專利名稱：機(jī)械部件及其超精加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械部件，特別是滾動(dòng)軸承中的滾動(dòng)體或內(nèi)外的軌道圈等的軸承部件，與這些機(jī)械部件、軸承部件的超精加工方法。
背景技術(shù)：
過(guò)去的超精加工技術(shù)按照在對(duì)被加工物進(jìn)行磨削加工之后的后工序，在使非旋轉(zhuǎn)的砂輪擺動(dòng)的同時(shí)作用，改善其面粗糙度的方式進(jìn)行。在專利文獻(xiàn)1中，公開(kāi)有采用超精加工砂輪，在圓筒狀滾動(dòng)體的表面的細(xì)微的凸部上形成凸起的加工方法。在專利文獻(xiàn)2中，公開(kāi)有對(duì)自動(dòng)調(diào)心式滾子軸承的球面滾子的外周面進(jìn)行超精加工的方法和裝置。另外，作為對(duì)由該滾子軸承中的內(nèi)圈或外1圈形成的軌道圈進(jìn)行超精加工的方法或裝置的例子，列舉有在專利文獻(xiàn)3和專利文獻(xiàn)4中公開(kāi)的方法、裝置。在專利文獻(xiàn)5中，公開(kāi)有下述的技術(shù)， 其中，在自動(dòng)調(diào)心式滾子軸承的制造中，確定用于形成外圈軌道的加工條件，抑制各球面滾子的偏斜造成的摩擦和發(fā)熱。圖7以示意方式表示通過(guò)砂輪而對(duì)圓筒狀被加工物的周面進(jìn)行超精加工的主要內(nèi)容的一個(gè)例子。在圖7中，圓筒狀被加工物100像空白箭頭100A所示的那樣，圍繞其軸心而旋轉(zhuǎn)，相對(duì)該旋轉(zhuǎn)的被加工物100的周面，在沿順著被加工物100的軸心方向的空白箭頭IOlA方向橫移砂輪101的同時(shí)作用，由此，進(jìn)行被加工物100的周面的超精加工。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2004-174641號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)2007-168055號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開(kāi)2007-260829號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 日本特開(kāi)2007-260830號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5 日本特開(kāi)2007-333161號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
在專利文獻(xiàn)1 5中公開(kāi)的超精加工方法、裝置中，或圖7所示的那樣的超精加工方法中，非旋轉(zhuǎn)的砂輪的動(dòng)作和被加工物的旋轉(zhuǎn)均在平時(shí)形成一定的角度，在被加工物的表面上形成稱為交叉角的筋狀的圖案。另外，相對(duì)凸起形狀、對(duì)數(shù)形狀或曲線組合而形成的形狀等的復(fù)雜形狀，超精加工機(jī)構(gòu)無(wú)法隨動(dòng)，由此，會(huì)發(fā)生將被加工物的形狀破壞的情況。另外，由于針對(duì)每種型號(hào)，即針對(duì)每種制品規(guī)格，被加工物的外徑旋轉(zhuǎn)半徑變化，故無(wú)法避免換產(chǎn)調(diào)整工時(shí)的增加、換產(chǎn)調(diào)整部件的復(fù)雜化，在加工效率、生產(chǎn)管理的方面是有問(wèn)題的。
本發(fā)明的目的在于，提供精加工面可為沒(méi)有交叉角圖案的加工痕跡的平滑面、謀求面粗糙度的提高的機(jī)械部件、滾動(dòng)軸承用滾動(dòng)體、軌道圈與滾動(dòng)軸承及其加工方法。在本發(fā)明的機(jī)械部件中，表面被精加工，該精加工面為沒(méi)有被稱為交叉角的圖案的加工痕跡的平滑面。機(jī)械部件為構(gòu)成機(jī)械的部件，作為其代表例包括滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體、 軌道圈等的機(jī)械部件。由于在該方案的機(jī)械部件中，精加工面為沒(méi)有被稱為交叉角的圖案的加工痕跡的平滑面，故可謀求面粗糙度的改善，獲得該機(jī)械部件、與該機(jī)械部件接觸的對(duì)方部件的壽命的提高等的品質(zhì)的提高的效果。也可在本發(fā)明的機(jī)械部件中，外周面通過(guò)旋轉(zhuǎn)的彈性砂輪而進(jìn)行超精加工。在該方案的場(chǎng)合，由于砂輪具有彈性，并且在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，作用于被加工物上，故適宜形成沒(méi)有交叉角圖案的平滑面。另外，通過(guò)砂輪所具有的彈性作用，也適宜對(duì)凸起形狀、對(duì)數(shù)形狀或曲線組合而形成的形狀等的復(fù)雜的形狀的超精加工。也可在本發(fā)明的機(jī)械部件中，在覆蓋外周面和該外周面的邊緣的倒角部區(qū)域，通過(guò)使旋轉(zhuǎn)的彈性砂輪而進(jìn)行超精加工。該機(jī)械部件為比如滾子形狀的滾動(dòng)體，對(duì)其外周面以及設(shè)置于外周面和端部之間的倒角部進(jìn)行超精加工。在該方案的場(chǎng)合，由于在機(jī)械部件的外周面和倒角部通過(guò)彈性砂輪進(jìn)行超精加工，故位于這些各個(gè)面上的復(fù)雜的形狀部分均通過(guò)旋轉(zhuǎn)的彈性砂輪的超精加工形成沒(méi)有交叉角圖案的平滑面。特別是，由于砂輪具有彈性，故對(duì)于在這樣的復(fù)雜的形狀部分進(jìn)行的超精加工，可在不破壞精密形狀的情況下進(jìn)行加工，可良好地進(jìn)行復(fù)雜的形狀部分的超精加工。作為本發(fā)明的機(jī)械部件的一種的滾動(dòng)軸承用滾動(dòng)體為對(duì)表面進(jìn)行超精加工的鋼制的滾動(dòng)軸承用滾動(dòng)體。比如，通過(guò)旋轉(zhuǎn)的彈性砂輪，對(duì)該滾動(dòng)軸承用滾動(dòng)體的外周面進(jìn)行超精加工。由于上述方案的滾動(dòng)軸承用滾動(dòng)體中的精加工面為沒(méi)有稱為交叉角的圖案的加工痕跡的平滑面，故可謀求面粗糙度的改善，獲得該機(jī)械部件、與該機(jī)械部件接觸的對(duì)方部件的壽命的提高等的質(zhì)量提高的效果。在機(jī)械部件為滾動(dòng)軸承用滾動(dòng)體的場(chǎng)合，該滾動(dòng)體表面的面粗糙度對(duì)滾動(dòng)壽命造成影響。如果這些滾動(dòng)體表面為沒(méi)有稱為交叉角的圖案的加工痕跡的平滑面，則由于面粗糙度的改善、獲得這些滾動(dòng)體的滾動(dòng)壽命的提高效果，使軸承的壽命提高。作為本發(fā)明的機(jī)械部件的一種的滾動(dòng)軸承用軌道圈為滾動(dòng)面經(jīng)過(guò)超精加工的鋼制的軸承用軌道圈。比如，通過(guò)旋轉(zhuǎn)的彈性砂輪，對(duì)該滾動(dòng)軸承用軌道圈的滾動(dòng)面進(jìn)行超精加工。由于同樣通過(guò)該方案，滾動(dòng)面為沒(méi)有稱為交叉角的圖案的加工痕跡的平滑面，面粗糙度改善，故獲得這些軌道圈的滾動(dòng)壽命的提高效果，使軸承的壽命提高。也可在本發(fā)明的滾動(dòng)軸承用軌道圈中，滾動(dòng)面和與該滾動(dòng)面的兩側(cè)鄰接的周面部分通過(guò)旋轉(zhuǎn)的彈性砂輪而進(jìn)行超精加工。在該方案的場(chǎng)合，由于滾動(dòng)面和與該滾動(dòng)面的兩側(cè)鄰接的周面部分通過(guò)彈性砂輪而進(jìn)行超精加工，故通過(guò)旋轉(zhuǎn)的彈性砂輪的超精加工，位于這些各個(gè)面上的復(fù)雜的形狀部分也形成沒(méi)有交叉角圖案的平滑面。特別是，由于砂輪具有彈性，故對(duì)于在這樣的復(fù)雜形狀部分進(jìn)行的超精加工，可在不破壞精密形狀的情況下進(jìn)行加工，可良好地進(jìn)行復(fù)雜的形狀部分的超精加工。本發(fā)明的滾動(dòng)軸承采用本發(fā)明的滾動(dòng)軸承用滾動(dòng)體或滾動(dòng)軸承用軌道圈。本發(fā)明的機(jī)械部件的加工方法采用旋轉(zhuǎn)的彈性砂輪對(duì)機(jī)械部件進(jìn)行超精加工。按照該發(fā)明方法，由于砂輪具有彈性，并且在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)作用于被加工面上，故可良好地形成沒(méi)有交叉角圖案的加工痕跡的平滑面，可謀求面粗糙度的改善。本發(fā)明的滾動(dòng)軸承用滾動(dòng)體的表面，或滾動(dòng)軸承的軌道圈的滾動(dòng)面的超精加工方法采用旋轉(zhuǎn)的彈性砂輪對(duì)上述滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體的表面，或滾動(dòng)軸承的軌道圈的滾動(dòng)面進(jìn)行超精加工。作為由滾動(dòng)軸承用滾動(dòng)體或軌道圈形成的軸承部件的超精加工方法，可采用下述的方法，其中，旋轉(zhuǎn)的彈性砂輪的加工面的表面形狀為與被加工物的被加工面的截面形狀成比例的截面形狀，該被加工物由作為上述軸承部件的滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體或軌道圈形成， 使上述被加工物旋轉(zhuǎn)，從被加工物的被加工面的端部接觸旋轉(zhuǎn)的彈性砂輪，該彈性砂輪中的與上述被加工物表面的截面形狀成比例的截面形狀的加工面，按照沿被加工物的被加工面的方式使彈性砂輪移動(dòng)，由此，對(duì)被加工物的被加工面進(jìn)行超精加工。按照該發(fā)明方法，使具有與被加工面的截面形狀成比例的截面形狀的加工面的彈性砂輪旋轉(zhuǎn)，該被加工面由作為上述軸承部件的滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體或軌道圈形成，同時(shí)，從被加工物的被加工面的端部接觸，按照沿被加工物的被加工面的方式移動(dòng)。并且，砂輪具有彈性，在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，作用于被加工面上。由此，適宜形成沒(méi)有交叉角圖案的加工痕跡的平滑面，可謀求面粗糙度的改善。特別是，即使在被加工面為凸起形狀、對(duì)數(shù)形狀或曲線組合而形成的形狀等的復(fù)雜的形狀的情況下，仍可在不破壞精密形狀的情況下加工，適宜超精加工。另外，由于僅僅通過(guò)構(gòu)成砂輪的旋轉(zhuǎn)軸的主軸的寬度方向設(shè)定和砂輪形狀完成換產(chǎn)調(diào)整，故可減少換產(chǎn)調(diào)整工時(shí)。通過(guò)該技術(shù)的確立，可采用通用加工機(jī)械，不必新設(shè)計(jì)機(jī)械， 可使設(shè)計(jì)省力。


根據(jù)參照附圖的下面的優(yōu)選的實(shí)施形式的說(shuō)明，會(huì)更清楚地理解本發(fā)明。但是，實(shí)施形式和附圖用于單純的圖示和說(shuō)明，不應(yīng)用于確定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書(shū)確定。在附圖中，多個(gè)附圖中的同一部件標(biāo)號(hào)表示同一或相當(dāng)?shù)牟糠?。圖1為以示意方式表示實(shí)施本發(fā)明的第1實(shí)施形式的超精加工方法用的超精加工裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖2為表示本發(fā)明的第1實(shí)施形式的超精加工方法的被加工物的形狀、彈性砂輪的形狀和彈性砂輪的加工軌跡的關(guān)系的圖；圖3為表示本發(fā)明的第2實(shí)施形式的被加工物的形狀、彈性砂輪的形狀和彈性砂輪的加工軌跡的關(guān)系的圖；圖4為表示本發(fā)明的第3實(shí)施形式的被加工物的形狀、彈性砂輪的形狀和彈性砂輪的加工軌跡的關(guān)系的圖；圖5為表示采用圖1所示的超精加工裝置，對(duì)另一被加工物進(jìn)行超精加工的狀態(tài)的與圖1相同的圖6為表示采用本發(fā)明的第1 3實(shí)施形式的軸承部件而組裝的滾動(dòng)軸承的一個(gè)例子的剖視圖；圖7為過(guò)去的超精加工的主要內(nèi)容的構(gòu)思立體圖。
具體實(shí)施例方式結(jié)合圖1，對(duì)本發(fā)明的第1實(shí)施形式的超精加工方法用的超精加工裝置的一個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明。該加工裝置包括基臺(tái)1 ；主軸臺(tái)2，其設(shè)置于該基臺(tái)1上，以可旋轉(zhuǎn)的方式支承主軸2a ；尾座3，其設(shè)置于基臺(tái)1上，按照與主軸2a的軸心02同心的方式可旋轉(zhuǎn)地支承尾座套筒3a ；砂輪臺(tái)5，其按照可圍繞與主軸軸心02平行的驅(qū)動(dòng)軸心04而旋轉(zhuǎn)的方式支承彈性砂輪4。主軸2a通過(guò)設(shè)置于基臺(tái)1或主軸臺(tái)2上的主軸電動(dòng)機(jī)(圖中未示出)而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。被加工物8的兩端支承于主軸2a和尾座套筒3a之間，該被加工物通過(guò)主軸2a的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。尾座3可按照沿主軸軸心02的方向，對(duì)其整體或尾座套筒3a的位置進(jìn)行調(diào)整。彈性砂輪4為超精加工用的砂輪，其呈圓筒狀或圓板狀，經(jīng)由砂輪軸4a，以可旋轉(zhuǎn)的方式支承于砂輪臺(tái)5上。在后面對(duì)由彈性砂輪4的外周面形成的加工面4b的截面形狀進(jìn)行說(shuō)明。彈性砂輪4為其彈性比一般使用的砂輪更高的砂輪，采用其楊式模量小于普通的陶瓷(vitrified)砂輪、樹(shù)脂狀物質(zhì)砂輪(楊式模量10000 50000MPa)的材質(zhì)的砂輪。 砂輪由磨粒、將該磨粒結(jié)合的接合材料構(gòu)成，彈性砂輪4的結(jié)合材料采用陶瓷(vitrified) (陶瓷質(zhì))、樹(shù)脂狀物質(zhì)(resinoid)(酚醛樹(shù)脂)更軟質(zhì)的樹(shù)脂，比如，聚乙烯醇、聚氨酯等的軟質(zhì)樹(shù)脂。彈性砂輪4具體采用下述的砂輪(楊式模量200 5000MPa)，其由使聚乙烯醇和熱硬化樹(shù)脂反應(yīng)而形成的結(jié)合材料、氣孔和磨粒構(gòu)成。在砂輪臺(tái)5上裝載有砂輪旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)用的電動(dòng)機(jī)6 ；將該電動(dòng)機(jī)6的旋轉(zhuǎn)傳遞給彈性砂輪4的滑輪、皮帶等的驅(qū)動(dòng)傳遞機(jī)構(gòu)6a。砂輪臺(tái)5按照可沿與主軸軸心02相垂直的方向(y軸方向)進(jìn)退的方式裝載于運(yùn)送臺(tái)7上，該運(yùn)送臺(tái)7按照可沿主軸軸心02的方向(χ 軸方向)進(jìn)退的方式裝載于基臺(tái)1上。通過(guò)這些作為活動(dòng)臺(tái)的運(yùn)送臺(tái)7和砂輪臺(tái)5，彈性砂輪4可在2維平面上移動(dòng)。砂輪臺(tái)5和運(yùn)送臺(tái)7的進(jìn)退驅(qū)動(dòng)分別由設(shè)置于運(yùn)送臺(tái)7和基臺(tái) 1上的伺服電動(dòng)機(jī)和將該電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)變換為進(jìn)退動(dòng)作的滾珠絲杠等的旋轉(zhuǎn)·直線運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)(均未在圖中示出)等構(gòu)成。對(duì)采用上述結(jié)構(gòu)的超精加工裝置，對(duì)鋼制的被加工物8的超精加工的加工方法進(jìn)行說(shuō)明。首先，在主軸2a和尾座套筒3a之間支承被加工物8。圖1的被加工物8為圓筒或圓板狀，其外周面為被加工面8a。相對(duì)這樣被支承的被加工物8，使移動(dòng)運(yùn)送臺(tái)7和砂輪臺(tái) 5，使彈性砂輪4的加工面4b接近被加工物8的被加工面8a。在該狀態(tài)，如箭頭a那樣，使主軸臺(tái)2的主軸旋轉(zhuǎn)，如箭頭b那樣，沿相反方向使彈性砂輪4旋轉(zhuǎn)。使彈性砂輪4的加工面4b按壓于被加工面8a上，加工面4b按照針對(duì)各例子，描繪后述的加工軌跡的方式，使砂輪臺(tái)5和運(yùn)送臺(tái)7移動(dòng)，對(duì)被加工物8的被加工面8a進(jìn)行超精加工。該彈性砂輪4的加工面4b的截面形狀為與被加工物8的形狀相對(duì)應(yīng)的形狀，由此，可對(duì)應(yīng)于各種形狀的被加工物8，進(jìn)行超精加工。下面針對(duì)具有單一曲率的被加工物8的場(chǎng)合，對(duì)被加工物8的形狀和彈性砂輪4 的形狀的關(guān)系，與彈性砂輪4的加工軌跡的計(jì)算例子進(jìn)行說(shuō)明。圖2所示的被加工物8為鋼制的滾動(dòng)軸承用滾動(dòng)體，具體來(lái)說(shuō)，為圓筒滾子軸承的非對(duì)稱形狀的圓筒滾子，精加工前的車削、磨削等的前加工步驟完成之物。作為被加工物8的表面的外周面8a和兩端面Sb、 8b中的在本例子中構(gòu)成被加工面8a的外周面呈相對(duì)最大直徑位置P1沿軸向是非對(duì)稱的， 但是，單一曲率的圓弧形狀的凸起形狀。圖中的Pp P2表示被加工面8a的完全圓弧面區(qū)域的兩端的軸向位置。(1)首先，被加工面8a的相對(duì)最大直徑位置P1的兩側(cè)的圓弧面區(qū)域PcrP1之間，以及P1-P2之間的距離根據(jù)所采用的滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)參數(shù)而計(jì)算；(2)P0-P1之間的距離為A，P1-P2之間的距離為B ；(3)任意地設(shè)定彈性砂輪4中的加工面4b的有效寬度D。加工面4b的截面為圓弧狀；(4)計(jì)算彈性砂輪4中的加工面4b的有效寬度D中的構(gòu)成最大直徑的位置的兩側(cè)部分的加工面區(qū)域的距離B’、A’。在此場(chǎng)合，按照被加工物8的距離B A的比，與加工面區(qū)域的距離B’ A’的比一致的方式計(jì)算。艮P，A，= (AXD)/(A+B)B，= (BXD)/(A+B)(5)被加工面8a的曲率半徑為R，彈性砂輪4的加工面4b的曲率半徑為r，計(jì)算下述式。r = (RXD)/(A+B)(6)被加工物8的半徑R和彈性砂輪4的半徑r之和(等效圓)R+r為使彈性砂輪 4呈圓弧狀移動(dòng)的路徑，即加工軌跡L的半徑。(7)采用具有如上述那樣計(jì)算的加工面4b的形狀的彈性砂輪4，在使彈性砂輪4 旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，如上述那樣在圓弧狀的加工軌跡L上移動(dòng)，進(jìn)行超精加工。對(duì)上述(7)的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。在相對(duì)圍繞主軸軸心02而旋轉(zhuǎn)的被加工物8的被加工面8a，按壓圍繞驅(qū)動(dòng)軸心04而旋轉(zhuǎn)的彈性砂輪4的加工面4b的同時(shí)，從被加工面8a 的端部，按照繪制圓弧狀的加工軌跡L的方式使彈性砂輪4移動(dòng)，進(jìn)行被加工面8a的超精加工。繪制上述圓弧狀的加工軌跡L的彈性砂輪4的移動(dòng)通過(guò)砂輪臺(tái)4和運(yùn)送臺(tái)7的移動(dòng)的復(fù)合動(dòng)作而進(jìn)行。該加工軌跡L的曲率半徑為如上述那樣計(jì)算的被加工物8的被加工面 8a的曲率半徑R和彈性砂輪4的加工面4b的曲率半徑r之和(等效圓)R+r。加工軌跡L 和基于它的砂輪臺(tái)5、運(yùn)送臺(tái)7的每個(gè)動(dòng)作模式的動(dòng)作程序存儲(chǔ)于數(shù)值控制裝置(圖中未示出)等中而實(shí)施。如這樣，在使彈性砂輪4旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，沿加工軌跡L而反復(fù)橫移，作用于被加工物8 的被加工面8a上，由此，如圖示的那樣，對(duì)Ptl-P1-P2的單一曲率的球面進(jìn)行超精加工。由于在該加工中，形成被加工物8的旋轉(zhuǎn)、彈性砂輪4的旋轉(zhuǎn)與彈性砂輪4的橫移的復(fù)合動(dòng)作， 故進(jìn)行超精加工的球面為沒(méi)有稱為交叉角的圖案的加工痕跡的平滑面。由此，面粗糙度改
口 ο另外，在圖2中，彈性砂輪4在2個(gè)部位繪制軌跡，但是，在此，為了方便，表示1個(gè)彈性砂輪4沿加工軌跡L基本跨于該2個(gè)部位之間進(jìn)行橫向移動(dòng)。圖3表示在本發(fā)明的第2實(shí)施形式的超精加工方法中，兼具多個(gè)形狀的被加工物8的場(chǎng)合。該圖的被加工物8為鋼制的滾動(dòng)軸承用滾動(dòng)體，具體來(lái)說(shuō)，圓錐滾子軸承中的圓錐滾子中，作為被加工面8a的外周面的截面形狀為半徑Rb的中間圓弧面區(qū)域(軸向距離B 的部分)，與分別具有半徑&、&的兩側(cè)的端部圓弧面區(qū)域(軸向距離A、C的部分)連接的形狀。對(duì)本場(chǎng)合的被加工物8的形狀和彈性砂輪4的形狀的關(guān)系，以及彈性砂輪4的加工軌跡的計(jì)算例子進(jìn)行說(shuō)明。(1)根據(jù)所適用的滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)參數(shù)，計(jì)算被加工物8的被加工面8a中的一個(gè)端部的圓弧面區(qū)域(Ptl-P1之間)、中間的圓弧面區(qū)域(P1-P2之間)以及其它的端部的圓弧面區(qū)域(P2-P3之間)的距離；(2)P0-P1之間的距離為A，P1-P2之間的距離為B，P2-P3之間的距離為C。(3)任意地設(shè)定彈性砂輪4中的加工面4b的有效寬度D ；(4)在彈性砂輪4中的加工面4b的有效寬度D的內(nèi)部，計(jì)算形成該加工面4b的圓弧狀的截面形狀的部分的一個(gè)端部、中間部分、另一端部的各加工面區(qū)域的軸向長(zhǎng)度A’、 B’、C’。各加工面區(qū)域呈具有不同的曲率半徑的圓弧狀。在該長(zhǎng)度中，被加工物8的被加工面8a的各圓弧面區(qū)域的長(zhǎng)度的比A B C與各加工面區(qū)域的長(zhǎng)度的比A’ B’ C’ 一致。即，A，=(AXD)/‘(A+B+C)
B，=(BXD)/‘(A+B+C)
C，=(CXD)/1 (A+B+C)(5)被加工物8的被加工面8a的半徑為R，彈性砂輪4的半徑為r，根據(jù)各自的曲率部分，計(jì)算下述式。r = (RXD)/(A+B)如果與被加工物8的各曲率半徑的圓弧面區(qū)域相對(duì)應(yīng)的曲率半徑分別為Ra、Rb、 Rc，則與彈性砂輪4的加工面4b的各加工面4b的各加工面區(qū)域(A’、B’、C’的區(qū)域)相對(duì)應(yīng)的相應(yīng)的曲率半徑rA、rB、rc按照下述式rA = (Ra XD)/(A+B+C)rB = (Rb XD)/(A+B+C)rc = (Rc XD)/(A+B+C)而計(jì)算。(6)被加工物8的曲率半徑RA、RB、RC和彈性砂輪4的曲率半徑rA、rB、rc之和(等效圓)RA+rA、RB+rB、R。+r。為使彈性砂輪4呈圓弧狀移動(dòng)的各路徑，即，加工軌跡La的各部分的半徑。(7)采用具有如上述那樣計(jì)算的加工面4b的形狀的彈性砂輪4，在使彈性砂輪4 旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，如上述那樣針對(duì)每個(gè)曲率部分，使其在圓弧狀的加工軌跡La上移動(dòng)，進(jìn)行超精加工。對(duì)上述(7)的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。在相對(duì)圍繞主軸軸心02而旋轉(zhuǎn)的被加工物8的被加工面8a，按壓圍繞驅(qū)動(dòng)軸心04而旋轉(zhuǎn)的彈性砂輪4的加工面4b的同時(shí)，從被加工面8a 的端部，按照每個(gè)加工面區(qū)域繪制曲率半徑的圓弧狀的加工軌跡La的方式使彈性砂輪4動(dòng)作，進(jìn)行被加工面8a的超精加工。加工軌跡La按照復(fù)合有3個(gè)區(qū)域的方式構(gòu)成，第1區(qū)域的曲率半徑為被加工面8a
8中的曲面區(qū)域A的曲率區(qū)域Ra與彈性砂輪4的加工面4b中對(duì)應(yīng)的加工面區(qū)域的曲率半徑 rA之和(等效圓)RA+rA。第2區(qū)域的曲率半徑為該曲面區(qū)域B的曲率區(qū)域Rb與該加工面區(qū)域的曲率半徑rB之和(等效圓)RB+rB。第3區(qū)域的曲率半徑為該曲面區(qū)域C的曲率半徑Rc 與該加工面區(qū)域的曲率半徑之和(等效圓)Rc+rco如這樣，在使彈性砂輪4旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，沿加工軌跡La而反復(fù)進(jìn)行橫移，作用于被加工物8的被加工面8a上，由此，如圖示的那樣，對(duì)同時(shí)具有PcrP1-P2-P3的多個(gè)形狀的曲面進(jìn)行超精加工。由于同樣在該加工中，形成被加工物8的旋轉(zhuǎn)、彈性砂輪4的旋轉(zhuǎn)與彈性砂輪 4的橫移的復(fù)合動(dòng)作，故進(jìn)行超精加工的曲面為沒(méi)有稱為交叉角的圖案的加工痕跡的平滑面。由此，面粗糙度改善。結(jié)合圖4，對(duì)本發(fā)明的第3實(shí)施形式的超精加工方法中，倒角部的加工進(jìn)行說(shuō)明。 該圖表示對(duì)設(shè)置于作為圖2所示的圓筒滾子形狀的軸承用滾動(dòng)體的被加工物8中的外周面 8a與端面8b之間的角部的倒角部8c進(jìn)行超精加工的狀態(tài)。(1)首先，計(jì)算圓弧的半徑R，該圓弧連接被加工物8的倒角部8c中的進(jìn)行超精加工區(qū)域的兩端(軸向位置P0-P1)；(2)任意地設(shè)定作為彈性砂輪4的截面圓弧狀的端部圓弧狀部分4c的圓弧半徑 r ；(3)從被加工物8中的倒角部8c的曲率中心Sco繪制半徑R+r的圓弧；(4)分別通過(guò)直線而將被加工物8中的倒角部8c的曲率中心8co與打算加工的部分的兩側(cè)的端部Po、Pl連接；(5)上述半徑R+r的圓弧中的與上述各直線的交點(diǎn)Llv Lb1為彈性砂輪4的操作范圍。即，上述半徑R+r的圓弧中的上述兩交點(diǎn)之間的部分為加工軌跡Lb。(6)如上面給出的那樣設(shè)置彈性砂輪4，在使彈性砂輪4旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，沿上述加工軌跡Lb移動(dòng)動(dòng)作，由此，進(jìn)行倒角部8c的超精加工。對(duì)上述(6)的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。在相對(duì)圍繞主軸軸心02而旋轉(zhuǎn)的被加工物8的倒角部8c，按壓圍繞驅(qū)動(dòng)軸04而旋轉(zhuǎn)的彈性砂輪4的端部圓弧狀部分4c的同時(shí)，使砂輪臺(tái)5 和運(yùn)送臺(tái)7動(dòng)作，按照繪制加工軌跡Lb的方式使彈性砂輪4動(dòng)作，進(jìn)行倒角部8c的超精加工。在圖4的放大部分，表示繪制2個(gè)彈性砂輪4，但是，為分別位于與交點(diǎn)LbpLb1相對(duì)應(yīng)的位置的場(chǎng)合。如這樣，在使彈性砂輪4圍繞驅(qū)動(dòng)軸心04而旋轉(zhuǎn)，并且沿加工軌跡Lb，在交點(diǎn) Lbtl-Lbii間反復(fù)進(jìn)行橫移的同時(shí)，作用于被加工物8的角部，由此，如圖示的那樣，對(duì)PO-Pl 之間的倒角部8c進(jìn)行超精加工，該加工面為沒(méi)有稱為交叉角的圖案的加工痕跡的平滑面。圖5表示采用圖1的超精加工裝置，對(duì)作為被加工物的滾動(dòng)軸承用軌道圈的滾動(dòng)面和與該滾動(dòng)面的兩側(cè)鄰接的周面部分進(jìn)行超精加工的狀態(tài)。圖示的滾動(dòng)軸承用軌道圈9 為單排的圓筒滾子軸承中的帶有兩個(gè)凸緣部的內(nèi)圈。該內(nèi)圈(被加工物)9為中空?qǐng)A筒狀， 其外周面構(gòu)成滾動(dòng)面9a，還包括到該滾動(dòng)面9a的兩端的凸緣部9b的周面部分也構(gòu)成被加工面。該被加工物9與上述相同，支承于主軸2a和尾座套筒3a之間。接著，使砂輪臺(tái)5和運(yùn)送臺(tái)7移動(dòng)，使彈性砂輪4的加工面4b接近被加工物9的被加工面(包括兩側(cè)的周面部分)9a。在該狀態(tài)，如箭頭a那樣使主軸2a旋轉(zhuǎn)，另外，如箭頭b那樣的沿相反方向使彈性砂輪4旋轉(zhuǎn)。接著，按照使彈性砂輪4按壓于被加工物9的被加工面9a上，并且彈性砂輪4的加工面4b描繪規(guī)定的加工軌跡的方式，使砂輪臺(tái)5和運(yùn)送臺(tái)7移動(dòng)，對(duì)被加工物9的被加工面9a進(jìn)行超精加工。同樣在此場(chǎng)合，選擇與被加工物9的形狀相對(duì)應(yīng)的彈性砂輪4，安裝于其驅(qū)動(dòng)部上。另外，彈性砂輪4的加工軌跡也按照與上述相同的主要內(nèi)容而計(jì)算，按照沿該計(jì)算加工軌跡的方式，設(shè)定砂輪臺(tái)5和傳送臺(tái)7的動(dòng)作模式。如這樣進(jìn)行超精加工的被加工物9的被加工面9a為沒(méi)有交叉角圖案的加工痕跡的平滑面。特別是，內(nèi)圈或外圈這樣的軌道圈具有凸起形狀、對(duì)數(shù)形狀或曲線組合成的復(fù)雜的形狀，但是，可進(jìn)行伴隨這樣的形狀的加工， 由此，不破壞形狀，可謀求面粗糙度的改善。另外，對(duì)于外圈的超精加工，加工被加工物相對(duì)主軸2a的安裝的場(chǎng)合，與產(chǎn)生彈性砂輪4相對(duì)滾動(dòng)面的作用的場(chǎng)合不同于內(nèi)圈的場(chǎng)合，但是，可通過(guò)與上述相同的方式而實(shí)施。圖6以示意方式表示采用通過(guò)上述第1 第3實(shí)施形式的加工方法而進(jìn)行超精加工的軸承部件(滾動(dòng)體8、內(nèi)圈9和外圈10)而組裝的單排的滾動(dòng)軸承11。該滾動(dòng)軸承11 為滾子軸承，作為滾動(dòng)體的圓筒狀滾子(被加工物)8的外周面8a，作為軌道圈的內(nèi)圈9的外周面(滾動(dòng)面)9a，以及作為另一個(gè)滾動(dòng)圈的外圈10的內(nèi)周面(滾動(dòng)面)IOa為被加工面，通過(guò)上述方法而進(jìn)行超精加工。在組裝有這些軸承部件8、9、10和滾動(dòng)體8的保持器12 的滾子軸承11中，由于相互滾動(dòng)接觸的各被加工面8a、9a、IOa為沒(méi)有交叉角圖案的加工痕跡的平滑面，故面粗糙度改善，由此，作為滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)疲勞壽命為長(zhǎng)壽命。如結(jié)合該圖2 圖6的各例子而說(shuō)明的那樣，由于采用彈性砂輪4，彈性砂輪4的加工面4a的截面形狀和加工軌跡L、La、Lb為與被加工面8a的截面形狀相對(duì)應(yīng)的形狀，故獲得下述的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。(1)獲得沒(méi)有交叉角圖案的加工痕跡的平滑面，面粗糙度改善；(2)在過(guò)去的超精加工技術(shù)中，無(wú)法對(duì)應(yīng)于復(fù)雜的形狀，破壞被加工物的形狀，但是，通過(guò)采用上述實(shí)施形式，可實(shí)現(xiàn)對(duì)凸起形狀、曲線組合成的形狀等的復(fù)雜的形狀的加工；(3)乃至倒角部都可進(jìn)行超精加工；(4)由于僅僅通過(guò)被加工物8的設(shè)定和砂輪形狀的變更即可完成換產(chǎn)調(diào)整，故可減少換產(chǎn)調(diào)整工時(shí)；(5)由于可采用通用的磨床等的加工機(jī)械而進(jìn)行加工，故不必新設(shè)計(jì)機(jī)械，可使設(shè)計(jì)省力；另外，圖6所示的滾子軸承11為單排的圓筒滾子軸承，但是，也可為多排的圓筒滾子軸承、針狀滾子軸承、單排或多排的圓錐滾子軸承以及自動(dòng)調(diào)心式滾子軸承。在這些軸承中，對(duì)應(yīng)于各軸承部件的形狀，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定彈性砂輪4的形狀和彈性砂輪4的加工軌跡，由此，可使相應(yīng)的被加工面為沒(méi)有交叉角圖案的加工痕跡的平滑面，這樣，面粗糙度被改善， 獲得與上述相同的各種效果。如上所述，參照附圖，對(duì)優(yōu)選的實(shí)施形式進(jìn)行了說(shuō)明，但是，如果本領(lǐng)域的技術(shù)人員觀看本說(shuō)明書(shū)，則會(huì)在顯然的范圍內(nèi)，容易想到各種變更和修改方式。于是，這樣的變更和修改方式應(yīng)解釋為根據(jù)權(quán)利要求書(shū)確定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。標(biāo)號(hào)說(shuō)明
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標(biāo)號(hào)4表示彈性砂輪；標(biāo)號(hào)4a表示砂輪軸；標(biāo)號(hào)4b表示加工面；標(biāo)號(hào)8表示滾動(dòng)體(軸承部件、被加工物)；標(biāo)號(hào)8a表示外周面(被加工面)；標(biāo)號(hào)8b表示端面；標(biāo)號(hào)8c表示倒角部(被加工面)；標(biāo)號(hào)9表示軌道圈(內(nèi)圈、軸承部件、被加工物)標(biāo)號(hào)9a表示滾動(dòng)面(被加工面)；標(biāo)號(hào)10表示軌道圈(外圈、軸承部件、被加工物)標(biāo)號(hào)IOa表示滾動(dòng)面(被加工面)；標(biāo)號(hào)11表示滾動(dòng)軸承。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)械部件，其表面被精加工，該精加工面為沒(méi)有被稱為交叉角圖案的加工痕跡的平滑面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械部件，其中，外周面通過(guò)旋轉(zhuǎn)的彈性砂輪而進(jìn)行超精加工。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)械部件，其中，在覆蓋外周面和該外周面的邊緣的倒角部區(qū)域，通過(guò)旋轉(zhuǎn)的彈性砂輪而進(jìn)行超精加工。
4.一種鋼制的滾動(dòng)軸承用滾動(dòng)體，其為權(quán)利要求1所述的表面進(jìn)行了超精加工的上述機(jī)械部件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的滾動(dòng)軸承用滾動(dòng)體，其中，外周面通過(guò)旋轉(zhuǎn)的彈性砂輪而進(jìn)行超精加工。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的滾動(dòng)軸承用滾動(dòng)體，其中，其為滾子形狀的滾動(dòng)體，外周面和設(shè)置于該外周面與端面之間的角部的倒角部通過(guò)旋轉(zhuǎn)的彈性砂輪而進(jìn)行超精加工。
7.一種鋼制的滾動(dòng)軸承用軌道圈，其為權(quán)利要求1所述的滾動(dòng)面進(jìn)行了超精加工的上述機(jī)械部件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的滾動(dòng)軸承用軌道圈，其中，滾動(dòng)面通過(guò)旋轉(zhuǎn)的彈性砂輪而進(jìn)行超精加工。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的滾動(dòng)軸承用軌道圈，其中，滾動(dòng)面和與該滾動(dòng)面的兩側(cè)鄰接的周面部分通過(guò)旋轉(zhuǎn)的彈性砂輪而進(jìn)行超精加工。
10.一種滾動(dòng)軸承，其采用權(quán)利要求4所述的滾動(dòng)軸承用滾動(dòng)體。
11.一種滾動(dòng)軸承，其采用權(quán)利要求7所述的滾動(dòng)軸承用軌道圈。
12.—種機(jī)械部件的超精加工方法，其采用旋轉(zhuǎn)的彈性砂輪對(duì)機(jī)械部件進(jìn)行超精加工。
13.一種滾動(dòng)軸承用滾動(dòng)體的超精加工方法，其中，對(duì)作為權(quán)利要求12所述的機(jī)械部件的滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體的表面進(jìn)行超精加工。
14.一種滾動(dòng)軸承用軌道圈的超精加工方法，其中，對(duì)作為權(quán)利要求12所述的機(jī)械部件的滾動(dòng)軸承的軌道圈的滾動(dòng)面進(jìn)行超精加工。
15.一種軸承部件的超精加工方法，其中，權(quán)利要求12所述的機(jī)械部件為軸承部件； 旋轉(zhuǎn)的彈性砂輪的加工面的表面形狀為與被加工物的被加工面的截面形狀成比例的截面形狀，該被加工物由作為上述軸承部件的滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體或軌道圈形成； 使上述被加工物旋轉(zhuǎn)，從被加工物的被加工面的端部接觸旋轉(zhuǎn)的上述彈性砂輪； 該彈性砂輪中的與上述被加工物表面的截面形狀成比例的截面形狀的加工面按照沿被加工物的被加工面的方式使彈性砂輪移動(dòng)； 對(duì)被加工物的被加工面進(jìn)行超精加工。
全文摘要
本發(fā)明在于提供沒(méi)有交叉角圖案的加工痕跡的機(jī)械部件，特別是滾動(dòng)體、軌道圈等的軸承部件；采用它的滾動(dòng)軸承；進(jìn)行不產(chǎn)生它們的交叉角圖案的加工痕跡的加工的超精加工方法。該方法為對(duì)被加工物(8)進(jìn)行超精加工的方法，該被加工物(8)作為由滾動(dòng)體、軌道圈等形成的機(jī)械部件。旋轉(zhuǎn)的彈性砂輪(4)的加工面(4b)的表面形狀為與被加工物(8)的被加工面(8a)相對(duì)應(yīng)的形狀。使被加工物(8)旋轉(zhuǎn)，從被加工物(8)的被加工面(8a)的端部，接觸旋轉(zhuǎn)的彈性砂輪(4)。對(duì)應(yīng)于該彈性砂輪(4)的被加工物表面而形成的加工面(4b)在沿被加工物(8)的被加工面(8a)的加工軌跡使彈性砂輪(4)移動(dòng)。如這樣進(jìn)行了超精加工的被加工物(8)的被加工面(8a)為沒(méi)有交叉角圖案的加工痕跡的平滑面。
文檔編號(hào)F16C19/22GK102245918SQ20098015038
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2009年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月15日
發(fā)明者伊藤剛祐, 藤本智士 申請(qǐng)人:Ntn株式會(huì)社