基于在线电解修整技术的轴承圆柱滚子研磨装置和方法

本发明涉及圆柱滚子研磨，具体涉及基于在线电解修整技术的轴承圆柱滚子研磨装置和方法。

背景技术：

1、轴承是装备制造业中应用广泛的精密基础元件，而滚动体是轴承中最关键、最脆弱的零部件，它承受着轴承的绝大部分载荷，滚动体接触疲劳是滚动轴承失效的主要形式。圆柱滚子作为轴承滚动体中的一种，它与滚道之间的接触形式为线接触，具备承受高负荷的能力，特别适用于重载高速旋转的机械设备，如高速机床主轴、风力发电机、高铁列车齿轮箱、航空发动机等。

2、圆柱滚子外圆是滚动轴承主要的工作面，其形状精度、表面质量和一致性对轴承的运动精度和工作寿命均会产生极大影响。目前，针对圆柱滚子外圆精加工的方法主要包括无心磨削、无心超精研和定心往复超精研等。研磨过程中，固结磨具的研磨性能是影响滚子外圆柱面加工效率和质量的重要工艺因素之一。固结磨具一般由磨料、结合剂和添加剂三部分组成，其中磨料在研磨过程中起到材料去除的作用，结合剂的主要起到粘结与把持磨粒的作用，除了要保证磨具在磨削时有足够的把持强度之外，它还要保证已磨钝的磨粒适时地脱落，以保持磨具有良好的磨削状态，添加剂主要起到减少磨具堵塞、提高磨具的耐磨性以及润滑等作用。

3、在圆柱滚子研磨加工过程中，磨粒会不断产生磨损与脱落，这时需要将磨具取下进行修锐，以获得理想的出刃高度。磨具的装载、拆卸与修锐过程依赖人工完成，严重影响加工效率和精度，且传统加工方法材料去除率低，加工后的滚子表面一致性差。综上，传统技术存在以下问题：1)操作人员的劳动强度大；2)磨具的反复的拆装会导致定位精度下降；3)加工效率低；4)难以保证滚子加工后的尺寸与精度一致性。

技术实现思路

1、本技术提供了基于在线电解修整技术的轴承圆柱滚子研磨装置，通过在线电解修整技术对磨盘实现在线电解修整，无需进行重复拆装和人工修整，有效减轻操作人员的劳动强度，并提高加工效率；此外，本技术的研磨装置可以实现圆柱滚子批量加工，加工效率高，同时能够保证加工后圆柱滚子尺寸和精度的一致性。对应的，本技术还同时提供了基于在线电解修整技术的轴承圆柱滚子研磨方法。

2、对于研磨装置，本技术的技术方案为：

3、基于在线电解修整技术的轴承圆柱滚子研磨装置，包括机箱、下研磨盘组件、加压装置、滑台模组、旋转台组件，以及可编程脉冲电源；所述滑台模组通过龙门架设于所述机箱顶部的台面上方，所述加压装置设于所述滑台模组的滑台上，所述下研磨盘组件设于所述机箱顶部的台面上，所述旋转台组件设于所述机箱内且所述旋转台组件与所述下研磨盘组件连接能够驱动下研磨盘组件旋转；所述加压装置包括上盘、凸轮、升降驱动器和安装板，所述安装板设于所述滑台模组的滑台上可以左右调节位置，所述升降驱动器固定设于所述安装板上，所述上盘与所述升降驱动器连接能够上升或下降，所述上盘上开设有多个注液口，所述凸轮设于所述上盘的下端面，在研磨时所述凸轮与所述下研磨盘组件配合；所述下研磨盘组件包括下盘基体、保持架、弹簧导杆和v形槽磨具，所述下盘基体与所述旋转台组件连接，所述v形槽磨具成组设于下盘基体上并沿下盘基体的径向分布，所述保持架与所述v形槽磨具一一对应设置，所述保持架能够在下盘基体的径向上滑动，所述保持架上设有用于放置圆柱滚子的槽口，所述凸轮在研磨时作用于所述保持架的内侧端部，所述保持架的外端部与所述弹簧导杆连接配合，从而使保持架在研磨时实现往复进给运动；所述可编程脉冲电源的阳极与下盘基体连接，其阴极与上盘连接。

4、相较于现有技术而言，本发明技术方案的优点在于：本发明的研磨装置，下盘基体和上盘分别与可编程脉冲电源的阳极和阴极连接，可以在研磨过程中对磨具进行在线电解修整，并可以通过调节脉冲电源的输出参数，来调节研磨进程中的电解强度，进而达到对磨具修锐程度进行主动控制的目的；此外，采用特定构造的加压装置和下研磨盘组件，研磨时，上盘对圆柱滚子施加压力，下研磨盘组件由旋转台组件驱动作旋转，圆柱滚子在摩擦力作用下作转动，同时，保持架在凸轮和弹簧连接杆的作用下沿下盘基体径向作往复运动，从而带动圆柱滚子在磨具的v型槽中来回滑动，特定形式的研磨运动，使得研磨均匀性好，材料去除效率高，加工后圆柱滚子表面精度高，批一致性好；且一次可以加工一批零件，加工效率高。

5、进一步的，所述加压装置还包括定位组件，所述定位组件包括连接板、导杆a和导杆b，所述连接板相对于升降驱动器的伸缩杆固定设置，所述导杆a和所述导杆b与所述连接板通过圆柱副连接，所述导杆a和所述导杆b的下端与所述上盘固定连接。

6、在本发明技术方案中，连接板的设置用于对导杆a和导杆b起到限位的作用，同时通过导杆a和导杆b与上盘之间的连接，有效缓解研磨过程中的震动影响，防止上盘工作时产生震动进而影响圆柱滚子的研磨加工精度。

7、进一步的，所述加压装置还包括弹性件、压力传感器、导杆和挡板，所述压力传感器固定设于所述上盘上，所述上盘与所述导杆通过圆柱副连接，所述导杆的下端设有用于托住上盘的限位结构，所述凸轮上对应设有允许导杆穿过的通孔结构；所述升降驱动器的伸缩杆下端与所述导杆上端固定连接，所述挡板设于连接板的下侧，所述弹性件设于所述压力传感器和所述挡板之间。

8、在本发明技术方案中，弹性件和压力传感器配合用于反馈上盘在下压时的负载力，另外能根据预先设定的参数进行下压负载，实时反馈能根据实际研磨情况进行调整和变化；此外，采用这种结构，上盘相与导杆浮动连接，可以避免加载时对圆柱滚子造成损伤。

9、进一步的，所述弹簧导杆包括固定座和弹簧连接杆，所述固定座固定设于所述下盘基体的外侧面上，所述弹簧连接杆的一端与所述保持架固定连接，其另一端滑动限位在所述固定座上。在本发明技术方案中，固定座起到固定的作用，弹簧连接杆与保持架连接对保持架起到回弹复位的作用。

10、进一步的，所述v形槽磨具以可拆的方式设于下盘基体上，所述v形槽磨具包括基板和粘结于基板上的固着磨具本体。从而，方便对v形槽磨具进行拆装和更换，便于后期的维护。

11、进一步的，所述旋转台组件包括连接法兰、中空转台、减速器、伺服电机和安装架，所述安装架固定设于所述机箱内，所述中空转台固定设于所述安装架上，所述伺服电机与所述减速器连接，所述减速器的输出端与所述连接法兰连接，所述连接法兰与所述下盘基体固定连接。在本发明技术方案中，旋转台组件的设置用于驱动下盘基体转动，旋转台组件采用上述构造易于实施且可靠性高。

12、进一步的，所述滑台模组还包括导轨、手轮和丝杆，所述导轨固定设于龙门架上，所述丝杆与所述手轮连接且可转动地设于龙门架上，所述滑台滑动设于所述导轨上且与所述丝杆连接配合，所述安装板固定设置在所述滑台上。在本发明技术方案中，滑台模组的设置使得加压装置可以调节水平方向的位置，从而达到调节保持架往复运动行程的目的，能满足不同工艺要求；滑台模组采用上述结构设计，手轮易于操作，丝杆的自锁性使得可靠性好，整体结构易于实施。

13、对于研磨方法，本技术的技术方案为：

14、基于在线电解修整技术的轴承圆柱滚子研磨方法，该方法采用前述本发明的研磨装置实现，具体包括如下过程：

15、圆柱滚子放置于保持架的槽口中；加压装置下压与圆柱滚子接触并且对圆柱滚子施加设定的负载力；调节可编程脉冲电源的输出参数至设定值，并打开可编程脉冲电源；将电解液沿上盘的注液口注入；最后启动旋转台组件；

16、研磨时，可编程脉冲电源通过周期性启停产生脉冲电流，对磨具进行在线电解；旋转台组件驱动下盘基体转动，圆柱滚子与上盘的摩擦作用下自转；同时，下盘基体转动，凸轮与保持架接触配合，结合弹簧导杆的作用，保持架连同圆柱滚子在下盘基体上沿径向作往复运动。

17、相较于现有技术而言，本发明技术方案的优点在于：利用可编程脉冲电源周期性启停的在线电解修整技术(脉冲电流的强度、脉冲周期、占空比可以根据需要设定)，实现研磨过程中的非线性电解作用和磨具表面生成的氧化膜对电解过程产生抑制作用的两者之间的动态平衡，在研磨过程中对磨具进行在线电解修锐，大大减少了加工人员的劳动强度，并提高了生产效率；同时采用本发明技术方案的研磨方法，圆柱滚子作转动的同时沿磨具的v形槽来回滑动，特定的研磨运动使得材料去除效率高、均匀性好，加工后圆柱滚子表面精度高，批一致性好。

18、图1是本技术实施例中研磨装置的立体图；

19、图2是本技术实施例中研磨装置的局部结构示意图；

20、图3是本技术实施例中研磨装置的下研磨盘组件的结构示意图；

21、图4是本技术实施例中研磨装置的旋转台组件的结构示意图；

22、图5是本技术实施例中研磨装置的机箱的结构示意图；

23、图6是本技术实施例中研磨装置研磨时的状态示意图；

24、图7是本技术的可编程脉冲电源的连接示意图；

25、图8是本技术的加压装置的结构示意图。

26、附图中的标记为：1-机箱；2-下研磨盘组件，201-下盘基体，202-保持架，2021-槽口，203-弹簧导杆，2031-固定座，2032-弹簧连接杆，204-v形槽磨具；3-加压装置，301-上盘，3011-注液口，302-凸轮，303-升降驱动器，304-安装板，305-定位组件，3051-连接板，3052-导杆a,3053-导杆b，306-压力传感器，307-弹性件，308-导杆，309-挡板；4-滑台模组，401-滑台，402-导轨，403-手轮，404-丝杆；5-旋转台组件，501-连接法兰，502-中空转台，503-减速器，504-伺服电机，505-安装架；6-可编程脉冲电源，7-操作控制屏；8-圆柱滚子；9-挡圈。