[发明专利]一种圆柱形零件研磨设备及其工件推进装置和研磨方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高精度圆柱形零件外圆表面精密加工技术领域，尤其涉及一种圆柱形零件外圆表面研磨设备及其方法。

背景技术

圆柱滚子轴承广泛应用于各类旋转机械。作为圆柱滚子轴承重要零件的圆柱滚子，其外圆表面的加工精度直接影响着圆柱滚子轴承的性能。圆柱形零件外圆表面精密加工的主要方法有超精加工和双盘行星式研磨方法。

超精加工是一种利用细粒度油石作为磨具，油石对工件施加载荷并相对工件做低速轴向运动和微幅往复振动，从而实现微量切削的光整加工方法。目前，圆柱滚子外圆表面的精密加工多采用无心贯穿式超精加工方法，其设备由两个导辊和一个装有油石的超精头组成，导辊支撑工件并驱动工件作低速螺旋运动，超精头以较低的压力将油石压向工件，油石与工件之间形成面接触，油石同时沿轴向做高频振动。在无心贯穿式超精加工过程中，同一批次的圆柱滚子依次贯穿加工区域并经受油石超精加工，待所有圆柱滚子都通过加工区域若干次后，某一道超精加工工序(粗超、细超、精超)结束。无心贯穿式超精加工可以改善工件表面粗糙度(贯穿式超精加工通常可达Ra0.025μm)、去除上道工序形成的表面变质层、提高工件圆度。除油石和超精辊磨损状态变化以及各圆柱滚子自身差异外，每个圆柱滚子经受超精加工的条件和参数相同。

但是，受加工原理的制约，超精加工存在下列技术缺陷：一方面，加工过程中油石和导辊磨损状态的变化对提高圆柱滚子圆柱表面的尺寸精度和形状精度不利；另一方面，由于无心贯穿式超精加工方法同一时刻只有有限的几个圆柱滚子经受加工，其材料去除量几乎不受其与同批次其他圆柱滚子直径相互差的影响，因此无心贯穿式超精加工不能明显降低圆柱滚子直径相互差。上述两方面导致工件外圆表面的加工精度(形状精度和尺寸一致性)提升缓慢，加工周期长、成本高。

双盘行星式圆柱形零件研磨设备的主要结构包括上研磨盘、下研磨盘、行星轮保持架、外齿圈和内齿圈。上研磨盘和下研磨盘同轴布置，分别独立转动，上盘起到加压作用，行星轮保持架放在内齿圈和外齿圈之间，圆柱滚子放在保持架的孔槽内，孔槽在保持架表面呈辐射状分布。研磨时，保持架绕研磨盘中心公转同时自转，圆柱滚子在上、下研磨盘和保持架的作用下既绕保持架中心公转同时又绕自身轴线自转，作复杂空间运动。在上下研磨盘之间研磨液的作用下实现材料的微去除。双盘行星式圆柱形零件研磨设备可以得到高精度的圆柱工件外圆表面，例如，对于长度30～40mm的工件，利用双盘研磨机精密加工后，可达到圆度误差小于0.001mm、纵截面直径的一致性小于0.002mm、表面粗糙度小于Ra0.025μm。但是，双盘研磨机只能用于小批量(几十到几百个)圆柱形工件的外圆精密加 工。对于轴承滚子的大批量需求，双盘行星式研磨方法难以胜任。

由此可见，采用无心贯穿式超精加工方法对圆柱形工件外圆表面进行精密加工，在加工精度方面存在天然不足，而双盘行星式研磨方法不能满足大批量生产要求，所以急需一种能实现较高加工精度和大批量生产的圆柱形零件外圆表面精密加工设备，以满足高精度圆柱滚子轴承对圆柱滚子外圆表面的加工精度和生产规模要求。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种圆柱形零件研磨设备，同时提供了利用该设备实现研磨的方法，本发明设备既具有批量生产的能力，又可实现高点材料多去除、低点材料少去除，直径较大的圆柱滚子圆柱表面的材料多去除、直径较小的圆柱滚子圆柱表面的材料少去除，从而可提高圆柱滚子圆柱表面的形状精度和尺寸一致性，可以提高圆柱形零件(圆柱滚子)表面的加工效率，降低加工成本。