[发明专利]一种碳化硼气浮轴承的磨削装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于精密机械加工技术领域，具体涉及一种碳化硼气浮轴承的精密磨削装置及方法。

背景技术

碳化硼气浮轴承零件为空心圆柱体结构，材料为碳化硼陶瓷，其轴承气浮工作面是内孔和两个端面，要求内孔与外圆的同轴度Φ0.0015mm，两端面分别对内孔的垂直度Φ0.0005mm，轴向和径向尺寸精度0.001mm，表面粗糙度值Ra0.05μm。由于碳化硼材料的超高硬度仅次于金刚石和立方氮化硼，主要加工方法是采用金刚石磨料进行磨削和研磨加工，且由于碳化硼材料具有断裂韧性值低即脆性大的特点，在磨削时必须采用较小的切削用量，故加工效率低。

通常该碳化硼气浮轴承的磨削工艺方法是：直接用磨床的卡盘或采用弹性夹头装卡碳化硼气浮轴承的外圆，然后磨削加工内孔和两端面，由于磨削另一端面或取下零件测量轴向尺寸，需要多次重新装夹，但是这种装夹方式的重复定位精度不高，所以难以通过磨削达到以上要求的精度指标，需要再通过手工研磨达到精度。

而且碳化硼气浮轴承零件在内孔和端面磨削过程中由于金刚石砂轮无法进行在线修整，需要将金刚石砂轮从磨床上拆卸之后再进行修整，再次将金刚石砂轮安装至磨床后，会由于安装误差使得碳化硼材料轴承零件的加工精度和表面粗糙度都达不到使用要求，影响零件加工精度和效率。

由此可见，采用通常的装夹定位方法进行碳化硼气浮轴承零件内孔和两端面的磨削加工，因磨削加工过程需要多次装夹碳化硼气浮轴承，以及多次装卸和修整金刚石砂轮，这样加工难以达到所要求的尺寸和形位精度。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提出了一种结构简单、适宜于碳化硼材料气浮轴承磨削的精密定位装夹装置；并通过该装置提出一种可以提高碳化硼气浮轴承零件磨削加工精度、加工效率，并可实现金刚石砂轮在线修整的精密磨削方法。

本发明的具体技术方案是：

本发明提供了一种碳化硼气浮轴承的磨削装置，其改进之处是：包括定位座、压紧螺母、定位环以及弹性挡圈；所述定位座为筒状结构；定位座外壁上设置有用于卡装在磨床卡盘上的限位凸起以及用于连接压紧螺母的外螺纹；所述定位座的内孔用于安装定位环轴承组件；定位座内孔设置有圆形凹槽；所述圆形凹槽内安装弹性挡圈；定位环的内壁用于安装待加工的碳化硼气浮轴承，定位环的两个端面分别与弹簧挡圈以及压紧螺母紧密贴合。

上述定位环的端面开设有便于拆装定位环的小孔；所述小孔至少为一个。

上述定位环外圆两端均加工有锥面，锥面的斜角角度为1°

上述定位座内孔与定位环外圆的配合间隙不大于0.001mm。

定位环内壁与待加工碳化硼气浮轴承外圆之间为过盈配合，过盈量为0.003-0.005mm；定位环的内孔与定位环的外圆同轴度不大于0.001mm。

上述定位环和定位座均采用轴承钢制成。

基于上述的碳化硼气浮轴承的磨削装置，现提出使用该装置的磨削方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)安装；

1.1)通过选配保证待加工碳化硼气浮轴承外圆与定位环内孔具有0.003-0.005mm的过盈量，然后将定位环加热膨胀使其内孔尺寸大于碳化硼气浮轴承外圆尺寸，然后将碳化硼气浮轴承放入定位环内孔，待定位环冷却后即可牢牢箍紧待加工碳化硼气浮轴承，二者就组合成为一个整体即称为定位环轴承组件；

1.2)将弹性挡圈卡装至定位座内孔的圆形凹槽内；

1.3)将定位环轴承组件安装至定位座内孔；

1.4)安装压紧螺母并旋紧，将定位环轴承组件固定压紧；

1.5)将定位座安装至磨床卡盘上；

2)待加工碳化硼气浮轴承的内孔磨削；

通过圆柱形内孔磨金刚石砂轮对待加工碳化硼气浮轴承的内孔进行磨削，并同时判断圆柱形内孔磨金刚石砂轮的磨削表面是否磨损，若圆柱形内孔磨金刚石砂轮表面磨损，则进行步骤3)，若圆柱形内孔磨金刚石砂轮表面未出现磨损，则继续对待加工碳化硼气浮轴承的内孔进行加工，直至内孔精度达到使用要求后进行步骤4)；

3)圆柱形内孔磨金刚石砂轮的在线修复；

3.1)准备定位环砂轮组件；将修正用金刚石砂轮通过胶粘的方法固定在另一个定位环内孔，组合为一个整体即定位环砂轮组件；所述修正用金刚石砂轮为陶瓷基碳化硅砂轮或陶瓷基金刚石砂轮；