触示意图二；

图3-6(c)是研磨盘套件实施例三的被加工圆锥滚子与螺旋槽工作面接触示意图三；

图3-7是研磨盘套件实施例三的研磨加工状态下被加工圆锥滚子在直线沟槽和螺旋槽内的分布示意图；

图3-8(a)是研磨设备实施例三研磨设备的主机构型一结构示意图；

图3-8(b)是研磨设备实施例三研磨设备的主机构型二结构示意图；

图3-9(a)是研磨设备实施例三研磨设备的主机构型一被加工圆锥滚子圆锥滚子循环示意图；

图3-9(b)是研磨设备实施例三研磨设备的主机构型二被加工圆锥滚子圆锥滚子循环示意图；

图3-10(a)是研磨设备实施例三主机构型一的被加工圆锥滚子在研磨盘套件内外的循环示意图；

图3-10(b)是研磨设备实施例三主机构型一的被加工圆锥滚子在螺旋槽入口处的螺旋槽工作面工作面的推挤作用下进入研磨加工区域示意图；

图3-11(a)是研磨设备实施例三主机构型二的被加工圆锥滚子在研磨盘套件内外的循环示意图；

图3-11(b)是研磨设备实施例三主机构型二的被加工圆锥滚子在螺旋槽入口处的螺旋槽工作面工作面的推挤作用下进入研磨加工区域示意图；

图4-1(a)是研磨盘套件实施例四的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4-1(b)是图4-1(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圆柱滚子的示意图。

图4-2(a)是研磨设备实施例四的研磨设备主机构型一结构示意图；

图4-2(b)是研磨设备实施例四的研磨设备主机构型二结构示意图；

图4-3(a)是研磨设备实施例四的研磨设备主机构型一的被加工圆锥滚子循环示意图；

图4-3(b)是研磨设备实施例四的研磨设备主机构型二的被加工圆锥滚子循环示意图；

图4-4是研磨设备实施例四的主机构型一被加工圆锥滚子在磁性研磨盘套件内外的循环示意图；

图4-5是研磨设备实施例四的主机构型二被加工圆锥滚子在磁性研磨盘套件内外的循环示意图；

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；

2-研磨盘套件；

21-第一研磨盘；

211-第一研磨盘正面；

2111-直线沟槽；

21111-直线沟槽工作面；

21112-中心平面；

21113-直线沟槽扫描面；

211131-法截面轮廓；

211132-法截面轮廓对称线；

21114-直线沟槽法截面；

21116-直线沟槽基线(直线沟槽扫描面的扫描路径，直线)；

21117-直线沟槽底线；

21118-直线沟槽入口；

21119-直线沟槽出口；

2112-连接相邻直线沟槽的过渡面；

212-第一研磨盘安装面；

213-第一研磨盘轴线；

214-第一研磨盘基面；

2141-第一研磨盘基面的轴截面截线；

215-第一研磨盘轴截面；

22-第二研磨盘；

220-第二研磨盘基体；

221-第二研磨盘正面；

2211-螺旋槽；

22111-螺旋槽工作面；

221111-工作面一；

221112-工作面二；

221121-扫描面一；

221122-扫描面二；

221131-轴截面轮廓一；

221132-轴截面轮廓二；

22116-螺旋槽基线(螺旋槽工作面所在的扫描面的扫描路径，正圆锥螺旋线)；

221161-正圆锥等角螺旋线；

221162-正圆锥非等角螺旋线；

22117-正圆锥螺旋线的切线；

22118-螺旋槽入口；

22119-螺旋槽出口；

2212-连接相邻螺旋槽的过渡面；

222-第二研磨盘安装面；

223-第二研磨盘轴线；

224-第二研磨盘基面；

2241-第二研磨盘基面的轴截面截线；

2242-第二研磨盘基面素线；

2243-第二研磨盘基面切线；

225-第二研磨盘轴截面；

226-环状磁性结构；

227-磁场(磁力线)；

228-非导磁材料；

3-被加工轴承滚子(圆柱滚子或圆锥滚子)；

31-轴线；

32-滚动表面；

321-接触线；

322-接触线一；

323-滚动表面的轴截面截线；

331-小头端倒圆角；

3312-接触线二；

332-端面倒圆角；

34-大头端；

341大头端倒圆角；

3412-接触线三；

342-大头端球基面；

3422-接触线四；

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-滚子送进通道定位面；

45211-对接螺旋槽工作面一；

45212-对接螺旋槽工作面二；

A、B-直线沟槽扫描面的法截面轮廓在中心平面两侧的远端点；

C、D-被加工轴承滚子的滚动表面在其轴线上映射的两端点；

G-研磨加工时，第一研磨盘的直线沟槽与第二研磨盘的螺旋槽的交会处；

M-组成直线沟槽扫描面的法截面轮廓的任一直线段的中点；

N-被加工圆柱滚子的一端面倒圆角与第二研磨盘螺旋槽的工作面二的接触点；

P-第二研磨盘基面素线上的动点；

Q-被加工圆柱滚子的滚动表面在其轴线上的映射的中点；

α-第一研磨盘基面的锥顶半角；

β-第二研磨盘基面的锥顶半角；

γ-被加工圆锥滚子的轴线与直线沟槽基线的夹角；

θ ₁、θ ₂-直线沟槽扫描面的法截面轮廓在中心平面两侧的远端点的圆心角；

2θ-组成直线沟槽扫描面的法截面轮廓的两条直线段的夹角；

-被加工圆锥滚子的锥角；

λ-螺旋升角；

h-直线沟槽基线与直线沟槽底线的距离；

l ₁-组成直线沟槽扫描面的法截面轮廓的任一直线段的中点到两条直线段延长线的交点的距离；

l ₂-组成直线沟槽扫描面的法截面轮廓的任一直线段的长度；

L-被加工圆锥滚子的滚动表面的轴向长度；

R-被加工圆锥滚子的大头端半径；

SR-被加工圆锥滚子的大头端球基面半径；

d-非导磁材料的嵌入深度；

s-非导磁材料的嵌入间距或螺距；

t-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发明作进一步详细描述。通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。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，并未将本发明的范围仅限于此。

研磨盘套件实施例一：一种用于圆柱滚子滚动表面精加工的研磨盘套件。

该研磨盘套件包括一对同轴的第一研磨盘21和第二研磨盘22，第一研磨盘正面211与第二研磨盘正面221相对布置，如图1-1所示，附图标记213是第一研磨盘轴线，附图标记223是第二研磨盘轴线。

第一研磨盘安装面212和第二研磨盘安装面222分别背对所述第一研磨盘正面211和第二研磨盘正面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与研磨设备上对应的安装基础相连接。

所述第一研磨盘正面211包括一组(不少于3条的)放射状分布的直线沟槽2111和连接相邻直线沟槽的过渡面2112。

如图1-2(a)所示，所述直线沟槽2111的表面包括研磨加工时与被加工圆柱滚子3的滚动表面32发生接触的直线沟槽工作面21111和与被加工圆柱滚子的滚动表面32不发生接触的非工作面(图中未画出)。图1-2(b)所示为被加工圆柱滚子3的三维结构。

如图1-2(a)所示，所述直线沟槽工作面21111在一直线沟槽扫描面21113上，所述直线沟槽扫描面21113为等截面扫描面；所述直线沟槽扫描面21113的扫描路径为直线，所述直线沟槽扫描面21113的母线(即扫描轮廓)在直线沟槽法截面21114内。所述直线沟槽法截面21114是垂直于所述直线沟槽21111的扫描路径(直线)的平面。

如图1-2(a)和图1-2(c)所示，在所述直线沟槽法截面21114内，所述直线沟槽扫描面21113的法截面轮廓211131(即所述直线沟槽法截面21114内的扫描轮廓)为一曲率半径与被加工圆柱滚子的滚动表面32的曲率半径相等的圆弧，所述直线沟槽扫描面21113的扫描路径过所述法截面轮廓211131的曲率中心，定义：所述扫描路径(直线)为直线沟槽基线21116。

所述直线沟槽扫描面21113为等截面扫描面的具体含义为：在所述直线沟槽基线21116的不同位置处的直线沟槽法截面21114内，所述直线沟槽扫描面21113的法截面轮廓211131保持不变。

可以理解到，本发明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，在不影响圆柱滚子3与工作面的接触关系、不影响圆柱滚子滚动表面32的研磨均匀性的前提下工作面是可以不连续的。

如图1-3所示，所有所述直线沟槽基线21116分布于一正圆锥面上，定义：所述正圆锥面为第一研磨盘基面214，所述第一研磨盘基面214的轴线为第一研磨盘轴线213。

定义：所述第一研磨盘基面214的锥顶角2α为在第一研磨盘轴截面215内第一研磨盘基面的轴截面截线2141位于所述第一研磨盘21的实体一侧的夹角，附图标记α为所述第一研磨盘基面214的锥顶半角。

所述直线沟槽基线21116在所述第一研磨盘轴截面215内，定义：包含所述直线沟槽基线21116的第一研磨盘轴截面215为所述直线沟槽工作面21111的中心平面21112。如图1-2(c)所示，在所述直线沟槽法截面21114内，所述直线沟槽工作面21111所在的直线沟槽扫描面21113的法截面轮廓211131在所述中心平面21112两侧的远端点A和B的圆心角θ ₁≤90°、θ ₂≤90°。

研磨加工时，被加工圆柱滚子的轴线31在所述直线沟槽工作面的中心平面21112内，被加工圆柱滚子的滚动表面32与所述直线沟槽工作面21111发生面接触，被加工圆柱滚子轴线31重合于所述直线沟槽基线21116。参见图1-3。

研磨加工时，被加工圆柱滚子3依次自所述第一研磨盘的各直线沟槽入口21118进入所述直线沟槽2111，贯穿通过所述直线沟槽2111并从对应的各直线沟槽出口21119离开 所述直线沟槽2111，参见图1-10(a)和图1-11(a)。

所述第一研磨盘的各直线沟槽入口21118均设在所述第一研磨盘21的外缘，所述第一研磨盘的各直线沟槽出口21119均设在所述第一研磨盘21的内缘。或者所述第一研磨盘的各直线沟槽入口21118均设在所述第一研磨盘21的内缘，所述第一研磨盘的各直线沟槽出口21119均设在所述第一研磨盘21的外缘。推荐所述第一研磨盘的各直线沟槽入口21118均设在所述第一研磨盘21的外缘，所述第一研磨盘的各直线沟槽出口21119均设在所述第一研磨盘21的内缘，参见图1-10(a)和图1-11(a)。

推荐所有所述直线沟槽2111绕所述第一研磨盘轴线213均布。

如图1-4(a)所示，所述第二研磨盘正面221包括一条或多条螺旋槽2211和连接相邻螺旋槽的过渡面2212，图1-9(a)、图1-9(b)和图1-10(a)所示均为两条螺旋槽。

如图1-4(b)所示，所述螺旋槽2211的表面包括研磨加工时与被加工圆柱滚子3发生接触的螺旋槽工作面22111和与被加工圆柱滚子3不发生接触的非工作面。

所述螺旋槽工作面22111包括研磨加工时与被加工圆柱滚子的滚动表面32发生接触的工作面一221111和与被加工圆柱滚子的一端面倒圆角332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。在所述第一研磨盘直线沟槽工作面21111的约束下被加工圆柱滚子的滚动表面32和一端面倒圆角332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的扫描路径相同，所述扫描面一221121和扫描面二221122的扫描路径均为过所述被加工圆柱滚子的滚动表面32在其轴线31上的映射CD的中点Q、分布于一正圆锥面上的正圆锥螺旋线(正圆锥等角螺旋线221161或正圆锥非等角螺旋线221162)。

如图1-4(c)所示，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的扫描路径为第二研磨盘的螺旋槽基线22116，所述正圆锥面为第二研磨盘基面224，所述第二研磨盘基面224的轴线为第二研磨盘轴线223。

所述正圆锥螺旋线22116的特征为：如图1-4(c)所示，所述正圆锥面224上的一条素线2242绕所述正圆锥面224的轴线223作回转运动，一动点P沿所述素线2242作直线运动，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、所述正圆锥面224在动点P的切线2243的夹角为λ，夹角λ为所述正圆锥螺旋线22116的螺旋升角。当所述螺旋升角λ为定角且λ≠0，所述正圆锥螺旋线为正圆锥等角螺旋线221161；当所述螺旋升角λ随所述动点P的位置变化而变化，所述正圆锥螺旋线为正圆锥非等角螺旋线221162。

如图1-4(a)所示，定义：所述第二研磨盘基面224的锥顶角2β为在第二研磨盘轴截面225内第二研磨盘基面的轴截面截线2241位于所述第二研磨盘22实体一侧的夹角，附图标记β为所述第二研磨盘基面224的锥顶半角。

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轴截面225内。

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的轴截面轮廓一221131和扫描面二221122的轴截面轮廓二221132均保持不变。

所述第二研磨盘基面224的锥顶角2β与第一研磨盘基面214的锥顶角2α满足关系：2α+2β＝360°

研磨加工时，在所述第一研磨盘的直线沟槽工作面21111的约束下，如图1-5(a)和图1-5(b)所示，图1-5(b)为图1-5(a)的E部放大，所述被加工圆柱滚子的滚动表面32与所述螺旋槽的工作面一221111发生线接触(相切)，所述被加工圆柱滚子的一端面倒圆角332与所述螺旋槽的工作面二221112发生线接触(相切)或点接触(相切)。所述被加工圆柱滚子3仅具有绕自身轴线31的回转运动自由度。

如图1-5(b)所示，被加工圆柱滚子的滚动表面32与所述螺旋槽的工作面一221111的接触线一322在包含所述被加工圆柱滚子的轴线31的第二研磨盘轴截面225内，所述接触线一322、所述螺旋槽的工作面一221111所在的扫描面一221121的轴截面轮廓一221131、以及所述被加工圆柱滚子的滚动表面的轴截面截线323同在一条直线上。

如图1-6(a)所示，当所述螺旋槽工作面22111所在的螺旋槽扫描面的扫描路径为正圆锥等角螺旋线221161时，由于所述正圆锥等角螺旋线221161的螺旋升角λ为定角，研磨加工时，被加工圆柱滚子3的一端面倒圆角332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二。

如图1-6(b)所示，当所述螺旋槽工作面22111所在的螺旋槽扫描面的扫描路径为正圆锥非等角螺旋线221162时，由于所述正圆锥非等角螺旋线221162的螺旋升角λ不为定角，研磨加工时，被加工圆柱滚子的一端面倒圆角332与所述螺旋槽的工作面二221112发生点接触，接触点N的位置随被加工圆柱滚子3在所述螺旋槽2211上的位置变化而变化；且在包含所述被加工圆柱滚子的轴线31的第二研磨盘轴截面225内，如图1-5(b)所示的所述螺旋槽的工作面一221111所在的扫描面一221121的轴截面轮廓一221131与所述被加工圆柱滚子的滚动表面的轴截面截线323同在一条直线上的同时两者之间存在沿所述直线的相对位移。

如图1-6(a)和图1-6(b)所示，附图标记322为所述被加工圆柱滚子的滚动表面32与所述螺旋槽的工作面一221111的接触线一。

如图1-4(b)所示，所述螺旋槽的工作面二所在的扫描面二的轴截面轮廓二221132(即所述第二研磨盘轴截面225内扫描面二221122的扫描轮廓)的特征与所述被加工圆柱滚子的端面倒圆角332与所述螺旋槽的工作面二221112的接触关系以及所述螺旋槽基线22116直接相关，可根据被加工圆柱滚子的端面倒圆角332与所述螺旋槽的工作面二221112的接触关系以及所述螺旋槽基线22116，利用解析法或借助三维设计软件用图解法确定。

与给定的被加工圆柱滚子3相适应的螺旋槽的工作面二221112所在的扫描面二221122与所述被加工圆柱滚子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的直线沟槽工作面21111对所述给定的被加工圆柱滚子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，确定被加工圆柱滚子的轴线31相对所述第二研磨盘基面224及螺旋槽基线22116的位置和姿态，即所述被加工圆柱滚子的轴线31与所述第二研磨盘基面的轴截面截线2241重合，且与螺旋槽基线22116相交于所述被加工圆柱滚子的滚动表面32在其轴线31上的映射CD的中点Q。将所述被加工圆柱滚子3相对所述第二研磨盘22沿所述螺旋槽基线22116作正圆锥螺旋运 动，去除所述第二研磨盘正面221处的实体上与所述被加工圆柱滚子的一端面倒圆角332发生干涉的材料，在所述第二研磨盘正面221处的实体上形成的与所述被加工圆柱滚子的端面倒圆角331相关的表面即为所述螺旋槽的工作面二221112所在的扫描面二221122。

当所述第一研磨盘的各直线沟槽入口21118设在所述第一研磨盘21的外缘、所述第一研磨盘的各直线沟槽出口21119设在所述第一研磨盘21的内缘时，所述第二研磨盘的各螺旋槽入口22118设在所述第二研磨盘22的外缘、所述第二研磨盘的各螺旋槽出口22119设在所述第二研磨盘22的内缘。当所述第一研磨盘的各直线沟槽入口21118设在所述第一研磨盘21的内缘、所述第一研磨盘的各直线沟槽出口21119设在所述第一研磨盘21的外缘时，所述第二研磨盘的各螺旋槽入口22118设在所述第二研磨盘22的内缘、所述第二研磨盘的各螺旋槽出口22119设在所述第二研磨盘22的外缘，参见图1-9(a)和图1-9(b)。

推荐所有所述螺旋槽2211绕所述第二研磨盘轴线223均布。

当2α＝2β＝180°时，与2α≠2β时的不同在于：所述第一研磨盘基面214和第二研磨盘基面224均为平面；所述第一研磨盘轴线213垂直于所述第一研磨盘基面214，所述第二研磨盘轴线223垂直于所述第二研磨盘基面224，且除所述直线沟槽基线21116在所述第一研磨盘轴截面215内之外还存在所述直线沟槽基线21116不在所述第一研磨盘轴截面215内的情形。当所述直线沟槽基线21116不在所述第一研磨盘轴截面215内时，所述直线沟槽工作面的中心平面21112为包含所述直线沟槽基线21116且平行于所述第一研磨盘轴线213的平面，且研磨加工时，被加工圆柱滚子的轴线31不在所述第一研磨盘轴截面215和第二研磨盘轴截面225内。

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上连接相邻直线沟槽的过渡面2112与所述第二研磨盘正面221上连接相邻螺旋槽的过渡面2212间存有间隙。

如图1-7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直线沟槽2111的每一交会处G，在所述第一研磨盘的直线沟槽2111内沿所述直线沟槽基线21116分布一个被加工圆柱滚子3。定义：对应所述每一交会处G，所述第一研磨盘的直线沟槽工作面21111与所述第二研磨盘的螺旋槽工作面22111合围而成的区域为研磨加工区域。

研磨盘套件实施例二：一种用于铁磁性材质(如GCr15、G20CrNi2MoA、Cr4Mo4V等)的圆柱滚子滚动表面精加工的研磨盘套件。

该研磨盘套件包括一对同轴的第一研磨盘21和第二研磨盘22，与研磨盘套件实施例一所述的研磨盘套件的不同之处在于：

如图2-1(a)和图2-1(b)所示，图2-1(b)为图2-1(a)的F部放大，第二研磨盘基体220由导磁材料制造，在所述第二研磨盘基体220的内部嵌装有环状磁性结构226，以在所述第二研磨盘正面221附近沿所述第二研磨盘基面素线2242方向形成磁场227。在所述第二研磨盘正面221上嵌入有一组圆环带状(或螺旋带状)的非导磁材料228，以增加所述第二研磨盘正面221沿所述第二研磨盘基面素线2242方向的磁阻。所述第二研磨盘基体220的导磁材料和嵌入的圆环带状(或螺旋带状)的非导磁材料228在所述第二研磨盘正面221上紧密相连并共同组成所述第二研磨盘正面221。所述圆环带状(或螺旋带状)的 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的螺旋槽工作面22111附近的磁场227优先通过与所述第二研磨盘的螺旋槽工作面22111发生接触的铁磁性材质的被加工圆柱滚子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。

研磨盘套件实施例三：一种用于圆锥滚子滚动表面精加工的研磨盘套件。

该研磨盘套件包括一对同轴的第一研磨盘21和第二研磨盘22，第一研磨盘正面211与第二研磨盘正面221相对布置，如图3-1所示，附图标记213是第一研磨盘轴线，附图标记223是第二研磨盘轴线。

第一研磨盘安装面212和第二研磨盘安装面222分别背对所述第一研磨盘正面211和第二研磨盘正面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与研磨设备上对应的安装基础相连接。

所述第一研磨盘正面211包括一组(不少于3条的)放射状分布的直线沟槽2111和连接相邻直线沟槽的过渡面2112。

如图3-2(a)所示，所述直线沟槽2111的表面包括研磨加工时与被加工圆锥滚子3的滚动表面32发生接触的直线沟槽工作面21111和与被加工圆锥滚子的滚动表面32不发生接触的非工作面。图3-2(b)和图3-2(c)所示分别为被加工圆锥滚子3的三维结构和二维结构。

如图3-2(a)所示，所述直线沟槽工作面21111在一两侧对称的直线沟槽扫描面21113上，所述直线沟槽扫描面21113为等截面扫描面；所述直线沟槽扫描面21113的扫描路径为直线，所述直线沟槽扫描面21113的母线(即扫描轮廓)在直线沟槽法截面21114内。所述直线沟槽法截面21114是垂直于所述直线沟槽21111的扫描路径(直线)的平面。

如图3-2(a)和图3-2(d)所示，在所述直线沟槽法截面21114内，所述直线沟槽扫描面21113的法截面轮廓211131(即所述直线沟槽法截面21114内的扫描轮廓)为两条对称的直线段，所述任一直线段的中点M与所述两条直线段延长线的交点的距离为l ₁，所述任一直线段的长度为l ₂，所述两条直线段之间的夹角为2θ。

如图3-2(a)所示，定义：过所述两条直线段延长线的交点，且平行于所述直线沟槽扫描面21113的扫描路径的直线为直线沟槽底线21117。

所述直线沟槽工作面21111的中心平面21112为包含所述直线沟槽扫描面21113的法截面轮廓对称线211132和所述直线沟槽扫描面21113的扫描路径的平面。研磨加工时，被加工圆锥滚子的轴线31在所述直线沟槽工作面21111的中心平面21112内，所述被加工圆锥滚子的滚动表面32与所述直线沟槽工作面21111的两对称侧面分别发生线接触(相切)，附图标记321为发生线接触的接触线，所述被加工圆锥滚子的小头端较大头端34更接近所述直线沟槽底线21117。所述直线沟槽扫描面21113的扫描路径过被加工圆锥滚子的滚动表面32在其轴线31上的映射CD的中点Q，定义：所述扫描路径(直线)为直线沟槽基线21116，所述直线沟槽基线21116平行于所述直线沟槽底线21117。

所述直线沟槽扫描面21113为等截面扫描面的具体含义为：在所述直线沟槽基线 21116的不同位置处的直线沟槽法截面21114内，所述直线沟槽扫描面21113的法截面轮廓211131保持不变。

可以理解到，本发明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，在不影响圆锥滚子3与工作面的接触关系、不影响圆锥滚子滚动表面32的研磨均匀性的前提下工作面是可以不连续的。

如图3-3所示，所有所述直线沟槽基线21116分布于一正圆锥面上，定义：所述正圆锥面为第一研磨盘基面214，所述第一研磨盘基面214的轴线为第一研磨盘轴线213。

定义：所述第一研磨盘基面214的锥顶角2α为在第一研磨盘轴截面215内第一研磨盘基面的轴截面截线2141位于所述第一研磨盘21的实体一侧的夹角，附图标记α为所述第一研磨盘基面214的锥顶半角。

所述直线沟槽基线21116在所述第一研磨盘轴截面215内，所述直线沟槽工作面21111的中心平面21112与包含所述直线沟槽基线21116的所述第一研磨盘轴截面215重合。

如图3-2(a)和图3-2(c)所示，所述被加工圆锥滚子3的半锥角为

对于给定大头端半径R、滚动表面的轴向长度L和锥角

的被加工圆锥滚子3，与之相适应的直线沟槽基线21116与直线沟槽底线21117的距离为h，所述被加工圆锥滚子的轴线31与所述直线沟槽基线21116相交于所述被加工圆锥滚子的滚动表面32在其轴线31上的映射CD的中点Q，所述被加工圆锥滚子3的轴线31与所述直线沟槽基线21116的夹角为γ，且：

与所述给定的被加工圆锥滚子3相适应的，组成直线沟槽工作面21111所在的直线沟槽扫描面21113的法截面轮廓211131的两条对称直线段中的任一直线段的中点M与所述两条直线段延长线的交点的距离l ₁、所述任一直线段的长度l ₂、以及所述直线沟槽基线21116与直线沟槽底线21117的距离h，可根据研磨加工时被加工圆锥滚子的滚动表面32与所述直线沟槽工作面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圆锥滚子3相适应的直线沟槽工作面21111所在的直线沟槽扫描面21113与所述被加工圆锥滚子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的直线沟槽工作面21111对所述给定的被加工圆锥滚子3的约束关系，在所述直线沟槽工作面21111的中心平面21112内确定所述被加工圆锥滚子的轴线31相对所述第一研磨盘的直线沟槽基线21116的相对位置和姿态，即所述被加工圆锥滚子3的轴线31与所述直线沟槽基线21116相交于所述被加工圆锥滚子的滚动表面32在其轴线31上的映射CD的中点Q，且与所述直线沟槽基线21116的夹角为γ。将所述被加工圆锥滚子3相对所述第一研磨盘21沿所述直线沟槽基线21116作直线运动，去除所述第一研磨盘正面211处的实体上与所述被加工圆锥滚子的滚动表面32发生干涉的材料，在所述第一研磨盘正面211处的实体上形成的与所述被加工圆锥滚子的滚动表面32相关的两对称表面即为所述直线沟槽工作面21111所在的直线沟槽扫描面21113。

满足给定的被加工圆锥滚子的大头端半径R、滚动表面的轴向长度L和锥角

以及研磨加工时被加工圆锥滚子的滚动表面32与直线沟槽工作面21111的线接触(相切)关系的所述直线沟槽工作面21111所在的直线沟槽扫描面21113的法截面轮廓211131、所述 直线沟槽基线21116与直线沟槽底线21117的距离h和被加工圆锥滚子的轴线31与所述直线沟槽基线21116的夹角γ的组合不是唯一的。

对于滚动表面32设计有凸度的被加工圆锥滚子3，与之相适应的直线沟槽工作面21111所在的直线沟槽扫描面21113的法截面轮廓211131须根据所述滚动表面32的凸度曲线进行相应的修形。修形之后的法截面轮廓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且平行于所述直线沟槽扫描面21113的扫描路径的直线为所述直线沟槽底线21117。

研磨加工时，被加工圆锥滚子3依次自所述第一研磨盘的各直线沟槽入口21118进入所述直线沟槽2111，贯穿通过所述直线沟槽2111并从对应的各直线沟槽出口21119离开所述直线沟槽2111，参见图3-10(a)和图3-11(a)。

所述第一研磨盘的各直线沟槽入口21118均设在所述第一研磨盘21的外缘，所述第一研磨盘的各直线沟槽出口21119均设在所述第一研磨盘21的内缘。或者所述第一研磨盘的各直线沟槽入口21118均设在所述第一研磨盘21的内缘，所述第一研磨盘的各直线沟槽出口21119均设在所述第一研磨盘21的外缘。推荐所述第一研磨盘的各直线沟槽入口221118均设在所述第一研磨盘21的外缘，所述第一研磨盘的各直线沟槽出口21119均设在所述第一研磨盘21的内缘，参见图3-10(a)和图3-11(a)。

推荐所有所述直线沟槽2111绕所述第一研磨盘轴线213均布。

如图3-4(a)所示，所述第二研磨盘正面221包括一条或多条螺旋槽2211和连接相邻螺旋槽的过渡面2212，图3-9(a)、图3-9(b)和图3-10(a)所示均为两条螺旋槽。

如图3-4(b)所示，所述螺旋槽2211的表面包括研磨加工时与被加工圆锥滚子3发生接触的螺旋槽工作面22111和与被加工圆锥滚子3不发生接触的非工作面。

所述螺旋槽工作面22111包括研磨加工时与被加工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。在所述第一研磨盘直线沟槽工作面21111的约束下被加工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的扫描路径相同，均为过所述被加工圆锥滚子的滚动表面32在其轴线31上的映射CD的中点Q、且分布于一正圆锥面上的正圆锥等角螺旋线。

所述正圆锥等角螺旋线的特征为：如图3-4(c)所示，所述正圆锥面224上的一条素线2242绕所述正圆锥面224的轴线223作回转运动，一动点P沿所述素线2242作直线运动，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、所述正圆锥面224在动点P的切线2243的夹角λ为定角，且λ≠0。所述动点P的轨迹即为所述正圆锥等角螺旋线，所述夹角λ为所述正圆锥等角螺旋线的螺旋升角。

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的扫描路径为第二研磨盘的螺旋槽基线22116，所述正圆锥面为第二研磨盘基面 224，所述第二研磨盘基面224的轴线为第二研磨盘轴线223。

如图3-4(a)所示，定义：所述第二研磨盘基面224的锥顶角2β为在第二研磨盘轴截面225内第二研磨盘基面的轴截面截线2241位于所述第二研磨盘22实体一侧的夹角，附图标记β为所述第二研磨盘基面224的锥顶半角。

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轴截面225内。

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的轴截面轮廓一221131和扫描面二221122的轴截面轮廓二221132均保持不变。

所述第二研磨盘基面224的锥顶角2β与第一研磨盘基面214的锥顶角2α满足关系：

2α+2β＝360°

研磨加工时，在所述第一研磨盘的直线沟槽工作面21111的约束下，如图3-5(a)和图3-5(b)所示，图3-5(b)为图3-5(a)的E部放大，所述被加工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直线沟槽2111内的被加工圆锥滚子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直线沟槽2111内的小头端的指向相同。所述小头端的指向取决于所述被加工圆锥滚子3所处的螺旋槽工作面22111所在的螺旋槽扫描面的轴截面轮廓，或者均指向所述第一研磨盘的直线沟槽出口21119，或者均指向所述第一研磨盘的直线沟槽入口21118。所述第一研磨盘同一直线沟槽2111内的被加工圆锥滚子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直线沟槽2111内的小头端的指向可以不同。

如图3-6(a)所示，当在所述第一研磨盘的直线沟槽2111内的被加工圆锥滚子3的小头端指向所述直线沟槽出口21119时，所述被加工圆锥滚子的大头端球基面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四。

如图3-6(b)所示，当在所述第一研磨盘的直线沟槽2111内的被加工圆锥滚子3的小头端指向所述直线沟槽出口21119、且所述螺旋槽基线22116的螺旋升角λ大于一定值或所述被加工圆锥滚子的大头端球基面342的半径SR大于一定值时，所述被加工圆锥滚子的大头端倒圆角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三。

如图3-6(c)所示，当在所述第一研磨盘的直线沟槽2111内的被加工圆锥滚子3的小头端指向所述直线沟槽入口21118时，所述被加工圆锥滚子的小头端倒圆角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二。

如图3-6(a)、图3-6(b)和图3-6(c)所示，附图标记322为所述被加工圆锥滚子的滚动表面32与所述螺旋槽的工作面一221111的接触线一。

如图3-4(b)所示，所述螺旋槽的工作面一221111所在的扫描面一221121的轴截面轮廓一221131(所述第二研磨盘轴截面225内扫描面一221121的扫描轮廓)的特征与所述被加工圆锥滚子的滚动表面32与所述螺旋槽的工作面一221111的线接触关系以及所述螺 旋槽基线22116直接相关。

所述螺旋槽的工作面二221112所在的扫描面二221122的轴截面轮廓二221132(所述第二研磨盘轴截面225内扫描面二221122的扫描轮廓)的特征与所述被加工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的线接触关系以及所述螺旋槽基线22116直接相关。

所述螺旋槽的工作面一221111所在的扫描面一221121的轴截面轮廓一221131和工作面二221112所在的扫描面二221122的轴截面轮廓二221132可分别根据被加工圆锥滚子的滚动表面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的线接触关系以及所述螺旋槽基线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圆锥滚子3相适应的螺旋槽工作面22111所在的螺旋槽扫描面与所述被加工圆锥滚子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的直线沟槽工作面21111对所述给定的被加工圆锥滚子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，确定被加工圆锥滚子的轴线31相对所述第二研磨盘基面224及螺旋槽基线22116的位置和姿态，即所述被加工圆锥滚子的轴线31在所述第二研磨盘轴截面225内，与第二研磨盘基面的轴截面截线2241相交于所述被加工圆锥滚子的滚动表面32在其轴线31上的映射CD的中点Q，且与所述第二研磨盘基面的轴截面截线2241的夹角为γ，且与所述第二研磨盘的螺旋槽基线22116相交于所述被加工圆锥滚子的滚动表面32在其轴线31上的映射CD的中点Q。结合被加工圆锥滚子3的小头端在所述第一研磨盘的直线沟槽2111内的指向，将所述被加工圆锥滚子3相对所述第二研磨盘22沿所述螺旋槽基线22116作正圆锥等角螺旋运动。当在所述第一研磨盘的直线沟槽2111内的被加工圆锥滚子3的小头端指向所述直线沟槽出口21119时，分别去除所述第二研磨盘正面221处的实体上与所述被加工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，在所述第二研磨盘正面221处的实体上分别形成的与所述被加工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的工作面一221111和工作面二221112所在的扫描面一221121和扫描面二221122，所述螺旋槽工作面22111所在的螺旋槽扫描面的轴截面轮廓与小头端指向所述直线沟槽出口21119的被加工圆锥滚子3相适应。当在所述第一研磨盘的直线沟槽2111内的被加工圆锥滚子3的小头端指向所述直线沟槽入口21118时，分别去除所述第二研磨盘正面221处的实体上与所述被加工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，在所述第二研磨盘正面221处的实体上分别形成的与所述被加工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的工作面一221111和工作面二221112所在的扫描面一221121和扫描面二221122，所述螺旋槽工作面22111所在的螺旋槽扫描面的轴截面轮廓与小头端指向所述直线沟槽入口21118的被加工圆锥滚子3相适应。

当所述第一研磨盘的各直线沟槽入口21118设在所述第一研磨盘21的外缘、所述第一研磨盘的各直线沟槽出口21119设在所述第一研磨盘21的内缘时，所述第二研磨盘的各螺旋槽入口22118设在所述第二研磨盘22的外缘、所述第二研磨盘的各螺旋槽出口 22119设在所述第二研磨盘22的内缘。当所述第一研磨盘的各直线沟槽入口21118设在所述第一研磨盘21的内缘、所述第一研磨盘的各直线沟槽出口21119设在所述第一研磨盘21的外缘时，所述第二研磨盘的各螺旋槽入口22118设在所述第二研磨盘22的内缘、所述第二研磨盘的各螺旋槽出口22119设在所述第二研磨盘22的外缘，参见图3-9(a)和图3-9(b)。

推荐所有所述螺旋槽2211绕所述第二研磨盘轴线223均布。

当2α＝2β＝180°时，所述第一研磨盘基面214和第二研磨盘基面224均为平面；所述第一研磨盘轴线213垂直于所述第一研磨盘基面214，所述第二研磨盘轴线223垂直于所述第二研磨盘基面224，且除所述直线沟槽基线21116在所述第一研磨盘轴截面215内之外还存在所述直线沟槽基线21116不在所述第一研磨盘的轴截面215内的情形。当所述直线沟槽基线21116不在所述第一研磨盘轴截面215内时，所述直线沟槽工作面21111的中心平面21112平行于所述第一研磨盘的轴线213，且研磨加工时，被加工圆锥滚子的轴线31不在所述第一研磨盘轴截面215和第二研磨盘轴截面225内。

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上连接相邻直线沟槽的过渡面2112与所述第二研磨盘正面221上连接相邻螺旋槽的过渡面2212间存有间隙。

如图3-7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直线沟槽2111的每一交会处G，在所述第一研磨盘的直线沟槽2111内沿所述直线沟槽基线21116分布一个小头端的指向与经过所述交会处G的螺旋槽工作面22111所在的螺旋槽扫描面的轴截面轮廓相适应的被加工圆锥滚子3。定义：对应所述每一交会处G，所述第一研磨盘的直线沟槽工作面21111与所述第二研磨盘的螺旋槽工作面22111合围而成的区域为研磨加工区域。

研磨盘套件实施例四：一种用于铁磁性材质(如GCr15、G20CrNi2MoA、Cr4Mo4V等)的圆锥滚子滚动表面精加工的研磨盘套件。

该研磨盘套件包括一对同轴的第一研磨盘21和第二研磨盘22，与研磨盘套件实施例三所述的研磨盘套件的不同之处在于：

如图4-1(a)和图4-1(b)所示，图4-1(b)为图4-1(a)的F部放大，第二研磨盘基体220由导磁材料制造，在所述第二研磨盘基体220的内部嵌装有环状磁性结构226，以在所述第二研磨盘正面221附近沿第二研磨盘基面素线2242方向形成磁场227。在所述第二研磨盘正面221上嵌入有一组圆环带状(或螺旋带状)的非导磁材料228，以增加所述第二研磨盘正面221沿所述第二研磨盘基面素线2242方向的磁阻。所述第二研磨盘基体220的导磁材料和嵌入的圆环带状(或螺旋带状)的非导磁材料228在所述第二研磨盘正面221上紧密相连并共同组成所述第二研磨盘正面221。所述圆环带状(或螺旋带状)的非导磁材料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的螺旋槽工作面22111附近的磁场227优先通过与所述第二研磨盘的螺旋槽工作面22111发生接触的铁磁性材质的被加工圆锥滚子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。

研磨设备实施例一：一种用于圆柱滚子滚动表面精加工的研磨设备。

该研磨设备包括主机、滚子循环盘外系统4和如研磨盘套件实施例一所述的研磨盘套件，如图1-8(a)和图1-8(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。

所述研磨盘套件2的第一研磨盘21与所述下托盘16连接，所述研磨盘套件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沿所述第二研磨盘轴线223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，沿所述第二研磨盘轴线223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1-9(a)和图1-9(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的各直线沟槽出口21119处，用于收集从所述各直线沟槽出口21119离开研磨加工区域的被加工圆柱滚子3。

所述滚子输送系统43用于将被加工圆柱滚子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，用于将被加工圆柱滚子的轴线31调整到所述滚子送进机构45所要求的方向。

研磨加工时，所述研磨盘套件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研磨盘套件2以方式一回转；主机构型二用于所述研磨盘套件2以方式二回转；主机构型三既适用于所述研磨盘套件2以方式一回转，又适用于所述研磨盘套件2以方式二回转。

对应于主机构型一，如图1-8(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的螺旋槽2211的旋向及螺旋槽入口22118、螺旋槽出口22119的位置确定，以保证被加工圆柱滚子3可以自所述第一研磨盘的各直线沟槽入口21118进入所述直线沟槽2111和自对应的各直线沟槽出口21119离开所述直线沟槽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沿所述第二研磨盘轴线223向所述第一研磨盘21趋近，并对分布于所述第一研磨盘21的各直线沟槽2111内的被加工圆柱滚子3施加工作压力。

如图1-10(a)和图1-10(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的各螺旋槽入口22118处，用于在所述第一研磨盘的任一直线沟槽入口21118与所述螺旋槽入口22118发生交会时将一个被加工圆柱滚子3推送进入所述直线沟槽入口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，对接螺旋槽工作面是所述第二研磨盘的螺旋槽工作面22111在所述滚子送进机构45内的延续，所述对接螺旋槽工作面包括在被加工圆柱滚子3送进过程中与被加工圆柱滚子的滚动表面32和一端面倒圆角332分别发生接触的对接螺旋槽工作面一45211和对接螺旋槽工作面二45212，所述对对接螺旋槽工作面一45211和对接螺旋槽工作面二45212分别是所述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与所述对接螺旋槽相交。在被加工圆柱滚子3进入所述直线沟槽入口21118的过程中，在所述滚子送进通道451的约束下，被加工圆柱滚子3的轴线31与其进入所述入口21118处的直线沟槽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，所述第二研磨盘的各螺旋槽入口22118处的滚子送进机构45内的对接螺旋槽分别依次与所述第一研磨盘的各直线沟槽入口21118交会。在任一所述螺旋槽入口22118处，在所述螺旋槽入口22118处的滚子送进机构45内的对接螺旋槽与所述第一研磨盘的任一直线沟槽入口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，一个被加工圆柱滚子3沿自身的径向，以其滚动表面32向所述直线沟槽工作面21111接近的方式，进入所述直线沟槽入口21118。进入所述直线沟槽入口21118的被加工圆柱滚子3随所述第一研磨盘21相对所述第二研磨盘22回转，随后在所述螺旋槽入口22118处的滚子送进机构45内的对接螺旋槽工作面的推挤作用下进入所述研磨加工区域。

一方面，被加工圆柱滚子3在所述第二研磨盘的螺旋槽工作面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1-9(a)、图1-10(a)和图1-10(b)所示，已经进入所述研磨加工区域的被加工圆柱滚子3在所述第二研磨盘的螺旋槽工作面22111的持续推挤作用下沿所述第一研磨盘的直线沟槽基线21116作直线进给运动，贯穿通过所述直线沟槽2111，并从所述第二研磨盘的各螺旋槽出口22119与所述第一研磨盘的各直线沟槽出口21119的出口交会处离开所述研磨加工区域，完成一次研磨加工。离开所述研磨加工区域的被加工圆柱滚子3经由滚子收集装置41、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的各螺旋槽入口22118与所述第一研磨盘的各直线沟槽入口21118的入口交会处依次进入所述研磨加工区域。整个研磨过程不断循环重复，直至被加工圆柱滚子的滚动表面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1-8(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的螺旋槽2211的旋向及螺旋槽入口22118、螺旋槽出口22119的位置确定，以保证被加工圆柱滚子3可以自所述第一研磨盘的各直线 沟槽入口21118进入所述直线沟槽2111和自对应的各直线沟槽出口21119离开所述直线沟槽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沿所述第二研磨盘轴线223向所述第一研磨盘21趋近，并对分布于所述第一研磨盘21的各直线沟槽2111内的被加工圆柱滚子3施加工作压力。

如图1-11(a)和图1-11(b)所示，所述第一研磨盘的每个直线沟槽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的各直线沟槽入口21118处，用于在所述第二研磨盘的任一螺旋槽入口22118与所述直线沟槽入口21118发生交会时将一个被加工圆柱滚子3推送进入所述直线沟槽入口21118。

所述滚子送进机构45内设置有滚子送进通道451，在所述任一直线沟槽入口21118处，滚子送进通道定位面4511是所述直线沟槽工作面21111在所述滚子送进机构45内的延续。在被加工圆柱滚子3进入所述直线沟槽入口21118的过程中，在所述滚子送进通道定位面4511的定位支撑下，被加工圆柱滚子3的轴线31在所述直线沟槽2111的中心平面21112内并与所述直线沟槽基线21116重合。

研磨加工时，在所述第二研磨盘22的回转过程中，所述第二研磨盘的各螺旋槽入口22118分别依次与所述第一研磨盘的各直线沟槽入口21118交会。在任一所述直线沟槽入口21118处，在所述直线沟槽入口21118与所述第二研磨盘的任一螺旋槽入口22118发生交会时，在所述滚子送进机构45的推送作用下，一个被加工圆柱滚子3以其滚动表面32在所述直线沟槽工作面21111上滑动的方式，沿所述直线沟槽基线21116进入所述直线沟槽入口21118。进入所述直线沟槽入口21118的被加工圆柱滚子3在随后转过的所述螺旋槽入口22118处的螺旋槽工作面22111的推挤作用下进入所述研磨加工区域。

一方面，被加工圆柱滚子3在所述第二研磨盘的螺旋槽工作面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1-9(b)、图1-11(a)和图1-11(b)所示，已经进入所述研磨加工区域的被加工圆柱滚子3在所述第二研磨盘的螺旋槽工作面22111的持续推挤作用下沿所述第一研磨盘的直线沟槽基线21116作直线进给运动，贯穿通过所述直线沟槽2111，并从所述第二研磨盘的各螺旋槽出口22119与所述第一研磨盘的各直线沟槽出口21119的出口交会处离开所述研磨加工区域，完成一次研磨加工。离开所述研磨加工区域的被加工圆柱滚子3经由滚子收集装置41、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的各螺旋槽入口22118与所述第一研磨盘的各直线沟槽入口21118的入口交会处依次进入所述研磨加工区域。整个研磨过程不断循环重复，直至被加工圆柱滚子的滚动表面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；所述滚子送进机构45的结构、安装位置 和作用与所述主机构型一相同；被加工圆柱滚子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；所述滚子送进机构45的结构、安装位置和作用与所述主机构型二相同；被加工圆柱滚子3的循环路径和研磨过程与所述主机构型二相同。

如图1-10(a)和图1-11(a)所示，研磨加工时，被加工圆柱滚子3从所述第一研磨盘的各直线沟槽入口21118进入研磨加工区域，从所述第一研磨盘的各直线沟槽出口21119离开研磨加工区域，再从所述第一研磨盘的各直线沟槽出口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的各直线沟槽入口21118，形成被加工圆柱滚子3在所述第一研磨盘21和第二研磨盘22之间沿所述直线沟槽基线21116的直线进给与经由所述滚子循环盘外系统4的收集、输送、整理、送进的循环。所述循环在所述研磨盘套件2之外的路径为从所述第一研磨盘的各直线沟槽出口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的各直线沟槽入口21118，定义所述路径为滚子循环盘外路径。

采用游离磨粒研磨方式时，可分别选择所述第一研磨盘的直线沟槽工作面21111的材料和所述第二研磨盘的螺旋槽工作面22111的材料，使得在研磨加工工况下所述第二研磨盘的螺旋槽工作面22111的材料与被加工圆柱滚子3的材料组成的摩擦副对被加工圆柱滚子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的直线沟槽工作面21111的材料与被加工圆柱滚子3的材料组成的摩擦副对被加工圆柱滚子3绕自身轴线31旋转所产生的滑动摩擦阻力矩，从而驱动被加工圆柱滚子3绕自身轴线31连续旋转。

当所述第一研磨盘的直线沟槽工作面21111的材料选择聚四氟乙烯、所述第二研磨盘的螺旋槽工作面22111的材料选择聚甲基丙烯酸甲酯时，可实现GCr15、G20CrNi2MoA、Cr4Mo4V等材质的被加工圆柱滚子3绕自身轴线31连续旋转。

研磨设备实施例二：一种用于铁磁性材质(如GCr15、G20CrNi2MoA、Cr4Mo4V等)的圆柱滚子滚动表面精加工的研磨设备。

该研磨设备包括主机、研磨盘套件和滚子循环盘外系统4，与研磨设备实施例一所述的研磨设备的不同之处在于：其中的研磨盘套件采用如研磨盘套件实施例二所述的研磨盘套件。并且在所述的滚子循环盘外系统4中还包括有滚子退磁装置42。

如图2-3(a)和图2-3(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。

如图2-3(a)、图2-3(b)、图2-4和图2-5所示，所述滚子退磁装置42设置在所述滚子循环盘外路径中的所述滚子输送系统43中或滚子输送系统43之前用于对被所述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圆柱滚子3消磁，以避免所述铁磁性材质的被加工圆柱滚子3在通过滚子输送系统43或滚子整理机构44时发生团聚。

如图2-1(a)、图2-1(b)、图2-2(a)和图2-2(b)所示，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 所述第二研磨盘的螺旋槽工作面22111对所述铁磁性材质的被加工圆柱滚子3产生足够强的磁吸力，以使所述第二研磨盘的螺旋槽工作面22111对所述铁磁性材质的被加工圆柱滚子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的直线沟槽工作面21111对所述铁磁性材质的被加工圆柱滚子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圆柱滚子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227消失或减弱，所述第二研磨盘的螺旋槽工作面22111对所述铁磁性材质的被加工圆柱滚子3产生的磁吸力消失或减弱。

所述主机存在三种构型，对应于主机构型二，如图2-2(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。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所述第二研磨盘基体内部的环状磁性结构226提供电力。

本实施例中，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，所述第一研磨盘的直线沟槽工作面21111由固结磨粒材料制成。

采用固结磨粒研磨方式研磨铁磁性材质的被加工圆柱滚子3时，通过调整所述环状磁性结构226的磁场强度，使所述第二研磨盘的螺旋槽工作面22111对所述铁磁性材质的被加工圆柱滚子3产生足够强的磁吸力，以使所述第二研磨盘的螺旋槽工作面22111对所述铁磁性材质的被加工圆柱滚子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的直线沟槽工作面21111对所述铁磁性材质的被加工圆柱滚子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圆柱滚子3绕自身轴线31连续旋转。

采用游离磨粒研磨方式研磨铁磁性材质的被加工圆柱滚子3时，调整所述环状磁性结构226的磁场强度，以增大所述第二研磨盘的螺旋槽工作面22111对所述铁磁性材质的被加工圆柱滚子3绕自身轴线31旋转所产生的滑动摩擦驱动力矩。此时所述铁磁性材质的被加工圆柱滚子3绕自身轴线31连续旋转可不受所述第一研磨盘的直线沟槽工作面21111的材料与所述第二研磨盘的螺旋槽工作面22111的材料的匹配制约。

研磨设备实施例三：一种用于圆锥滚子滚动表面精加工的研磨设备。

该研磨设备包括主机、滚子循环盘外系统4和如研磨盘套件实施例三所述的研磨盘套件，如图3-8(a)和图3-8(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。

所述研磨盘套件2的第一研磨盘21与所述下托盘16连接，所述研磨盘套件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沿所述第二研磨盘轴线223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 第二研磨盘轴线223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3-9(a)和图3-9(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的各直线沟槽出口21119处，用于收集从所述各直线沟槽出口21119离开研磨加工区域的被加工圆锥滚子3。

所述滚子输送系统43用于将被加工圆锥滚子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，并将被加工圆锥滚子3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螺旋槽工作面22111所在的螺旋槽扫描面22112的轴截面轮廓相适应的指向。

研磨加工时，所述研磨盘套件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研磨盘套件2以方式一回转；主机构型二用于所述研磨盘套件2以方式二回转；主机构型三既适用于所述研磨盘套件2以方式一回转，又适用于所述研磨盘套件2以方式二回转。

对应于主机构型一，如图3-8(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的螺旋槽2211的旋向及螺旋槽入口22118、螺旋槽出口22119的位置确定，以保证被加工圆锥滚子3可以自所述第一研磨盘的各直线沟槽入口21118进入所述直线沟槽2111和自对应的各直线沟槽出口21119离开所述直线沟槽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沿所述第二研磨盘轴线223向所述第一研磨盘21趋近，并对分布于所述第一研磨盘21的各直线沟槽2111内的被加工圆锥滚子3施加工作压力。

如图3-10(a)和图3-10(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的各螺旋槽入口22118处，用于在所述第一研磨盘的任一直线沟槽入口21118与所述螺旋槽入口22118发生交会时将一个被加工圆锥滚子3推送进入所述直线沟槽入口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，对接螺旋槽工作面是第二研磨盘的螺旋槽工作面22111在所述滚子送进机构45内的延续，所述对接螺旋槽工作面包括在被加工圆锥滚子3送进过程中与被加工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)分别发生接触的对接螺旋槽工作面一45211和对接螺旋槽工作面二45212，所述对接螺旋槽工作面一45211和对接螺旋槽工作面二45212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与所述对接螺旋槽相交。在被加工圆锥滚子3进入所述直线沟槽入口21118的过程中，在所述滚子送进通道451的约束下，被加工圆锥滚子3的轴线31与其进入所述入口21118处的直线沟槽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，所述第二研磨盘的各螺旋槽入口22118处的滚子送进机构45内的对接螺旋槽分别依次与所述第一研磨盘的各直线沟槽入口21118交会。在任一所述螺旋槽入口22118处，在所述螺旋槽入口22118处的滚子送进机构45内的对接螺旋槽与所述第一研磨盘的任一直线沟槽入口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，一个小头端的指向与所述螺旋槽工作面22111所在的螺旋槽扫描面的轴截面轮廓相适应的被加工圆锥滚子3沿自身的径向，以其滚动表面32向所述第一研磨盘的直线沟槽工作面21111接近的方式，进入所述直线沟槽入口21118。进入所述直线沟槽入口21118的被加工圆锥滚子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的螺旋槽入口22118处的滚子送进机构45内的对接螺旋槽工作面的推挤作用下进入所述研磨加工区域。

一方面，被加工圆锥滚子3在所述第二研磨盘的螺旋槽工作面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3-9(a)、图3-10(a)和图3-10(b)所示，已经进入所述研磨加工区域的被加工圆锥滚子3在所述第二研磨盘的螺旋槽工作面22111的持续推挤作用下沿所述第一研磨盘的直线沟槽基线21116作直线进给运动，贯穿通过所述直线沟槽2111，并从所述第二研磨盘的各螺旋槽出口22119与所述第一研磨盘的各直线沟槽出口21119的出口交会处离开所述研磨加工区域，完成一次研磨加工。离开所述研磨加工区域的被加工圆锥滚子3经由滚子收集装置41、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的各螺旋槽入口22118与所述第一研磨盘的各直线沟槽入口21118的入口交会处依次进入所述研磨加工区域。整个研磨过程不断循环重复，直至被加工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3-8(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的螺旋槽2211的旋向及螺旋槽入口22118、螺旋槽出口22119的位置确定，以保证被加工圆锥滚子3可以自所述第一研磨盘的各直线沟槽入口21118进入所述直线沟槽2111和自对应的各直线沟槽出口21119离开所述直线沟槽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沿所述第二研磨盘轴线223向所述第一研磨盘21趋近，并对分布于所述第一研磨盘21的各直线沟槽2111内的被加工圆锥滚子3施加工作压力。

如图3-11(a)和图3-11(b)所示，所述第一研磨盘的每个直线沟槽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的各直线沟槽入口21118处，用于在所述第二研磨盘的任一螺旋槽入口22118与所述直线沟槽入口21118发 生交会时将一个被加工圆锥滚子3推送进入所述直线沟槽入口21118。

所述滚子送进机构45内设置有滚子送进通道451，在所述任一直线沟槽入口21118处，滚子送进通道定位面4511是所述直线沟槽工作面21111在滚子送进机构45内的延续。在被加工圆锥滚子3进入所述直线沟槽入口21118的过程中，在所述滚子送进通道定位面4511的定位支撑下，被加工圆锥滚子3的轴线31在所述直线沟槽2111的中心平面21112内，并与所述直线沟槽基线21116以夹角γ相交于所述被加工圆锥滚子的滚动表面32在其轴线31上的映射CD的中点Q。

研磨加工时，在所述第二研磨盘22的回转过程中，所述第二研磨盘的各螺旋槽入口22118分别依次与所述第一研磨盘的各直线沟槽入口21118交会。在任一所述直线沟槽入口21118处，在所述直线沟槽入口21118与所述第二研磨盘的任一螺旋槽入口22118发生交会时，在所述滚子送进机构45的推送作用下，一个小头端的指向与在入口交会处与所述直线沟槽入口21118发生交会的螺旋槽工作面22111所在的螺旋槽扫描面的轴截面轮廓相适应的被加工圆锥滚子3以其滚动表面32在所述直线沟槽工作面21111上滑动的方式，沿所述直线沟槽基线21116进入所述直线沟槽入口21118。进入所述直线沟槽入口21118的被加工圆锥滚子3在随后转过的所述第二研磨盘的螺旋槽入口22118处的螺旋槽工作面22111的推挤作用下进入所述研磨加工区域。

一方面，被加工圆锥滚子3在所述第二研磨盘的螺旋槽工作面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3-9(b)、图3-11(a)和图3-11(b)所示，已经进入所述研磨加工区域的被加工圆锥滚子3在所述第二研磨盘的螺旋槽工作面22111的持续推挤作用下沿所述第一研磨盘的直线沟槽基线21116作直线进给运动，贯穿通过所述直线沟槽2111，并从所述第二研磨盘的各螺旋槽出口22119与所述第一研磨盘的各直线沟槽出口21119的出口交会处离开所述研磨加工区域，完成一次研磨加工。离开所述研磨加工区域的被加工圆锥滚子3经由滚子收集装置41、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的各螺旋槽入口22118与所述第一研磨盘的各直线沟槽入口21118的入口交会处依次进入所述研磨加工区域。整个研磨过程不断循环重复，直至被加工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；所述滚子送进机构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；所述滚子送进机构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。

如图3-10(a)和图3-11(a)所示，研磨加工时，被加工圆锥滚子3从所述第一研磨盘的各直线沟槽入口21118进入研磨加工区域，从所述第一研磨盘的各直线沟槽出口21119离开研磨加工区域，再从所述第一研磨盘的各直线沟槽出口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的各直线沟槽入口21118，形成被加工圆锥滚子3在所述第一研磨盘21和第二研磨盘22之间沿所述直线沟槽基线21116的直线进给与经由所述滚子循环盘外系统4的收集、输送、整理、送进的循环。所述循环在所述研磨盘套件2之外的路径为从所述第一研磨盘的各直线沟槽出口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的各直线沟槽入口21118，定义所述路径为滚子循环盘外路径。

采用游离磨粒研磨方式时，可分别选择所述第一研磨盘的直线沟槽工作面21111的材料和所述第二研磨盘的螺旋槽工作面22111的材料，使得在研磨加工工况下所述第二研磨盘的螺旋槽工作面22111的材料与被加工圆锥滚子3的材料组成的摩擦副对被加工圆锥滚子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的直线沟槽工作面21111的材料与被加工圆锥滚子3的材料组成的摩擦副对被加工圆锥滚子3绕自身轴线31旋转所产生的滑动摩擦阻力矩，从而驱动被加工圆锥滚子3绕自身轴线31连续旋转。

当所述第一研磨盘的直线沟槽工作面21111的材料选择聚四氟乙烯、所述第二研磨盘的螺旋槽工作面22111的材料选择聚甲基丙烯酸甲酯时，可实现GCr15、G20CrNi2MoA、Cr4Mo4V等材质的被加工圆锥滚子3绕自身轴线31连续旋转。

研磨设备实施例四：一种用于铁磁性材质(如GCr15、G20CrNi2MoA、Cr4Mo4V等)的圆锥滚子滚动表面精加工的研磨设备。

该研磨设备包括主机、研磨盘套件和滚子循环盘外系统4，与研磨设备实施例三所述的研磨设备的不同之处在于：其中的研磨盘套件采用如研磨盘套件实施例四所述的研磨盘套件，并且在所述的滚子循环盘外系统4中还包括有滚子退磁装置42。

如图4-3(a)和图4-3(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。

如图4-3(a)、图4-3(b)、图4-4和图4-5所示，所述滚子退磁装置42设置在所述滚子循环盘外路径中的所述滚子输送系统43中或滚子输送系统43之前用于对被所述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圆锥滚子3消磁，以避免铁磁性材质的被加工圆锥滚子3在通过所述滚子输送系统43或滚子整理机构44时发生团聚。

如图4-1(a)、图4-1(b)、图4-2(a)和图4-2(b)所示，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的螺旋槽工作面22111对所述铁磁性材质的被加工圆锥滚子3产生足够强的磁吸力，以使所述第二研磨盘的螺旋槽工作面22111对所述铁磁性材质的被加工圆锥滚子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的直线沟槽工作面21111对所述铁磁性材质的被加工圆锥滚子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227消失或减弱，所述第二研磨盘的螺旋槽工作面22111对所述铁磁性材质的被加工圆锥滚子3产生的磁吸力消失或减弱。

所述主机存在三种构型，对应于主机构型二，如图4-2(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。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所述第二研磨盘基体内部的环状磁性结构226提供电力。

本实施例中，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，所述第一研磨盘的直线沟槽工作面21111由固结磨粒材料制成。

采用固结磨粒研磨方式研磨铁磁性材质的被加工圆锥滚子3时，通过调整所述环状磁性结构226的磁场强度，使所述第二研磨盘的螺旋槽工作面22111对所述铁磁性材质的被加工圆锥滚子3产生足够强的磁吸力，以使所述第二研磨盘的螺旋槽工作面22111对所述铁磁性材质的被加工圆锥滚子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的直线沟槽工作面21111对所述铁磁性材质的被加工圆锥滚子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圆锥滚子3绕自身轴线31连续旋转。

采用游离磨粒研磨方式研磨铁磁性材质的被加工圆锥滚子3时，调整所述环状磁性结构226的磁场强度，以增大所述第二研磨盘的螺旋槽工作面22111对所述铁磁性材质的被加工圆锥滚子3绕自身轴线31旋转所产生的滑动摩擦驱动力矩。此时所述铁磁性材质的被加工圆锥滚子3绕自身轴线31连续旋转可不受所述第一研磨盘的直线沟槽工作面21111的材料与所述第二研磨盘的螺旋槽工作面22111的材料的匹配制约。

研磨方法实施例一：一种用于圆柱滚子滚动表面精加工的研磨方法。

该研磨方法采用研磨设备实施例一所述的研磨设备，下面结合附图1-1至图1-11(b)对本实施例研磨方法进行详细描述，该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211上连接相邻直线沟槽的过渡面2112与第二研磨盘正面221上连接相邻螺旋槽的过渡面2212尽可能接近、但研磨加工区域内的被加工圆柱滚子的滚动表面32尚未同时与第一研磨盘的直线沟槽工作面21111发生面接触和与第二研磨盘螺旋槽的工作面一221111发生线接触，即第一研磨盘的直线沟槽工作面21111与第二研磨盘的螺旋槽工作面22111合围而成的每一个研磨加工区域的空间能够且仅能够容纳一个被加工圆柱滚子3。

步骤二、对应于研磨盘套件2的回转方式一，驱动第一研磨盘21绕其轴线相对于第二研磨盘22低速回转；对应于研磨盘套件2的回转方式二，第二研磨盘22绕其轴线相对于第一研磨盘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的螺旋槽2211的旋向及螺旋槽入口22118、螺旋槽出口22119的位置确定，以保证被加工圆柱滚子3可以自第一研磨盘的各直线沟槽入口21118进入直线沟槽2111和自对应的各直线沟槽出口21119离开直线沟槽2111。

步骤三、启动滚子输送系统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的各螺旋槽入口22118与第一研磨盘的各直线沟槽入口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圆柱滚子3进入螺旋槽入口22118与直线沟槽入口21118的每一入口交会处；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，使被加工圆柱滚子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；进入入口交会处的被加工圆柱滚子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的螺旋槽入口22118处的螺旋槽工作面22111的推挤作用下进入研磨加工区域；进入研磨加工区域的被加工圆柱滚子3在第二研磨盘的螺旋槽工作面22111的持续推挤作用下沿第一研磨盘的直线沟槽基线21116作直线进给运动，贯穿通过直线沟槽2111，并从第二研磨盘的各螺旋槽出口22119与第一研磨盘的各直线沟槽出口21119的出口交会处离开研磨加工区域；离开研磨加工区域的被加工圆柱滚子3经由滚滚子收集装置41、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；从而建立被加工圆柱滚子3在第一研磨盘21和第二研磨盘22之间沿直线沟槽基线21116的直线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。

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5～60rpm，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各处的被加工圆柱滚子3的存量匹配、循环顺畅有序。

步骤五、对研磨加工区域加注研磨液。

步骤六、第二研磨盘22沿其轴线向第一研磨盘21进一步趋近，使得研磨加工区域内的被加工圆柱滚子的滚动表面32分别与第一研磨盘的直线沟槽工作面21111发生面接触和与第二研磨盘螺旋槽的工作面一221111发生线接触，并对分布于研磨加工区域内的每个被加工圆柱滚子3施加初始工作压力，根据被加工圆柱滚子3的直径尺寸初始工作压力平均为0.5～2N。第二研磨盘的螺旋槽工作面22111对被加工圆柱滚子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的直线沟槽工作面21111对被加工圆柱滚子3绕自身轴线31旋转所产生的滑动摩擦阻力矩，被加工圆柱滚子3绕自身轴线31作连续旋转运动；与此同时，被加工圆柱滚子3在第二研磨盘的螺旋槽工作面22111的持续推挤作用下沿第一研磨盘的直线沟槽基线21116作直线进给运动。被加工圆柱滚子的滚动表面32开始经受第一研磨盘的直线沟槽工作面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内的每个被加工圆柱滚子3逐渐增加工作压力至正常工作压力，根据被加工圆柱滚子3的直径尺寸正常工作压力平均为2～50N。被加工圆柱滚子3保持步骤六的与第一研磨盘的直线沟槽工作面21111和第二研磨盘的螺旋槽工作面22111的接触关系、绕自身轴线31的连续旋转运动以及沿 第一研磨盘的直线沟槽基线21116的直线进给运动，其滚动表面32继续经受第一研磨盘的直线沟槽工作面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，对被加工圆柱滚子3进行抽检；当被抽检的被加工圆柱滚子的滚动表面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；当被抽检的被加工圆柱滚子的滚动表面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；停止对研磨加工区域加注研磨液；驱动第二研磨盘22沿其轴线退回到非工作位置。收集循环中各处的被加工圆柱滚子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，这不超出本发明的范围。

由于针对特定被加工圆柱滚子3的参数设计加工的所述第一研磨盘的直线沟槽工作面21111和第二研磨盘的螺旋槽工作面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圆柱滚子3与所述第一研磨盘的直线沟槽工作面21111和第二研磨盘的螺旋槽工作面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被加工圆柱滚子3对所述第一研磨盘的直线沟槽工作面21111和第二研磨盘的螺旋槽工作面22111进行磨合。磨合方法与被加工圆柱滚子3的研磨方法相同；对于步骤八，对参与磨合的被加工圆柱滚子3进行抽检，当被抽检的被加工圆柱滚子的滚动表面32的表面质量、形状精度和尺寸一致性达到技术要求时，磨合过程进入步骤九；否则，继续步骤八。

本实施例研磨方法不限用于圆柱滚子滚动表面精加工，还可用于滚针等具有圆柱滚子直素线特征的圆柱形零件的外径表面的精加工，这不超出本发明的范围。

研磨方法实施例二：一种用于铁磁性材质(如GCr15、G20CrNi2MoA、Cr4Mo4V等)的圆柱滚子滚动表面精加工的研磨方法。

该研磨方法采用如研磨设备实施例二所述的研磨设备，该研磨设备中的研磨盘套件的第二研磨盘22内部设置有环状磁性结构226，该研磨设备中的滚子循环盘外系统4还包括有滚子退磁装置42，滚子退磁装置42设置在滚子盘外循环路径中的滚子输送系统43中或滚子输送系统43之前用于对被第二研磨盘内置的环状磁性结构226的磁场磁化的铁磁性材质的被加工圆柱滚子消磁，以避免铁磁性材质的被加工圆柱滚子在通过滚子输送系统43或滚子整理机构44时发生团聚，与研磨方法实施例一所述的研磨过程不同之处在于：

步骤三中同时启动滚子退磁装置42。

步骤六为：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，使得研磨加工区域内的被加工圆柱滚子的滚动表面32分别与第一研磨盘的直线沟槽工作面21111发生面接触和与第二研磨盘螺旋槽的工作面一221111发生线接触，并对分布于研磨加工区域内的每个被加工圆柱滚子3施加初始工作压力，根据被加工圆柱滚子3的直径尺寸初始工作压力平均为0.5～2N。调整环状 磁性结构226的磁场强度，使得第二研磨盘的螺旋槽工作面22111对铁磁性材质的被加工圆柱滚子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的直线沟槽工作面21111对铁磁性材质的被加工圆柱滚子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圆柱滚子3绕自身轴线31作连续旋转运动；与此同时，被加工圆柱滚子3在第二研磨盘的螺旋槽工作面22111的持续推挤作用下沿第一研磨盘的直线沟槽基线21116作直线进给运动。被加工圆柱滚子的滚动表面32开始经受第一研磨盘的直线沟槽工作面21111和第二研磨盘螺旋槽的工作面一221111的研磨加工。

步骤九为：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加注研磨液；驱动第二研磨盘22沿其轴线退回到非工作位置。收集循环中各处的被加工圆柱滚子3，至此，研磨加工过程结束。

本实施例研磨方法不限用于铁磁性材质的圆柱滚子滚动表面精加工，还可用于滚针等具有圆柱滚子直素线特征的铁磁性材质的圆柱形零件的外径表面的精加工，这不超出本发明的范围。

研磨方法实施例三：一种用于圆锥滚子滚动表面精加工的研磨方法。

该研磨方法采用如研磨设备实施例三所述的研磨设备，下面结合附图3-1至图3-11(b)对本实施例研磨方法进行详细描述，该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211上连接相邻直线沟槽的过渡面2112与第二研磨盘正面221上连接相邻螺旋槽的过渡面2212尽可能接近、但研磨加工区域内的被加工圆锥滚子3尚未同时与第一研磨盘的直线沟槽工作面21111的两对称侧面、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，即第一研磨盘的直线沟槽工作面21111与第二研磨盘的螺旋槽工作面22111合围而成的每一个研磨加工区域的空间能够且仅能够容纳一个被加工圆锥滚子3。

步骤二、对应于研磨盘套件2的回转方式一，驱动第一研磨盘21绕其轴线相对于第二研磨盘22低速回转；对应于研磨盘套件2的回转方式二，第二研磨盘22绕其轴线相对于第一研磨盘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的螺旋槽2211的旋向及螺旋槽入口22118、螺旋槽出口22119的位置确定，以保证被加工圆锥滚子3可以自第一研磨盘的各直线沟槽入口21118进入直线沟槽2111和自对应的各直线沟槽出口的21119离开直线沟槽2111。

步骤三、启动滚子输送系统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的各螺旋槽入口22118与第一研磨盘的各直线沟槽入口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圆锥滚子3进入螺旋槽入口22118与直线沟槽入口21118的每一入口交会处；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；进入入口交会处的被加工圆锥滚子3随后因第一研磨盘21和第二研磨盘22的相对回 转在第二研磨盘的螺旋槽入口22118处的螺旋槽工作面22111的推挤作用下进入研磨加工区域；进入研磨加工区域的被加工圆锥滚子3在第二研磨盘的螺旋槽工作面22111的持续推挤作用下沿第一研磨盘的直线沟槽基线21116作直线进给运动，贯穿通过直线沟槽2111，并从第二研磨盘的各螺旋槽出口22119与第一研磨盘的各直线沟槽出口21119的出口交会处离开研磨加工区域；离开研磨加工区域的被加工圆锥滚子3经由滚子收集装置41、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；从而建立被加工圆锥滚子3在第一研磨盘21和第二研磨盘22之间沿直线沟槽基线21116的直线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。

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5～60rpm，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、对研磨加工区域加注研磨液。

步骤六、第二研磨盘22沿其轴线向第一研磨盘21进一步趋近，使得研磨加工区域内的被加工圆锥滚子的滚动表面32分别与第一研磨盘的直线沟槽工作面21111的两对称侧面和第二研磨盘螺旋槽的工作面一221111发生线接触、被加工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内的每个被加工圆锥滚子3施加初始工作压力，根据被加工圆锥滚子3的直径尺寸初始工作压力平均为0.5～2N。第二研磨盘的螺旋槽工作面22111对被加工圆锥滚子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的直线沟槽工作面21111对被加工圆锥滚子3绕自身轴线31旋转所产生的滑动摩擦阻力矩，被加工圆锥滚子3绕自身轴线31作连续旋转运动；与此同时，被加工圆锥滚子3在第二研磨盘的螺旋槽工作面22111的持续推挤作用下沿第一研磨盘的直线沟槽基线21116作直线进给运动。被加工圆锥滚子的滚动表面32开始经受第一研磨盘的直线沟槽工作面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内的每个被加工圆锥滚子3逐渐增加工作压力至正常工作压力，根据被加工圆锥滚子3的直径尺寸正常工作压力平均为2～50N。被加工圆锥滚子3保持步骤六的与第一研磨盘的直线沟槽工作面21111和第二研磨盘的螺旋槽工作面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的直线沟槽基线21116的直线进给运动，其滚动表面32继续经受第一研磨盘的直线沟槽工作面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，对被加工圆锥滚子3进行抽检；当被抽检的被加工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；停止对研磨加工区域加注研磨液；驱动第二研磨盘22沿其轴线退回到非工作位置。收集循环中各处的被加工圆锥滚子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，这不超出本发明的范围。

由于针对特定被加工圆锥滚子3的参数设计加工的所述第一研磨盘的直线沟槽工作面21111和第二研磨盘的螺旋槽工作面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圆锥滚子3与所述第一研磨盘的直线沟槽工作面21111和第二研磨盘的螺旋槽工作面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被加工圆锥滚子3对所述第一研磨盘的直线沟槽工作面21111和第二研磨盘的螺旋槽工作面22111进行磨合。磨合方法与被加工圆锥滚子3的研磨方法相同；对于步骤八，对参与磨合的被加工圆锥滚子3进行抽检，当被抽检的被加工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时，磨合过程进入步骤九；否则，继续步骤八。

研磨方法实施例四：一种用于铁磁性材质(如GCr15、G20CrNi2MoA、Cr4Mo4V等)的圆锥滚子滚动表面精加工的研磨方法。

该研磨方法采用采用如研磨设备实施例四所述的研磨设备，该研磨设备中的研磨盘套件的第二研磨盘22内部设置有环状磁性结构226，该研磨设备中的滚子循环盘外系统4还包括有滚子退磁装置42，滚子退磁装置42设置在滚子循环盘外路径中的滚子输送系统43中或滚子输送系统43之前用于对被第二研磨盘内置的环状磁性结构226的磁场磁化的铁磁性材质的被加工圆锥滚子消磁，以避免铁磁性材质的被加工圆锥滚子在通过滚子输送系统43或滚子整理机构44时发生团聚，与研磨方法实施例三的研磨过程的不同之处在于：

步骤三、同时启动滚子退磁装置42。

步骤六为：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，使得研磨加工区域内的被加工圆锥滚子的滚动表面32分别与第一研磨盘的直线沟槽工作面21111的两对称侧面和第二研磨盘螺旋槽的工作面一221111发生线接触、被加工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内的每个被加工圆锥滚子3施加初始工作压力，根据被加工圆锥滚子3的直径尺寸初始工作压力平均为0.5～2N。调整环状磁性结构226的磁场强度，使得第二研磨盘的螺旋槽工作面22111对铁磁性材质的被加工圆锥滚子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的直线沟槽工作面21111对铁磁性材质的被加工圆锥滚子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，被加工圆锥滚子3在第二研磨盘的螺旋槽工作面22111的持续推挤作用下沿第一研磨盘的直线沟槽基线21116作直线进给运动。被加工圆锥滚子的滚动表面32开始经受第一研磨盘的直线沟槽工作面21111和第二研磨盘螺旋槽的工作面一221111的研磨加工。

步骤九为：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加注研磨液；驱动第二研磨盘22沿其轴线退回到非工作位置。收集循环中各处的被加工圆锥滚子3，至此，研磨加工过程结束。

Claims (10)

1. 一种用于轴承滚子的滚动表面精加工的研磨盘套件，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)，第一研磨盘正面(211)与第二研磨盘正面(221)相对布置；

   所述第一研磨盘正面(211)包括一组放射状分布的直线沟槽(2111)和连接相邻直线沟槽的过渡面(2112)；所述第二研磨盘正面(221)包括一条或多条螺旋槽(2211)和连接相邻螺旋槽的过渡面(2212)；

   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直线沟槽(2111)的每一交会处，在所述第一研磨盘的直线沟槽(2111)内沿所述直线沟槽分布一个被加工轴承滚子(3)；所述轴承滚子是圆柱滚子或是圆锥滚子；对应每一交会处，所述第一研磨盘的直线沟槽工作面(21111)与第二研磨盘的螺旋槽工作面(22111)合围而成的区域为研磨加工区域；被加工轴承滚子(3)的滚动表面(32)分别与所述直线沟槽工作面(21111)和螺旋槽工作面(22111)发生接触；在所述螺旋槽工作面(22111)的摩擦驱动和推挤作用下，被加工轴承滚子(3)在绕自身轴线(31)旋转的同时沿所述直线沟槽(2111)平动，被加工轴承滚子的滚动表面(32)与所述直线沟槽工作面(21111)发生相对滑动，从而实现对被加工轴承滚子的滚动表面(32)的研磨加工。
2. 根据权利要求1所述的研磨盘套件，其特征在于，所述直线沟槽工作面(21111)在直线沟槽扫描面(21113)上，所述直线沟槽扫描面(21113)为等截面扫描面；所述直线沟槽扫描面(21113)的扫描路径为直线，所述直线沟槽扫描面(21113)的母线在直线沟槽法截面(21114)内；所述扫描路径为直线沟槽基线(21116)，所有所述直线沟槽基线(21116)分布于一正圆锥面上，所述正圆锥面为第一研磨盘基面(214)，所述第一研磨盘基面(214)的轴线为第一研磨盘轴线(213)，所述第一研磨盘基面(214)的锥顶角为2α；

   对于圆柱滚子，在所述直线沟槽法截面(21114)内，所述直线沟槽扫描面(21113)的法截面轮廓(211131)为一曲率半径与所述被加工圆柱滚子的滚动表面(32)的曲率半径相等的圆弧；所述直线沟槽基线(21116)过所述法截面轮廓(211131)的曲率中心；所述直线沟槽基线(21116)在第一研磨盘轴截面(215)内，包含所述直线沟槽基线(21116)的第一研磨盘轴截面(215)为直线沟槽工作面(21111)的中心平面(21112)；研磨加工时，被加工圆柱滚子的轴线(31)在所述直线沟槽工作面的中心平面(21112)内，被加工圆柱滚子的滚动表面(32)与所述直线沟槽工作面(21111)发生面接触，被加工圆柱滚子的轴线(31)重合于所述直线沟槽基线(21116)；

   对于圆锥滚子，在所述直线沟槽法截面(21114)内，所述直线沟槽扫描面(21113)的法截面轮廓(211131)为两条对称的直线段，所述两条直线段之间的夹角为2θ；所述直线沟槽工作面(21111)的中心平面(21112)为包含所述直线沟槽扫描面(21113)的法截面轮廓对称线(211132)和所述直线沟槽基线(21116)的平面；所述直线沟槽基线(21116)在第一研磨盘轴截面(215)内，所述直线沟槽工作面(21111)的中心平面(21112)与包含所述直线沟槽基线(21116)的所述第一研磨盘轴截面(215)重合；研磨加工时被加工圆锥滚子的轴线(31)在所述直线沟槽工作面(21111) 的中心平面(21112)内，所述被加工圆锥滚子的滚动表面(32)与所述直线沟槽工作面(21111)的两对称侧面分别发生线接触；所述直线沟槽基线(21116)过被加工圆锥滚子的滚动表面(32)在其轴线(31)上的映射(CD)的中点(Q)；所述被加工圆锥滚子(3)的半锥角为

   

   所述被加工圆锥滚子(3)的轴线(31)与所述直线沟槽基线(21116)的夹角为γ，

   

   所述螺旋槽工作面(22111)包括工作面一(221111)和工作面二(221112)；

   圆柱滚子研磨加工时，在所述第一研磨盘的直线沟槽工作面(21111)的约束下，被加工圆柱滚子的滚动表面(32)与所述工作面一(221111)发生线接触，被加工圆柱滚子的一端面倒圆角(332)与所述工作面二(221112)发生线接触或点接触；圆锥滚子研磨加工时，在所述第一研磨盘的直线沟槽工作面(21111)的约束下，被加工圆锥滚子的滚动表面(32)与所述工作面一(221111)发生线接触，被加工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)与所述工作面二(221112)发生线接触；

   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；所述扫描面一(221121)和扫描面二(221122)的扫描路径均为过所述被加工轴承滚子的滚动表面(32)在其轴线(31)上的映射(CD)的中点(Q)、且分布于一正圆锥面上的正圆锥螺旋线；所述正圆锥螺旋线为螺旋槽基线(22116)，所述正圆锥面为第二研磨盘基面(224)，所述第二研磨盘基面(224)的轴线为第二研磨盘轴线(223)；

   对于圆柱滚子，所述螺旋槽基线(22116)为正圆锥等角螺旋线(221161)或正圆锥非等角螺旋线(221162)；对于圆锥滚子，所述螺旋槽基线(22116)为正圆锥等角螺旋线(221161)；

   所述扫描面一(221121)和扫描面二(221122)的母线均在第二研磨盘轴截面(225)内；

   所述第二研磨盘基面(224)的锥顶角为2β；

   所述第一研磨盘基面(214)的锥顶角与第二研磨盘基面(224)的锥顶角满足关系：2α+2β＝360°；

   当2α＝2β＝180°时，所述第一研磨盘轴线(213)垂直于所述第一研磨盘基面(214)，所述第二研磨盘轴线(223)垂直于所述第二研磨盘基面(224)，且除所述直线沟槽基线(21116)在所述第一研磨盘轴截面(215)内之外还存在所述直线沟槽基线(21116)不在所述第一研磨盘轴截面(215)内的情形；当所述直线沟槽基线(21116)不在所述第一研磨盘轴截面(215)内时，所述直线沟槽工作面(21111)的中心平面(21112)平行于所述第一研磨盘轴线(213)。
3. 根据权利要求2所述的研磨盘套件，其特征在于，对于圆锥滚子，当被加工圆锥滚子的滚动表面(32)设计有凸度时，与之相适应的直线沟槽工作面(21111)所在的直线沟槽扫描面的法截面轮廓(211131)根据所述滚动表面(32)的凸度曲线进行相应的修形。
4. 根据权利要求2或3所述的研磨盘套件，其特征在于，第二研磨盘基体(220)由导磁材料制造，在所述第二研磨盘基体(220)的内部嵌装有环状磁性结构(226)，在所述第二研磨盘正面(221) 上嵌入有一组圆环带状或螺旋带状的非导磁材料(228)；所述第二研磨盘基体(220)的导磁材料和嵌入的圆环带状或螺旋带状的非导磁材料(228)在所述第二研磨盘正面(221)上紧密相连并共同组成所述第二研磨盘正面(221)。
5. 一种用于轴承滚子的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2或3所述的研磨盘套件(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；

   所述研磨盘套件(2)的第一研磨盘(21)与所述下托盘(16)连接，所述研磨盘套件(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)沿所述第二研磨盘轴线(223)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，沿所述第二研磨盘轴线(223)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的各直线沟槽出口(21119)处，用于收集从所述各直线沟槽出口(21119)离开由所述直线沟槽工作面(21111)与螺旋槽工作面(22111)合围而成的研磨加工区域的被加工轴承滚子(3)；

   所述滚子输送系统(43)用于将被加工轴承滚子(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；对于圆柱滚子，所述滚子整理机构(44)用于将被加工圆柱滚子的轴线(31)调整到所述滚子送进机构(45)所要求的方向；对于圆锥滚子，所述滚子整理机构(44)用于将被加工圆锥滚子的轴线(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螺旋槽工作面(22111)所在的螺旋槽扫描面(22112)的轴截面轮廓相适应的指向；

   研磨加工时，所述研磨盘套件(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研磨盘套件(2)以方式一回转；主机构型二用于所述研磨盘套件(2)以方式二回转；主机构型三既适用于所述研磨盘套件(2)以方式一回转，又适用于所述研磨盘套件(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；

   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)沿所述第二研磨盘轴线(223)向所述第一研磨盘(21)趋近，并对分布于所述第一研磨盘(21)的各直线沟槽(2111)内的被加工轴承滚子(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的各螺旋槽入口(22118)处，用于在所述第一研磨盘的任一直线沟槽入口(21118)与所述螺旋槽入口(22118)发生交会时将一个被加工轴承滚子(3)推送进入所述直线沟槽入口(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；

   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)沿所述第二研磨盘轴线(223)向所述第一研磨盘(21)趋近，并对分布于所述第一研磨盘(21)的各直线沟槽(2111)内的被加工轴承滚子(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的各直线沟槽入口(21118)处，用于在所述第二研磨盘的任一螺旋槽入口(22118)与所述直线沟槽入口发生交会时将一个被加工轴承滚子(3)推送进入所述直线沟槽入口(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；所述滚子送进机构(45)的安装位置和作用与所述主机构型二相同。
6. 根据权利要求5所述的研磨设备，其特征在于，与权利要求5所述的研磨设备的不同之处为：

   其中的研磨盘套件采用如权利要求4所述的研磨盘套件；

   所述滚子循环盘外系统还包括滚子退磁装置(42)；所述滚子退磁装置(42)设置在滚子循环盘外路径中的所述滚子输送系统(43)中或滚子输送系统(43)之前用于对被所述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轴承滚子(3)消磁。
7. 一种用于轴承滚子的滚动表面精加工的研磨方法，其特征在于，采用如权利要求5所述的研磨设备，并包括以下步骤：

   步骤一、第二研磨盘(22)沿其轴线向第一研磨盘(21)趋近，至第一研磨盘的直线沟槽工作面(21111)与第二研磨盘的螺旋槽工作面(22111)合围而成的每一个研磨加工区域的空间能够且仅能够容纳一个被加工轴承滚子(3)；

   步骤二、对应于研磨盘套件的回转方式一，第一研磨盘(21)绕其轴线相对于第二研磨盘(22)以1～10rpm低速回转；对应于研磨盘套件的回转方式二，第二研磨盘(22)绕其轴线相对于第一研磨盘(21)以1～10rpm低速回转；

   步骤三、启动滚子输送系统(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；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；从而建立被加工轴承滚子(3)在第一研磨盘(21)和第二研磨盘(22)之间沿直线沟槽基线(21116)的直线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；

   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5～60rpm的相对工作回转速度，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)各处的被加工轴承滚子(3)的存量匹配、循环顺畅有序；

   步骤五、对研磨加工区域加注研磨液；

   步骤六、包括：

   1)对于圆柱滚子，第二研磨盘(22)沿其轴线向第一研磨盘(21)进一步趋近，使得研磨加工区域内的被加工圆柱滚子的滚动表面(32)分别与第一研磨盘的直线沟槽工作面(21111)发生面接触和与第二研磨盘螺旋槽的工作面一(221111)发生线接触；对于圆锥滚子，第二研磨盘(22)沿其轴线向第一研磨盘(21)进一步趋近，使得研磨加工区域内的被加工圆锥滚子的滚动表面(32)分别与第一研磨盘的直线沟槽工作面(21111)的两对称侧面和第二研磨盘螺旋槽的工作面一(221111)发生线接触、被加工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；

   2)对分布于研磨加工区域内的每个被加工轴承滚子(3)平均施加0.5～2N的初始工作压力；被加工轴承滚子(3)在第二研磨盘的螺旋槽工作面(22111)的摩擦驱动下绕自身轴线(31)作连续旋转运动；与此同时，被加工轴承滚子(3)在螺旋槽工作面(22111)的持续推挤作用下沿第一研磨盘的直线沟槽基线(21116)作直线进给运动；被加工轴承滚子的滚动表面(32)开始经受第一研 磨盘的直线沟槽工作面(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内的每个被加工轴承滚子(3)逐渐增加工作压力至2～50N的正常工作压力；被加工轴承滚子(3)保持步骤六的与第一研磨盘的直线沟槽工作面(21111)和第二研磨盘的螺旋槽工作面(22111)的接触关系、绕自身轴线(31)的连续旋转运动以及沿直线沟槽基线(21116)的直线进给运动，其滚动表面(32)继续经受第一研磨盘的直线沟槽工作面(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，对被加工轴承滚子(3)进行抽检；当被抽检的被加工轴承滚子的滚动表面(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；当被抽检的被加工轴承滚子的滚动表面(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；停止对研磨加工区域加注研磨液；第二研磨盘(22)沿其轴线退回到非工作位置。
8. 根据权利要求7所述的研磨方法，其特征在于，与权利要求7所述的研磨方法的不同之处为：

   其中的研磨设备采用如权利要求6所述的研磨设备；并且，其中的：

   步骤三为：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；调整滚子输送系统(43)的输送速度和滚子整理机构(44)的整理速度与滚子送进机构(45)的送进速度相匹配；从而建立被加工轴承滚子(3)在第一研磨盘(21)和第二研磨盘(22)之间沿直线沟槽基线(21116)的直线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；

   步骤六为：包括：

   1)第二研磨盘基体内部的环状磁性结构(226)进入工作状态；对于圆柱滚子，第二研磨盘(22)沿其轴线向第一研磨盘(21)进一步趋近，使得研磨加工区域内的被加工圆柱滚子的滚动表面(32)分别与第一研磨盘的直线沟槽工作面(21111)发生面接触和与第二研磨盘螺旋槽的工作面一(221111)发生线接触；对于圆锥滚子，第二研磨盘(22)沿其轴线向第一研磨盘(21)进一步趋近，使得研磨加工区域内的被加工圆锥滚子的滚动表面(32)分别与第一研磨盘的直线沟槽工作面(21111)的两对称侧面和第二研磨盘螺旋槽的工作面一(221111)发生线接触、被加工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；

   2)对分布于研磨加工区域内的每个被加工轴承滚子(3)平均施加0.5～2N的初始工作压力；调整环状磁性结构(226)的磁场强度，使得第二研磨盘的螺旋槽工作面(22111)对被加工轴承滚子(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的直线沟槽工作面(21111)对被加工轴承滚子(3)绕自身轴线(31)旋转所产生的滑动摩擦阻力矩，从而驱动被加工轴承滚子 (3)绕自身轴线(31)作连续旋转运动；与此同时，被加工轴承滚子(3)在螺旋槽工作面(22111)的持续推挤作用下沿第一研磨盘的直线沟槽基线(21116)作直线进给运动；被加工轴承滚子的滚动表面(32)开始经受第一研磨盘的直线沟槽工作面(21111)和第二研磨盘螺旋槽的工作面一(221111)的研磨加工；

   步骤九为：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加注研磨液；第二研磨盘(22)沿其轴线退回到非工作位置。
9. 根据权利要求8所述的研磨方法，其特征在于，所用研磨设备中的研磨盘套件(2)的第二研磨盘(22)内部设置磁性结构的情况，有下述两种情形之一：

   情形一、采用固结磨粒研磨方式研磨铁磁性材质的被加工轴承滚子(3)时，在第二研磨盘(22)的内部设置磁性结构，通过调整所述磁性结构的磁场强度，使得所述第二研磨盘的螺旋槽工作面(22111)对所述铁磁性材质的被加工轴承滚子(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的直线沟槽工作面(21111)对所述铁磁性材质的被加工轴承滚子(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轴承滚子(3)绕自身轴线(31)连续旋转；

   情形二、采用游离磨粒研磨方式研磨铁磁性材质的被加工轴承滚子(3)时，所述第二研磨盘(22)内置磁性结构，以增大所述第二研磨盘的螺旋槽工作面(22111)对所述铁磁性材质的被加工轴承滚子(3)绕自身轴线(31)旋转所产生的滑动摩擦驱动力矩，使得所述铁磁性材质的被加工轴承滚子(3)绕自身轴线(31)连续旋转不受所述第一研磨盘的直线沟槽工作面(21111)的材料与所述第二研磨盘的螺旋槽工作面(22111)的材料的匹配制约。
10. 根据权利要求7或8所述的研磨方法，其特征在于，在所述第一研磨盘(21)和第二研磨盘(22)首次使用前，利用相同几何参数的被加工轴承滚子(3)对所述第一研磨盘的直线沟槽工作面(21111)和第二研磨盘的螺旋槽工作面(22111)进行磨合；磨合方法与被加工轴承滚子(3)的研磨方法相同；对于步骤八，对参与磨合的被加工轴承滚子(3)进行抽检，当被抽检的被加工轴承滚子的滚动表面(32)的表面质量、形状精度和尺寸一致性达到技术要求时，磨合过程进入步骤九；否则，继续步骤八。

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