滚子球面磨超装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于轴承滚子超精加工技术领域，尤其与滚子球面磨超装置有关。
【背景技术】
[0002]轴承套圈、滚动体等零件都具有球面表面，球面就是由母线绕中心线旋转形成。球面的形状主要有三种，第一种是母线为弧形；第二种是母线中段为直线，两头为弧坡，两头的曲率中心为同一个；第三种是母线中段为直线，两头为弧坡并各有独立的曲率中心。曲率中心就是母线圆弧圆心的位置点，形成球面的母线位置点不在同一点，所以曲率中心的集合会形成一个平面，即曲率中心面。一般，在机床坐标系中，规定刀具远离工件的方向为Z轴。球面精度是影响轴承套圈、滚动体质量的关键因素，其主要精度指标为粗糙度和曲率形状。目前，解决球面精度的现有技术，主要通过二种途径来解决，一是光饰加工，其缺点是磕碰伤严重，且还会轻微破坏曲率形状。二是超精，超精加工与磨削加工分别由不同的设备进行，即使所谓的磨超一体机，也仅仅是把二种机构放在同一个床身上而已，超精加工刀具采用条形、柱形、块状油石，存在的敝端主要有:一、工件球面在磨削中，很难做到既能保证圆度、棱圆度又能保证粗糙度，常用方法是靠砂轮刀经常修整砂轮以确保圆度、棱圆度为主，粗糙度、曲率形状需通过超精来解决，相应加工高效益比较低，并且从磨削机构转到超精机构上超精时，两者的曲率大小、曲率形状、中心位置无法调到完全吻合，在不吻合的情况下进行超精，其结果会造成工件与油石相互影响，无法保证工件的球面精度；二、现有超精方式采用的油石都是条形、柱形或方块形，且工作面长度、直径都是小于球面圆弧上的最长弦，且无自修整功能，油石工作面无法保证与球面上的运动轨迹均匀贴合，这样会造曲率形状被破坏，影响加工精度。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的为了克服现有工件球面磨超加工时加工效率和加工精度不高的缺陷，提供能保证较高加工精度的滚子球面磨超装置。
[0004]为此，本实用新型采用以下技术方案:滚子球面磨超装置，包括床身和安装于床身上的工件支撑机构、工件驱动装置、刀具装置和控制系统，其特征是，所述的刀具装置包括安装支座、油石、油石驱动机构和Z轴进给机构，安装支座通过X轴滑移机构安装于所述的床身顶面，所述油石的工作端为筒形，油石的内径大于待加工球面滚子弧形的弦长，所述的油石驱动机构通过Y轴滑移机构安装于所述的安装支座一侧面上，油石驱动机构包括安装板、轴承座、伺服电机、升降轴和连接轴套，安装板通过所述的Z轴进给机构安装于所述Y轴滑移机构的Y轴滑移支架上，所述的轴承座固定安装于所述的安装板上，轴承座上设置竖向通孔，所述的连接轴套通过滚动轴承支撑安装于该竖向通孔内，所述的伺服电机固定安装于所述的安装板上，伺服电机的电机轴与连接轴套传动连接，所述的升降轴通过直线轴承支撑同轴穿装于所述的连接轴套的内孔并通过一周向限位机构在圆周方向进行限位，伺服电机带动连接轴套及升降轴以升降轴的轴心线为中心旋转，使升降轴在轴向上能升降滑移运动，所述的油石固定安装于所述的升降轴底端，油石的筒形工作端轴心线与所述的升降轴的轴心线同轴，所述的升降轴顶端设置有油石补偿机构，对油石产生向下的压力，使油石进行自动补偿；所述的工件支撑机构设置于所述的油石下方，包括支架和支撑安装于该支架上的轴心线相互平行的两圆柱形支撑辊，两支撑辊的轴线呈横向设置且存在一定的高度差，使筒状油石在加工时与支撑辊不会产生干涉，两支撑辊间隔一定距离但两支撑辊之间的距离不大于待加工球面滚子工件的最大外径，两支撑辊的圆柱面之间形成工件支撑部，所述的工件驱动装置驱动所述两支撑辊同速相同方向旋转，从而带动工件以其自身球面滚子的中心线为中心旋转，所述的伺服电机、Z轴进给机构、X轴滑移机构、Y轴滑移机构、油石补偿机构和工件驱动机构由所述的控制系统控制。
[0005]作为对上述技术方案的补充和完善，本实用新型还包括以下技术特征。
[0006]所述的连接轴套由连为一体且具有同轴中心通孔的盘部和轴部，轴部穿装于所述轴承座的竖向通孔内，盘部悬伸于所述轴承座的上方，并与所述伺服电机的电机轴传动连接。
[0007]进一步，所述伺服电机的电机轴通过皮带皮带轮与所述连接轴套的盘部传动连接。
[0008]所述的油石补偿机构为压紧气缸，压紧气缸的缸体固定安装于所述的安装板上，压紧气缸的活塞杆竖直向下设置，活塞杆的端部与升降轴的顶端非固定连接，对升降轴以及升降轴底端的油石持续提供向下的压力，使油石的工作端在工作时紧密接触于加工工件上。
[0009]所述的周向限位机构包括轴向杆和径向杆，轴向杆一端固定连接于所述连接轴套盘部的上端面，轴向杆的另一端与所述径向杆的一端活动连接，所述径向杆的另一端与所述的升降轴固定连接，使升降轴与连接轴套盘部在圆周方向上限位，即升降轴随连接轴套同时旋转，在压紧气缸的压力作用下，升降轴可以在一定范围内向下活动。
[0010]所述的周向限位机构包括轴向杆和径向杆，轴向杆一端活动连接于所述的连接轴套盘部的上端面，轴向杆的另一端与所述径向杆的一端固定连接，所述径向杆的另一端与所述的升降轴活动连接，使升降轴与连接轴套盘部在圆周方向上限位，轴向方向上不限位，即升降轴随连接轴套同时旋转，在压紧气缸的压力作用下，升降轴可以在一定范围内向下活动。
[0011]所述的Z轴进给机构包括Z轴导向机构和驱动所述安装板在Z轴方向上滑移的进给气缸，进给气缸缸体固定安装，进给气缸的活塞杆竖直向下并与所述的安装板固定连接，进给气缸活塞运动带动安装板进行上下滑移进给运动。
[0012]所述的X轴滑移机构和Y轴滑移机构都包括滑移导向机构、丝杆副和滑移驱动电机。
[0013]所述的两支撑辊的外圆面上分别设置有相对应的环形凹槽，该环形凹槽的截面为圆弧形，两支撑辊上的环形凹槽的圆弧形槽壁之间形成所述的工件支撑部，工件支撑部位于所述油石工作端的下方。当待加工的球面滚子工件放置于该工件支撑部上时，球面滚子的外圆面分别与两支撑辊上的环形凹槽的圆弧形槽壁贴靠，实现自动定位，通过X轴滑移机构的滑移调整，当工件曲率中心面位于工件轴心线中分线时，通过Y轴滑移机构调整升降轴轴心线与工件轴心线之间的距离，使油石的工作面与工件球面全段接触，就能磨超加工完整球面的工件；当工件曲率中心面偏离工件轴心线中分线时，通过Y轴滑移机构调整升降轴轴线与工件轴心线之间的距离，使油石与工件表面全段接触，则能磨超加工表面形状就形成近似圆锥形圆弧面的工件。
[0014]所述的两支撑辊之间设置有工件靠山，工件靠山在支撑辊轴线方向上间隔一定距离设置有两个抵靠部，当待加工的球面滚子工件放置于所述的工件支撑部上时，工件两端分别抵靠于所述的两个抵靠部使的对工件进行定位，通过X轴滑移机构的滑移调整，当工件曲率中心面位于工件轴心线中分线时，通过Y轴滑移机构调整升降轴轴心线与工件轴心线之间的距离，使油石的工作面在工件中段不与工件接触，则就能磨超加工中段为圆柱面、两端对称并成圆弧面的工件；当工件曲率中心面偏离工件轴心线中分线时，通过Y轴滑移机构调整升降轴轴线与工件轴心线之间的距离，使油石与工件表面中段不接触，则能磨超加工中段为圆柱面、两端成近似圆锥形圆弧面的工件。
[0015]所述的工件驱动