一种大尺寸钢球加工机床及其加工工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种大尺寸钢球加工机床及其加工工艺。该大尺寸钢球加工机床包括床身(21)、转动磨板(22)、固定磨板(23)、料盘(24)、进球分配器(25)和收球工装(26)，所述固定磨板(23)上有同心环形沟槽(27)，其特征在于，固定磨板(23)上设有开口(28)，开口的上端(29)是固定磨板(23)的出球口，开口的下端(30)是固定磨板(23)的进球口，固定磨板(23)的出球口通过收球工装(26)与料盘(24)的进球端相连，固定磨板(23)的进球口通过进球分配器(25)与料盘(24)的出球端相连。该机床通过对钢球循环加工，做到了对钢球等概率磨削，控制了钢球尺寸公差，提高了工艺精度。
【专利说明】
一种大尺寸钢球加工机床及其加工工艺
技术领域
[0001]本发明一般地涉及一种钢球加工设备及其加工工艺，特别地，涉及一种大尺寸钢球加工机床及其加工工艺，特别是用于直径大于Φ50的钢球加工。
【背景技术】
[0002]在机械工业中，滚动轴承是通用性很强的标准机械零件，钢球在球轴承中作为滚动体是一种既承受载荷，又与轴承的动态性能有直接相关的零件，钢球的整个表面既是工艺面，又是工作支撑面，其质量直接影响着球轴承的质量，而高精度的钢球加工设备则是保证生产出高质量钢球的前提。
[0003]现有钢球加工的基本工艺路线是:球坯成型-光球-热处理-硬磨-初研-精研-清洗-涂油包装。可以看出，钢球的光球、硬磨、研光工序是钢球加工中的主要和关键工序，因此高质量的光、磨、研钢球加工设备以及配套的加工工艺是生产高精度钢球的首要条件。上面的光、磨、研钢球加工设备其工作原理和使用机床基本是相同的，仅是磨盘规格和加工工艺上略有不同。
[0004]现有的钢球加工机床根据机床主轴的方向分为立式和卧式两种。以现有的立式机床为例，如图1a所示，包括床身(11)、转动磨板(12)和固定磨板(13)，其中钢球(14)在转动磨板(12)和固定磨板(13)之间进行打磨加工。现有技术中的钢球加工机床的固定磨板上设有同心的环形沟槽。如图1b所示，这些沟槽是封闭的。当钢球在磨板上的沟槽中被磨削时，钢球将被限制在各封闭沟槽内。由于这些沟槽之间的尺寸公差差异较大，因此控制批量生产的钢球的尺寸公差存在很大困难。并且现有技术中的立式机床还存在以下问题:
1.加工批量小、不能满足大订单；2.效率低，特别是钢球加工为成品时，需要人工分离软质隔离球，劳动强度大。
【发明内容】
[0005]考虑到现有技术中的上述问题，根据本发明的一个方面，公开了一种卧式钢球加工机床，包括床身、转动磨板、固定磨板、料盘、进球分配器和收球工装，固定磨板上有同心环形沟槽，其特征在于，固定磨板上设有开口，开口的上端是固定磨板的出球口，开口的下端是固定磨板的进球口，固定磨板的出球口通过收球工装与料盘的进球端相连，固定磨板的进球口通过进球分配器与料盘的出球端相连。
[0006]优选地，固定磨板上的开口高度为330mm,下端高度尺寸为100mm，小于上端高度尺寸，开口角度为80°，上端开口角度大于下端开口角度。
[0007]优选地，料盘的下方设有动力装置，动力装置驱动料盘旋转，从而钢球通过固定磨板的出球口进入料盘中，随着料盘旋转。
[0008]优选地，进球分配器上设有与固定磨板上的沟槽相连通的导球槽。
[0009]优选地，卧式钢球加工机床是光球机、磨球机、研球机中的一种或多种。
[0010]根据本发明的另一个方面，公开了一种使用如上所述的卧式钢球加工机床加工大尺寸钢球的方法，包括:光磨工序，利用光球机对钢球毛坯进行毫米量级的打磨处理；硬磨工序，利用磨球机对经过光磨工序处理后的钢球进行微米量级的打磨处理；研光工序，利用研球机对经硬磨工序处理后的钢球进行进一步的精研处理，从而获得最终的钢球产品；其特征在于，待处理的钢球利用光球机、磨球机以及研球机的磨板上的开口，分别反复进入光球机、磨球机和研球机，使得钢球在上述各工序中被循环加工，从而使得钢球在不同的工序中获得等概率磨削。
[0011]优选地，还包括热处理工序，用于对光磨工序处理后的钢球进行淬火处理，提高钢球的强度、硬度和耐疲劳性。
[0012]优选地，在硬磨工序中，磨球机的固定磨板上的沟槽是在砂轮烧结前开槽形成的。
[0013]优选地，在研球工艺中，研球机的磨板的开口相比于光球机和磨球机的磨板开口的位置被升高，从而使得研球机的磨板开口附近的钢球在随磨板公转的同时也在自转。
[0014]通过利用根据本发明的钢球加工机床和钢球加工工艺，可以实现对钢球的循环加工，而这种循环加工改变了原来封闭沟槽产生的尺寸公差，做到了对钢球的等概率磨削，很好地控制了最终钢球产品的公差范围，提高了工艺精度，特别是在批量生产大尺寸钢球(Φ50-Φ 100)方面，效果明显。此外，本发明便于实现，成本低廉。
【附图说明】
[0015]图1a示出了现有技术中的立式钢球加工机床的结构示意图。
[0016]图1b示出了现有技术中的多沟封闭磨板示意图。
[0017]图2示出了根据本发明一个实施例的卧式钢球加工机床的侧视图。
[0018]图3示出了图2所示的卧式钢球加工机床的俯视图。
[0019]图4示出了图2所示的卧式钢球加工机床中的固定磨板的俯视图。
[0020]图5示出了图2所示的卧式钢球加工机床中的进球分配器的示意图。
[0021]图6示出了图2所示的卧式钢球加工机床中的收球工装的示意图。
[0022]图7示出了根据本发明另一实施例的钢球加工工艺的流程图。
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图对本发明提供的卧式钢球加工机床以及相应钢球加工工艺的的【具体实施方式】进行示例性的说明。为了清楚和简要起见，实际的实施例并不局限于说明书中所描述的这些技术特征。需要说明的是，在对任何一个实际实施例进行改进、变型的过程中，为实现某一特定的目标，该改进、变型的过程可能是非常复杂和耗时的，但是这对于知晓本发明益处的本领域技术人员来说仍然是常规技术手段。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围包括但不仅限于下述的实施例。
[0024]图2示出了根据本发明一个实施例的卧式钢球加工机床的侧视图。图3示出了图2所示的卧式钢球加工机床的俯视图。如图2和图3所示，根据本发明的卧式钢球加工机床20包括床身21、转动磨板22、固定磨板23、料盘24、进球分配器25以及收球工装26。卧式钢球加工机床20在工作时，转动磨板22在电动机(未示出)的驱动下发生以卧式钢球加工机床20的机轴为轴心的转动，从而对位于转动磨板22和固定磨板23之间的钢球进行研磨。固定磨板23设有同心环形沟槽27，用于容纳待研磨的钢球，并且还设有开口 28(如图4所示)。开口 28的上端29是固定磨板23的出球口，开口 28的下端是固定磨板23的进球口。如图2、3、4所示，固定磨板23的出球口通过收球工装26与料盘24的进球端相连，固定磨板23的进球口通过进球分配器25与料盘24的出球端相连。这里特别注意，图4所示的技术特征仅仅是示例形的，本领域技术人员很容易通过本说明书及附图的教导设计出其它的固定磨板形式，例如环形沟槽27可以是任意多个。根据本发明的另一实施例，所述料盘24的下方设有动力装置(未示出)，该动力装置驱动料盘旋转，从而卧式钢球加工机床20中的钢球通过固定磨板23的出球口进入料盘中，并跟随料盘旋转。
[0025]根据一个优选实施例，固定磨板23上的开口 28的上端29垂直高度为330mm,开口 30的下端高度尺寸为100mm，小于上端高度尺寸，开口角度为80°，上端开口角度大于下端开口角度。
[0026]图5示出了根据本发明实施例的进球分配器25的示意图，其中图5(a)和5 (b)示出了进球分配器25的侧视图，图5(c)示出了进球分配器25的俯视图。进球分配器25用于连通料盘24和固定磨板23，用于使待处理的钢球从料盘24进入固定磨板23中。如图5所示，进球分配器25上设有多个导球槽31，用于引导钢球通过进球分配器进入固定磨板。优选地，进球分配器25上的导球槽31分别与固定磨板23上的沟槽相连通，从而使待处理的钢球能够顺畅地从进球分配器25进入到固定磨板23的相应沟槽中。
[0027]图6示出了根据本发明实施例的收球工装26的示意图，其中图6(a)示出了收球工装26的侧视图，图6(b)示出了收球工装26的俯视图。收球工装26用于连通料盘24和固定磨板23，用于使研磨后的钢球从固定磨板23中进入料盘24中用于后续处理。如图6所示的收球工装26具有侧壁和底板，用于容纳钢球，防止钢球外漏。优选地，收球工装26的宽度与固定磨板中开口上端的大小一致，从而保证钢球无遗漏地被传送。
[0028]根据本发明上述实施例的卧式钢球加工机床可以用作光球机、磨球机和/或研球机中的一种或多种，仅需依需要调节磨盘规格和加工工艺即可。
[0029]图7示出了根据本发明另一实施例的钢球加工工艺的流程图。与现有技术类似，本发明的大尺寸钢球加工工艺也包括光磨工序、热处理工序、硬磨工序以及研光工序。其中，在光磨工序中，利用光球机对钢球毛坯进行毫米量级的打磨处理；在后续热处理工序中，对光磨工序处理后的钢球进行淬火处理，从而提高钢球的强度、硬度和耐疲劳性；在后续硬磨工序中，利用磨球机对经过光磨工序处理后的钢球进行微米量级的打磨处理；在后续研光工序中，利用研球机对经硬磨工序处理后的钢球进行进一步的精研处理，从而获得最终的钢球产品。这里特别指出，上述的热处理工序是可选步骤，在其他实施例中可以省略该步骤或改变该步骤的执行顺序。如图7所示的大尺寸钢球加工工艺是利用根据本发明的卧式钢球加工机床(如图2-6所示)来进行的，其中根据本发明的卧式钢球加工机床在不同的工序中分别用作光球机、磨球机或研球机。
[0030]在根据本发明的大尺寸钢球加工工艺中，待处理的钢球利用光球机、磨球机以及研球机的磨板上的开口，分别反复进入光球机、磨球机和研球机，使得钢球在上述各工序中被循环加工(图7中示出的再循环)，从而使得钢球在不同的工序中获得等概率磨削。以光磨工序为例，单磨盘多沟的铸铁淬火磨板被做出开口，设计进球分配器和收球工装并调整他们的高度，以便钢球顺利通过进球分配器进入磨板，在磨板里进行循环。循环至收球工装口，钢球落入料盘，在料盘内顺畅流动和进出，实现循环加工。这种循环加工改变了原来封闭沟槽产生的尺寸公差，做到等概率磨削，控制住公差范围。本发明相应地对硬磨工序和研光工序做出了类似改进。
[0031]根据本发明的另一实施例，在硬磨球工序中，磨球机的砂轮磨板上的沟槽是在砂轮烧结前开槽形成的，这样，既省掉了砂轮安装上机床后长时间的开槽压制，也增加砂轮磨板的吻合度，保障了加工精度。根据本发明的另一实施例，在研光工序中加高了铸铁磨板的开口高度，改进了钢球在研光工序的循环，防止了钢球在开口处不自转、仅随着磨板公转的情况。通过提高开口高度，钢球可以很顺畅的落入收球工装内，同时调整收球工装和进球分配器的宽度和深度，达到有效的循环加工。特别地，相对于小直径钢球，光球机、磨球机、研球机这三道主要加工工序的磨板开口都加大和提高了，才得以实现大直径钢球能顺利进出磨板，进而实现了大直径钢球的循环加工。
[0032]经上述改进后，试验工艺流程和工艺留量，验证工艺精度。以直径Φ60的大钢球为例:热锻钢坯球的尺寸为Φ63.8±lmm，10个小时的光球工序，约能完成600kg的产量，光球后尺寸在Φ60.38— Φ60.44之间。提高了生产效率。而且工艺留量很小。精研后的成品钢球，辅以周期规律的检测，精度可以达到G40。
[0033]尽管基于优选的实施例对本发明进行了详细描述，但是本领域技术人员应该知晓，本发明请求保护的范围并不局限于该优选的实施例。在不脱离本发明的精神和主旨的情况下，本领域的普通技术人员在理解本发明的基础上能够对实施例进行各种变化和修改，并且因此落入本发明所附权利要求限定的保护范围内。
【主权项】
1.一种卧式钢球加工机床，包括床身(21)、转动磨板(22)、固定磨板(23)、料盘(24)、进球分配器(25)和收球工装(26)，所述固定磨板(23)上有同心环形沟槽(27)，其特征在于，所述固定磨板(23)上设有开口(28)，所述开口(28)的上端(29)是所述固定磨板(23)的出球口，所述开口(28)的下端(30)是所述固定磨板(23)的进球口，所述固定磨板(23)的出球口通过所述收球工装(26)与所述料盘(24)的进球端相连，所述固定磨板(23)的进球口通过所述进球分配器(25)与所述料盘(24)的出球端相连。2.根据权利要求1所述的卧式钢球加工机床，其特征在于，所述料盘(24)的下方设有动力装置，所述动力装置驱动料盘旋转，从而钢球通过固定磨板(23)的出球口进入料盘中，随着所述料盘旋转。3.根据权利要求1所述的卧式钢球加工机床，其特征在于，所述进球分配器(25)上设有与固定磨板(23)上的沟槽(27)相连通的导球槽(31)。4.根据权利要求1所述的卧式钢球加工机床，其特征在于，所述卧式钢球加工机床是光球机、磨球机、研球机中的一种或多种。5.一种使用如权利要求1-4所述的卧式钢球加工机床加工大尺寸钢球的方法，包括: 光磨工序，利用光球机对钢球毛坯进行毫米量级的打磨处理； 硬磨工序，利用磨球机对经过光磨工序处理后的钢球进行微米量级的打磨处理； 研光工序，利用研球机对经硬磨工序处理后的钢球进行进一步的精研处理，从而获得最终的钢球产品； 其特征在于，待处理的钢球利用光球机、磨球机以及研球机的磨板上的开口，分别反复进入光球机、磨球机和研球机，使得钢球在上述各工序中被循环加工，从而使得钢球在不同的工序中获得等概率磨削。6.根据权利要求5所述的加工大尺寸钢球的方法，其特征在于，还包括热处理工序，用于对光磨工序处理后的钢球进行淬火处理，提高钢球的强度、硬度和耐疲劳性。7.根据权利要求5或6所述的加工大尺寸钢球的方法，其特征在于，在所述硬磨工序中，所述磨球机的固定磨板上的沟槽是在砂轮烧结前开槽形成的。
【文档编号】B24B11/02GK105983889SQ201510083775
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月15日
【发明人】孙培洲, 高春杰, 胡晓伟
【申请人】徐州罗特艾德回转支承有限公司