一種軸承套圈滾道和擋邊復合超精研機的制作方法

本發明涉及機械加工領域，尤其涉及一種軸承套圈滾道和擋邊復合超精研機。

背景技術：

軸承行業超精研的傳統方法是，采用產品夾具對于待加工工件夾裝，被加工工件在驅動盤的帶動下旋轉，然后對軸承滾道依次進行粗研、精研以及超精研加工工藝，以及對軸承擋邊直接進行超精研加工。但是，上述軸承超精研機存在以下兩方面的不足之處：1，目前，軸承套圈滾道和擋邊加工無法在單臺超精研機上完成，即需要兩臺超精研機分別對軸承套圈滾道和擋邊進行加工，不僅增加成本，而且還增加裝機工序，降低加工效率；2，在軸承套圈加工過程中，油石需要沿垂直工件表面旋轉的方向往復振蕩，配合工件的轉速，以及與工件表面的壓力進行超精研；并且由于粗研、精研以及超精研的工藝精度不同，粗研、精研以及超精研過程中對于油石的振蕩頻率、工件的轉速以及油石與工件之間的壓力均是不相同。目前這類油石振蕩方式是，將直流電機的轉動通過空間球副機構轉換成擺動機構的往復振蕩運動，雖然可以通過改變直流電機的轉速實現振蕩頻率的改變，但是該結構借用于轉換機構輸出，轉換機構由于慣性及傳動路徑的關系而無法短時間內頻繁振蕩，因此該結構下形成的振蕩運動在一定路徑內是往復規則的，一般是以所要加工的端面往返振蕩；因此，上述油石振蕩方式限定了超精研機的加工精度，還需進一步改進。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種軸承套圈滾道和擋邊復合超精研機，該復合超精研機。

為了實現上述的目的，本發明采用了以下的技術方案：

一種軸承套圈滾道和擋邊復合超精研機，包括機床，以及設置在機床上的夾裝工位，以及用于驅動夾裝工位內的工件轉動的驅動組件；所述機架上設有基層移動副，基層移動副上立座，立座上設有滾道超精研裝置和擋邊超精研裝置；

所述滾道超精研裝置包括設置在立座上的第一升降副，以及設置在第一升降副上的第一轉動副，以及設置在第一轉動副上的第一振蕩副，以及設置在第一振蕩副上的滾道超精研端頭，以及設置在滾道超精研端頭上的滾道超精研部件；

所述擋邊超精研裝置包括設置在立座上的第二升降副，以及設置在第二升降副上的第二轉動副，以及設置在第二轉動副上的第二振蕩副，以及設置在第二振蕩副上的擋邊超精研端頭，以及設置在擋邊超精研端頭上的擋邊超精研部件；

所述第一振蕩副和第二振蕩副均包括振蕩電機，以及設置在振蕩電機上的振蕩拖板；所述振蕩電機包括磁板，以及移動設置在磁板上的基板，基板內部設置有線圈組。

作為優先，所述第一轉動副和第二轉動副均包括角度拖板，以及設置在角度拖板上的偏轉拖板；所述角度拖板上設有弧形齒條，偏轉拖板上設有與弧形齒條相嚙合的齒輪，以及用于驅動所述齒輪的驅動部件。上述結構中，通過轉動副可實現振蕩副及其上的超精研頭加工工位與方向的調整，用以配合加工不同形狀的軸承套圈滾道；具體地，當驅動部件驅動齒輪轉動時，偏轉拖板帶動振蕩副相對于角度拖板轉動，可實現振蕩副上的超精研端頭輸出角度調整，如可傾斜輸出用以加工傾斜設置的滾道。

作為優先，所述第一振蕩副的振蕩拖板上設有壓緊副；壓緊副包括壓緊氣缸，以及設置在壓緊氣缸輸出端上的壓緊拖板；所述壓緊氣缸的輸出方向與第一振蕩副上的振蕩電機的輸出方向相垂直，滾道超精研端頭設置在壓緊拖板上。上述結構中的壓緊副用于調整超精研端頭上的超精研部件對于工件表面的壓力，從而可控制工件表面的加工深度與加工精度。

作為優先，所述壓緊拖板上設置有超精研頭換位裝置，超精研頭換位裝置包括旋轉組件，以及與旋轉組件輸出端相連接的轉軸；所述滾道超精研端頭設置在轉軸端部上，滾道超精研端頭的周向側面上規則設有若干滾道超精研部件。上述結構下，當旋轉組件驅動轉軸及其上的超精研端頭轉動時，超精研端頭側面的超精研部件實現換位；通過這種旋轉換位的方式實現多種類油石之間的轉換，避免了傳統油石頭更換的復雜步驟，從而減少其加工時間，提升其加工效率。

作為優先，所述旋轉組件包括傳動軸，以及驅動所述傳動軸周向轉動的回轉驅動部件，以及驅動所述傳動軸軸向移動的換檔驅動部件；所述傳動軸的軸線與轉軸的軸線重合，傳動軸上套設有第一齒盤，轉軸上套設有第二齒盤；上述結構中，換檔驅動部件驅動傳動軸軸向移動，控制第一齒盤與第二齒盤的嚙合或分離；當傳動軸軸向移動使第一齒盤和第二齒盤相嚙合時，傳動軸與轉軸周向聯動，回轉驅動部件可通過傳動軸帶動轉軸轉動，實現轉軸端部上的超精研部件換位；當傳動軸軸向移動使第一齒盤和第二齒盤相分離時，回轉驅動部件可帶動傳動軸，而無法影響轉軸及其上的超精研部件，此時適用于回轉驅動部件的復位。

作為優先，所述滾道超精研端頭的周向側面上設有三個滾道超精研部件，三個滾道超精研部件分別是粗油石、精油石和超精油石。

作為優先，所述第二振蕩副的振蕩拖板上固定有連板，連板上開設有線性滑槽，線性滑槽的滑槽方向與第二振蕩副的移動方向相平行；所述擋邊超精研端頭連接在連板的線性滑槽上，擋邊超精研端頭上設有擋邊超精研部件。上述結構中，擋邊超精研端頭移動設置在線性滑槽，通過線性滑槽的軌道調整可以調整擋邊超精研端頭的前伸距離。

作為優先，所述擋邊超精研部件為超精油石。

作為優先，所述第一升降副和第二升降副均包括升降電機，以及縱向滑動設置在立座上的升降拖板，升降拖板連接在升降電機的輸出端上。

作為優先，所述立座上還設有用于拉緊第一升降副和第二升降副的吊裝組件；吊裝組件包括吊裝油缸，用于連接吊裝油缸輸出端與升降拖板上端部的鏈條。

本發明采用上述技術方案，該復合超精研機具有以下兩方面的優勢：

1.復合超精研機在基層移動副上設置有滾道超精研裝置和擋邊超精研裝置，通過基層移動副的移動可以對滾道超精研裝置和擋邊超精研裝置之間工位切換，即在同一超精研機上可以實現對軸承套圈的滾道、擋邊超精研，相比于傳統的超精研機，該超精研機可減少裝機工序，提升加工效率；

2.復合超精研機采用新型的振蕩副結構，振蕩副中的振蕩電機包括磁板和基板，基板內部設置線圈組，線圈組處于磁板的磁場內，運用線圈組在磁場內受到的安培力實現基板的移動；由于線圈組電流變化直接影響基板移動軌跡，基板移動可直接帶動超精研端頭移動，因而整個振蕩副的運動可根據線圈電流快速調整，路徑轉換靈敏度高，能夠短時間內頻繁振蕩，實現大往復、小振蕩加工，從而提升工件的加工精度。

附圖說明

圖1為超精研機的內部視圖。

圖2為超精研機的外部視圖。

圖3為圖2的A部放大圖。

圖4為端面壓緊裝置的結構示意圖。

圖5為滾道超精研裝置的結構示意圖。

圖6為振蕩電機的結構示意圖。

圖7為超精研頭換位裝置的結構示意圖。

圖8為超精研頭換位裝置的結構剖視圖。

圖9為擋邊超精研裝置的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明的優選實施方案作進一步詳細的說明。

整機

如圖1~圖9所示的一種軸承套圈復合超精研機，包括機床11，以及設置在機床11上方的機床罩12，以及設置在機床罩12內部機床11上的夾裝工位，以及用于驅動夾裝工位內工件轉動的驅動組件。所述驅動組件包括驅動電機，以及通過軸承定位在機床11內的主軸13，驅動電機驅動主軸13周向轉動。所述機床11上端面上設有基層移動副，基層移動副包括設置在機床11表面基層導軌14上的底板，以及用于驅動所述底板移動的驅動部件。基層移動副上設有立座16，立座16上設有用于對夾裝工位內工件進行加工的滾道超精研裝置3和擋邊超精研裝置4；通過基層移動副的移動可對滾道超精研裝置3和擋邊超精研裝置4之間工位切換，即在同一超精研機上可以實現對軸承套圈的滾道、擋邊超精研，相比于傳統的超精研機，該超精研機可減少裝機工序，提升加工效率。

產品夾裝結構：

所述夾裝工位是無心夾裝工位，具體地主軸13上端部上連接有轉盤21，轉盤21上端設置有用于支撐工件的支撐底座；主軸13、轉盤21和支撐底座均同軸設置。支撐底座包括周向規則設置在轉盤21上端面的若干支承塊22，支承塊22的截面呈“L”形，支承塊22的“L”形上端面為弧形支撐面，若干支承塊22的弧形支撐面處于同一圓周線上。上述結構形成工件夾裝工位，安裝時軸承套圈定位在工件夾裝工位內，支承塊22的弧形支撐面抵住軸承套圈下端面用于支撐。而為了進一步減少支承塊22的上端面平整度誤差對軸承套圈加工的影響，因而將所述支承塊22制成“L”形，僅用弧形支撐面支撐軸承套圈，從而盡可能減少與工件相抵的徑向接觸面積。另外，由于加工時周向設置的支承塊22通過摩擦力帶動軸承套圈，尤其是在起步時，支承塊22與軸承套圈之間產生動摩擦，因而可將支承塊22拆分為支撐座和耐磨塊，從而可便于后期僅更換耐磨塊，節省成本。

所述夾裝工位上設有用于將工件定位在夾裝工位的兩組支承定位組件。所述兩組支承定位組件用于支承工件的同一周向表面上，兩組支承定位組件所支承的工件與主軸13軸心不重合。當主軸13帶動工件轉動時，工件所受向心力方向指向兩組定位組件之間。上述結構所限定的無心定位包括兩種情況，一種是對軸承套圈內徑表面進行超精加工時，兩組定位組件是兩個外徑支承滾輪23，兩個外徑支承滾輪23用于支承工件的外徑表面，采用外側無心定位方式；另一種是對軸承套圈外徑表面進行超精加工時，兩組定位組件是兩個內徑支承滾輪24，兩個內徑支承滾輪24用于支承工件的內徑表面，采用內側無心定位方式；而內側無心定位方式中需要內徑支承滾輪24處于工件內側，為了便于工件上下料，需要將內徑支承滾輪24具有可縱向調節高度的能力。

所述夾裝工位旁的機床11上固定有支座17，支座17上設有縱向移動副18，兩個內徑支承滾輪24設置在縱向移動副18上。另外，該縱向移動副18還設有用于將工件定位在夾裝工位的端面壓緊裝置。端面壓緊裝置包括用于定位工件上端面的兩個上壓輪25，以及用于驅動兩個上壓輪25縱向交替浮動的擺動組件。所述擺動組件包括壓緊軸26，擺動軸27和兩條擺動臂28。所述擺動臂28呈“L形”，兩條擺動臂28的中部（即“L形”折彎端）分別設置在壓緊軸26的軸向兩端部上，擺動軸27的兩端部分別連接在兩條擺動臂28的第一端部上，兩個上壓輪25分別設置在兩條擺動臂28的第二端部上；所述擺動軸27的中部穿設在擺動座上，擺動座上連接有用于驅動擺動軸27兩端交替擺動的驅動部件。上述結構提供一種擺動組件的具體結構，該結構用以實現兩個上壓輪25縱向交替浮動的功能；具體地，是由驅動部件帶動擺動軸27兩端交替擺動，擺動軸27端部帶動擺動臂28，使得擺動臂28以壓緊軸26為擺動中心兩端擺動，從而實現擺動臂28端部上的上壓輪25縱向浮動。

上述復合超精研機采用無心夾裝，配合上端面的浮動壓緊，可提升軸承套圈的加工精度。具體地，一方面該產品夾具使用兩組支承定位組件抵住工件的內徑表面或外徑表面，使得工件與主軸13軸心不重合；主軸13帶動工件轉動時，工件受到向心力方向指向兩組定位組件，從而使工件無心定位轉動，工件加工精度不受主軸13旋轉精度的影響。另一方面，該產品夾具采用兩上壓輪25對工件上端面進行交替浮動壓緊，在對工件進行軸向定位的同時，避免工件軸向端面的誤差對于工件夾裝產生影響，從而進一步保證其加工精度。

軸承套圈滾道加工：

所述滾道超精研裝置3包括第一升降副，以及設置在第一升降副上設有第一轉動副，以及設置在第一轉動副上的第一振蕩副，以及設置在第一振蕩副上的壓緊副，以及設置在壓緊副上的滾道超精研端頭35，以及設置在滾道超精研端頭35上的滾道超精研部件36。

具體地，所述第一升降副包括升降電機51，以及縱向滑動設置在立座16上的升降拖板52，升降拖板52連接在升降電機51的輸出端上。立座16上還設有用于拉緊升降拖板52的吊裝組件；吊裝組件包括吊裝油缸，用于連接吊裝油缸輸出端與升降拖板52上端部的鏈條53。上述第一升降副控制第一振蕩副及其上的滾道超精研端頭35升降，用以在調機時調整滾道超精研端頭35的工位高度；吊裝組件連接升降拖板52，用于克服對升降拖板52的重力，減少升降拖板52對于升降電機51的負載，對升降電機51起到保護作用。

所述第一轉動副包括設置在第一升降副上的角度拖板54，以及轉動設置在角度拖板54上的偏轉拖板55，第一振蕩副設置在偏轉拖板55上。所述角度拖板54上設有弧形齒條56，偏轉拖板55上設有與弧形齒條56相嚙合的齒輪，以及用于驅動所述齒輪的驅動部件（即轉動電機561）。上述第一轉動副可實現第一振蕩副及其上的超精研頭加工工位及方向調整，用以配合加工不同形狀的軸承套圈滾道；具體地，當驅動部件驅動齒輪轉動時，偏轉拖板55帶動第一振蕩副相對于角度拖板54轉動，可實現第一振蕩副上的滾道超精研端頭35輸出角度調整，如可傾斜輸出用以加工傾斜設置的滾道。

所述第一振蕩副包括振蕩電機59和振蕩拖板50，振蕩電機59包括磁板591，以及移動設置在磁板591上的基板592，基板592內部設置有線圈組；所述振蕩拖板50設置在基板592上。上述振蕩電機59運用線圈組在磁場內受到的安培力實現基板592的移動，由于線圈組電流變化直接影響基板592移動軌跡，基板592移動可直接帶動滾道超精研端頭35移動，因而整個第一振蕩副的運動可根據線圈電流快速調整，路徑轉換靈敏度高，能夠短時間內頻繁振蕩，實現大往復、小振蕩加工，從而提升工件的加工精度。

所述壓緊副包括壓緊氣缸57，以及設置在壓緊氣缸57輸出端上的壓緊拖板58；所述壓緊氣缸57的輸出方向與第一振蕩副的輸出方向相垂直，滾道超精研端頭35設置在壓緊拖板58上。上述結構中的壓緊副用于調整滾道超精研端頭35上的滾道超精研部件36對于工件表面的壓力，從而可控制工件表面的加工深度與加工精度。

所述壓緊拖板58上設置有超精研頭換位裝置6，超精研頭換位裝置6包括旋轉組件，以及與旋轉組件輸出端相連接的轉軸61。滾道超精研端頭35設置在轉軸61端部上，滾道超精研端頭35的周向側面上規則設有若干滾道超精研部件36。所述滾道超精研端頭35的周向側面上開設有端頭槽62，端頭槽62內設有用于定位滾道超精研部件36的定位板63，以及用于抵住所述定位板63的螺桿64；滾道超精研端頭35的周向側面上規則夾裝三個滾道超精研部件36，三個滾道超精研部件36分別是粗油石、精油石和超精油石。

所述旋轉組件包括傳動軸65，以及驅動所述傳動軸65周向轉動的回轉驅動部件66，以及驅動所述傳動軸65軸向移動的換檔驅動部件67；其中換檔驅動部件67是換檔油缸，回轉驅動部件66是回轉油缸，回轉油缸的回轉角度為120°。所述傳動軸65的軸線與轉軸61的軸線重合，傳動軸65上套設有第一齒盤68，轉軸61上套設有第二齒盤69；上述結構中，換檔驅動部件67驅動傳動軸65軸向移動，控制第一齒盤68與第二齒盤69的嚙合或分離；當傳動軸65軸向移動使第一齒盤68和第二齒盤69相嚙合時，傳動軸65與轉軸61周向聯動，回轉驅動部件66可通過傳動軸65帶動轉軸61轉動，實現轉軸61端部上的滾道超精研部件36換位；當傳動軸65軸向移動使第一齒盤68和第二齒盤69相分離時，回轉驅動部件66可帶動傳動軸65，而無法影響轉軸61及其上的滾道超精研部件36，此時適用于回轉驅動部件66的復位。上述旋轉組件驅動轉軸61及其上的滾道超精研端頭35轉動時，滾道超精研端頭35側面的滾道超精研部件36實現換位；通過這種旋轉換位的方式實現多種類油石之間的轉換，避免了傳統油石頭更換的復雜步驟（如先油石頭的退出和在后油石頭的進入），從而減少其加工時間，提升其加工效率。

軸承套圈滾道加工：

所述擋邊超精研裝置4包括設置在立座16上的第二升降副，以及設置在第二升降副上的第二轉動副，以及設置在第二轉動副上的第二振蕩副，以及設置在第二振蕩副上的擋邊超精研端頭44，以及設置在擋邊超精研端頭44上的擋邊超精研部件45，其中擋邊超精研部件45一般選為超精油石。

具體地，所述第二升降副包括升降電機51，以及縱向滑動設置在立座16上的升降拖板52，升降拖板52連接在升降電機51的輸出端上。立座16上還設有用于拉緊升降拖板52的吊裝組件；吊裝組件包括吊裝油缸，用于連接吊裝油缸輸出端與升降拖板52上端部的鏈條53。上述第二升降副控制第二振蕩副及其上的擋邊超精研端頭44升降，用以在調機時調整擋邊超精研端頭44的工位高度；吊裝組件連接升降拖板52，用于克服對升降拖板52的重力，減少升降拖板52對于升降電機51的負載，對升降電機51起到保護作用。

所述第二轉動副包括設置在第二升降副上的角度拖板54，以及轉動設置在角度拖板54上的偏轉拖板55。所述角度拖板54上設有弧形齒條和若干條弧形導向槽；偏轉拖板55上設有與弧形齒條相嚙合的齒輪，以及用于驅動所述齒輪的驅動部件（即轉動電機561），以及移動定位在弧形導向槽內的導向連接部件。通過第二轉動副可實現第二振蕩副及其上的超精研頭加工工位及方向的調整，用以配合加工不同形狀的軸承套圈擋邊；具體地，當驅動部件驅動齒輪轉動時，偏轉拖板55帶動第二振蕩副相對于角度拖板54轉動，可實現第二振蕩副上的滾道超精研端頭35輸出角度調整。

所述第二振蕩副包括振蕩電機59和振蕩拖板50，振蕩電機59包括磁板591，以及移動設置在磁板591上的基板592，基板592內部設置有線圈組；所述振蕩拖板50設置在基板592上，擋邊超精研端頭44設置在振蕩拖板50上。上述第二振蕩副內的振蕩電機59運用線圈組在磁場內受到的安培力實現基板592的移動；由于線圈組電流變化直接影響基板592移動軌跡，基板592移動可直接帶動滾道超精研端頭35移動，因而整個第二振蕩副的運動可根據線圈電流快速調整，路徑轉換靈敏度高，能夠短時間內頻繁振蕩，從而提升工件的加工精度。所述振蕩拖板50上固定有連板46，連板46上開設有線性滑槽，線性滑槽的滑槽方向與第二振蕩副的移動方向相平行，擋邊超精研端頭44連接在連板46的線性滑槽上。所述擋邊超精研端頭44移動設置在線性滑槽，通過線性滑槽的軌道調整可以調整擋邊超精研端頭44的前伸距離。