一種三瓣波軸承滾道的精研方法
【專利摘要】一種三瓣波軸承滾道的精研方法，它涉及一種軸承滾道的加工方法。三瓣波軸承滾道通過常規(guī)的手動加壓的方式無法滿足軸承套圈滾道的幾何精度，造成軸承套圈滾道的磨損，降低了軸承的使用壽命。本發(fā)明中步驟一：粗磨削加工；步驟二：初配置以及超精基準面的選定；步驟三：待超精加工工件的定位工作；步驟四：油石設置工作；步驟五：超精加工工作：啟動控制系統(tǒng)，油石架在控制系統(tǒng)的作用下開始轉動，同時油石在油石架帶動下沿第一個待超精加工工件的軸承套圈滾道寬度方向作往復運動，再通過全自動超精機中的擺動單元對第一個待超精加工工件施加震蕩，最后通過氣缸及恒壓裝置壓力即可；步驟六：其他工件的超精加工。本發(fā)明用于瓣形滾道的超精加工。
【專利說明】
一種三瓣波軸承滾道的精研方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明具體涉及一種三瓣波軸承滾道的精研方法。
【背景技術】
[0002]瓣波形滾道軸承主要用于有特殊工況的要求的主機上，如航空發(fā)動機軸承其外滾道呈三瓣波形。瓣波形是指軸承滾道在圓周方向呈現(xiàn)為均勻分布的波形，其形狀放大后類似花瓣形，故此得名，其波峰波谷的差值一般在0.05?0.15mm之間。
[0003]瓣波形軸承套圈滾道是軸承的工作表面，它的幾何精度、形狀、表面粗糙度、表面應力狀態(tài)、變質層殘余量都直接影響軸承的質量，它決定了軸承的旋轉精度、承載能力和壽命等。由于軸承外圈滾道為非圓結構，傳統(tǒng)工藝和設備無法實現(xiàn)超精加工，在精研不具備加工能力的情況下，只能采用砂紙等帶狀研磨材料進行拋光的工藝，對軸承套圈滾道表面進行拋光處理，它是用手動加壓方式使研磨材料緊密的壓緊在軸承套圈滾道表面，軸承套圈作定心圓周轉動，實現(xiàn)軸承套圈滾道表面金屬層的去除。它的不足和缺陷:由于整個加工過程是手動加壓，不可能在軸承套圈圓周方向施加相同的壓力，造成軸承套圈滾道表面的金屬去除量不同，使得軸承套圈滾道表面的應力出現(xiàn)差異，軸承的承載能力也隨之出現(xiàn)了差異，這大大影響了軸承的使用壽命。同時軸承套圈滾道的表面粗糙度也無法達到工藝要求，造成軸承套圈滾道磨損，這也降低了軸承的使用壽命。這種手動加壓方式無法滿足軸承套圈滾道的幾何精度，降低了軸承的旋轉精度。隨著主機性能的不斷提升，對所需的軸承也向著高精度和高穩(wěn)定性方向發(fā)展，以上問題至今存在且未得到有效解決。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種三瓣波軸承滾道的精研方法，以解決三瓣波軸承滾道通過常規(guī)的手動加壓的方式無法滿足軸承套圈滾道的幾何精度，造成軸承套圈滾道的磨損，降低了軸承的使用壽命的問題。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術問題采取的技術方案是:
[0006]—種三瓣波軸承滾道的精研方法，其特征在于:該精研方法包括以下步驟:
[0007]步驟一:磨削加工:取多個加工工件，將多個加工工件逐一進行磨削加工，磨削每個加工工件的磨削基準面A后形成一個待超精加工工件；
[0008]步驟二:初配置以及超精基準面的選定:利用全自動超精機和機床相互配合對待超精加工工件進行精磨削加工，設定每個待超精加工工件中的磨削基準面A為在全自動超精機中待加工的超精基準面；
[0009]步驟三:待超精加工工件的定位工作:步驟一中多個待超精加工工件采用采用右進左出的順序進入全自動超精機中，首先將多個待超精加工工件逐一置于全自動超精機中的傳送帶上形成工件整列，全自動超精機中的止擋將第一個待超精加工工件從工件整列中分離開，并通過退料臂將第一個待超精加工工件送至全自動超精機中的工位上，第一個待超精加工工件通過壓緊輪組件固定在油石架上；
[0010]步驟四:油石的設置工作:將油石設置在全自動超精機中的壓緊裝置上且油石與全自動超精機中的恒壓裝置相連接，油石的研磨面與步驟三中第一個待超精加工工件相貼緊；
[0011]步驟五:超精加工工作:啟動控制系統(tǒng)，油石架在控制系統(tǒng)的作用下開始轉動，其轉速為2000?2500rpm，同時油石在油石架的帶動下沿第一個待超精加工工件的軸承套圈滾道寬度方向作往復運動，再通過全自動超精機中的擺動單元對第一個待超精加工工件施加振幅為0.5mm、頻率為20?25赫茲的震蕩，最后通過氣缸及恒壓裝置對油石施加恒定的垂直于第一個待超精加工工件的軸承套圈滾道的壓力即可；
[0012]步驟六:其他工件的超精加工過程與第一個待超精加工工件的超精加工過程同理，待超精都完成后形成瓣形滾道，擺動單元均回到原位待命，出料裝置將超精好的瓣形滾道逐一送回傳送帶，最后多個瓣形滾道被送出機床。
[0013]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0014]1、本發(fā)明具有通用性，能夠改善瓣波形軸承套圈滾道的幾何精度、形狀、表面粗糙度、表面應力狀態(tài)、變質層殘余量都直接影響軸承的質量，糾正磨削給軸承套圈工作表面，即工件中軸承套圈滾道造成的缺陷，使之能夠滿足軸承的精度和壽命要求。
[0015]2、通過油石架、油石和恒壓裝置的相互配合能夠使工件的軸承套圈實現(xiàn)高轉速和高速震蕩，高轉速和高速震蕩能夠充分提高油石的切削力，油石的往復運動保證了軸承套圈滾道母線形狀，油石壓力的恒定確保軸承套圈滾道圓周方向金屬去除量的均勻。
【附圖說明】
[0016]圖1為全自動超精機和機床相互配合的工作狀態(tài)圖，圖中實心箭頭為待超精加工工件I的進料口，空心箭頭為待超精加工工件I的出料口 ；
[0017]圖2為驅動盤6和兩個壓輪3-1相互配合壓緊待超精加工工件I的工作狀態(tài)圖；
[0018]圖3為瓣形滾道5的主視結構示意圖；
[0019]圖4為瓣形滾道5的軸向截面圖。
【具體實施方式】
[0020]【具體實施方式】一:結合圖1、圖2、圖3和圖4說明本實施方式，本實施方式中的精研方法包括以下步驟:
[0021 ] 步驟一:磨削加工:取多個加工工件，將多個加工工件逐一進行磨削加工，磨削每個加工工件的磨削基準面A后形成待超精加工工件I;
[0022]步驟二:初配置以及超精基準面的選定:利用全自動超精機和機床相互配合對待超精加工工件I進行精磨削加工，設定每個待超精加工工件I中的磨削基準面A為在全自動超精機中待加工的超精基準面；
[0023]步驟三:待超精加工工件I的定位工作:步驟一中多個待超精加工工件I采用采用右進左出的順序進入全自動超精機中，首先將多個待超精加工工件I逐一置于全自動超精機中的傳送帶2上形成工件整列，全自動超精機中的止擋將第一個待超精加工工件I從工件整列中分離開，并通過退料臂將第一個待超精加工工件I送至全自動超精機中的工位上，第一個待超精加工工件I通過壓緊輪組件3固定在油石架7上；
[0024]步驟四:油石8的設置工作:將油石8設置在全自動超精機中的壓緊裝置上且油石8與全自動超精機中的恒壓裝置相連接，油石8的研磨面與步驟三中第一個待超精加工工件I相貼緊；
[0025]步驟五:超精加工工作:啟動控制系統(tǒng)，油石架7在控制系統(tǒng)的作用下開始轉動，其轉速為2000?2500rpm，同時油石8在油石架7的帶動下沿第一個待超精加工工件I的軸承套圈滾道寬度方向作往復運動，再通過全自動超精機中的擺動單元4對第一個待超精加工工件I施加振幅為0.5_、頻率為20?25赫茲的震蕩，最后通過氣缸及恒壓裝置對油石8施加恒定的垂直于第一個待超精加工工件I的軸承套圈滾道的壓力即可；
[0026]步驟六:其他工件的超精加工過程與第一個待超精加工工件I的超精加工過程同理，待超精都完成后形成瓣形滾道5，擺動單元4均回到原位待命，出料裝置將超精好的瓣形滾道5逐一送回傳送帶2，最后多個瓣形滾道5被送出機床。
[0027]本實施方式中的全自動超精機是通過現(xiàn)有市場銷售的全自動超精機改良得到的，采用全自動超精機進行瓣波形軸承滾道的超精加工，待超精加工工件I的軸向定位通過油石架7實現(xiàn)，其壓緊方式通過油石8配合恒壓裝置實現(xiàn)，待超精加工工件I的徑向定位采用無心支承，其具體采用預變形夾緊裝置，其具體結構及與工件的連接關系與CN2013106170410中公開的內容一致。油石8震蕩采用大振幅小震蕩方式，油石8加壓應用具有恒壓裝置的壓緊裝置。
[0028]本實施方式中的控制系統(tǒng)為西門子840D系統(tǒng)。油石8接觸時間，油石架7轉速，擺動頻率可在操作面板上設定，30種工件的參數(shù)可以儲存在系統(tǒng)內。故障診斷系統(tǒng)監(jiān)視機床的所有功能，故障將在面板上直接顯示。
[0029]本實施方式中油石8接觸壓力最大能夠達到500N。
[0030]本實施方式中驅動油石架7轉動的電機是高性能伺服電機，電機轉速可在操作面板上設定。
[0031]本實施方式中第一個待超精加工工件I的軸承套圈滾道的位置公差為+/_5μπι，SP從基準面到滾道中心的公差為+/_5μπι。通過樣品試驗得出，同批次產(chǎn)品每個工件之間的滾道位置偏差不超過+/-3μηι。
[0032]本實施方式中每個待超精加工工件I中遠離端面止動槽的一個端面為磨削基準面Α，即每個待超精加工工件I加工后形成的瓣形滾道5中遠離端面止動槽的一個端面也為磨削基準面Α。瓣形滾道5中的端面B和端面C為超精加工后的終磨端面。
[0033]【具體實施方式】二:本實施方式為【具體實施方式】一的進一步限定，本實施方式中步驟三中的油石架7垂直安裝在機床的床身內，第一個待超精加工工件I直接壓在驅動盤6上，壓緊輪組件3的壓力可調，第一個待超精加工工件I的內圈通過芯軸進行液壓定心，超精油從芯軸中噴出。
[0034]【具體實施方式】三:本實施方式為【具體實施方式】二的進一步限定，本實施方式中壓緊輪組件3包括兩個壓輪3-1，兩個壓輪3-1之間偏心設置，兩個壓輪3-1的間距根據(jù)工件的尺寸進行調整。
[0035]【具體實施方式】四:本實施方式為【具體實施方式】一或三的進一步限定，本實施方式中步驟五中的擺動單元4為直線擺動單元，直線擺動單元由伺服電機驅動，振幅由一偏心機構產(chǎn)生，振幅可調，所述直線擺動單元安裝在伺服滑臺上，所述直線擺動單元進行豎直方向的上下移動及水平方向上的前后移動。
[0036]【具體實施方式】五:本實施方式為【具體實施方式】四的進一步限定，本實施方式中油石8為高強度CBN油石。
[0037]結合本發(fā)明的有益效果說明以下實施例:
[0038]實施例一:通過多次樣品試驗得出:待超精加工工件I的徑向采用預變形夾緊裝置效果明顯，達到了軸承套圈預變形目的；軸向待超精加工工件I與定位卡具間無任何攢動，裝卡穩(wěn)定。待超精加工工件I的軸承套圈轉速設定為1500rpm，油石8振幅設定為0.5mm、震蕩頻率設定為3000次/分鐘，油石8自銳性良好，精研后的滾道表面良好，加工表面均勻，無單一方向反光，其表面呈散射狀反光。
[0039]根據(jù)上述參數(shù)的設定加工一批航空發(fā)動機軸承外滾道精研20件，合格率100%
[0040]圓度μm:125.28 工藝要求:120?130μπι
[0041]表面粗糙度:Ra 0.0515工藝要求:0.063
[0042]Pt值:0.653μπι 工藝要求:<2μπι
[0043]上述試驗結果完全符合本領域對軸承套圈的工藝要求。
【主權項】
1.一種三瓣波軸承滾道的精研方法，其特征在于:該精研方法包括以下步驟: 步驟一:磨削加工:取多個加工工件，將多個加工工件逐一進行磨削加工，磨削每個加工工件的磨削基準面A后形成一個待超精加工工件(I); 步驟二:初配置以及超精基準面的選定:利用全自動超精機和機床相互配合對待超精加工工件(I)進行精磨削加工，設定每個待超精加工工件(I)中的磨削基準面A為在全自動超精機中待加工的超精基準面； 步驟三:待超精加工工件(I)的定位工作:步驟一中多個待超精加工工件(I)采用采用右進左出的順序進入全自動超精機中，首先將多個待超精加工工件(I)逐一置于全自動超精機中的傳送帶(2)上形成工件整列，全自動超精機中的止擋將第一個待超精加工工件(I)從工件整列中分離開，并通過退料臂將第一個待超精加工工件(I)送至全自動超精機中的工位上，第一個待超精加工工件(I)通過壓緊輪組件(3)固定在油石架(7)上； 步驟四:油石(8)的設置工作:將油石(8)設置在全自動超精機中的壓緊裝置上且油石(8)與全自動超精機中的恒壓裝置相連接，油石(8)的研磨面與步驟三中第一個待超精加工工件(I)相貼緊； 步驟五:超精加工工作:啟動控制系統(tǒng)，油石架(7)在控制系統(tǒng)的作用下開始轉動，其轉速為2000?2500rpm，同時油石(8)在油石架(7)的帶動下沿第一個待超精加工工件(I)的軸承套圈滾道寬度方向作往復運動，再通過全自動超精機中的擺動單元(4)對第一個待超精加工工件(I)施加振幅為0.5mm、頻率為20?25赫茲的震蕩，最后通過氣缸及恒壓裝置對油石(8)施加恒定的垂直于第一個待超精加工工件(I)的軸承套圈滾道的壓力即可； 步驟六:其他工件的超精加工過程與第一個待超精加工工件(I)的超精加工過程同理，待超精都完成后形成瓣形滾道(5)，擺動單元(4)均回到原位待命，出料裝置將超精好的瓣形滾道(5)逐一送回傳送帶(2)，最后多個瓣形滾道(5)被送出機床。2.根據(jù)權利要求1所述的一種三瓣波軸承滾道的精研方法，其特征在于:步驟三中的油石架(7)垂直安裝在機床的床身內，第一個待超精加工工件(I)直接壓在驅動盤(6)上，壓緊輪組件(3)的壓力可調，第一個待超精加工工件(I)的內圈通過芯軸進行液壓定心，超精油從芯軸中噴出。3.根據(jù)權利要求2所述的一種三瓣波軸承滾道的精研方法，其特征在于:壓緊輪組件(3)包括兩個壓輪(3-1)，兩個壓輪(3-1)之間偏心設置，兩個壓輪(3-1)的間距根據(jù)工件的尺寸進行調整。4.根據(jù)權利要求1或3所述的一種三瓣波軸承滾道的精研方法，其特征在于:步驟五中的擺動單元(4)為直線擺動單元，直線擺動單元由伺服電機驅動，振幅由一偏心機構產(chǎn)生，振幅可調，所述直線擺動單元安裝在伺服滑臺上，所述直線擺動單元進行豎直方向的上下移動及水平方向上的前后移動。5.根據(jù)權利要求4所述的一種三瓣波軸承滾道的精研方法，其特征在于:油石(8)為高強度CBN油石。
【文檔編號】B24B35/00GK105856055SQ201610452187
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月21日
【發(fā)明人】張紹群, 孫劍鋒, 趙生明, 李達迪, 于浩, 劉穎志
【申請人】中航工業(yè)哈爾濱軸承有限公司