CN102513915B - 一种精密圆柱形零件的加工方法 - Google Patents

Abstract

一种精密圆柱形零件的加工方法，实现所述加工方法的加工设备包括上研磨盘和下研磨盘；在上、下研磨盘之间放置保持架，保持架上开槽；待加工的圆柱形零件放置在保持架的槽中，保持架内圆柱形零件可自转加公转运动；载荷加压装置通过上研磨盘作用于圆柱形零件；利用所述上、下研磨盘工作面对圆柱形零件进行加工。本发明提供一种能够兼顾高精度和高一致性、成本较低的精密圆柱形零件的加工方法。

Description

一种精密圆柱形零件的加工方法

技术领域

本发明涉及一种精密圆柱形零件的加工方法，属于高精度圆柱形零件加工技术。

背景技术

轴承是精密机械、仪器设备中的关键基础件，是发展精密机床、精密仪器、国防等领域高科技装备的重要基础，其精度对装备的总体性能有着重大影响。精密圆柱形零件(圆柱形零件)作为轴承的关键零件，对轴承的性能和寿命起到至关重要的作用，是发展精密机床、能源机械(风力发电机)、精密仪器、国防等领域高科技装备的重要基础，其精度和一致性对功能部件性能起重要作用。

目前圆柱形零件的批量加工国内外普遍采用无心磨削的方式，由于加工过程中砂轮、导辊等加工部件的磨损，导致各个圆柱形零件的加工条件无法保证稳定性，从而很难获得高精度和高一致性的圆柱形零件。高精度轴承、导轨等部件对圆柱形零件的精度和一致性要求越来越高。因此，迫切需要开发一种适合高精度、高一致性圆柱形零件的高效、低成本的批量加工方法。

发明内容

为了克服现有的圆柱形零件的批量加工技术的不能兼顾高精度和高一致性、成本高的不足，本发明提供一种能够兼顾高精度和高一致性、成本较低的精密圆柱形零件的加工方法。

本发明所采用的技术方案如下：

一种精密圆柱形零件的加工方法，实现所述加工方法的加工设备包括上研磨盘和下研磨盘，在上、下研磨盘之间放置保持架；保持架上开槽，待加工的圆柱形零件放置在保持架的槽中；保持架内圆柱形零件可实现自转加公转运动；载荷加压装置通过上研磨盘作用于圆柱形零件；利用所述上、下研磨盘工作面对圆柱形零件进行加工。

再进一步，所述保持架由一个中心轮和一个内齿圈驱动，构成行星齿轮***；所述中心轮在中心，所述内齿圈在外侧；所述中心轮和内齿圈的转速由电机控制；保持架内圆柱形零件的公转和自转速度通过调节中心轮和内齿圈的转速、上下研磨盘的转速进行控制。

再进一步，所述保持架上的槽为通孔，所述通孔在保持架表面的形状和尺寸大小与一个或数个圆柱形零件匹配；所述槽的侧壁与保持架表面垂直或形成斜角；在单个保持架上，所述槽的数量为多个，多个所述槽在保持架表面上呈放射状、同心圆状或栅格状分布。

再进一步，所述上研磨盘和下研磨盘的转速由两个电机控制。

所述的磨盘为砂轮、金属盘或抛光盘。或者其他非金属盘。

本发明的技术构思：加工装置的上研磨盘、下研磨盘与保持架构成平行平面，待加工圆柱形零件放置于上研磨盘和下研磨盘之间。利用误差匀化的原理，可以将一组按一定规律排列的圆柱形零件看做一个整体的平面工件，圆柱形零件的外轮廓构成一个虚拟平面工件外轮廓。加工过程中，圆柱形零件滚动时，圆柱形零件构成的相应虚拟平面工件外轮廓就会产变化，加工中由各工件外轮廓构成的虚拟平面与上研磨盘、下研磨盘工作面趋于保持一致，最终会获得一个与研磨盘工作面完全平行的理想的虚拟平面工件外轮廓，获得高精度、高一致性的圆柱形零件。

通过施加合适的载荷压力(1kPa～1MPa)，调整上、下研磨盘和保持架三者之间的转速组合(上研磨盘转速范围：0～400r/Min；下研磨盘转速范围：20～400r/Min；保持架转速范围：20～400r/Min)驱动圆柱工件滚动并控制其公转和自转运动方向，使工件的圆柱表面上各点与研磨盘等概率接触，实现工件圆柱表面均匀研磨；该方法能快速修正圆柱工件的形状误差，并将上、下研磨盘的高精度轮廓和表面形貌复制到工件的圆柱表面上，提高了圆柱形零件的研磨加工效率和加工精度。

本发明的有益效果主要表现在：1.所采用的加工装置结构较为简单，能够主动控制圆柱形零件在研磨过程的运动状态，提高了加工的一致性和稳定性；2.可以有效提高圆柱工件的研磨精度和研磨效率，实现批量生产，在加工精度、效率和机械结构上具有明显的综合优势；3.本方法适用于各种材质、不同类型的圆柱形零件，特别涉及钢制和陶瓷材料的高精度轴承滚子，为高速、高精度主轴***提供关键的基础零件。

附图说明

图1是本发明中圆柱形零件超精密加工装置的结构示意图。

图2是本发明中图1的俯视图。

图3是本发明中保持架的开槽形状和布局图。

图4是上研磨盘、下研磨盘和保持架速度的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图3，一种精密圆柱形零件的加工方法，实现所述加工方法的加工设备中，包括上研磨盘1和下研磨盘2，在上研磨盘1和下研磨盘2之间放置保持架4；保持架4上开槽，待加工的圆柱形零件5放置在保持架4的槽中；载荷加压装置通过上研磨盘1作用于圆柱形零件5，利用所述上研磨盘1和下研磨盘2工件表面对圆柱形零件进行加工。

所述上研磨盘1和下研磨盘2由两个的电机控制转速。

所述保持架4由中心轮和内齿圈驱动，构成行星齿轮***，所述中心轮在中心，所述内齿圈在外侧；所述中心轮和内齿圈转速由电机控制；保持架内圆柱形零件的公转和自转速度通过调节中心轮和内齿圈的转速、上下研磨盘的转速进行控制。

通过调整所述的上研磨盘、下研磨盘和保持架的转速，上研磨盘转速范围：0～400r/Min；下研磨盘转速范围：20～400r/Min；保持架转速范围：20～400r/Min，使研磨轨迹均匀分布在工件的圆柱表面上，实现对工件圆柱表面的均匀研磨。

所述保持架上的槽为通孔，所述通孔在保持架表面的形状和尺寸大小与一个或数个圆柱形零件5匹配；所述槽的侧壁与保持架表面垂直或形成斜角；在单个保持架上，所述槽的数量为多个，多个所述槽在保持架表面上呈放射状、同心圆状或栅格状等分布；

待加工的圆柱形零件5安装在所述保持架4上的槽内；研磨过程中，在加工面间注入冷却液(或研磨液)3；所述上研磨盘1和下研磨盘2可为砂轮、金属盘或抛光垫等非金属材料。

实例：利用本发明方法加工高速工具钢圆柱形零件。实验条件如下：

初始圆柱形零件尺寸：直径20.5±0.01mm，长度40±0.1mm

初始圆柱形零件圆柱度：0.021mm

圆柱形零件摆放位置：每60Min，圆柱形零件在保持架槽内调

整位置180°

磨料：1000# Al₂O₃

研磨液浓度：30wt％

研磨液流速：5L/Min

载荷：100kPa

加工时间：120Min

上研磨盘、下研磨盘和保持架速度方案如图4所示，加工结果如下：

圆柱形零件尺寸：20.4-0.001mm

圆柱形零件圆柱度：0.001mm。

Claims (5)

1.一种精密圆柱形零件的加工方法，其特征在于：实现所述加工方法的加工设备包括上研磨盘和下研磨盘；上、下研磨盘之间放置保持架,保持架上开槽，待加工的圆柱形零件放置在保持架的槽中；保持架内圆柱形零件可实现公转与自转；载荷加压装置通过上研磨盘作用于圆柱形零件，利用所述上研磨盘和下研磨盘的工作面对圆柱形零件进行加工；通过施加载荷压力为1kPa～1MPa，调整上、下研磨盘和保持架三者之间的转速组合为：上研磨盘转速范围：0～400r/Min；下研磨盘转速范围：20～400r/Min；保持架转速范围：20～400r/Min，驱动圆柱工件滚动并控制其公转和自转运动方向，使工件的圆柱表面上各点与研磨盘等概率接触，实现工件圆柱表面均匀研磨。

2.如权利要求1所述的精密圆柱形零件的加工方法，其特征在于：所述保持架由一个中心轮和一个内齿圈驱动，构成行星齿轮***；所述中心轮在中心，所述内齿圈在外侧；所述中心轮和内齿圈的转轴由电机控制，保持架的公转和自转速度通过调节中心轮和内齿圈的转速进行控制。

3.如权利要求1或2所述的精密圆柱形零件的加工方法，其特征在于：所述保持架的槽为通孔，所述通孔在保持架表面的形状和尺寸大小与一个或数个圆柱形零件匹配。在单个保持架上，所述槽的数量为多个；所述多个槽在保持架表面上呈放射状、同心圆状或栅格状分布。

4.如权利要求1或2所述的精密圆柱形零件的加工方法，其特征在于：所述上研磨盘和下研磨盘的转速由两个电机分别控制。

5.如权利要求1所述的精密圆柱形零件的加工方法，其特征在于：所述的磨盘为砂轮、金属盘或抛光盘。

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