專利名稱：一種軸承及精密機械用陶瓷球加工裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于軸承及精密機械的陶瓷球的加工裝置。
背景技術：
用先進陶瓷(馮乂為主)作為球體，鋼作為內外圈的混合軸承始于上世紀七十年
代初期，現在已商業(yè)化生產。我國則從上世紀九十年代開始研制該混合軸承，現在亦步入一定規(guī)模的生產。由于陶瓷球具有高硬度、高強度、低比重以及耐高溫、耐腐蝕和電氣絕緣等優(yōu)異性能，已越來越多用于制造高剛度和高轉速軸承，并應用在各種不同的機械上。近期由于大力發(fā)展風力發(fā)電成為我國發(fā)展新能源國策的重要內容，需要大批生產風力發(fā)電機。風力發(fā)電機的設計壽命一般為20-30年，但已發(fā)現在服役期內，大多風力發(fā)電機即出現風葉調整軸承過早磨損，齒輪箱軸承也出現針孔狀損傷的情況。為了解釋上述問題，使用帶陶瓷球的混合軸承代替風力發(fā)電機原先使用的全鋼軸承被認為是優(yōu)先選項。在這樣的背景推動下，市面對陶瓷球的需求，不論從數量或品種上都越來越大。然而由于先進陶瓷的硬度很高，達1300-1600HV，遠遠高出軸承鋼的700Hv，磨削或研磨都相當困難。同時陶瓷球坯由燒結而成，毛坯精度較低，留有較大的加工余量，因此陶瓷球的加工相當費時。目前對陶瓷球的磨削、研磨以及精研，均沿用加工鋼球的工藝和設備，只是在磨料方面有所不同，生產效率較低。結合圖1，現有的研磨陶瓷球的方法為在固定盤1上加載壓力P，在轉動盤3上開有V型槽，在V型槽中放入待加工的陶瓷球2，磨料4分布于轉動盤3、固定盤1和陶瓷球2 之間，其中，固定盤1與轉動盤3的軸心相重合，研磨時，轉動盤3由電機驅動轉動，電機的線速N —般控制在2. 3米/秒以下，壓力P則需要控制在20-40 X IO3牛頓，磨盤材料通常采用合金鑄鐵材料，通過磨料對陶瓷球2進行切削，磨削直徑7毫米陶瓷坯球，其研磨率只能達到0. 2 0. 3微米/分。同時，一些國外研究報導表明，用帶V型槽的單盤驅動磨球時， 球面與磨盤的接觸軌跡為一個固定的圓環(huán)，這是一個很不理想結果。
發(fā)明內容本實用新型的一個目的是提供一種提高先進陶瓷球研磨效率的裝置。為了達到上述目的，本實用新型的技術方案是提供了一種軸承及精密機械用陶瓷球加工裝置，包括支架，其特征在于還包括一浮動板，安裝在所述支架上，并在其上可上下移動；一力發(fā)生裝置，對所述浮動板產生一豎直向上的力；一下磨盤，安裝在所述浮動板上，并由第一變頻電機驅動繞中心軸Γ2旋轉；一上磨盤，固定在所述下磨盤的上方，并由第二變頻電機驅動繞中心軸&旋轉，該
上磨盤與所述下磨盤的旋轉方向相反，中心軸A與中心軸巧之間間隔一距離e。進一步，所述支架包括上固定板及底座，在上固定板與底座之間固定有豎直的導向柱，在導向柱外套有導向軸承，所述浮動板的兩端分別固定在一個導向軸承上。所述力發(fā)生裝置包括位于所述支架底部的負重及固定在所述支架頂部的滑輪，鋼絲繩的一端連接負重，另一端繞過滑輪連接所述浮動板。在所述下磨盤的外緣及中部分別安裝一圈外圍擋圈及內圍擋圈，外圍擋圈及內圍擋圈用于防止所述陶瓷球外逸。本實用新型提供的裝置采用輕載高速代替沿用的重載低速進行研磨，磨削直徑7 毫米陶瓷坯球，其平均的粗磨效率可達6. 45微米/分，精磨的效率可達2. 03微米/分，大大提高了研磨效率。更進一步，本實用新型提供的方法用偏心安裝的雙盤驅動代替沿用的單盤驅動，可以避免加工不均勻的缺點。綜上所述，本實用新型的優(yōu)點是可用來對陶瓷球進行坯球粗磨、半精磨及研磨。 生產效率平均可提高5至8倍，更進一步，還能保證加工的均勻性。

圖1為現有的研磨示意圖；圖2為本實用新型提供的一種軸承及精密機械用陶瓷球加工裝置示意圖；圖3為一種軸承用先進陶瓷球高效研磨方法示意圖；圖4為原理說明圖。附圖標記說明[0022]1固定盤2陶瓷球[0023]3轉動盤4磨料[0024]5上磨盤6下磨盤[0025]7外圍擋圈8內圍擋圈[0026]9循環(huán)水10浮動板[0027]11第一變頻電機12第二變頻電機[0028]13上固定板14底座[0029]15導向柱16導向軸承[0030]17滑輪18鋼絲繩[0031]19平衡重20砝碼
具體實施方式
為使本實用新型更明顯易懂，茲以一優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。如圖2所示，本實用新型還提供了一種采用上述方法的裝置，包括支架，浮動板 10，安裝在支架上，并在其上可上下移動。力發(fā)生裝置對所述浮動板10產生一豎直向上的
力。下磨盤6安裝在浮動板10上，并由第一變頻電機11驅動繞中心軸Γ2旋轉。上磨盤5 固定在下磨盤6的上方，并由第二變頻電機12驅動繞中心軸Z1旋轉，該上磨盤5與下磨盤 6的旋轉方向相反，中心軸'Λ與中心軸A之間間隔一距離e。支架包括上固定板13及底座14，在上固定板13與底座14之間固定有豎直的導向柱15，在導向柱15外套有導向軸承16，所述浮動板10的兩端分別固定在一個導向軸承16
4上。力發(fā)生裝置包括位于所述支架底部的負重及固定在所述支架頂部的滑輪17，鋼絲繩18的一端連接負重，另一端繞過滑輪17連接所述浮動板10。負重包括平衡重19及砝碼 20，浮動板10及安裝于其上的所有部件，包括加入陶瓷坯球2后的所有重量，與平衡重19 平衡，因而加載的拉力僅由加載的砝碼20來決定，可以實現很輕的加載壓力，最小砝碼20 的重量為5牛頓。在下磨盤6的外緣及中部分別安裝一圈外圍擋圈7及內圍擋圈8，外圍擋圈7及內圍擋圈8用于防止所述陶瓷球2外逸。上述裝置的工作原理是結合圖3，其步驟為將待研磨的陶瓷球2置于上磨盤5與下磨盤6之間，下磨盤 6由第一變頻電機驅動繞中心軸A旋轉，在下磨盤6上加載拉力，上磨盤5同時由第二變頻電機驅動繞中心軸A旋轉，該上磨盤5的旋轉方向與所述下磨盤6的旋轉方向相反，中心軸 A與所述中心軸A之間間隔一距離e。若為磨削，則將第一變頻電機的線速度Y2及第二變頻電機的線速度N1控制在6 8米/秒，將拉力控制在50 100牛，若為研磨，則將第一變
頻電機的線速度巧及第二變頻電機的線速度珂控制在5 7米/秒，將拉力控制在40 80牛。進一步，在下磨盤6的外緣及中部分別安裝一圈外圍擋圈7及內圍擋圈8，外圍擋圈7及內圍擋圈8用于防止所述陶瓷球2外逸。在外圍擋圈7、內圍擋圈8及下磨盤6共同形成的槽內加入循環(huán)水9，通過循環(huán)水
9來清洗陶瓷磨屑。其中，第一變頻電機為分檔調速，第二變頻電機為連續(xù)調速。上磨盤5及下磨盤6 為金剛石磨盤。上述方法的第一個特征是用輕載高速代替原先的重載低速進行研磨，其原理是提高陶瓷球與磨盤接觸處點的滑動速度以增加微切削作用，即提高研磨率。不論磨具如何，輕載高速的方法可以大大提高研磨效率。其更進一步的特征是用偏心安裝的雙盤驅動代替沿用的單盤驅動。如圖4所示， 假設被加工陶瓷球從位置a轉到與下磨盤軸線對稱的位置b時，球中心與下磨盤軸線距離是相等的，即rda=rdb ；而與上磨盤軸線距離不等，有rua > rub。因而，以下磨盤驅動陶瓷球自旋的角速度向量，《da與codb，在數值上是相等的。而以上磨盤驅動陶瓷球自旋的角速度向量《ua與coub是不等的，因此，當球從位置a公轉至位置b時，其合成的角速度向量發(fā)生不斷的變化，也就是球在公轉時其自轉軸線位置不斷改變，由此可知，球面與磨盤的接觸軌跡不可能是一個圓環(huán)，而是不斷地順次展開，從而保證了加工的均勻性。
權利要求1.一種軸承及精密機械用陶瓷球加工裝置，包括支架，其特征在于還包括 一浮動板(10)，安裝在所述支架上，并在其上可上下移動；一力發(fā)生裝置，對所述浮動板(10)產生一豎直向上的力；一下磨盤(6)，安裝在所述浮動板(10)上，并由第一變頻電機(11)驅動繞中心軸 A旋轉；一上磨盤(5)，固定在所述下磨盤(6)的上方，并由第二變頻電機(12)驅動繞中心軸F1旋轉，該上磨盤(5)與所述下磨盤(6)的旋轉方向相反，中心軸”與中心軸&之間間隔一距離e。
2.如權利要求1所述的一種軸承及精密機械用陶瓷球加工裝置，其特征在于所述支架包括上固定板(13)及底座(14)，在上固定板(13)與底座(14)之間固定有豎直的導向柱 (15)，在導向柱(15)外套有導向軸承(16)，所述浮動板(10)的兩端分別固定在一個導向軸承(16)上。
3.如權利要求1所述的一種軸承及精密機械用陶瓷球加工裝置，其特征在于所述力發(fā)生裝置包括位于所述支架底部的負重及固定在所述支架頂部的滑輪(17)，鋼絲繩(18) 的一端連接負重，另一端繞過滑輪(17)連接所述浮動板(10)。
4.如權利要求1所述的一種軸承及精密機械用陶瓷球加工裝置，其特征在于在所述下磨盤(6)的外緣及中部分別安裝一圈外圍擋圈(7)及內圍擋圈(8)，外圍擋圈(7)及內圍擋圈(8)用于防止所述陶瓷球(2)外逸。
專利摘要本實用新型提供了一種軸承及精密機械用陶瓷球加工裝置，包括支架，其特征在于還包括一浮動板，安裝在所述支架上，并在其上可上下移動；一力發(fā)生裝置，對所述浮動板產生一豎直向上的力；一下磨盤，安裝在所述浮動板上，并由第一變頻電機驅動繞中心軸Y2旋轉；一上磨盤，固定在所述下磨盤的上方，并由第二變頻電機驅動繞中心軸Y1旋轉，該上磨盤與所述下磨盤的旋轉方向相反，中心軸Y2與中心軸Y1之間間隔一距離e。本實用新型的優(yōu)點是可用來對陶瓷球進行坯球粗磨、半精磨及研磨。生產效率平均可提高5至8倍，更進一步，還能保證加工的均勻性。
文檔編號B24B37/02GK202097654SQ20112008864
公開日2012年1月4日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權日2011年3月30日
發(fā)明者劉國成, 吳連生, 羅唯力 申請人:上海步進精密陶瓷有限公司