单沟道单滚道轴承超精研磨机的制作方法

专利名称：单沟道单滚道轴承超精研磨机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轴承研磨机，尤其涉及一种单沟道单滚道轴承超精研磨机。
背景技术：
轴承是广泛应用于机械领域的一种零件，随着机械技术的进步，对轴承的 精密度要求日趋提高。轴承与轴的精密度直接关系到机械系统的性能和寿命。 例如一种用于水泵的单沟道单滚道轴承，其中在沟道与轴之间通过钢珠配合， 在滚道与轴之间通过滚针配合，因此沟道表面的粗糙度、沟道圆度等是加工的 关键。
目前使用一种手工超精研磨机来加工此类轴承，其一般是设有至少一个手 动工位，然后由工人持工件在工位上进行研磨加工。这种手工设备存在一些显 著的缺点，首先是效率问题，手工设备需要人工上料、下料，耗时多， 一人只 能操纵一台设备；其次，手工研磨机超精研磨工件需分粗超、精超两个步骤， 节拍慢，效率低，并且工件的沟道、滚道超精研磨两道工序需分别由2台设备 分别加工，非常不便；再者，手动超精研磨的工件沟道较为粗糙(粗糙度较高)， 沟道圆度不高，沟道的沟径差不稳定，导致质量不高；最后，手动控制的超精 研磨机无外防护，不够安全。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种全自动加工的具有更高精度的单 沟道单滚道轴承超精研磨机。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种单沟道单滚道 轴承超精研磨机，包括具有一操作台的机架、以及设于机架的操作台上的工件 座、研磨装置和上料装置，其中所述工件座包括平行设置的四个滚筒，其中 两个滚筒为一组，形成滚道研磨工位，另外两个滚筒为一组，形成沟道研磨工位；所述研磨装置包括一滚道研磨装置和一沟道研磨装置，所述滚道研磨装置 用以进行滚道的加工，其对应所述滚道研磨工位设置，所述沟道研磨装置用以 进行沟道的加工，其对应所述沟道研磨工位设置；所述上料装置包括一横跨所 述工件座上方的龙门架、设于所述龙门架上的第一、第二横移机构、以及分别 与第一、第二横移机构连接的第一、第二机械手，其中第一机械手用以将工件 送至所述滚道研磨工位，第二机械手用以将工件由所述滚道研磨工位送至所述 沟道研磨工位。
上述的单沟道单滚道轴承超精研磨机，其中所述滚道研磨装置包括 一座 体、 一水平移位气缸、 一振荡拖板、 一垂直移位气缸、 一振荡头、以及一振荡 驱动机构；所述水平移位气缸设于座体一侧，所述振荡拖板设于座体另一侧， 并与水平移位气缸连接；所述垂直移位气缸设于所述振荡拖板上，所述振荡头
也设于所述振荡拖板上，并与垂直移位气缸连接；振荡拖板具有一振荡杆，振 荡杆一端与所述振荡驱动机构连接，振荡杆另一端与所述振荡头连接。
上述的单沟道单滚道轴承超精研磨机，其中所述振荡头包括设于振荡头端 部的油石夹、设于油石夹上的油石。
上述的单沟道单滚道轴承超精研磨机，其中所述沟道研磨装置包括一座 体， 一水平移位气缸、 一摆动拖板、 一垂直移位气缸、 一摆头、以及一摆动驱 动机构；所述水平移位气缸设于座体一侧，所述摆动拖板设于座体另一侧，并 与水平移位气缸连接；所述垂直移位气缸设于所述摆动拖板上，所述摆头也设 于所述摆动拖板上，并与垂直移位气缸连接；且摆动拖板具有一摆轴，摆轴一 端与所述摆动驱动机构连接，摆轴另一端与所述摆头连接。
上述的单沟道单滚道轴承超精研磨机，其中所述摆头包括设于摆头端部的 油石夹、设于油石夹上的油石、设于油石上方的压板、以及对所述压板加压的 油石补偿气缸。
上述的单沟道单滚道轴承超精研磨机，其中所述每组两个滚筒是由同一电 机驱动。
上述的单沟道单滚道轴承超精研磨机，其中所述机架上设有封闭罩壳。 上述的单沟道单滚道轴承超精研磨机，其中还包括油液提供装置，其具有
第一输油管和第二输油管，用以分别向所述沟道研磨工位和滚道研磨工位提供
超精油液。
本发明由于采用上述技术方案，使之与现有技术相比，具有如下有益效果1. 相比过去的手动操作，本发明的全自动超精研磨机全过程自动循环， 提高了防护安全；
2. 以机械手的上料代替过去的人工上料，动作稳定可靠，并使一人可以 操纵多个设备；
3. 以气缸代替弹簧来控制沟道研磨中的摆头压力，稳定保证沟道的沟径
值；
4. 研磨过程中油石可以自动补偿，摆动中心不变；
5. 工件一次性超精研磨，节奏快、效率高；
6. 工件沟道、滚道超精研磨两道工序由1台设备就可完成。
以下结合附图和具体实施例说明本发明的特征和优点，其中


图1是本发明的单沟道单滚道轴承超精研磨机前侧一个角度的立体图。
图2是本发明的单沟道单滚道轴承超精研磨机前侧另一个角度的立体图。
图3是本发明的单沟道单滚道轴承超精研磨机后侧的立体图。
图4是本发明的单沟道单滚道轴承超精研磨机的滚道加工装置的结构示意图。
图5是本发明的单沟道单滚道轴承超精研磨机的沟道加工装置的结构示意图。
图6是本发明中的摆头的剖面结构示意图。
图7是本发明的单沟道单滚道轴承超精研磨机的上料装置结构示意图。 图8是本发明的单沟道单滚道轴承超精研磨机的电控系统结构框图。
具体实施例方式
请参阅图1 图3所示，本发明的单沟道单滚道轴承超精研磨机包括机 架10、工件座11、研磨装置、以及上料装置13。机架床身采用焊接结构，并 低温回火处理，床身上放置有一大厚度的铸铁板101，作为操作台，工件座11、 研磨装置、以及上料装置13设置在铸铁板101上，以保持相对位置固定不变。 同时，床身上可安装全封闭的罩壳(图中未示)，用于防止加工中用于冷却工 件(即轴承)的冷却油雾的飞溅。
工件座11设于机架IO后侧的中央，它具有平行设置的四个滚筒111，分别设在四个工件主轴112上，其中以两个滚筒为一组，其间可放置待加工的工 件，分别形成滚道研磨工位和沟道研磨工位。如图1所示，右边的工位为滚道 研磨工位，左边的工位为沟道研磨工位。然而在轴承中，对滚道和沟道的加工 顺序并无限制，因此也可以是右边为沟道研磨工位，左边为滚道研磨工位。在 后面的叙述中，为简化起见，以上述的第一种设置为例说明。请参阅图3所示， 组成一个研磨工位的一组(即两个)滚筒111是由同一电机113或114进行驱 动，以保持其同步。以图3中左侧的工位为例，电机113通过皮带轮带动邻近 的主轴(进而设于其上的滚筒111)旋转，并通过使一摩擦筒115上升到与两 个滚筒lll接触来带动另一个滚筒同步旋转。同理，摩擦筒116也起相同作用。 研磨装置用于对工件座11中对应工位中的工件进行加工。研磨装置包括 对应滚道研磨工位的滚道研磨装置20，和对应于沟道研磨工位的沟道研磨装置 30。其中，请参阅图l、图2所示，滚道研磨装置20与沟道研磨装置30结构 类似，下面首先结合图4描述滚道研磨装置20的结构，其包括一座体21，座 体前侧设有一水平移位气缸22，座体后侧设有振荡拖板24，振荡拖板24与水 平移位气缸23连接，在水平移位气缸22伸縮时，振荡拖板24可随之前后(即 Y轴方向)移动。振荡拖板24上设有垂直移位气缸25和用于滚道加工的振荡 头26，振荡头26与垂直移位气缸25连接，并受垂直移位气缸25驱动，产生 一上下移动(Z轴方向)，且该振荡头26处于滚道研磨工位的滚筒的前方。座 体21上并设有一电机23，该电机例如与一曲轴及一连杆组成振荡驱动机构， 其中连杆可输出一Y方向的振动。由于能输出此振荡的驱动机构已为本领域技 术人员所熟知，在此不再展开描述。振荡拖板24具有一振荡杆(图中未示)， 振荡杆一端与该连杆连接，振荡杆另一端连接振荡头26，通过振荡杆的传递作 用，振荡头26也具有Y方向的振动。振荡头26可进一步包括设于振荡头端部
的油石夹、和设于油石夹上的油石，由油石对工件进行研磨。
下面结合图5描述沟道研磨装置30的结构，该装置包括一座体31，座体 前侧设有一水平移位气缸32，座体后侧设有摆动拖板34，摆动拖板34与水平 移位气缸32连接，在水平移位气缸32伸縮时，摆动拖板34随之前后(即Y 方向)移动。摆动拖板34上设有一垂直移位气缸35和用于沟道加工的摆头36， 摆头36与垂直移位气缸35连接，并受垂直移位气缸驱动，以产生上下移动(Z 方向)，且摆头36处于沟道研磨工位的滚筒的后方。座体31上并设有一电机 33，该电机例如与一曲轴、 一连杆及一摆臂组成一摆动驱动机构，其中电机驱动曲轴和连杆，输出一前后运动(Y轴方向)，再通过摆臂输出一绕Y轴的转 角摆动。由于能输出此摆动的驱动机构已为本领域技术人员所熟知，在此不再 展开描述。摆动拖板34具有一摆轴(图中未示)，摆轴一端与摆臂连接，摆 轴另一端连接摆头36，通过摆轴的传递作用，摆头36具有绕Y轴的转角摆动 方向R。参阅图6所示，摆头36进一步包括设于摆头端部的油石夹361、设于 油石夹上的油石362、设于油石上方的压板363、以及设于压板363上的油石 补偿气缸364。其中，油石补偿气缸364使油石362上下移动，而油石362用 于工件的研磨，由于油石会随研磨而损耗，因而油石补偿气缸364通过压板363 对油石362保持向下的压力，使其自动补偿。这种自动补偿技术可以保证所研 磨的沟道的圆度。
请结合图7参阅图1所示，上料装置13包括一横跨工件座11上方的龙门 架131、设于龙门架131上的第一、第二横移机构132、 133、以及分别与第一、 第二横移机构132、 133连接的第一、第二机械手134、 135。其中，第一机械 手134用以将一工件51从机架右边的进料槽40送至右边的滚道研磨工位，第 二机械手135用以将经过滚道研磨后的工件52由滚道研磨工位送至沟道研磨 工位。上述第一、第二横移机构132、 133由气缸136驱动，具有X方向移动 能力，而第一、第二机械手134、 135分别由气缸137、 138驱动，具有Z方向 移动能力。
如图1所示，在左边的沟道研磨工位的下方，设有一排料槽41，当沟道研 磨完毕后，沟道研磨工位的其中一滚筒可相对另一滚筒移动，使工件下落至排 料槽41中排出。
此外，在滚道研磨工位和沟道研磨工位的上方，分别设有第一油管117、 第二油管(图未示)，它们和设于机身内或机身外的超精油液箱组成油液提供 装置。在研磨时，第一、第二油管从超精液箱中输出油液对该两个工位进行油 液冷却和润滑，以保证研磨的顺利进行。
图8是本发明的单沟道单滚道轴承超精研磨机的电控系统结构框图。请参 阅图8所示，本发明的电控系统包括一PLC60、 一触摸屏61、两个变频器62、 两个直流无刷驱动器63、多个电磁阀64、多个接近开关65、及多个按钮开关 66。其中PLC60用于研磨机的工作过程控制，其具有一RS232接口 601，与触 摸屏61连接， 一输入接口 602，与接近开关和按钮开关连接，以及一输出接口 603，与变频器62、两个电机驱动器63及多个电磁阀64连接，其中变频器62和电机驱动器63需先经继电器67驱动。触摸屏61可显示系统工作参数，并 可接收使用者的输入设定。两个变频器62用以分别驱动滚筒111的电机113、 114。两个直流无刷驱动器用以驱动研磨装置的电机23、 33。接近开关65用于 检测各个部件的位置，例如机械手的上、下位置，振荡头、摆头的位置等，本 领域技术人员可根据检测需要设置在适当位置。多个电磁阀64则用于控制各 气缸的动作。上述电控系统对于各部件的控制，将通过下面对本发明的超精研 磨机的工作过程描述而变得清楚，本领域技术人员可根据该过程实现对PLC的 编程。
下面描述本发明的单沟道单滚道超精研磨机的工作过程。请根据需要参阅 图1 图7所示，开机后，两个工位的滚筒111 一直保持滚动，首先由第一机 械手134从进料槽40夹取工件(即轴承)，平移至滚道研磨工位后放下，然 后水平移位气缸22驱动振荡拖板24向后(+Y方向)移动，振荡头26跳进轴 承内部，接着，垂直移位气缸25使振荡头26下压(-Z方向)至与工件接触， 对工件进行滚道加工。加工完毕后，振荡头26上跳(+Z方向)，并从轴承内 退出(-Y方向)。第二机械手135将工件送至沟道研磨工位放下，然后由沟道 研磨装置30的摆头36向前(-Y方向)移动，摆头36跳进轴承内部，接着， 垂直移位气缸35使摆头36下压(-Z方向)至与工件接触，对工件进行沟道加 工。加工完毕后，摆头36上跳(+Z方向)，并从轴承内退出(+Y方向)。沟 道研磨工位的其中一滚筒111相对另一滚筒移动，使工件下落至排料槽41中， 完成工件加工。
综上所述，本发明的全自动超精研磨机与过去的手工操作研磨机相比，具 有以下优点
1. 实现了全过程自动循环，整个过程无须人工干预，提高了工作效率和 防护安全；
2. 以机械手的上料代替过去的人工上料，动作稳定可靠，并使一人可以 操纵多个设备；
3. 以气缸代替弹簧来控制沟道研磨中的摆头压力，稳定保证沟道的沟径
值；
4. 研磨过程中油石可以自动补偿，摆动中心不变；
5. 工件一次性超精研磨，节奏快、效率高；
6. 工件沟道、滚道超精研磨两道工序由1台设备就可完成。以上的实施例说明仅为本发明的较佳实施例说明，本领域技术人员可依据 本发明的上述实施例说明而作出其它种种等效的替换及修改。然而这些依据本 发明实施例所作的种种等效替换及修改，属于本发明的发明精神及由权利要求 所界定的专利范围内。
权利要求
1.一种单沟道单滚道轴承超精研磨机，其特征在于包括具有一操作台的机架、以及设于机架的操作台上的工件座、研磨装置和上料装置，其中所述工件座包括平行设置的四个滚筒，其中两个滚筒为一组，形成滚道研磨工位，另外两个滚筒为一组，形成沟道研磨工位；所述研磨装置包括一滚道研磨装置和一沟道研磨装置，所述滚道研磨装置用以进行滚道的加工，其对应所述滚道研磨工位设置，所述沟道研磨装置用以进行沟道的加工，其对应所述沟道研磨工位设置；所述上料装置包括一横跨所述工件座上方的龙门架、设于所述龙门架上的第一、第二横移机构、以及分别与第一、第二横移机构连接的第一、第二机械手，其中第一机械手用以将工件送至所述滚道研磨工位，第二机械手用以将工件由所述滚道研磨工位送至所述沟道研磨工位。
2. 如权利要求1所述的单沟道单滚道轴承超精研磨机，其特征在于，所 述滚道研磨装置包括 一座体、 一水平移位气缸、 一振荡拖板、 一垂直移位气 缸、 一振荡头、以及一振荡驱动机构；所述水平移位气缸设于座体一侧，所述 振荡拖板设于座体另一侧，并与水平移位气缸连接；所述垂直移位气缸设于所 述振荡拖板上，所述振荡头也设于所述振荡拖板上，并与垂直移位气缸连接； 振荡拖板具有一振荡杆，振荡杆一端与所述振荡驱动机构连接，振荡杆另一端 与所述振荡头连接。
3. 如权利要求2所述的单沟道单滚道轴承超精研磨机，其特征在于，所 述振荡头包括设于振荡头端部的油石夹、以及设于油石夹上的油石。
4. 如权利要求1所述的单沟道单滚道轴承超精研磨机，其特征在于，所 述沟道研磨装置包括一座体， 一水平移位气缸、 一摆动拖板、 一垂直移位气缸、 一摆头、以及一摆动驱动机构；所述水平移位气缸设于座体一侧，所述摆动拖 板设于座体另一侧，并与水平移位气缸连接；所述垂直移位气缸设于所述摆动 拖板上，所述摆头也设于所述摆动拖板上，并与垂直移位气缸连接；且摆动拖 板具有一摆轴，摆轴一端与所述摆动驱动机构连接，摆轴另一端与所述摆头连接。
5. 如权利要求4所述的单沟道单滚道轴承超精研磨机，其特征在于，所述摆头包括设于摆头端部的油石夹、设于油石夹上的油石、设于油石上方的压 板、以及对所述压板加压的油石补偿气缸。
6. 如权利要求1所述的单沟道单滚道轴承超精研磨机，其特征在于，所述每组两个滚筒是由同一电机驱动。
7. 如权利要求1所述的单沟道单滚道轴承超精研磨机，其特征在于，所 述机架上设有封闭罩壳。
8. 如权利要求1所述的单沟道单滚道轴承超精研磨机，其特征在于，还 包括油液提供装置，其具有第一输油管和第二输油管，用以分别向所述沟道研 磨工位和滚道研磨工位提供超精油液。
全文摘要
本发明公开一种单沟道单滚道轴承超精研磨机，包括具有一操作台的机架、以及设于机架的操作台上的工件座、研磨装置和上料装置，其中工件座包括四个滚筒，其中以两个滚筒为一组，分别形成滚道研磨工位和沟道研磨工位；研磨装置包括一滚道研磨装置，用以进行滚道的加工，其对应所述滚道研磨工位设置，以及一沟道研磨装置，用以进行沟道的加工，其对应所述沟道研磨工位设置；上料装置包括一横跨工件座上方的龙门架、设于龙门架上的第一、第二横移机构、以及分别与第一、第二横移机构连接的第一、第二机械手，其中第一机械手用以将工件送至滚道研磨工位，第二机械手用以将工件由滚道研磨工位送至沟道研磨工位。本发明具有全自动运行、加工精确等诸多优点。
文档编号B24B35/00GK101306513SQ20071004080
公开日2008年11月19日 申请日期2007年5月18日 优先权日2007年5月18日
发明者杨伯南, 程建伟, 宏 范 申请人:上海奔球精密机械有限公司