專利名稱：切入式磨削/研磨/拋光加工內/外曲面系統的制作方法
技術領域：
切入式磨削/研磨/拋光加工內/外曲面系統技術領域[0001]本實用新型涉及一種切入式磨削/研磨/拋光加工內/外曲面系統。
背景技術：
[0002]目前，曲面工件的表面加工主要通過各種機器利用砂輪、油石的磨削實現。由于曲面加工件的表面起伏不平，傳統的磨削、超精方法往往采用手工操作或砂輪、油石，存在工件表面受力不均、打磨耗時耗力、曲面圓弧不同心等缺點，導致超精質量差、生產效率低、勞動強度大等缺點。[0003]以加工件軸承為例，現在深溝球軸承滾道超精研工藝是用油石按工件的溝道曲率中心作左右搖擺運動的研磨方式。此超精研工藝中，油石的寬度受到限制，原因是位于油石兩端的擺動半徑與油石中間的擺動半徑不同，若油石太寬則半徑差異加大，將會影響加工精度。其次，目前超精研工藝中油石擺動中心相對工件為固定，前道工序中存在著的溝底徑偏差、溝曲率半徑偏差、溝位置偏差等因素，使實際加工時油石工作面的擺動并不在理想狀態，因此常常破壞了滾道的幾何精度。[0004]在申請號為200910067471. 3申請日為2009-09-01的實用新型專利中公開了一種曲面精整加工裝置，它是用于表面加工的設備，特別是涉及一種使用(柔)性軸與表面加工工具精整或光整加工三維曲面的加工裝置，屬于機械工程領域。該實用新型的目的在于改變傳統的通過剛性軸帶動工具精整平面工件表面的加工方式，為工件三維表面的精整加工提供解決方案。該裝置包括(柔)性軸I、柔性軸支撐機構2、表面加工工具3、支架4、 底座6以及工作臺7，柔性軸I有一組或多組，每組柔性軸I上裝有多個表面加工工具3， 柔性軸I通過多個柔性軸支撐機構2裝在支架4上，柔性軸I的軸線隨著待加工工件5的表面被動彎曲。表面加工工具由柔性軸I帶動旋轉，表面加工工具由一個或多個為一組，在不同組表面加工工具之間設置柔性軸支撐機構，表面加工工具為包括砂輪、砂帶、磨條、毛刷或鋼絲刷的拋光輪研具或銑刀工具。加工工件時，電帶動柔性軸與表面加工工具旋轉， 柔性軸的軸線彎曲度由待加工工件表面形狀決定，靠支架的前后移動或工作臺的前后移動或旋轉來實現表面加工。這種裝置雖然提供了一種比較靈活的加工工藝，但是，針對超精研加工來說，這種方法還是沒有解決加工件的精度的問題，不能使得加工出來的加工件的加工精度在一個預設的范圍內。實用新型內容[0005]本實用新型的一目的在于提供一種切入式磨削/研磨/拋光加工內外曲面系統， 以解決現有技術加工出的工件精度不能在一個預設的范圍內的技術問題。[0006]本實用新型提供了一種切入式磨削/研磨/拋光加工內/外曲面系統，硬壓頭壓緊磨削層切入工件，其包括[0007]硬壓頭，硬壓頭端面曲面弧心與工件的內/外曲面弧心同心；硬壓頭端面曲面對稱線與工件的曲面對稱線重疊；4[0008]磨削層可載覆在硬壓頭工裝上，與工件的曲面接觸；[0009]控制裝置，通過控制硬壓頭壓緊磨削層保持不動或擺動而工件運動，完成對工件曲面的磨削/研磨/拋光工藝，以使載覆在硬壓頭工裝上的磨削層與工件曲面接觸/吻合。[0010]較佳地，控制裝置包括程控單元和硬壓頭連動單元，磨削層連動單元。[0011]硬壓頭連動單元連接硬壓頭，用于硬壓頭的連動以控制整個工件的磨削/研磨/ 拋光；[0012]程控單元，連接硬壓頭連動單元，用以通過控制硬壓頭連動單元的動作來帶動硬壓頭壓緊磨削層與工件曲面接觸、吻合，連接磨削層連動單元以控制磨削層步進預定距里， 更新磨削層。[0013]較佳地，控制裝置包括程控單元和工件連動單元，[0014]硬壓頭連動單元連接工件，用于工件的連動以控制整個工件的磨削/研磨/拋光;[0015]程控單元，連接工件連動單元，用以通過控制工件連動單元的動作來帶動硬壓頭通過壓緊磨削層與工件的曲面接觸、吻合。[0016]較佳地，還包括磨削層傳送裝置，所述磨削層傳送裝置連接程控單元，磨削層為卷狀或疊狀，采用一磨削層傳送裝置在加工新工件之前完成磨削層步進預定距離，更新磨削層。[0017]較佳地，所述磨削層采用復合磨削材料。[0018]本實用新型還提供了一種切入式磨削/研磨/拋光加工內/外曲面系統，其包括[0019]硬壓頭，硬壓頭端面曲面弧心與工件的內/外曲面弧心同心或在同一直線上，硬壓頭端面曲面對稱線與工件的曲面對稱線重疊；加工內/外曲面硬壓頭的曲面中心線與被加工的曲面中心線在同一直線上并且壓力線也在這一直線上，在加工工件外曲面時壓頭用平面與被加工件的外曲面保持相切壓力線與平面垂直或成角度；[0020]磨削層可載覆在硬壓頭工裝上，與工件的曲面接觸或吻合；[0021]控制裝置，通過控制硬壓頭壓緊磨削層保持不動或擺動而工件運動，完成對工件曲面的磨削/研磨/拋光工藝，以使載覆在硬壓頭工裝上的磨削層與工件曲面接觸/吻合。[0022]較佳地，控制裝置包括程控單元和硬壓頭連動單元，磨削層連動單元。[0023]硬壓頭連動單元連接硬壓頭，用于硬壓頭的連動以控制整個工件的磨削/研磨/ 拋光；[0024]程控單元，連接硬壓頭連動單元，用以通過控制硬壓頭連動單元的動作來帶動硬壓頭壓緊磨削層與工件曲面接觸或吻合，連接磨削層連動單元以控制磨削層步進預定距里，更新磨削層。[0025]較佳地，控制裝置包括程控單元和工件連動單元，[0026]硬壓頭連動單元連接工件，用于工件的連動以控制整個工件的磨削/研磨/拋光;[0027]程控單元，連接工件連動單元，用以通過控制工件連動單元的動作來帶動硬壓頭通過壓緊磨削層與工件的曲面接觸/吻合。
[0028]圖I為現有曲面精整加工裝置的原理圖；[0029]圖2為外曲面加工件的切入式超精研示意圖；[0030]圖3為內/外曲面加工件的切入式超精研系統的原理圖；[0031]圖4為一種外曲面加工件的切入式超精研系統部分結構使用示意圖；[0032]圖5為一種內曲面加工件的切入式超精研系統部分結構分析示意圖。[0033]圖6為一種內曲面加工件的切入式超精研系統結構示例圖；[0034]圖7A、圖7B為外曲面加工件的切入式超精研系統第二種實例部分結構使用示意圖；[0035]圖8A、圖8B為內曲面加工件的切入式超精研系統第二種實例部分結構使用示意圖；[0036]圖9A-圖9B —種切入式磨削/研磨/拋光加工內/外曲面系統第三種實例部分結構使用示意圖。
具體實施方式
[0037]
以下結合附圖，具體說明本實用新型。[0038]第一種實例[0039]請參閱圖2至圖5，一種切入式磨削/研磨/拋光加工內/外曲面工藝,包括[0040]提供硬壓頭11和磨削層12，硬壓頭端11曲面弧心與工件的曲面弧心同心。[0041]硬壓頭11 :型體可根據需要任意選擇，而端部的形狀是與工件的曲面技術工藝要求加工定型，采用材料金屬與非金屬均可但要有剛性、耐磨，大小根據機器設備的條件而定。[0042]磨削層12可采用磨削材料或復合磨削材料所述復合磨削材料，可以具有高強度、不易斷裂、吻合性好、耐熱、具備磨削/研磨/拋光作用。磨削層12可以采用非常薄(比如厚度不超過3MM)的，比如本實例可以采用現有的超精帶，具有一定的柔性、不僅有磨削功效，而且還具有拋光功效。磨削具有修正尺寸功效，研磨具有修正和提升粗糙度的功效，而拋光最主要是為了提升粗糙度。磨削層12可以采用不同的磨削材料來達到不同的效果，磨削層可以是復合磨削材料制成，它包含磨料、、研磨粉、研磨膏、膠水等各種材料制成，其中根據不同的配比來達到磨削/研磨/拋光的功效，根據不同磨削/研磨/拋光要求只需采用不同的磨削層來實現即可。本實例中，磨削/研磨/拋光功效是一次性實現，根據需要也可以選用多次性實現。[0043]工件所述工件就是被加工工件。由于采用成型硬壓頭的切入式磨削、研磨、拋光， 可消除以前砂輪、油石內/外曲面型、位偏差，可修整前道生產留下的精度不足缺陷，可大大降低產品的不合格率。[0044]磨削層12可載覆在硬壓頭11工裝上，與工件13的加工曲面接觸.一般來說，如果該加工件13加工完成時，還是以圖4為例，該加工件13加工的是外曲面，則該加工件13 的曲面圓心O和載覆有磨削層12的硬壓頭11端面曲面圓心01相同，并且，加工件13的曲面半徑小于載覆有磨削層12的硬壓頭的曲面半徑R小。以圖5為例，該加工件13加工的是內曲面。則該加工件13的曲面圓心02和載覆有磨削層12的硬壓頭11端面曲面圓心03 相同.即，硬壓頭11端面曲面圓弧與被加工件的曲面圓弧同心。[0045]通過硬壓頭11和磨削層12，完成對加工件13的待加工曲面的磨削研磨、拋光工藝，以使載覆在硬壓頭11工裝上的磨削層12與加工件曲面接觸、吻合。[0046]由于采用成型硬壓頭的切入式磨削/研磨/拋光，(原理如圖幾所示)，可消除以前砂輪、油石內/外曲面型、位偏差，可修整前道生產留下的精度不足缺陷，可大大降低產品的不合格率。[0047]另外，同一規格內/外曲面的工件采用至少一端面曲面的硬壓頭；當加工不同規格內/外曲面工件時，更換端面曲面與該工件曲面相接觸的硬壓頭即可。切入式磨削/研磨/拋光技術的特點其一，同一個壓頭不論加工多少數量工件工件的曲面型體可保持基本一致，其二只要改變壓頭的形狀就可以加工任何形狀的內/外曲面，應用范圍廣。[0048]在加工一新工件之前，更換與工件13相接觸的磨削層12。如，磨削層13可以為卷狀或疊狀，采用一磨削層傳送裝置在加工一新工件13之前完成磨削層12步進一預定距離。這樣，每一次磨削/研磨/拋光時，磨削層13都是新的，磨削/研磨/拋光出來的工件具有統一品質。[0049]每一次磨削/研磨/拋光工藝過程中，所述硬壓頭通過固定裝置保持不動或擺動， 所述工件在工件連動裝置的作用下按照預先設定的程式運動完成一磨削/研磨/拋光工藝；[0050]每一次磨削、研磨、拋光工藝過程中，所述硬壓頭端面曲面對稱線與工件的曲面的對稱線重疊。[0051]請參閱圖3，一種切入式磨削/研磨/拋光加工內/外曲面系統,包括[0052]硬壓頭11，硬壓頭端面曲面弧心與工件曲面弧心同心；[0053]磨削層12，可載覆在硬壓頭工裝上，與加工件13的工件曲面接觸；[0054]控制裝置14，通過控制硬壓頭11保持不動或擺動而工件13的運動，完成對工件曲面的磨削、研磨、拋光工藝，以使載覆在硬壓頭11工裝上的磨削層與工件曲面接觸、吻合。[0055]一種方式控制裝置包括程控單元和硬壓頭連動單元，[0056]硬壓頭連動單元連接硬壓頭，用于硬壓頭的連動以控制整個工件的磨削/研磨/ 拋光；[0057]程控單元，連接硬壓頭連動單元，用以通過控制硬壓頭連動單元的動作來帶動硬壓頭通過壓緊磨削層與工件的曲面磨削/研磨/拋光.[0058]第二種方式控制裝置包括程控單元和加工件連動單元，[0059]硬壓頭連動單元連接加工件，用于加工件的連動以控制整個工件的磨削/研磨/ 拋光；[0060]程控單元，連接工件連動單元，用以通過控制工件連動單元的動作來帶動硬壓頭通過壓緊磨削層與工件的曲面磨削/研磨/拋光。[0061]本系統還包括磨削層傳送裝置，所述磨削層傳送裝置連接程控單元，磨削層為卷狀或疊狀，采用一磨削層傳送裝置在加工新工件之前完成磨削層步進一預定距離。[0062]實施例[0063]請參閱圖6，一種切入式磨削/研磨/拋光加工內/外曲面系統,它包括[0064]硬壓頭11 :硬壓頭端部的形狀與工件曲面接觸或吻合，硬壓頭的硬度與工件的硬度相當或大于所述工件的硬度。硬壓頭的硬度與工件的硬度相當是指硬壓頭的硬度與工件的硬度相同，或者是它們之間的硬度差在一預設范圍內，這種硬度的設計主要是指硬壓頭不變形、耐磨。硬壓頭11端部的形狀與工件的曲面吻合，這樣，硬壓頭11通過壓緊磨削層打磨工件時，即可將工件打磨出對應曲面來。[0065]硬壓頭連動機構24 :連接硬壓頭11，用于硬壓頭的連動以控制整個工件的磨削/ 研磨/拋光。硬壓頭聯動機構至少包括電機、用于控制硬壓頭水平運動的水平控制機構和用于控制硬壓頭垂直運動的垂直控制機構，電機分別連接水平控制機構和垂直控制機構。 水平控制機構和垂直控制機構包括液壓、汽壓、壓簧和杠桿中的其中之一。當然控制硬壓頭具有一定角度運動也可以[0066]復合磨削材料22 :所述復合磨削材料22可以呈各種形狀按需要定，至少有一部分復合磨削材料是載覆在硬壓頭工裝上的，并且該些復合磨削材料直接與工件13的曲面相接觸.[0067]復合磨削材料傳動機構15 :連接于復合磨削材料22，用以通過帶動復合磨削材料 22的移動來更換載覆在硬壓頭11工裝上的復合磨削材料。復合磨削材料傳動機構包括用于放置的復合磨削材料容器、電機、軸承、齒輪及壓輪、滑輪。[0068]程控裝置16，分別連接硬壓頭聯動機構14和復合磨削材料傳動機構15，用以通過控制硬壓頭聯動機構的動作來帶動硬壓頭通過復合磨削材料與加工件曲面的磨削/研磨/ 拋光，并且通過控制復合磨削材料機構的動作來更新復合磨削材料與工件曲面相接觸。程控裝置16可以為單片機。[0069]應用例[0070]為了解決目前現有的超精研工藝的不足，經過多次的研究與反復的試驗，開發出對深溝球軸承滾道的切入式超精研加工的新工藝。采用硬壓頭工裝上覆復合磨削材料形式，超精帶替代油石切入工件滾道的曲面在壓力的作用下進行研磨工件滾道的研磨。[0071]軸承滾道切入式超精研工藝方案中，I)壓頭的R圓心O與內圈的旋轉中心01重合。2)壓頭的曲率Rl的圓心O與內圈的滾道曲率rl的圓心01重合，且壓頭的曲率Rl的中心平面與內圈的滾道曲率rl的中心平面重合。如圖4.[0072](I)由于壓頭R的圓心O與內圈r的旋轉中心01重合，因此可確保壓頭上覆超精帶的圓弧與內圈的圓弧面完全吻合，故可保證內圈溝徑尺寸的加工精度。(2)由于壓頭的曲率中心02與內圈的溝曲率中心03重合，且曲率中心平面也完全重合，這樣可保證溝曲率的加工精度，確保內圈溝位置的對稱度。[0073]由于壓頭的圓弧中心分別與內圈的溝徑旋轉中心、溝曲率中心吻合，故內圈滾道的各檔形位精度都能得到保證。而內圈的粗糙度可根據不同的加工等級，選擇不同的超精帶上覆壓頭來實現。外圈可根據同樣的原理來進行超精研加工。[0074]8
權利要求1.一種切入式磨削/研磨/拋光加工內/外曲面系統，硬壓頭壓緊磨削層切入工件，其特征在于，包括硬壓頭，硬壓頭端面曲面弧心與工件的內/外曲面弧心同心；硬壓頭端面曲面對稱線與工件的曲面對稱線重疊；磨削層可載覆在硬壓頭工裝上，與工件的曲面接觸；控制裝置，通過控制硬壓頭壓緊磨削層保持不動或擺動而工件運動，完成對工件曲面的磨削/研磨/拋光工藝，以使載覆在硬壓頭工裝上的磨削層與工件曲面接觸/吻合。
2.如權利要求I所述的切入式磨削/研磨/拋光加工內/外曲面系統，其特征在于，控制裝置包括程控單元和硬壓頭連動單元，磨削層連動單元。硬壓頭連動單元連接硬壓頭，用于硬壓頭的連動以控制整個工件的磨削/研磨/拋光;程控單元，連接硬壓頭連動單元，用以通過控制硬壓頭連動單元的動作來帶動硬壓頭壓緊磨削層與工件曲面接觸、吻合，連接磨削層連動單元以控制磨削層步進預定距離，更新磨削層。
3.如權利要求I所述的切入式磨削/研磨/拋光加工內/外曲面系統，其特征在于，控制裝置包括程控單元和工件連動單元，硬壓頭連動單元連接工件，用于工件的連動以控制整個工件的磨削/研磨/拋光； 程控單元，連接工件連動單元，用以通過控制工件連動單元的動作來帶動硬壓頭通過壓緊磨削層與工件的曲面接觸、吻合。
4.如權利要求I或2所述的切入式磨削/研磨/拋光加工內/外曲面系統，其特征在于，還包括磨削層傳送裝置，所述磨削層傳送裝置連接程控單元，磨削層為卷狀或疊狀，采用一磨削層傳送裝置在加工新工件之前完成磨削層步進預定距離，更新磨削層。
5.如權利要求4所述的切入式磨削/研磨/拋光加工內/外曲面系統，其特征在于，所述磨削層采用復合磨削材料。
6.一種切入式磨削/研磨/拋光加工內/外曲面系統，其特征在于，包括硬壓頭，硬壓頭端面曲面弧心與工件的內/外曲面弧心同心或在同一直線上，硬壓頭端面曲面對稱線與工件的曲面對稱線重疊；加工內/外曲面硬壓頭的曲面中心線與被加工的曲面中心線在同一直線上并且壓力線也在這一直線上，在加工工件外曲面時壓頭用平面與被加工件的外曲面保持相切壓力線與平面垂直或成角度；磨削層可載覆在硬壓頭工裝上，與工件的曲面接觸或吻合；控制裝置，通過控制硬壓頭壓緊磨削層保持不動或擺動而工件運動，完成對工件曲面的磨削/研磨/拋光工藝，以使載覆在硬壓頭工裝上的磨削層與工件曲面接觸/吻合。
7.如權利要求6所述的切入式磨削/研磨/拋光加工內/外曲面系統，其特征在于，控制裝置包括程控單元和硬壓頭連動單元，磨削層連動單元。硬壓頭連動單元連接硬壓頭，用于硬壓頭的連動以控制整個工件的磨削/研磨/拋光;程控單元，連接硬壓頭連動單元，用以通過控制硬壓頭連動單元的動作來帶動硬壓頭壓緊磨削層與工件曲面接觸或吻合，連接磨削層連動單元以控制磨削層步進預定距離，更新磨削層。
8.如權利要求6所述的切入式磨削/研磨/拋光加工內/外曲面系統，其特征在于，控制裝置包括程控單元和工件連動單元，硬壓頭連動單元連接工件，用于工件的連動以控制整個工件的磨削/研磨/拋光； 程控單元，連接工件連動單元，用以通過控制工件連動單元的動作來帶動硬壓頭通過壓緊磨削層與工件的曲面接觸/吻合。
專利摘要一種切入式磨削/研磨/拋光加工內/外曲面系統，它是由硬壓頭、磨削層和工件組成；硬壓頭端面曲面弧心與工件的內/外曲面弧心同心，硬壓頭端面曲面對稱線與工件的曲面對稱線重疊，磨削層可載覆在硬壓頭工裝上，與工件的曲面接觸，其控制裝置通過控制硬壓頭壓緊磨削層保持不動或擺動而工件運動，完成對工件曲面的磨削/研磨/拋光工藝。本實用新型由于采用成型硬壓頭的切入式磨削/研磨/拋光，可避免以前砂輪、油石內/外曲面型、位偏差，可修整前道生產留下的精度不足缺陷，可大大降低產品的不合格率。
文檔編號B24B19/08GK202726682SQ20122023009
公開日2013年2月13日 申請日期2012年5月21日 優先權日2011年11月24日
發明者唐正楓, 孫國如, 倪偉民, 沈智民 申請人:上海騰企機械技術配套有限公司