CN105856055A - 一种三瓣波轴承滚道的精研方法 - Google Patents

Abstract

一种三瓣波轴承滚道的精研方法，它涉及一种轴承滚道的加工方法。三瓣波轴承滚道通过常规的手动加压的方式无法满足轴承套圈滚道的几何精度，造成轴承套圈滚道的磨损，降低了轴承的使用寿命。本发明中步骤一：粗磨削加工；步骤二：初配置以及超精基准面的选定；步骤三：待超精加工工件的定位工作；步骤四：油石设置工作；步骤五：超精加工工作：启动控制***，油石架在控制***的作用下开始转动，同时油石在油石架带动下沿第一个待超精加工工件的轴承套圈滚道宽度方向作往复运动，再通过全自动超精机中的摆动单元对第一个待超精加工工件施加震荡，最后通过气缸及恒压装置压力即可；步骤六：其他工件的超精加工。本发明用于瓣形滚道的超精加工。

Description

一种三瓣波轴承滚道的精研方法

技术领域

本发明具体涉及一种三瓣波轴承滚道的精研方法。

背景技术

瓣波形滚道轴承主要用于有特殊工况的要求的主机上，如航空发动机轴承其外滚道呈三瓣波形。瓣波形是指轴承滚道在圆周方向呈现为均匀分布的波形，其形状放大后类似花瓣形，故此得名，其波峰波谷的差值一般在0.05～0.15mm之间。

瓣波形轴承套圈滚道是轴承的工作表面，它的几何精度、形状、表面粗糙度、表面应力状态、变质层残余量都直接影响轴承的质量，它决定了轴承的旋转精度、承载能力和寿命等。由于轴承外圈滚道为非圆结构，传统工艺和设备无法实现超精加工，在精研不具备加工能力的情况下，只能采用砂纸等带状研磨材料进行抛光的工艺，对轴承套圈滚道表面进行抛光处理，它是用手动加压方式使研磨材料紧密的压紧在轴承套圈滚道表面，轴承套圈作定心圆周转动，实现轴承套圈滚道表面金属层的去除。它的不足和缺陷：由于整个加工过程是手动加压，不可能在轴承套圈圆周方向施加相同的压力，造成轴承套圈滚道表面的金属去除量不同，使得轴承套圈滚道表面的应力出现差异，轴承的承载能力也随之出现了差异，这大大影响了轴承的使用寿命。同时轴承套圈滚道的表面粗糙度也无法达到工艺要求，造成轴承套圈滚道磨损，这也降低了轴承的使用寿命。这种手动加压方式无法满足轴承套圈滚道的几何精度，降低了轴承的旋转精度。随着主机性能的不断提升，对所需的轴承也向着高精度和高稳定性方向发展，以上问题至今存在且未得到有效解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种三瓣波轴承滚道的精研方法，以解决三瓣波轴承滚道通过常规的手动加压的方式无法满足轴承套圈滚道的几何精度，造成轴承套圈滚道的磨损，降低了轴承的使用寿命的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种三瓣波轴承滚道的精研方法，其特征在于：该精研方法包括以下步骤：

步骤一：磨削加工：取多个加工工件，将多个加工工件逐一进行磨削加工，磨削每个加工工件的磨削基准面A后形成一个待超精加工工件；

步骤二：初配置以及超精基准面的选定：利用全自动超精机和机床相互配合对待超精加工工件进行精磨削加工，设定每个待超精加工工件中的磨削基准面A为在全自动超精机中待加工的超精基准面；

步骤三：待超精加工工件的定位工作：步骤一中多个待超精加工工件采用采用右进左出的顺序进入全自动超精机中，首先将多个待超精加工工件逐一置于全自动超精机中的传送带上形成工件整列，全自动超精机中的止挡将第一个待超精加工工件从工件整列中分离开，并通过退料臂将第一个待超精加工工件送至全自动超精机中的工位上，第一个待超精加工工件通过压紧轮组件固定在油石架上；

步骤四：油石的设置工作：将油石设置在全自动超精机中的压紧装置上且油石与全自动超精机中的恒压装置相连接，油石的研磨面与步骤三中第一个待超精加工工件相贴紧；

步骤五：超精加工工作：启动控制***，油石架在控制***的作用下开始转动，其转速为2000～2500rpm，同时油石在油石架的带动下沿第一个待超精加工工件的轴承套圈滚道宽度方向作往复运动，再通过全自动超精机中的摆动单元对第一个待超精加工工件施加振幅为0.5mm、频率为20～25赫兹的震荡，最后通过气缸及恒压装置对油石施加恒定的垂直于第一个待超精加工工件的轴承套圈滚道的压力即可；

步骤六：其他工件的超精加工过程与第一个待超精加工工件的超精加工过程同理，待超精都完成后形成瓣形滚道，摆动单元均回到原位待命，出料装置将超精好的瓣形滚道逐一送回传送带，最后多个瓣形滚道被送出机床。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明具有通用性，能够改善瓣波形轴承套圈滚道的几何精度、形状、表面粗糙度、表面应力状态、变质层残余量都直接影响轴承的质量，纠正磨削给轴承套圈工作表面，即工件中轴承套圈滚道造成的缺陷，使之能够满足轴承的精度和寿命要求。

2、通过油石架、油石和恒压装置的相互配合能够使工件的轴承套圈实现高转速和高速震荡，高转速和高速震荡能够充分提高油石的切削力，油石的往复运动保证了轴承套圈滚道母线形状，油石压力的恒定确保轴承套圈滚道圆周方向金属去除量的均匀。

附图说明

图1为全自动超精机和机床相互配合的工作状态图，图中实心箭头为待超精加工工件1的进料口，空心箭头为待超精加工工件1的出料口；

图2为驱动盘6和两个压轮3-1相互配合压紧待超精加工工件1的工作状态图；

图3为瓣形滚道5的主视结构示意图；

图4为瓣形滚道5的轴向截面图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1、图2、图3和图4说明本实施方式，本实施方式中的精研方法包括以下步骤：

步骤一：磨削加工：取多个加工工件，将多个加工工件逐一进行磨削加工，磨削每个加工工件的磨削基准面A后形成待超精加工工件1；

步骤二：初配置以及超精基准面的选定：利用全自动超精机和机床相互配合对待超精加工工件1进行精磨削加工，设定每个待超精加工工件1中的磨削基准面A为在全自动超精机中待加工的超精基准面；

步骤三：待超精加工工件1的定位工作：步骤一中多个待超精加工工件1采用采用右进左出的顺序进入全自动超精机中，首先将多个待超精加工工件1逐一置于全自动超精机中的传送带2上形成工件整列，全自动超精机中的止挡将第一个待超精加工工件1从工件整列中分离开，并通过退料臂将第一个待超精加工工件1送至全自动超精机中的工位上，第一个待超精加工工件1通过压紧轮组件3固定在油石架7上；

步骤四：油石8的设置工作：将油石8设置在全自动超精机中的压紧装置上且油石8与全自动超精机中的恒压装置相连接，油石8的研磨面与步骤三中第一个待超精加工工件1相贴紧；

步骤五：超精加工工作：启动控制***，油石架7在控制***的作用下开始转动，其转速为2000～2500rpm，同时油石8在油石架7的带动下沿第一个待超精加工工件1的轴承套圈滚道宽度方向作往复运动，再通过全自动超精机中的摆动单元4对第一个待超精加工工件1施加振幅为0.5mm、频率为20～25赫兹的震荡，最后通过气缸及恒压装置对油石8施加恒定的垂直于第一个待超精加工工件1的轴承套圈滚道的压力即可；

步骤六：其他工件的超精加工过程与第一个待超精加工工件1的超精加工过程同理，待超精都完成后形成瓣形滚道5，摆动单元4均回到原位待命，出料装置将超精好的瓣形滚道5逐一送回传送带2，最后多个瓣形滚道5被送出机床。

本实施方式中的全自动超精机是通过现有市场销售的全自动超精机改良得到的，采用全自动超精机进行瓣波形轴承滚道的超精加工，待超精加工工件1的轴向定位通过油石架7实现，其压紧方式通过油石8配合恒压装置实现，待超精加工工件1的径向定位采用无心支承，其具体采用预变形夹紧装置，其具体结构及与工件的连接关系与CN2013106170410中公开的内容一致。油石8震荡采用大振幅小震荡方式，油石8加压应用具有恒压装置的压紧装置。

本实施方式中的控制***为西门子840D***。油石8接触时间，油石架7转速，摆动频率可在操作面板上设定，30种工件的参数可以储存在***内。故障诊断***监视机床的所有功能，故障将在面板上直接显示。

本实施方式中油石8接触压力最大能够达到500N。

本实施方式中驱动油石架7转动的电机是高性能伺服电机，电机转速可在操作面板上设定。

本实施方式中第一个待超精加工工件1的轴承套圈滚道的位置公差为+/-5μm，即从基准面到滚道中心的公差为+/-5μm。通过样品试验得出，同批次产品每个工件之间的滚道位置偏差不超过+/-3μm。

本实施方式中每个待超精加工工件1中远离端面止动槽的一个端面为磨削基准面A，即每个待超精加工工件1加工后形成的瓣形滚道5中远离端面止动槽的一个端面也为磨削基准面A。瓣形滚道5中的端面B和端面C为超精加工后的终磨端面。

具体实施方式二：本实施方式为具体实施方式一的进一步限定，本实施方式中步骤三中的油石架7垂直安装在机床的床身内,第一个待超精加工工件1直接压在驱动盘6上，压紧轮组件3的压力可调，第一个待超精加工工件1的内圈通过芯轴进行液压定心，超精油从芯轴中喷出。

具体实施方式三：本实施方式为具体实施方式二的进一步限定，本实施方式中压紧轮组件3包括两个压轮3-1，两个压轮3-1之间偏心设置，两个压轮3-1的间距根据工件的尺寸进行调整。

具体实施方式四：本实施方式为具体实施方式一或三的进一步限定，本实施方式中步骤五中的摆动单元4为直线摆动单元，直线摆动单元由伺服电机驱动,振幅由一偏心机构产生,振幅可调，所述直线摆动单元安装在伺服滑台上，所述直线摆动单元进行竖直方向的上下移动及水平方向上的前后移动。

具体实施方式五：本实施方式为具体实施方式四的进一步限定，本实施方式中油石8为高强度CBN油石。

结合本发明的有益效果说明以下实施例：

实施例一：通过多次样品试验得出：待超精加工工件1的径向采用预变形夹紧装置效果明显，达到了轴承套圈预变形目的；轴向待超精加工工件1与定位卡具间无任何攒动，装卡稳定。待超精加工工件1的轴承套圈转速设定为1500rpm，油石8振幅设定为0.5mm、震荡频率设定为3000次/分钟，油石8自锐性良好，精研后的滚道表面良好，加工表面均匀，无单一方向反光，其表面呈散射状反光。

根据上述参数的设定加工一批航空发动机轴承外滚道精研20件，合格率100％

圆度μm：125.28 工艺要求：120～130μm

表面粗糙度：Ra 0.0515 工艺要求：0.063

Pt值：0.653μm 工艺要求：≤2μm

上述试验结果完全符合本领域对轴承套圈的工艺要求。

Claims (5)

1.一种三瓣波轴承滚道的精研方法，其特征在于：该精研方法包括以下步骤：

步骤一：磨削加工：取多个加工工件，将多个加工工件逐一进行磨削加工，磨削每个加工工件的磨削基准面A后形成一个待超精加工工件(1)；

步骤二：初配置以及超精基准面的选定：利用全自动超精机和机床相互配合对待超精加工工件(1)进行精磨削加工，设定每个待超精加工工件(1)中的磨削基准面A为在全自动超精机中待加工的超精基准面；

步骤三：待超精加工工件(1)的定位工作：步骤一中多个待超精加工工件(1)采用采用右进左出的顺序进入全自动超精机中，首先将多个待超精加工工件(1)逐一置于全自动超精机中的传送带(2)上形成工件整列，全自动超精机中的止挡将第一个待超精加工工件(1)从工件整列中分离开，并通过退料臂将第一个待超精加工工件(1)送至全自动超精机中的工位上，第一个待超精加工工件(1)通过压紧轮组件(3)固定在油石架(7)上；

步骤四：油石(8)的设置工作：将油石(8)设置在全自动超精机中的压紧装置上且油石(8)与全自动超精机中的恒压装置相连接，油石(8)的研磨面与步骤三中第一个待超精加工工件(1)相贴紧；

步骤五：超精加工工作：启动控制***，油石架(7)在控制***的作用下开始转动，其转速为2000～2500rpm，同时油石(8)在油石架(7)的带动下沿第一个待超精加工工件(1)的轴承套圈滚道宽度方向作往复运动，再通过全自动超精机中的摆动单元(4)对第一个待超精加工工件(1)施加振幅为0.5mm、频率为20～25赫兹的震荡，最后通过气缸及恒压装置对油石(8)施加恒定的垂直于第一个待超精加工工件(1)的轴承套圈滚道的压力即可；

步骤六：其他工件的超精加工过程与第一个待超精加工工件(1)的超精加工过程同理，待超精都完成后形成瓣形滚道(5)，摆动单元(4)均回到原位待命，出料装置将超精好的瓣形滚道(5)逐一送回传送带(2)，最后多个瓣形滚道(5)被送出机床。

2.根据权利要求1所述的一种三瓣波轴承滚道的精研方法，其特征在于：步骤三中的油石架(7)垂直安装在机床的床身内,第一个待超精加工工件(1)直接压在驱动盘(6)上，压紧轮组件(3)的压力可调，第一个待超精加工工件(1)的内圈通过芯轴进行液压定心，超精油从芯轴中喷出。

3.根据权利要求2所述的一种三瓣波轴承滚道的精研方法，其特征在于：压紧轮组件(3)包括两个压轮(3-1)，两个压轮(3-1)之间偏心设置，两个压轮(3-1)的间距根据工件的尺寸进行调整。

4.根据权利要求1或3所述的一种三瓣波轴承滚道的精研方法，其特征在于：步骤五中的摆动单元(4)为直线摆动单元，直线摆动单元由伺服电机驱动,振幅由一偏心机构产生,振幅可调，所述直线摆动单元安装在伺服滑台上，所述直线摆动单元进行竖直方向的上下移动及水平方向上的前后移动。

5.根据权利要求4所述的一种三瓣波轴承滚道的精研方法，其特征在于：油石(8)为高强度CBN油石。