[发明专利]用于滚珠的滚动表面精加工的研具套件、设备及方法

说明书

本发明公开一种用于滚珠的滚动表面精加工的研具套件、设备和方法。设备包括主机、外循环系统、研具套件和研具套件夹具。主机构型包括研磨条组件回转型和研磨套回转型。外循环系统包括收集、整理、送料单元和传输子系统。研具套件包括工作时保持同轴的研磨套和贯穿所述研磨套的研磨条组件，研磨套的内表面设有第一螺旋槽，研磨条组件包括多个正面设置有直线沟槽或第二螺旋槽的呈圆周柱状阵列分布的研磨条。研磨加工时，在第一螺旋槽和直线沟槽或第二螺旋槽工作面的摩擦和推挤作用下，滚珠在自转的同时分别沿第一螺旋槽和直线沟槽或第二螺旋槽移动，从而实现对滚珠的滚动表面的研磨加工。本发明可提高滚珠的滚动表面的尺寸一致性。

技术领域

本发明涉及一种用于滚珠的滚动表面精加工的研具套件、设备及方法，属于轴承滚动体精密加工技术领域。

背景技术

滚珠轴承广泛应用于各类旋转机械。作为滚珠轴承重要零件之一的滚珠，其滚动表面的形状精度和尺寸一致性对滚珠轴承的性能具有重要影响。公知的滚珠滚动表面的加工工艺流程为：毛坯成型(冷镦或轧制)、去环带、粗加工(软磨滚动表面)、热处理、半精加工(硬磨滚动表面)和精加工，其中公知的滚珠滚动表面精加工的主要工艺方法是双盘同心圆沟槽研磨。

目前，滚珠滚动表面的精加工多采用双盘同心圆沟槽研磨方法。其设备的加工部分由一对平行的、在相对表面上分别设置有一一对应的同心圆沟槽的圆盘组成，同时有数百至数千个滚珠在双盘同心圆沟槽工作面的挤压与摩擦作用下在绕同心圆沟槽公转的同时绕自身轴线旋转，滚珠与双盘同心圆沟槽工作面发生差动滑动和自旋滑动，从而实现对滚珠滚动表面的精加工。

上述加工方法属于多样本直接比较加工，具备直径较大的滚珠滚动表面材料多去除、直径较小的滚珠滚动表面材料少去除的能力。但利用上述方法研磨滚珠过程时，一方面，相邻滚珠之间没有物理隔离，相邻滚珠相互接触并在接触点发生高速相对滑动，从而产生局部材料去除，不利于滚珠滚动表面的波纹度抑制；另一方面，不同圆沟槽的回转半径不同，滚珠在不同圆沟槽的自转速度不同，滚珠滚动表面的材料去除速率和研磨盘工作面的磨损速率随滚珠所在的圆沟槽发生变化，从而影响滚珠滚动表面尺寸一致性的提高。

现阶段，涉及滚珠滚动表面精加工的装置(设备)和方法还包括以下几种：

公布号为CN104440457A的专利文献公开一种螺旋分离式V形槽的高精度球体加工方法，实现所述加工方法的设备包括机架、轴螺旋半槽、滑动螺旋半槽和套筒。被加工球体放入螺旋分离式V形槽内，位于套筒内壁与螺旋分离式V形槽之间，通过调整滑动螺旋半槽的位置对球体施加载荷。当套筒旋转时，带动被加工球体在螺旋分离式V形槽内运动，实现研磨加工。

上述加工方法属于多样本直接比较加工，具备直径较大的滚珠滚动表面材料多去除、直径较小的滚珠滚动表面材料少去除的能力。且滚珠滚动表面的材料去除速率和研磨盘工作面的磨损速率随滚珠不随滚珠在研具内的位置发生变化，但上述方法与双盘同心圆沟槽研磨方法一样，相邻滚珠之间没有物理隔离，相邻滚珠相互接触并在接触点发生高速相对滑动，从而产生局部材料去除，不利于滚珠滚动表面的波纹度抑制。

公布号为CN107471086A和CN107414630A的专利文献分别公开一种基于螺旋运动方式的精密球体加工装置和方法，固定柱上带有数条竖直研磨槽，螺旋研磨槽柱组件安装在上调整盘和下调整盘之间，随着所述螺旋研磨槽柱组件的转动，球坯沿着由所述螺旋研磨槽柱组件的螺旋研磨槽和固定研磨柱的竖直研磨槽以不断变换其自转轴角度向上滚动。

上述加工方法属于多样本直接比较加工，具备直径较大的滚珠滚动表面材料多去除、直径较小的滚珠滚动表面材料少去除的能力。且滚珠滚动表面的材料去除速率和研磨盘工作面的磨损速率随滚珠不随滚珠在研具内的位置发生变化。同时上述装置还实现了对滚珠的物理隔离。但上述装置中的固定柱上每一条竖直研磨槽对应一个螺旋研磨槽柱上的螺旋研磨槽，随着竖直研磨槽数量的增加，装置的复杂程度成倍增加且控制能力减弱。

发明内容