一种用于圆弧轨迹进给的摆动调心结构的制作方法

本实用新型涉及一种用于球轴承套圈沟道成形磨削圆弧轨迹进给的摆动调心结构，属于滚动轴承套圈精密加工技术领域。

背景技术：

球轴承作为一种重要的基础零部件，在机械装备中发挥着至关重要的作用。装备制造、航空航天、军工等领域各类主机的工作精度、性能、寿命、可靠性等各项指标，都与球轴承性能有着密切的关系。

套圈沟道的几何精度(尺寸精度、廓形精度和位置精度)与沟道表面的几何特性(表面粗糙度和表面波纹度等)直接影响球轴承的回转精度、振动及噪声。目前球轴承套圈沟道的终加工工序主要为超精研加工。由于工艺系统刚性较弱，超精研加工与其他光整加工工艺一样对形位精度不敏感，主要表现在修正前工序沟道廓形误差和位置误差的能力较弱。

球轴承套圈沟道切入式磨削具有很好的工艺系统刚性，可以获得较高的位置精度。但因廓形误差在砂轮与工件之间的无约束传递，难以保证沟道的廓形精度。

因套圈沟道的廓形受到工件摆动回转运动的强约束，球轴承套圈沟道摆动式磨削具有很高的套圈沟道廓形精度。早期的摆头沟道磨床可以实现球轴承套圈沟道摆动式磨削，但其摆动回转台的360°轴向支撑与较小的摆动角度不匹配，致使砂轮架悬伸过大，影响工艺系统刚度。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种用于圆弧轨迹进给的摆动调心结构，安装有本实用新型摆动调心结构的球轴承套圈沟道磨床具有工件绕其沟道圆弧曲率中心或砂轮绕其成形圆弧曲率中心往复摆动以实现圆弧轨迹进给的能力，磨削过程中廓形误差在砂轮与工件之间进行圆弧约束传递，可有效保证球轴承套圈沟道圆弧的廓形精度。

为了克服现有技术问题，本实用新型提供一种用于圆弧轨迹进给的摆动调心结构，包括扇形摆动回转台和十字调心滑台；所述扇形摆动回转台包括底座，由外轴向滚动支撑组件和内轴向滚动支撑组件构成的轴向滚动支撑组件，扇形摆动板，径向滚动支撑组件和轴承摆动回转驱动部件；所述底座安装在磨床床身或拖板上；所述外轴向滚动支撑组件包括设置在所述底座上表面的外闭环凸台和设置在所述扇形摆动板下表面的外闭环沟槽，所述外闭环凸台与外闭环沟槽之间设有有一组滚珠；所述内轴向滚动支撑组件包括设置在所述底座上表面的内闭环凸台和设置在所述扇形摆动板下表面的内闭环沟槽，所述内闭环凸台与内闭环沟槽之间设有一组滚珠；所述轴承摆动回转驱动部件的输出轴通过所述径向滚动支撑组件与所述扇形摆动板相连，用于驱动所述扇形摆动板绕所述扇形摆动回转台的回转轴线O1O2作摆动回转运动；所述十字调心滑台包括下滑台和上滑台，所述下滑台的底座与所述扇形摆动板固定，所述上滑台与工件头架或砂轮架固定；调节所述十字调心滑台的上滑台和下滑台的位置使工件头架上的工件水平轴截面内的沟道弧曲率中心O或是砂轮架上的砂轮水平轴截面内的成形圆弧曲率中心与所述扇形摆动回转台的回转轴线O1O2重合；所述轴承摆动回转驱动部件驱动所述扇形摆动板及其上的十字调心滑台和工件头架或砂轮架绕所述扇形摆动回转台的回转轴线O1O2作摆动回转运动，实现沿工件的沟道圆弧轨迹或砂轮成形圆弧轨迹进给；所述外轴向滚动支撑组件和内轴向滚动支撑组件对所述扇形摆动板和所述十字调心滑台共同发挥轴向滚动支撑作用。

进一步讲，本实用新型一种用于圆弧轨迹进给的摆动调心结构，其中，所述外闭环沟槽的截面为一扫描面，所述扫描面的扫描路径为一条由第一外圆弧段、第一内圆弧段和两侧的第一端部过渡段两两在端点顺次相切形成的闭合曲线，所述第一外圆弧段和第二内圆弧段的圆心在所述扇形摆动回转台的回转轴线O1O2上；所述扫描面的扫描轮廓是对曲率半径与所述外轴向滚动支撑组件的滚珠相等的圆进行定心的连续圆弧或是断续圆弧或是V型线段；所述底座的上表面设有外闭环凸台，所述外闭环凸台包括第一外圆弧凸台、第一内圆弧凸台和两侧的第一端部凸台，所述第一外圆弧凸台在高度上高于所述第一内圆弧凸台和两侧的第一端部凸台，并在所述第一外圆弧凸台与第一端部凸台的交界处向所述第一端部凸台平滑过渡。

所述外轴向滚动支撑组件的滚珠位于所述第一外圆弧凸台上时，所述滚珠的球心在所述外闭环沟槽的中心线上，此时，所述滚珠处于轴向滚动支撑状态；所述滚珠位于所述第一内圆弧凸台和两侧的第一端部凸台上时，所述滚珠的球心在高度上低于所述外闭环沟槽的中心线，此时，所述滚珠处于循环状态以保证轴向滚动支撑的连续性。

所述内闭环沟槽的截面为一扫描面，所述扫描面的扫描路径为一条由第二外圆弧段、第二内圆弧段和两侧的第二端部过渡段两两在端点顺次相切形成的闭合曲线，所述第二外圆弧段和第二内圆弧段的圆心在所述扇形摆动回转台的回转轴线O1O2上。所述扫描面的扫描轮廓是对曲率半径与所述内轴向滚动支撑组件的滚珠相等的圆进行定心的连续圆弧或是断续圆弧或是V型折线段；所述底座的上表面设有内闭环凸台，所述内闭环凸台包括第二外圆弧凸台、第二内圆弧凸台和两侧的第二端部凸台，所述第二内圆弧凸台在高度上高于所述第二外圆弧凸台和两侧的第二端部凸台并在所述第二内圆弧凸台与第二端部凸台的交界处向所述第二端部凸台平滑过渡。

所述内轴向滚动支撑组件的滚珠位于所述第二内圆弧凸台上时，所述滚珠的球心在所述第二内闭环沟槽的中心线上，此时，所述滚珠处于轴向滚动支撑状态；所述滚珠位于所述第二外圆弧凸台和两侧的第二端部凸台上时，所述滚珠的球心在高度上低于所述第二内闭环沟槽的中心线，此时，所述滚珠处于循环状态以保证轴向滚动支撑的连续性。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

安装有本实用新型摆动调心结构的球轴承套圈沟道磨床具有工件绕过其水平轴截面内的沟道圆弧曲率中心且垂直于所述水平轴截面的轴线或砂轮绕过其水平轴截面内的成形圆弧曲率中心且垂直于所述水平轴截面的轴线往复摆动以实现圆弧轨迹进给的能力，磨削过程中廓形误差在砂轮与工件之间进行圆弧约束传递，可有效保证球轴承套圈沟道圆弧的廓形精度。

附图说明

图1是本实用新型一种用于圆弧轨迹进给的摆动调心结构的分解示意图；

图2是图1中所示径向滚动支撑组件结构示意图；

图3是本实用新型中轴向滚动支撑组件结构分解示意图；

图4-1是本实用新型中扇形摆动板上闭环沟槽结构示意图；

图4-2是图4-1中A-A剖面结构一的剖面图；

图4-3是图4-1中A-A剖面结构二的剖面图；

图4-4是图4-1中A-A剖面结构三的剖面图；

图5是本实用新型中轴向滚动支撑组件中闭环凸台结构示意图；

图6是本实用新型中轴向滚动支撑组件中滚珠与闭环凸台接触路径示意图；

图7是本实用新型中轴向滚动支撑组件剖视图；

图8是带有本实用新型一种用于圆弧轨迹进给的摆动调心结构的头架结构示意图；

图9是本实用新型一种用于圆弧轨迹进给的摆动调心结构调心前偏移位置示意图；

图10是本实用新型一种用于圆弧轨迹进给的摆动调心结构调心后重合位置示意图。

图中：

1-扇形摆动回转台；

11-轴承摆动回转驱动部件，111-输出轴；

12-底座；

13-内轴向滚动支撑组件，131-内闭环沟槽，132-滚珠，133-内闭环凸台，1331-第二外圆弧凸台，1332-第二内圆弧凸台，1333-第二端部凸台，134-内闭环凸台接触路径，1341-外圆弧接触路径，1342-端部过渡接触路径区，1343-内圆弧接触路径；

14-外轴向滚动支撑组件，141-外闭环沟槽，142-滚珠，143-外闭环凸台，1431-第一外圆弧凸台，1432-第一内圆弧凸台，1433-第一端部凸台，144-外闭环凸台接触路径，1441-外圆弧接触路径，1442-端部过渡接触路径区，1443-内圆弧接触路径；

15-扇形摆动板，151-外闭环沟槽扫描路径，1511-第一外圆弧段，1512-第一内圆弧段，1513-第一端部过渡段，152-内闭环沟槽扫描路径，1521-第二外圆弧段，1522-第二内圆弧段，1523-第二端部过渡段；

16-径向滚动支撑组件，161-深沟球轴承，162-轴套，1621-轴套内圆柱面，163-摆动轴；

2-十字调心滑台，21-下滑台，211-下滑台的底座，22-上滑台；

3-拖板；

4-工件头架；

5-工件；

O-沟道圆弧曲率中心，O1O2-扇形摆动回转台的回转轴线，O3O4-工件外圆柱面轴线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本实用新型进行解释说明，并不用以限制本实用新型。

本实用新型提出的一种用于圆弧轨迹进给的摆动调心结构，如图1所示，包括扇形摆动回转台1和十字调心滑台2。

如图1所示，所述扇形摆动回转台1包括底座12，由外轴向滚动支撑组件14和内轴向滚动支撑组件13构成的轴向滚动支撑组件，扇形摆动板15，径向滚动支撑组件16和轴承摆动回转驱动部件11。

如图2所示，所述底座12安装在拖板3(或磨床床身)上，与所述底座12固连的所述摆动回转驱动部件11的输出轴111通过所述径向滚动支撑组件16的摆动轴163与所述扇形摆动板15相连，用于驱动所述扇形摆动板15绕所述扇形摆动回转台1的回转轴线O1O2作摆动回转运动。所述径向滚动支撑组件16包括与所述底座12固连的轴套162、与所述扇形摆动板15固连的摆动轴163和一对深沟球轴承161，所述轴套162的内圆柱面1621的轴线O1O2为所述扇形摆动回转台1的摆动回转轴线。

如图3所示，所述外轴向滚动支撑组件14包括设置在所述底座12上表面的外闭环凸台143、设置在所述扇形摆动板15下表面的外闭环沟槽141和置于所述外闭环凸台143与外闭环沟槽141之间的一组滚珠142。所述内轴向滚动支撑组件13包括设置在所述底座12上表面的内闭环凸台133、设置在所述扇形摆动板15下表面的内闭环沟槽131和置于所述内闭环凸台133与内闭环沟槽131之间的一组滚珠132。

如图4-1所示，所述外闭环沟槽141的截面为一扫描面，所述扫描面的扫描路径151为一条由第一外圆弧段1511、第一内圆弧段1512和两侧的第一端部过渡段1513两两在端点顺次相切形成的闭合曲线，所述第一外圆弧段1511和第二内圆弧段1512的圆心在所述扇形摆动回转台1的回转轴线O1O2上；所述扫描面的扫描轮廓是对曲率半径与所述外轴向滚动支撑组件14的滚珠142相等的圆进行定心的V型线段，如图4-4所示，(或是如图4-2所示的连续圆弧或是如图4-3所示的断续圆弧)，定义所述圆的圆心轨迹为外闭环沟槽141的中心线。

如图5所示，所述底座12的上表面设有外闭环凸台143，所述外闭环凸台143包括第一外圆弧凸台1431、第一内圆弧凸台1432和两侧的第一端部凸台1433，所述第一外圆弧凸台1431在高度上高于所述第一内圆弧凸台1432和两侧的第一端部凸台1433，并在所述第一外圆弧凸台1431与第一端部凸台1433的交界处向所述第一端部凸台1433平滑过渡。

如图6所示，所述外闭环凸台143与外闭环沟槽141之间设有有一组滚珠142；所述外轴向滚动支撑组件14的滚珠142位于所述外闭环凸台143上时，滚珠142与所述外闭环凸台143的接触路径144由位于所述外圆弧凸台1431上的外圆弧接触路径1441、位于所述内圆弧凸台1432上的内圆弧接触路径1443和位于所述两侧端部凸台1433上的连接所述外圆弧接触路径1441与内圆弧接触路径1443的两侧端部过渡接触路径区1442组成。

如图7所示，所述外轴向滚动支撑组件14的滚珠142位于所述第一外圆弧凸台1431上时，所述滚珠142的球心在所述外闭环沟槽141的中心线上，此时，所述滚珠142处于轴向滚动支撑状态；所述滚珠142位于所述第一内圆弧凸台1432和两侧的第一端部凸台1433上时，所述滚珠142的球心在高度上低于所述外闭环沟槽141的中心线，此时，所述滚珠142处于循环状态以保证轴向滚动支撑的连续性。

如图4-1所示，所述内闭环沟槽131的截面为一扫描面，所述扫描面的扫描路径152为一条由第二外圆弧段1521、第二内圆弧段1522和两侧的第二端部过渡段1523两两在端点顺次相切形成的闭合曲线，所述第二外圆弧段1521和第二内圆弧段1522的圆心在所述扇形摆动回转台1的回转轴线O1O2上。所述扫描面的扫描轮廓是对曲率半径与所述内轴向滚动支撑组件13的滚珠132相等的圆进行定心的V型折线段，如图4-4所示(或是如图4-2所示的连续圆弧或是如图4-3所示的断续圆弧))，定义圆的圆心轨迹为所述内闭环沟槽131的中心线。

如图5所示，设置在所述底座12上表面的内闭环凸台133包括第二外圆弧凸台1331、第二内圆弧凸台1332和两侧的第二端部凸台1333，所述第二内圆弧凸台1332在高度上高于所述第二外圆弧凸台1331和两侧的第二端部凸台1333并在所述第二内圆弧凸台1332与第二端部凸台1333的交界处向所述第二端部凸台1333平滑过渡。

如图6所示，所述内轴向滚动支撑组件13的滚珠132设置在所述内闭环凸台133与内闭环沟槽131之间，所述滚珠132位于所述内闭环凸台133上时，所述滚珠132与所述内闭环凸台133的接触路径134由位于所述外圆弧凸台1331上的外圆弧接触路径1341、位于所述内圆弧凸台1332上的内圆弧接触路径1343和位于所述两侧端部凸台1333上的连接所述外圆弧接触路径1341与内圆弧接触路径1343的两侧端部过渡接触路径区1342组成。

如图7所示，所述内轴向滚动支撑组件13的滚珠132位于所述第二内圆弧凸台1332上时，所述滚珠132的球心在所述第二内闭环沟槽131的中心线上，此时，所述滚珠132处于轴向滚动支撑状态；所述滚珠132位于所述第二外圆弧凸台1331和两侧的第二端部凸台1333上时，所述滚珠132的球心在高度上低于所述第二内闭环沟槽131的中心线，此时，所述滚珠132处于循环状态以保证轴向滚动支撑的连续性。

所述轴承摆动回转驱动部件11的输出轴111通过所述径向滚动支撑组件16与所述扇形摆动板15相连，用于驱动所述扇形摆动板15绕所述扇形摆动回转台1的回转轴线O1O2作摆动回转运动。

如图8所示，所述十字调心滑台2包括下滑台21和上滑台22，所述下滑台21的底座211与所述扇形摆动板15固定，所述上滑台22与工件头架4或砂轮架固定；如图9和10所示，通过调节所述十字调心滑台2的上滑台22和下滑台21的位置可以使工件头架4上的工件5水平轴截面内的沟道弧曲率中心O(或是砂轮架上的砂轮水平轴截面内的成形圆弧曲率中心)与所述扇形摆动回转台1的回转轴线O1O2重合，图中O3O4是工件外圆柱面轴线，所述轴承摆动回转驱动部件11驱动所述扇形摆动板15及其上的十字调心滑台2和工件头架4(或砂轮架)绕所述扇形摆动回转台1的回转轴线O1O2作摆动回转运动，实现沿工件5的沟道圆弧轨迹(或砂轮成形圆弧轨迹)进给。

本实用新型中，所述外轴向滚动支撑组件14和内轴向滚动支撑组件13对所述扇形摆动板15和所述十字调心滑台2共同发挥轴向滚动支撑作用。

尽管上面结合附图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本实用新型的保护之内。