專利名稱：切入式磨削/研磨/拋光加工內(nèi)/外曲面新工藝及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)/外曲面工件的加工工藝，尤其涉及一種切入式磨削/研磨/拋光加工內(nèi)/外曲面新工藝及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，曲面工件的表面加工主要通過(guò)各種機(jī)器利用砂輪、油石的磨削實(shí)現(xiàn)。由于曲面加工件的表面起伏不平，傳統(tǒng)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(shí)耗力、曲面圓弧不同心等缺點(diǎn)，導(dǎo)致超精質(zhì)量差、生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)。以加工件軸承為例，現(xiàn)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搖擺運(yùn)動(dòng)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(dòng)半徑與油石中間的擺動(dòng)半徑不同，若油石太寬則半徑差異加大，將會(huì)影響加工精度。 其次，目前超精研工藝中油石擺動(dòng)中心相對(duì)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(shí)際加工時(shí)油石工作面的擺動(dòng)并不在理想狀態(tài)，因此常常破壞了滾道的幾何精度。在申請(qǐng)?zhí)枮?00910067471. 3申請(qǐng)日為2009-09-01的發(fā)明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(shè)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(jī)械工程領(lǐng)域。該發(fā)明的目的在于改變傳統(tǒng)的通過(guò)剛性軸帶動(dòng)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1、柔性軸支撐機(jī)構(gòu)2、表面加工工具3、支架4、底座6以及工作臺(tái)7，柔性軸1有一組或多組，每組柔性軸1上裝有多個(gè)表面加工工具3，柔性軸1通過(guò)多個(gè)柔性軸支撐機(jī)構(gòu)2裝在支架4上，柔性軸1的軸線隨著待加工工件5的表面被動(dòng)彎曲。表面加工工具由柔性軸1帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，表面加工工具由一個(gè)或多個(gè)為一組，在不同組表面加工工具之間設(shè)置柔性軸支撐機(jī)構(gòu)，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(shí)，電帶動(dòng)柔性軸與表面加工工具旋轉(zhuǎn)，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(dòng)或工作臺(tái)的前后移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)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(duì)超精研加工來(lái)說(shuō)， 這種方法還是沒有解決加工件的精度的問(wèn)題，不能使得加工出來(lái)的加工件的加工精度在一個(gè)預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種切入式磨削/研磨/拋光加工內(nèi)外曲面新工藝，以解決現(xiàn)有技術(shù)加工出的工件精度不能在一個(gè)預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明的另一目的在于提供一種切入式磨削/研磨/拋光加工內(nèi)外曲面系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)加工出的工件精度不能在一個(gè)預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)的技術(shù)問(wèn)題。一種切入式磨削/研磨/拋光加工內(nèi)/外曲面工藝，包括提供硬壓頭和磨削層，硬壓頭端面曲面弧心與工件的曲面弧心同心；硬壓頭端面曲面對(duì)稱線與工件的曲面對(duì)稱線重疊，這種設(shè)計(jì)可提高了工件的型、位精度； 磨削層可載覆在硬壓頭工裝上，與加工件曲面接觸、吻合；
通過(guò)硬壓頭和磨削層，完成對(duì)加工件曲面的磨削/研磨/拋光工藝，以使載覆在硬壓頭工裝上的磨削層與加工件曲面接觸、吻合。一種切入式磨削/研磨/拋光加工內(nèi)/外曲面系統(tǒng)，包括
硬壓頭，硬壓頭端面曲面弧心與工件的曲面弧心同心硬壓頭端面曲面對(duì)稱線與工件的曲面對(duì)稱線重疊；
磨削層，可載覆在硬壓頭工裝上，與加工件曲面接觸；
控制裝置，通過(guò)控制硬壓頭壓緊磨削層保持不動(dòng)或擺動(dòng)而工件的運(yùn)動(dòng)完成對(duì)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。由于采用成型硬壓頭的切入式磨削/研磨/拋光，消除以前砂輪、油石內(nèi)/外曲面型、位偏差，可修整前道生產(chǎn)留下的精度不足缺陷，可大大降低產(chǎn)品的不合格率。切入式磨削、研磨、拋光技術(shù)的特點(diǎn)其一，同一個(gè)壓頭不論加工多少數(shù)量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(nèi)/外曲面，應(yīng)用范圍廣。


圖1為現(xiàn)有曲面精整加工裝置的原理圖； 圖2為外曲面加工件的切入式超精研示意圖3為內(nèi)/外曲面加工件的切入式超精研系統(tǒng)的原理圖； 圖4為一種外曲面加工件的切入式超精研系統(tǒng)部分結(jié)構(gòu)使用示意圖； 圖5為一種內(nèi)曲面加工件的切入式超精研系統(tǒng)部分結(jié)構(gòu)分析示意圖。圖6為一種內(nèi)曲面加工件的切入式超精研系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示例圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，具體說(shuō)明本發(fā)明。請(qǐng)參閱圖2至圖5，一種切入式磨削/研磨/拋光加工內(nèi)/外曲面工藝，包括 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。硬壓頭11 型體可根據(jù)需要任意選擇，而端部的形狀是與工件的曲面技術(shù)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(jù)機(jī)器設(shè)備的條件而定。磨削層12可采用磨削材料或復(fù)合磨削材料所述復(fù)合磨削材料，可以具有高強(qiáng)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(guò)3MM)的，比如本實(shí)例可以采用現(xiàn)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(lái)達(dá)到不同的效果，磨削層可以是復(fù)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(jù)不同的配比來(lái)達(dá)到磨削/研磨/拋光的功效，根據(jù)不同磨削/研磨/拋光要求只需采用不同的磨削層來(lái)實(shí)現(xiàn)即可。本實(shí)例中，磨削/研磨/拋光功效是一次性實(shí)現(xiàn)，根據(jù)需要也可以選用多次性實(shí)現(xiàn)。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(nèi)/外曲面型、位偏差，可修整前道生產(chǎn)留下的精度不足缺陷，可大大降低產(chǎn)品的不合格率。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(lái)說(shuō)，如果該加工件13加工完成時(shí)，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0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(nèi)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。通過(guò)硬壓頭11和磨削層12，完成對(duì)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。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(nèi)/外曲面型、位偏差，可修整前道生產(chǎn)留下的精度不足缺陷，可大大降低產(chǎn)品的不合格率。另外，同一規(guī)格內(nèi)/外曲面的工件采用至少一端面曲面的硬壓頭；當(dāng)加工不同規(guī)格內(nèi)/外曲面工件時(shí)，更換端面曲面與該工件曲面相吻合的硬壓頭即可。切入式磨削/研磨/拋光技術(shù)的特點(diǎn)其一，同一個(gè)壓頭不論加工多少數(shù)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(nèi)/外曲面，應(yīng)用范圍廣。在加工一新工件之前，更換與工件13相接觸的磨削層12。比如，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(jìn)一預(yù)定距離。這樣，每一次磨削/研磨/拋光時(shí)，磨削層13都是新的，磨削/研磨/拋光出來(lái)的工件具有統(tǒng)一品質(zhì)。每一次磨削/研磨/拋光工藝過(guò)程中，所述硬壓頭通過(guò)固定裝置保持不動(dòng)或擺動(dòng)， 所述工件在工件連動(dòng)裝置的作用下按照預(yù)先設(shè)定的程式運(yùn)動(dòng)完成一磨削/研磨/拋光工藝；
每一次磨削、研磨、拋光工藝過(guò)程中，所述硬壓頭端面曲面對(duì)稱線與工件的曲面的對(duì)稱
線重疊。請(qǐng)參閱圖3，一種切入式磨削/研磨/拋光加工內(nèi)/外曲面系統(tǒng)，包括 硬壓頭11，硬壓頭端面曲面弧心與工件曲面弧心同心；
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； 控制裝置14，通過(guò)控制硬壓頭11保持不動(dòng)或擺動(dòng)而工件13的運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)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。一種方式控制裝置包括程控單元和硬壓頭連動(dòng)單元，
硬壓頭連動(dòng)單元連接硬壓頭，用于硬壓頭的連動(dòng)以控制整個(gè)工件的磨削/研磨/拋
光；
程控單元，連接硬壓頭連動(dòng)單元，用以通過(guò)控制硬壓頭連動(dòng)單元的動(dòng)作來(lái)帶動(dòng)硬壓頭通過(guò)壓緊磨削層與工件的曲面磨削/研磨/拋光.
第二種方式控制裝置包括程控單元和加工件連動(dòng)單元，硬壓頭連動(dòng)單元連接加工件，用于加工件的連動(dòng)以控制整個(gè)工件的磨削/研磨/拋
光；
程控單元，連接工件連動(dòng)單元，用以通過(guò)控制工件連動(dòng)單元的動(dòng)作來(lái)帶動(dòng)硬壓頭通過(guò)壓緊磨削層與工件的曲面磨削/研磨/拋光。本系統(tǒng)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(jìn)一預(yù)定距離。實(shí)施例
請(qǐng)參閱圖6，一種切入式磨削/研磨/拋光加工內(nèi)/外曲面系統(tǒng)，它包括 硬壓頭11 硬壓頭端部的形狀與工件曲面吻合，硬壓頭的硬度與工件的硬度相當(dāng)或大于所述工件的硬度。硬壓頭的硬度與工件的硬度相當(dāng)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(yù)設(shè)范圍內(nèi)，這種硬度的設(shè)計(jì)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(guò)壓緊磨削層打磨工件時(shí)， 即可將工件打磨出對(duì)應(yīng)曲面來(lái)。硬壓頭連動(dòng)機(jī)構(gòu)M 連接硬壓頭11，用于硬壓頭的連動(dòng)以控制整個(gè)工件的磨削/ 研磨/拋光。硬壓頭聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)至少包括電機(jī)、用于控制硬壓頭水平運(yùn)動(dòng)的水平控制機(jī)構(gòu)和用于控制硬壓頭垂直運(yùn)動(dòng)的垂直控制機(jī)構(gòu)，電機(jī)分別連接水平控制機(jī)構(gòu)和垂直控制機(jī)構(gòu)。 水平控制機(jī)構(gòu)和垂直控制機(jī)構(gòu)包括液壓、汽壓、壓簧和杠桿中的其中之一。當(dāng)然控制硬壓頭具有一定角度運(yùn)動(dòng)也可以
復(fù)合磨削材料22 所述復(fù)合磨削材料22可以呈各種形狀按需要定，至少有一部分復(fù)合磨削材料是載覆在硬壓頭工裝上的，并且該些復(fù)合磨削材料直接與工件13的曲面相接觸.
復(fù)合磨削材料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)15 連接于復(fù)合磨削材料22，用以通過(guò)帶動(dòng)復(fù)合磨削材料22的移動(dòng)來(lái)更換載覆在硬壓頭11工裝上的復(fù)合磨削材料。復(fù)合磨削材料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括用于放置的復(fù)合磨削材料容器、電機(jī)、軸承、齒輪及壓輪、滑輪。程控裝置16，分別連接硬壓頭聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)14和復(fù)合磨削材料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)15，用以通過(guò)控制硬壓頭聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作來(lái)帶動(dòng)硬壓頭通過(guò)復(fù)合磨削材料與加工件曲面的磨削/研磨/ 拋光，并且通過(guò)控制復(fù)合磨削材料機(jī)構(gòu)的動(dòng)作來(lái)更新復(fù)合磨削材料與工件曲面相接觸。程控裝置16可以為單片機(jī)。應(yīng)用例
為了解決目前現(xiàn)有的超精研工藝的不足，經(jīng)過(guò)多次的研究與反復(fù)的試驗(yàn)，開發(fā)出對(duì)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(fù)合磨削材料形式，超精帶帶替代油石切入工件滾道的曲率中心在杠桿壓力的作用下進(jìn)行研磨工件滾道的研磨。軸承滾道切入式超精研工藝方案中，1)壓頭的R圓心0與內(nèi)圈的旋轉(zhuǎn)中心01重合。2)壓頭的曲率Rl的圓心0與內(nèi)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(nèi)圈的滾道曲率rl的中心平面重合。如圖4.
(1)由于壓頭R的圓心0與內(nèi)圈r的旋轉(zhuǎn)中心01重合，因此可確保壓頭上覆超精帶的圓弧與內(nèi)圈的圓弧面完全吻合，故可保證內(nèi)圈溝徑尺寸的加工精度。(2)由于壓頭的曲率中心02與內(nèi)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(nèi)圈溝位置的對(duì)稱度。由于壓頭的圓弧中心分別與內(nèi)圈的溝徑旋轉(zhuǎn)中心、溝曲率中心吻合，故內(nèi)圈滾道的各檔形位精度都能得到保證。而內(nèi)圈的粗糙度可根據(jù)不同的加工等級(jí)，選擇不同的超精
帶上覆壓頭來(lái)實(shí)現(xiàn)。外圈可根據(jù)同樣的原理來(lái)進(jìn)行超精研加工。
權(quán)利要求
1.一種切入式磨削/研磨/拋光加工內(nèi)/外曲面的新工藝，其特征是硬壓頭壓緊磨削層切入工件，它包括提供硬壓頭和磨削層，硬壓頭端面曲面弧心與工件的曲面弧心同心；磨削層可載覆在硬壓頭工裝上，與工件的曲面接觸；通過(guò)硬壓頭壓緊磨削層，以使載覆在硬壓頭工裝上的磨削層與工件曲面接觸、吻合， 完成工件曲面的磨削/研磨/拋光工藝。
2.如權(quán)利要求1所述的切入式磨削/研磨/拋光加工內(nèi)/外曲面工藝，其特征在于，還包括同一規(guī)格內(nèi)/外曲面的工件采用至少一端面曲面的硬壓頭；當(dāng)工件規(guī)格不同時(shí)，更換硬壓頭使端面曲面與工件曲面吻合。
3.如權(quán)利要求1所述的切入式磨削/研磨/拋光加工內(nèi)/外曲面工藝，其特征在于，還包括在加工新工件之前，更換與工件相接觸的磨削層。
4.如權(quán)利要求3所述的切入式磨削/研磨/拋光加工內(nèi)/外曲面工藝，其特征在于，磨削層為卷狀或疊狀，在加工新工件之前采用磨削層傳送裝置完成磨削層步進(jìn)預(yù)定距離，更新磨削層。
5.如權(quán)利要求1所述的切入式磨削/研磨/拋光加工內(nèi)/外曲面工藝，其特征在于，還包括每一次磨削/研磨/拋光工藝過(guò)程中，所述硬壓頭通過(guò)裝置壓緊磨削層保持不動(dòng)或擺動(dòng)，所述工件在工件連動(dòng)裝置的作用下按照預(yù)先設(shè)定的程式運(yùn)動(dòng)完成一磨削/研磨/拋光工藝。
6.如權(quán)利要求5所述的切入式磨削/研磨/拋光加工內(nèi)/外曲面工藝，其特征在于，還包括每一次磨削/研磨/拋光工藝過(guò)程中，所述硬壓頭端面曲面對(duì)稱線與待加工件的曲面對(duì)稱線重疊。
7.一種切入式磨削/研磨/拋光加工內(nèi)/外曲面系統(tǒng)，其特征在于，包括硬壓頭，硬壓頭端面曲面弧心與工件的內(nèi)/外曲面弧心同心；硬壓頭端面曲面對(duì)稱線與工件的曲面對(duì)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(guò)控制硬壓頭壓緊磨削層保持不動(dòng)或擺動(dòng)而工件運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)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。
8.如權(quán)利要求7所述的切入式磨削/研磨/拋光系統(tǒng)，其特征在于，控制裝置包括程控單元和硬壓頭連動(dòng)單元，磨削層連動(dòng)單元；硬壓頭連動(dòng)單元連接硬壓頭，用于硬壓頭的連動(dòng)以控制整個(gè)工件的磨削/研磨/拋光；程控單元，連接硬壓頭連動(dòng)單元，用以通過(guò)控制硬壓頭連動(dòng)單元的動(dòng)作來(lái)帶動(dòng)硬壓頭壓緊磨削層與工件曲面接觸、吻合，連接磨削層連動(dòng)單元以控制磨削層步進(jìn)預(yù)定距里，更新磨削層。
9.如權(quán)利要求7所述的切入式磨削/研磨/拋光加工內(nèi)/外曲面系統(tǒng)，其特征在于，控制裝置包括程控單元和工件連動(dòng)單元，硬壓頭連動(dòng)單元連接工件，用于工件的連動(dòng)以控制整個(gè)工件的磨削/研磨/拋光； 程控單元，連接工件連動(dòng)單元，用以通過(guò)控制工件連動(dòng)單元的動(dòng)作來(lái)帶動(dòng)硬壓頭通過(guò)壓緊磨削層與工件的曲面接觸、吻合。
10.如權(quán)利要求8或9所述的切入式磨削/研磨/拋光加工內(nèi)/外曲面系統(tǒng)，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(jìn)預(yù)定距離，更新磨削層。
11.如權(quán)利要求10所述的切入式磨削/研磨/拋光加工內(nèi)/外曲面系統(tǒng)，其特征在于， 所述磨削層采用復(fù)合磨削材料。
全文摘要
一種切入式磨削/研磨/拋光加工內(nèi)/外曲面的工藝，它是由硬壓頭、磨削層和工件組成。所述硬壓頭就是型體可根據(jù)需要任意選擇，而端部的形狀是與工件的內(nèi)/外曲面技術(shù)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(jù)機(jī)器設(shè)備的條件而定。磨削層采用復(fù)合磨削材料，具有高強(qiáng)度、不易斷裂、吻合性好、耐熱、具備磨削/研磨/拋光作用。工件所述工件就是加工件。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(nèi)/外曲面型、位偏差，可修整前道生產(chǎn)留下的精度不足缺陷，可大大降低產(chǎn)品的不合格率。切入式磨削/研磨/拋光技術(shù)的特點(diǎn)其一，同一個(gè)壓頭不論加工多少數(shù)量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(nèi)/外曲面，應(yīng)用范圍廣。
文檔編號(hào)B24B37/00GK102441830SQ20111037856
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者倪偉民, 唐正楓, 孫國(guó)如, 沈智民 申請(qǐng)人:上海騰企機(jī)械技術(shù)配套有限公司