[发明专利]一种面向微型轴承内圆精加工的轴向超声振动高速磨削装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种内圆高速磨削装置，具体涉及一种面向微型轴承内圆精加工的轴向超声振动高速磨削装置。

背景技术

随着各类工业设备及回转装置的不断微型化、轻量化和薄壁化，微型轴承作为轴承大家族中的一员，越来越受到重视和青睐，市场对微型轴承的需求也越来越强劲。事实上，微型轴承在军用和民用各个行业中都有广阔的应用，如办公器械、微型电机、齿科牙钻、录像机磁鼓、旋转编码器、计算机外设、光纤输送装置、光学曝光装置、精密测试仪器、微型机器人、微型飞行器等。

微型滚动轴承的制造主要是内外套圈、滚球和保持架的加工。就轴承套圈质量的形成机理而言，磨削工序最为重要，因为套圈零件的尺寸、形状和位置精度主要由磨削工序保证。目前，微型轴承套圈的磨削加工都是在专用的轴承套圈磨床上进行的，砂轮的轴向往复运动采用步进电机或伺服电机驱动，其往复频率较低，动态性能较差，致使加工零件的质量不稳定。轴向超声振动磨削是一种在砂轮上施加轴向超声振动的新工艺，用以代替传统微型轴承套圈磨削工艺中的往复运动，可提高磨削效率，改善加工表面的粗糙度及残余应力的分布情况，从而保证加工零件的整体质量。尽管超声振动辅助加工技术在其它领域已有成功应用的先例，但将该技术应用于内圆磨削的报道较少。中国专利申请号为201320125984.7中公开了一种超声振动内圆磨削装置，该装置中的变幅杆及超声换能器等组件均位于电机与砂轮中间，随着主轴一起转动，结构较为复杂，在主轴转速高于150000rpm的高速磨削中，具有较高的技术实现难度，难以保证装置整体的动态性能，因此并不适用于高速磨削的应用场合。

发明内容

本发明是一种面向微型轴承内圆精加工的轴向超声振动高速磨削装置。高速电主轴驱动砂轮进行高速旋转，由伺服电机驱动实现砂轮的快速轴向定位，通过施加超声振动实现砂轮的轴向微进给运动，由直线电机控制砂轮的精密径向进给运动。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种面向微型轴承内圆精加工的轴向超声振动高速磨削装置，包括底座1、丝杠支承2、丝杠3、工件磨削区4、砂轮5、砂轮夹具6、高速电主轴7、弹性支承块8、主轴限位板9、变幅杆10、固定架11、超声换能器12、工作台13、伺服电机14、水平导轨15、垂直导轨16、水平滑台17和直线电机18。

所述工件磨削区4位于底座1的左端中间；水平导轨15平行安装在底座1的中部两侧；丝杠3一端与丝杠支承2连接，另一端与伺服电机14连接，安装在底座1中部中间，与水平导轨15平行；水平滑台17与丝杠3和水平导轨15连接，安装在底座1中部；垂直导轨16平行安装在水平滑台17两端；直线电机18安装在水平滑台17中部，与垂直导轨16平行；工作台13与垂直导轨16和直线电机18连接，安装在水平滑台17上；弹性支承块8安装在工作台13的左部中间；高速电主轴7固定在弹性支承块8上；主轴限位板9罩住高速电主轴7，安装在工作台13的左部中间；砂轮夹具6安装在高速电主轴7的输出端；砂轮5安装在砂轮夹具6上；固定架11安装在工作台13的右部；变幅杆10安装在固定架11上，安装位置在变幅杆10的波节点处，一端与高速电主轴7连接，另一端与超声换能器12连接。

所述工件磨削区(4)的磨削方式为普通定心内圆磨削或无心内圆磨削。

所述砂轮5采用直径小于3mm的电镀单层cBN砂轮。

所述高速电主轴7的转速高于150000rpm。

本发明具有的有益效果是：

1.本发明针对内圆高速磨削的应用场合，通过施加超声振动实现砂轮的轴向微进给运动，可提高磨削效率，改善加工表面的粗糙度及残余应力的分布情况，从而保证加工零件的整体质量。

2.本发明使用高速电主轴可保证在砂轮直径较小(＜3mm)的情况下，仍具有较高的砂轮线速度，从而保证加工零件的表面质量。

附图说明

图1为本发明结构的主视示意图；

图2为本发明结构的俯视示意图；

图中：1、底座；2、丝杠支承；3、丝杠；4、工件磨削区；5、砂轮；6、砂轮夹具；7、高速电主轴；8、弹性支承块；9、主轴限位板；10、变幅杆；11、固定架；12、超声换能器；13、工作台；14、伺服电机；15、水平导轨；16、垂直导轨；17、水平滑台；18、直线电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

如图1、2所示，本发明的结构和工作原理如下：