專利名稱：一種精密圓柱形零件的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種精密圓柱形零件的加工方法，屬于高精度圓柱形零件加工技術(shù)。
背景技術(shù)：
軸承是精密機(jī)械、儀器設(shè)備中的關(guān)鍵基礎(chǔ)件，是發(fā)展精密機(jī)床、精密儀器、國(guó)防等領(lǐng)域高科技裝備的重要基礎(chǔ)，其精度對(duì)裝備的總體性能有著重大影響。精密圓柱形零件 (圓柱形零件)作為軸承的關(guān)鍵零件，對(duì)軸承的性能和壽命起到至關(guān)重要的作用，是發(fā)展精密機(jī)床、能源機(jī)械(風(fēng)力發(fā)電機(jī))、精密儀器、國(guó)防等領(lǐng)域高科技裝備的重要基礎(chǔ)，其精度和一致性對(duì)功能部件性能起重要作用。目前圓柱形零件的批量加工國(guó)內(nèi)外普遍采用無(wú)心磨削的方式，由于加工過(guò)程中砂輪、導(dǎo)輥等加工部件的磨損，導(dǎo)致各個(gè)圓柱形零件的加工條件無(wú)法保證穩(wěn)定性，從而很難獲得高精度和高一致性的圓柱形零件。高精度軸承、導(dǎo)軌等部件對(duì)圓柱形零件的精度和一致性要求越來(lái)越高。因此，迫切需要開發(fā)一種適合高精度、高一致性圓柱形零件的高效、低成本的批量加工方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的圓柱形零件的批量加工技術(shù)的不能兼顧高精度和高一致性、成本高的不足，本發(fā)明提供一種能夠兼顧高精度和高一致性、成本較低的精密圓柱形零件的加工方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下一種精密圓柱形零件的加工方法，實(shí)現(xiàn)所述加工方法的加工設(shè)備包括上研磨盤和下研磨盤，在上、下研磨盤之間放置保持架；保持架上開槽，待加工的圓柱形零件放置在保持架的槽中；保持架內(nèi)圓柱形零件可實(shí)現(xiàn)自轉(zhuǎn)加公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；載荷加壓裝置通過(guò)上研磨盤作用于圓柱形零件；利用所述上、下研磨盤工作面對(duì)圓柱形零件進(jìn)行加工。再進(jìn)一步，所述保持架由一個(gè)中心輪和一個(gè)內(nèi)齒圈驅(qū)動(dòng)，構(gòu)成行星齒輪系統(tǒng)；所述中心輪在中心，所述內(nèi)齒圈在外側(cè)；所述中心輪和內(nèi)齒圈的轉(zhuǎn)速由電機(jī)控制；保持架內(nèi)圓柱形零件的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)速度通過(guò)調(diào)節(jié)中心輪和內(nèi)齒圈的轉(zhuǎn)速、上下研磨盤的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。再進(jìn)一步，所述保持架上的槽為通孔，所述通孔在保持架表面的形狀和尺寸大小與一個(gè)或數(shù)個(gè)圓柱形零件匹配；所述槽的側(cè)壁與保持架表面垂直或形成斜角；在單個(gè)保持架上，所述槽的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)所述槽在保持架表面上呈放射狀、同心圓狀或柵格狀分布。再進(jìn)一步，所述上研磨盤和下研磨盤的轉(zhuǎn)速由兩個(gè)電機(jī)控制。所述的磨盤為砂輪、金屬盤或拋光盤?；蛘咂渌墙饘俦P。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思加工裝置的上研磨盤、下研磨盤與保持架構(gòu)成平行平面，待加工圓柱形零件放置于上研磨盤和下研磨盤之間。利用誤差勻化的原理，可以將一組按一定規(guī)律排列的圓柱形零件看做一個(gè)整體的平面工件，圓柱形零件的外輪廓構(gòu)成一個(gè)虛擬平面工件外輪廓。加工過(guò)程中，圓柱形零件滾動(dòng)時(shí)，圓柱形零件構(gòu)成的相應(yīng)虛擬平面工件外輪廓就會(huì)產(chǎn)變化，加工中由各工件外輪廓構(gòu)成的虛擬平面與上研磨盤、下研磨盤工作面趨于保持一致，最終會(huì)獲得一個(gè)與研磨盤工作面完全平行的理想的虛擬平面工件外輪廓，獲得高精度、高一致性的圓柱形零件。通過(guò)施加合適的載荷壓力(IkPa IMPa)，調(diào)整上、下研磨盤和保持架三者之間的轉(zhuǎn)速組合(上研磨盤轉(zhuǎn)速范圍0 400r/Min ；下研磨盤轉(zhuǎn)速范圍20 400r/Min ；保持架轉(zhuǎn)速范圍20 400r/Min)驅(qū)動(dòng)圓柱工件滾動(dòng)并控制其公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方向，使工件的圓柱表面上各點(diǎn)與研磨盤等概率接觸，實(shí)現(xiàn)工件圓柱表面均勻研磨；該方法能快速修正圓柱工件的形狀誤差，并將上、下研磨盤的高精度輪廓和表面形貌復(fù)制到工件的圓柱表面上，提高了圓柱形零件的研磨加工效率和加工精度。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在1.所采用的加工裝置結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，能夠主動(dòng)控制圓柱形零件在研磨過(guò)程的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，提高了加工的一致性和穩(wěn)定性；2.可以有效提高圓柱工件的研磨精度和研磨效率，實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，在加工精度、效率和機(jī)械結(jié)構(gòu)上具有明顯的綜合優(yōu)勢(shì)；3.本方法適用于各種材質(zhì)、不同類型的圓柱形零件，特別涉及鋼制和陶瓷材料的高精度軸承滾子，為高速、高精度主軸系統(tǒng)提供關(guān)鍵的基礎(chǔ)零件。


圖1是本發(fā)明中圓柱形零件超精密加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明中圖1的俯視圖。圖3是本發(fā)明中保持架的開槽形狀和布局圖。圖4是上研磨盤、下研磨盤和保持架速度的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。參照?qǐng)D1 圖3，一種精密圓柱形零件的加工方法，實(shí)現(xiàn)所述加工方法的加工設(shè)備中，包括上研磨盤1和下研磨盤2，在上研磨盤1和下研磨盤2之間放置保持架4 ；保持架4 上開槽，待加工的圓柱形零件5放置在保持架4的槽中；載荷加壓裝置通過(guò)上研磨盤1作用于圓柱形零件5，利用所述上研磨盤1和下研磨盤2工件表面對(duì)圓柱形零件進(jìn)行加工。所述上研磨盤1和下研磨盤2由兩個(gè)的電機(jī)控制轉(zhuǎn)速。所述保持架4由中心輪和內(nèi)齒圈驅(qū)動(dòng)，構(gòu)成行星齒輪系統(tǒng)，所述中心輪在中心，所述內(nèi)齒圈在外側(cè)；所述中心輪和內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)速由電機(jī)控制；保持架內(nèi)圓柱形零件的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)速度通過(guò)調(diào)節(jié)中心輪和內(nèi)齒圈的轉(zhuǎn)速、上下研磨盤的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。通過(guò)調(diào)整所述的上研磨盤、下研磨盤和保持架的轉(zhuǎn)速，上研磨盤轉(zhuǎn)速范圍0 400r/Min ；下研磨盤轉(zhuǎn)速范圍20 400r/Min ；保持架轉(zhuǎn)速范圍20 400r/Min，使研磨軌跡均勻分布在工件的圓柱表面上，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件圓柱表面的均勻研磨。所述保持架上的槽為通孔，所述通孔在保持架表面的形狀和尺寸大小與一個(gè)或數(shù)個(gè)圓柱形零件5匹配；所述槽的側(cè)壁與保持架表面垂直或形成斜角；在單個(gè)保持架上，所述槽的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)所述槽在保持架表面上呈放射狀、同心圓狀或柵格狀等分布；
待加工的圓柱形零件5安裝在所述保持架4上的槽內(nèi)；研磨過(guò)程中，在加工面間注入冷卻液(或研磨液)3 ；所述上研磨盤1和下研磨盤2可為砂輪、金屬盤或拋光墊等非金屬材料。實(shí)例利用本發(fā)明方法加工高速工具鋼圓柱形零件。實(shí)驗(yàn)條件如下初始圓柱形零件尺寸直徑20. 5 士 0. 01mm，長(zhǎng)度40 士 0. Imm初始圓柱形零件圓柱度0. 021mm圓柱形零件擺放位置每60Min，圓柱形零件在保持架槽內(nèi)調(diào)整位置180°磨料1000#Al2O3研磨液濃度30wt%研磨液流速5L/Min載荷IOOkPa加工時(shí)間120Min上研磨盤、下研磨盤和保持架速度方案如圖4所示，加工結(jié)果如下圓柱形零件尺寸20. 4-0. OOlmm圓柱形零件圓柱度0. 001mm。
權(quán)利要求
1.一種精密圓柱形零件的加工方法，其特征在于實(shí)現(xiàn)所述加工方法的加工設(shè)備包括上研磨盤和下研磨盤；上、下研磨盤之間放置保持架，保持架上開槽，待加工的圓柱形零件放置在保持架的槽中；保持架內(nèi)圓柱形零件可實(shí)現(xiàn)公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)；載荷加壓裝置通過(guò)上研磨盤作用于圓柱形零件，利用所述上研磨盤和下研磨盤的工作面對(duì)圓柱形零件進(jìn)行加工。
2.如權(quán)利要求1所述的精密圓柱形零件的加工方法，其特征在于所述保持架由一個(gè)中心輪和一個(gè)內(nèi)齒圈驅(qū)動(dòng)，構(gòu)成行星齒輪系統(tǒng)；所述中心輪在中心，所述內(nèi)齒圈在外側(cè)；所述中心輪和內(nèi)齒圈的轉(zhuǎn)軸由電機(jī)控制，保持架的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)速度通過(guò)調(diào)節(jié)中心輪和內(nèi)齒圈的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。
3.如權(quán)利要求1或2所述的精密圓柱形零件的加工方法，其特征在于所述保持架的槽為通孔，所述通孔在保持架表面的形狀和尺寸大小與一個(gè)或數(shù)個(gè)圓柱形零件匹配。在單個(gè)保持架上，所述槽的數(shù)量為多個(gè)；所述多個(gè)槽在保持架表面上呈放射狀、同心圓狀或柵格狀分布。
4.如權(quán)利要求1或2所述的精密圓柱形零件的加工方法，其特征在于所述上研磨盤和下研磨盤的轉(zhuǎn)速由兩個(gè)電機(jī)分別控制。
5.如權(quán)利要求1所述的精密圓柱形零件的加工方法，其特征在于所述的磨盤為砂輪、 金屬盤或拋光盤。
全文摘要
一種精密圓柱形零件的加工方法，實(shí)現(xiàn)所述加工方法的加工設(shè)備包括上研磨盤和下研磨盤；在上、下研磨盤之間放置保持架，保持架上開槽；待加工的圓柱形零件放置在保持架的槽中，保持架內(nèi)圓柱形零件可自轉(zhuǎn)加公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；載荷加壓裝置通過(guò)上研磨盤作用于圓柱形零件；利用所述上、下研磨盤工作面對(duì)圓柱形零件進(jìn)行加工。本發(fā)明提供一種能夠兼顧高精度和高一致性、成本較低的精密圓柱形零件的加工方法。
文檔編號(hào)B24B37/02GK102513915SQ20111039136
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者劉國(guó)文, 呂冰海, 姚蔚峰, 袁巨龍, 趙萍, 鄧乾發(fā) 申請(qǐng)人:江蘇智邦精工科技有限公司, 浙江工業(yè)大學(xué), 浙江智邦精工科技有限公司