專利名稱：一種精密圓柱形零件的加工方法
技術領域：
本發明涉及一種精密圓柱形零件的加工方法，屬于高精度圓柱形零件加工技術。
背景技術：
軸承是精密機械、儀器設備中的關鍵基礎件，是發展精密機床、精密儀器、國防等領域高科技裝備的重要基礎，其精度對裝備的總體性能有著重大影響。精密圓柱形零件 (圓柱形零件)作為軸承的關鍵零件，對軸承的性能和壽命起到至關重要的作用，是發展精密機床、能源機械(風力發電機)、精密儀器、國防等領域高科技裝備的重要基礎，其精度和一致性對功能部件性能起重要作用。目前圓柱形零件的批量加工國內外普遍采用無心磨削的方式，由于加工過程中砂輪、導輥等加工部件的磨損，導致各個圓柱形零件的加工條件無法保證穩定性，從而很難獲得高精度和高一致性的圓柱形零件。高精度軸承、導軌等部件對圓柱形零件的精度和一致性要求越來越高。因此，迫切需要開發一種適合高精度、高一致性圓柱形零件的高效、低成本的批量加工方法。

發明內容
為了克服現有的圓柱形零件的批量加工技術的不能兼顧高精度和高一致性、成本高的不足，本發明提供一種能夠兼顧高精度和高一致性、成本較低的精密圓柱形零件的加工方法。本發明所采用的技術方案如下一種精密圓柱形零件的加工方法，實現所述加工方法的加工設備包括上研磨盤和下研磨盤，在上、下研磨盤之間放置保持架；保持架上開槽，待加工的圓柱形零件放置在保持架的槽中；保持架內圓柱形零件可實現自轉加公轉運動；載荷加壓裝置通過上研磨盤作用于圓柱形零件；利用所述上、下研磨盤工作面對圓柱形零件進行加工。再進一步，所述保持架由一個中心輪和一個內齒圈驅動，構成行星齒輪系統；所述中心輪在中心，所述內齒圈在外側；所述中心輪和內齒圈的轉速由電機控制；保持架內圓柱形零件的公轉和自轉速度通過調節中心輪和內齒圈的轉速、上下研磨盤的轉速進行控制。再進一步，所述保持架上的槽為通孔，所述通孔在保持架表面的形狀和尺寸大小與一個或數個圓柱形零件匹配；所述槽的側壁與保持架表面垂直或形成斜角；在單個保持架上，所述槽的數量為多個，多個所述槽在保持架表面上呈放射狀、同心圓狀或柵格狀分布。再進一步，所述上研磨盤和下研磨盤的轉速由兩個電機控制。所述的磨盤為砂輪、金屬盤或拋光盤。或者其他非金屬盤。本發明的技術構思加工裝置的上研磨盤、下研磨盤與保持架構成平行平面，待加工圓柱形零件放置于上研磨盤和下研磨盤之間。利用誤差勻化的原理，可以將一組按一定規律排列的圓柱形零件看做一個整體的平面工件，圓柱形零件的外輪廓構成一個虛擬平面工件外輪廓。加工過程中，圓柱形零件滾動時，圓柱形零件構成的相應虛擬平面工件外輪廓就會產變化，加工中由各工件外輪廓構成的虛擬平面與上研磨盤、下研磨盤工作面趨于保持一致，最終會獲得一個與研磨盤工作面完全平行的理想的虛擬平面工件外輪廓，獲得高精度、高一致性的圓柱形零件。通過施加合適的載荷壓力(IkPa IMPa)，調整上、下研磨盤和保持架三者之間的轉速組合(上研磨盤轉速范圍0 400r/Min ；下研磨盤轉速范圍20 400r/Min ；保持架轉速范圍20 400r/Min)驅動圓柱工件滾動并控制其公轉和自轉運動方向，使工件的圓柱表面上各點與研磨盤等概率接觸，實現工件圓柱表面均勻研磨；該方法能快速修正圓柱工件的形狀誤差，并將上、下研磨盤的高精度輪廓和表面形貌復制到工件的圓柱表面上，提高了圓柱形零件的研磨加工效率和加工精度。本發明的有益效果主要表現在1.所采用的加工裝置結構較為簡單，能夠主動控制圓柱形零件在研磨過程的運動狀態，提高了加工的一致性和穩定性；2.可以有效提高圓柱工件的研磨精度和研磨效率，實現批量生產，在加工精度、效率和機械結構上具有明顯的綜合優勢；3.本方法適用于各種材質、不同類型的圓柱形零件，特別涉及鋼制和陶瓷材料的高精度軸承滾子，為高速、高精度主軸系統提供關鍵的基礎零件。


圖1是本發明中圓柱形零件超精密加工裝置的結構示意圖。圖2是本發明中圖1的俯視圖。圖3是本發明中保持架的開槽形狀和布局圖。圖4是上研磨盤、下研磨盤和保持架速度的示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步描述。參照圖1 圖3，一種精密圓柱形零件的加工方法，實現所述加工方法的加工設備中，包括上研磨盤1和下研磨盤2，在上研磨盤1和下研磨盤2之間放置保持架4 ；保持架4 上開槽，待加工的圓柱形零件5放置在保持架4的槽中；載荷加壓裝置通過上研磨盤1作用于圓柱形零件5，利用所述上研磨盤1和下研磨盤2工件表面對圓柱形零件進行加工。所述上研磨盤1和下研磨盤2由兩個的電機控制轉速。所述保持架4由中心輪和內齒圈驅動，構成行星齒輪系統，所述中心輪在中心，所述內齒圈在外側；所述中心輪和內齒圈轉速由電機控制；保持架內圓柱形零件的公轉和自轉速度通過調節中心輪和內齒圈的轉速、上下研磨盤的轉速進行控制。通過調整所述的上研磨盤、下研磨盤和保持架的轉速，上研磨盤轉速范圍0 400r/Min ；下研磨盤轉速范圍20 400r/Min ；保持架轉速范圍20 400r/Min，使研磨軌跡均勻分布在工件的圓柱表面上，實現對工件圓柱表面的均勻研磨。所述保持架上的槽為通孔，所述通孔在保持架表面的形狀和尺寸大小與一個或數個圓柱形零件5匹配；所述槽的側壁與保持架表面垂直或形成斜角；在單個保持架上，所述槽的數量為多個，多個所述槽在保持架表面上呈放射狀、同心圓狀或柵格狀等分布；
待加工的圓柱形零件5安裝在所述保持架4上的槽內；研磨過程中，在加工面間注入冷卻液(或研磨液)3 ；所述上研磨盤1和下研磨盤2可為砂輪、金屬盤或拋光墊等非金屬材料。實例利用本發明方法加工高速工具鋼圓柱形零件。實驗條件如下初始圓柱形零件尺寸直徑20. 5 士 0. 01mm，長度40 士 0. Imm初始圓柱形零件圓柱度0. 021mm圓柱形零件擺放位置每60Min，圓柱形零件在保持架槽內調整位置180°磨料1000#Al2O3研磨液濃度30wt%研磨液流速5L/Min載荷IOOkPa加工時間120Min上研磨盤、下研磨盤和保持架速度方案如圖4所示，加工結果如下圓柱形零件尺寸20. 4-0. OOlmm圓柱形零件圓柱度0. 001mm。
權利要求
1.一種精密圓柱形零件的加工方法，其特征在于實現所述加工方法的加工設備包括上研磨盤和下研磨盤；上、下研磨盤之間放置保持架，保持架上開槽，待加工的圓柱形零件放置在保持架的槽中；保持架內圓柱形零件可實現公轉與自轉；載荷加壓裝置通過上研磨盤作用于圓柱形零件，利用所述上研磨盤和下研磨盤的工作面對圓柱形零件進行加工。
2.如權利要求1所述的精密圓柱形零件的加工方法，其特征在于所述保持架由一個中心輪和一個內齒圈驅動，構成行星齒輪系統；所述中心輪在中心，所述內齒圈在外側；所述中心輪和內齒圈的轉軸由電機控制，保持架的公轉和自轉速度通過調節中心輪和內齒圈的轉速進行控制。
3.如權利要求1或2所述的精密圓柱形零件的加工方法，其特征在于所述保持架的槽為通孔，所述通孔在保持架表面的形狀和尺寸大小與一個或數個圓柱形零件匹配。在單個保持架上，所述槽的數量為多個；所述多個槽在保持架表面上呈放射狀、同心圓狀或柵格狀分布。
4.如權利要求1或2所述的精密圓柱形零件的加工方法，其特征在于所述上研磨盤和下研磨盤的轉速由兩個電機分別控制。
5.如權利要求1所述的精密圓柱形零件的加工方法，其特征在于所述的磨盤為砂輪、 金屬盤或拋光盤。
全文摘要
一種精密圓柱形零件的加工方法，實現所述加工方法的加工設備包括上研磨盤和下研磨盤；在上、下研磨盤之間放置保持架，保持架上開槽；待加工的圓柱形零件放置在保持架的槽中，保持架內圓柱形零件可自轉加公轉運動；載荷加壓裝置通過上研磨盤作用于圓柱形零件；利用所述上、下研磨盤工作面對圓柱形零件進行加工。本發明提供一種能夠兼顧高精度和高一致性、成本較低的精密圓柱形零件的加工方法。
文檔編號B24B37/02GK102513915SQ20111039136
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月30日 優先權日2011年11月30日
發明者劉國文, 呂冰海, 姚蔚峰, 袁巨龍, 趙萍, 鄧乾發 申請人:江蘇智邦精工科技有限公司, 浙江工業大學, 浙江智邦精工科技有限公司