一种超高性能钢球加工工艺及加工装置的制造方法

文档序号:9900142阅读:707来源:国知局
一种超高性能钢球加工工艺及加工装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及超高性能钢球的加工工艺及加工装置。
【背景技术】
[0002]《中国制造2025》明确指出,制造业是国民经济的主体,是立国之本,兴国之器,强国之基。并特别指出“四基”等工业基础能力薄弱是制约我国制造业创新发展和质量提升的症结所在。
[0003]轴承是装备制造业的关键核心基础零部件。我国尚端装备制造业发展的瓶颈是尚端轴承的缺乏。如目前高档汽车、高铁、精密机床主轴配套轴承等高端轴承一直是中国轴承行业的软肋,长期依靠进口。特别是用于航空发动机配套的高转速、高精密、高可靠性的顶级轴承已成为中国在航空发动机研发中难以翻越的“珠穆朗玛峰”。我国连进口该类轴承的机会都没有。因此我国虽然是轴承生产和消费大国,但非轴承制造强国。

【发明内容】

[0004]本发明为了克服以上我国在高端轴承新技术领域的严重不足,针对高端轴承重要部件一钢球,提供了一种对钢球性能和质量起到十分重要的磨、研工序超精密、镜面磨削加工新工艺。使钢球(不限材质)在磨削时不但能滚动自转,同时还实现回转自旋,使钢球滚动自转轴线两端球面部位和自身的回转自旋轴线两端球面部位的表面位置在磨削过程中的连续相互交换,从而首次实现了球面各部位的同步均匀磨削,并由该创新实现了钢球性能和质量大幅提高的效果。以及实现该工艺超高性能钢球的加工工艺及加工装置。
[0005 ]本发明克服其技术问题所采用的技术方案是:
[0006]—种超高性能钢球加工工艺,包括如下步骤:
[0007]a)钢球磨削过程中钢球以滚动方向绕滚动轴线自转运动;
[0008]b)钢球在自转运动的同时,以回转自旋方向绕与滚动轴线呈夹角设置的回转自旋轴线回转自旋运动。
[0009]为了实现更均匀的磨削,上述滚动轴线与回转自旋轴线的夹角为80°-90°。
[0010]一种超高性能钢球加工装置,包括:N个压力磨盘以及N个分别与压力磨盘相对称设置的动力磨盘,N为大于等于2的自然数,所述N个压力磨盘内部形成圆弧形容腔的磨削滚道I,所述N个动力磨盘内部形成圆弧形容腔的磨削滚道Π,钢球位于N个动力磨盘与N个压力磨盘之间的磨削滚道I和磨削滚道Π内,所述钢球与磨削滚道I和磨削滚道Π之间填充有磨料,动力磨盘驱动钢球滚动的滚动轴线与压力磨盘对钢球的正压力方向呈夹角设置。
[0011]上述N个压力磨盘内部的磨削滚道I呈圆形结构,所述N个动力磨盘内部的磨削滚道Π呈与磨削滚道I同轴且等直径的圆形结构,呈环形的磨削滚道I和磨削滚道Π的圆心与动力磨盘的旋转中心相互同心。
[0012]本发明的有益效果是:钢球在机床磨盘内加工时磨、研工作过程钢球的公转与滚动自转和回转自旋成圆运动磨削条件与磨料、磨盘共同参与了磨削,其单粒钢球在滚动自转的同时,还要实现钢球Q的回转自旋。该创新首次真正实现了球面各点的均匀磨削、和钢球成品圆度达到接近理想球体的精度标准。该球体磨削成圆运动的规律和目的,在于钢球Q滚动轴线W两端球面部位和自身的回转自旋轴线P两端球面部位的表面位置连续相互交换。从而实现球面各部位的同步均匀磨削。
【附图说明】
[0013]图1为本发明钢球成圆磨削过程球体运动轨迹方向示意图;
[0014]图2为图1中的B-B剖面结构示意图;
[0015]图中,Q.钢球W.滚动轴线V.滚动方向P.回转自旋轴线D.回转自旋方向1.磨料m.动力磨盘In.动力磨盘ΠΕ.压力磨盘Iu.压力磨盘Π 1.动力磨盘I压力方向y.压力磨盘I反作用力方向r.动力磨盘Π压力方向f.压力磨盘Π反作用力方向。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图1、附图2对本发明做进一步说明。
[0017]一种超高性能钢球加工工艺,包括如下步骤:
[0018]a)钢球Q磨削过程中钢球以滚动方向V绕滚动轴线W自转运动;b)钢球Q在自转运动的同时,以回转自旋方向D绕与滚动轴线W呈夹角设置的回转自旋轴线P回转自旋运动。
[00?9 ]本发明核心指理想球体磨削成圆原理,以决定钢球Q成品性能和质量最关键的磨、研工序超精密和镜面磨削的成圆运动规律。钢球Q在机床磨盘内圆弧容腔磨削运动加工时,磨、研工作过程、钢球Q的公转与滚动自转和回转自旋成圆运动磨削条件与磨料、磨盘共同参与了磨削,其单粒钢球Q在滚动自转的同时,还要实现钢球Q的回转自旋。钢球Q的滚动轴线W和回转自旋轴线P成约90度角相交,当滚动轴线W与回转自旋轴线P的夹角为80° -90°时效果最为理想,磨削更加均匀。该球体磨削成圆运动的规律和目的,在于钢球Q滚动轴线W两端球面部位和自身的回转自旋轴线P两端球面部位的表面位置连续相互交换。从而实现球面各部位的同步均匀磨削。和单一方式的磨削相比,钢球Q经一次一次的有效磨削,同时球面各点位置连续不断的相互交换的重迭,钢球Q成品的圆度,其沿轴线截面轮廓精度逐步达到理想球体的精度标准已成为可能。由新的该磨削方式加工的成品钢球Q,因其圆度极高,由该类钢球Q和轴承套圈合套后,钢球Q和套圈滚道接触工作面将呈较长弧线接触的最佳方式。从而有效避免了传统轴承钢球Q和套圈滚道接触工作面的点和间断性不稳定点接触的不利方式。还有效避免了轴承应力过于集中的不利因素。如用同一种好的材料和本发明理想球体成圆原理工艺生产的高质量钢球成品配套轴承,其将实现高转速、高载荷能力、长寿命和高可靠性等高端轴承特征的超高性能指标,不再是梦。与目前我国普遍采用的传统钢球加工工艺原理比较,同样以钢球Q生产的磨、研工序超精密和镜面磨削为例。钢球Q、磨料和磨盘共同参与磨削加工,钢球Q在机床磨盘内盘沟圆弧容腔滚道内实现公转和滚动自转成圆运动磨削。其磨削方式有滚动挤压切削和滑移磨削为特征的两种方式共存。举一例描述其过程,取直径一厘米的钢球Q和机床磨盘盘沟2.5米的滚道对钢球Q实施磨削加工,从进球到出球每个磨削工作循环,其滚动轴线两端点部位假如也参与全程磨削。在滚动磨削工作循环中,其滚动轴线W两端点附近沿轴线横向截面外圆(直径0.003米)处假设可分开的话、并呈圆沿滚道全程滚动磨削,其某一点位参与磨削的次数:2.5 + (0.003X3)
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