半球型動壓軸承零件研磨工裝及研磨方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種半球型動壓軸承零件研磨工裝及研磨方法，其中研磨工裝包括傳動座、工裝主軸和定位塊；傳動座的四周均布有銷子，銷子的外側設置有內六角螺釘；工裝主軸的底端設置于傳動座的中心，工裝主軸的頂端設置有定位塊；所述定位塊上設置有用于放置鋼球的喇叭口。研磨方法是：1)調整研磨機主軸回轉中心的精度；2)調整研磨機擺軸與垂直主軸軸線重合的精度；3)調整研磨機主軸球心高度；4)研磨。本發(fā)明解決了半球型零件精密研磨的技術難題，與傳統(tǒng)的手動研拋相比，具有較高的加工效率，同時在精密研磨過程中，加工狀態(tài)穩(wěn)定，可達到較高的加工質量，加工精度可達到0.02微米，滿足動壓軸承工作間隙要求。
【專利說明】
半球型動壓軸承零件研磨工裝及研磨方法
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于球面精密研磨應用領域，用于高精度、高硬度、高難加工的半球型動壓軸承零件的超精密加工，涉及一種半球型動壓軸承零件研磨工裝及研磨方法。
【背景技術】
[0002]半球型動壓軸承采用的是對置半球型結構，為陀螺電機的核心部件，由凸半球和凹半球組成，為增加零件表面的硬度、耐磨性和耐腐蝕性等物理和化學性能，凸半球球面噴鍍氮化鈦膜+類金剛石膜，凹半球球面噴鍍氮化鈦膜;為保證半球型動壓軸承具有良好的動壓效應和承載能力，動壓軸承的工作間隙及尺寸精度均為微米級，半球零件不同方向的圓度不大于0.3微米；同時，動壓軸承在啟動和接觸滑行過程中，軸承接觸面存在磨擦磨損現(xiàn)象，為了降低材料的磨損，提高軸承的壽命，軸承的表面粗糙度要求不大于0.012微米，要滿足如此高的精度指標，需要采取研磨的方法來完成。
[0003]本方法主要采用的設備是精密球面研磨機。主要從研磨機機理、研磨方法及研磨參數(shù)等方面進行開展。研磨過程中，垂直主軸帶動零件繞Z軸在XY水平面內作旋轉運動，與之同時Y向擺軸在預載拉簧的作用下經壓桿通過鋼珠傳遞帶動研具柄上，沿研具軸線壓力直指零件球心，研具隨擺軸在ZY平面作設定角度的擺動，研具在零件旋轉和擺軸的擺動的復合作用下與零件球面形成相對差速運動。在研具和零件間涂抹研磨砂，就實現(xiàn)了研磨零件球面的展成加工。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明目的是提供一種半球型動壓軸承零件研磨工裝及研磨方法，其解決了半球型動壓軸承零件精密研磨技術難題，確保半球零件不同方向的圓度不大于0.3微米，動壓軸承的工作間隙及尺寸精度達到微米級要求。
[0005]本發(fā)明的技術解決方案:
[0006]該半球型動壓軸承零件研磨工裝，包括傳動座、工裝主軸和定位塊;所述傳動座的四周均布有銷子，銷子的外側設置有內六角螺釘;所述工裝主軸的底端設置于傳動座的中心，工裝主軸的頂端設置有定位塊;所述定位塊上設置有用于放置鋼球的喇叭口。
[0007 ]上述銷子和內六角螺釘?shù)臄?shù)量均為4個。
[0008]上述工裝主軸的外側套接有緊固裝置。
[0009]該半球型動壓軸承零件研磨方法，包括以下步驟:
[0010]I)調整研磨機主軸回轉中心的精度:
[0011 ] 1.1)將工裝的垂直主軸同心放置在傳動座內；
[0012]1.2)將工裝的傳動座與研磨機主軸固定；
[0013]1.3)通過調節(jié)傳動座內四個圓周均布的內六角螺釘來調節(jié)四個銷子的相對位移，轉動研磨機主軸；
[0014]1.4)用千分表檢測垂直主軸上方的半球水平回轉中心，如果回轉中心的偏差在2um內，則結束調整，否則返回步驟1.3;
[0015]2)調整研磨機擺軸與垂直主軸軸線重合的精度:
[0016]2.1)將Φ 18標準鋼珠放在步驟I調節(jié)后的垂直主軸的喇叭口內；
[0017]2.2)將十萬分表安裝在擺軸上，并對Φ 18標準鋼珠表面進行垂直方向壓表；
[0018]2.3)調整擺軸定位螺釘?shù)拈g隙，然后轉動研磨機主軸，同時驅動擺軸在ZY平面按設定的擺動角度的擺動；
[0019]2.4)若擺軸在Φ 18標準鋼珠表面的最大擺角所在點1、3所對應的十萬分表表針值差在2um以內，圓柱銷釘定位固緊擺軸，否則返回步驟2.3;
[0020]3)調整研磨機主軸球心高度:
[0021]3.1)調節(jié)垂直主軸下方的調節(jié)螺栓；
[0022]3.2)轉動研磨機主軸，同時驅動擺軸在ZY平面作設定角度的擺動；
[0023]3.3)若擺軸在Φ 18標準鋼珠表面的最大擺角所在點I或3以及Φ 18標準鋼珠表面的最高點2所對應的十萬分表表針值一致，則調節(jié)完畢，取下Φ 18標準鋼珠，否則返回步驟3.1；
[0024]4)研磨:
[0025]4.1)將待研磨半球放入垂直主軸的喇叭口內并固定；
[0026]4.2)采用碳化硼研磨膏研磨半球一次，20分鐘；
[0027]4.3)用研磨膏研磨，直至圓度檢測合格；
[0028]4.4)清洗半球，入庫。
[0029]還包括提高球面光潔度的步驟:對圓度檢測合格的半球再次進行研磨，直至光潔度檢測合格。
[0030]上述對圓度檢測合格的半球再次進行研磨具體步驟如下:
[0031]用W0.25金剛石研磨膏研磨，研磨3次，20分鐘/次。
[0032]上述步驟4.3的研磨參數(shù)如下:
[0033]研磨棒對半球的壓緊力6N?20N;
[0034]研磨棒的擺動角度±45°;
[0035]往復引程頻數(shù)57頻/分鐘。
[0036]上述步驟4.3具體如下:
[0037]先用白剛玉研磨膏或W14碳化硼研磨膏、W5金剛石研磨膏研磨半球一次，20分鐘；再用Wl金剛石研磨膏研磨，前后研磨3?5次，20分鐘/次，去除半精研磨的研磨痕；
[0038]上述步驟4.4具體如下:
[0039]汽油清洗后，超聲波清洗干凈，放入周轉箱。
[0040]本發(fā)明的優(yōu)點:
[0041]本發(fā)明解決了半球型零件精密研磨的技術難題，與傳統(tǒng)的手動研拋相比，具有較高的加工效率，同時在精密研磨過程中，加工狀態(tài)穩(wěn)定，可達到較高的加工質量，加工精度可達到0.02微米，滿足動壓軸承工作間隙要求。
【附圖說明】
[0042]圖1是研磨機主軸回轉調心示意圖；
[0043]圖2是研磨機主軸回轉調心剖視圖；
[0044]圖3是Z軸球心高度調整示意圖。
[0045]附圖標記如下:
[0046]1-測頭;2-傳動座;3-銷子;4-內六角螺釘;5-工裝主軸;6_半球;7_定位塊;8_標準鋼球。
【具體實施方式】
[0047]如圖1和圖2所示的半球型動壓軸承零件研磨工裝，包括傳動座2、工裝主軸5和定位塊7;傳動座2的四周均布有四個銷子3，四個銷子3的外側分別設置有四個內六角螺釘4;工裝主軸5的底端設置于傳動座2的中心，工裝主軸5的頂端設置有定位塊7;定位塊7上設置有用于放置鋼球的喇叭口，工裝主軸的外側套接有緊固裝置。
[0048]該半球型動壓軸承零件研磨方法，包括以下步驟:
[0049]I)調整研磨機主軸回轉中心的精度:
[0050]1.1)將工裝的垂直主軸同心放置在傳動座2內；
[0051 ] 1.2)將工裝的傳動座2與研磨機主軸固定；
[0052]1.3)通過調節(jié)傳動座2內四個圓周均布的內六角螺釘4來調節(jié)四個銷子3的相對位移，轉動研磨機主軸；
[0053]1.4)用千分表檢測垂直主軸上方的半球6水平回轉中心，如果回轉中心的偏差在2um內，則結束調整，否則返回步驟1.3;
[0054]2)調整研磨機擺軸與垂直主軸軸線重合的精度:
[0055]2.1)將定位塊7的垂直主軸同心放置在傳動座內，將Φ 18標準鋼珠8放在步驟I調節(jié)后的垂直主軸的喇叭口內；
[0056]2.2)將十萬分表安裝在擺軸上，并對Φ 18標準鋼珠8表面進行垂直方向壓表；
[0057]2.3)調整擺軸定位螺釘?shù)拈g隙，然后轉動研磨機主軸，同時驅動擺軸在ZY平面按設定的擺動角度的擺動；
[0058]2.4)若擺軸在Φ 18標準鋼珠8表面的最大擺角所在點1、3所對應的十萬分表表針值差在2um以內，圓柱銷釘定位固緊擺軸，否則返回步驟2.3;
[0059]3)調整研磨機主軸球心高度:
[0060]3.1)調節(jié)垂直主軸下方的調節(jié)螺栓；
[0061 ] 3.2)轉動研磨機主軸，同時驅動擺軸在ZY平面作設定角度的擺動；
[0062]3.3)若擺軸在Φ 18標準鋼珠8表面的最大擺角所在點I或3以及Φ 18標準鋼珠8表面的最高點2所對應的十萬分表表針值一致，則調節(jié)完畢，取下Φ 18標準鋼珠8，否則返回步驟3.1;
[0063]4)研磨:
[0064]4.1)將待研磨半球6放入垂直主軸的喇叭口內并固定；
[0065]4.2)采用碳化硼研磨膏研磨半球6—次，20分鐘；
[0066]4.3)用研磨膏研磨，直至圓度檢測合格；
[0067]4.4)清洗半球6，入庫。
[0068]還包括提高球面光潔度的步驟:對圓度檢測合格的半球6再次進行研磨，直至光潔度檢測合格。
[0069]對圓度檢測合格的半球6再次進行研磨具體步驟如下:用W0.25金剛石研磨膏研磨，研磨3次，20分鐘/次。
[0070]步驟4.3具體如下:先用白剛玉研磨膏或Wl4碳化硼研磨膏、W5金剛石研磨膏研磨半球6—次，20分鐘;再用Wl金剛石研磨膏研磨，前后研磨3?5次，20分鐘/次，去除半精研磨的研磨痕；
[0071 ]步驟4.4具體如下:汽油清洗后，超聲波清洗干凈，放入周轉箱。
[0072]該半球型動壓軸承零件研磨方法的具體工藝如下:
[0073]1、研磨機主軸回轉中心精度的調整
[0074]根據(jù)車床四爪卡盤找正原理設計了四點調心工裝，如圖1所示，通過調整相互正交的四點，用千分表檢測半球6水平回轉中心，可以調整控制在2um以內；千分表對測頭I進行測量。
[0075]2、研磨機擺軸與主軸軸線重合精度的確定
[0076]設計制造檢測工裝，采用Φ18標準鋼珠進行研磨機水平回轉工裝主軸5和擺軸軸線在垂直方向相交的精度調整(如圖2所示)，采用十萬分表在垂直方向壓表，調整擺軸定位螺釘間隙，測量并保證I，3點之間十萬分表表針值在2um以內，此時擺軸軸線與主軸軸線重合，圓柱銷釘定位固緊擺軸。
[0077]3、研磨機主軸球心高度的測量
[0078]如圖2所示，采用十萬分表檢測半球6偏擺半徑尺寸差，通過旋擰螺栓調整球心高度，保證1、2點之間十萬分表表針值一致，此時工裝球心與研磨機球心重合，計量工裝總高度和鋼珠半徑，即可得出研磨機球心高度。零件研磨時，需要調整裝夾工裝的高度與研磨機球心高度重合。
[0079]4、研磨參數(shù)
[0080]白剛玉研磨膏、碳化硼研磨膏、金剛石研磨膏；
[0081 ]研磨棒對半制品的壓緊力6N?20N;
[0082]研磨棒的的擺動角度±45°;
[0083]往復引程頻數(shù)57頻/分鐘；
[0084]5、工藝流程
[0085]I)緊固半球6，用千分表測量半球6回轉中心在0.002以內，采用碳化硼研磨膏研磨半球6，20分鐘一次；
[0086]2)用金剛石研磨膏研磨，前后研磨3?5次，20分鐘/次，去除半精研磨的研磨痕；
[0087]3)用精密金剛石研磨膏研磨，研磨3次，20分鐘/次，提高球面的光潔度；
[0088]4)汽油清洗后，超聲波清洗干凈，放入半球6周轉箱。
[0089]6、實施例
[0090]某型號左(右)半球6屬于典型的半球型動壓軸承零件，按此研磨方法可以解決加工技術難題，加工精度可以達到0.3um0
[0091]6.1研磨參數(shù)
[0092]--W14碳化硼研磨膏、W5、W1、W0.25金剛石研磨膏；
[0093]——研磨棒對半制品的壓緊力8N;
[0094]一一研磨棒的的擺動角度±45° ;
[0095]一一往復引程頻數(shù)57頻/分鐘；
[0096]6.2工藝流程
[0097]I)緊固半球6，用千分表測量半球6回轉中心在0.002以內，先后采用W14碳化硼研磨膏、W5金剛石研磨膏研磨半球6，20分鐘一次；
[0098]2)用Wl金剛石研磨膏研磨，前后研磨3?5次，20分鐘/次，去除半精研磨的研磨痕；
[0099]3)用W0.25金剛石研磨膏研磨，研磨3次，20分鐘/次，提高球面的光潔度；
[0100]4)汽油清洗后，超聲波清洗干凈，放入半球6周轉箱，檢測周轉。
【主權項】
1.一種半球型動壓軸承零件研磨工裝，其特征在于:包括傳動座、工裝主軸和定位塊；所述傳動座的四周均布有銷子，銷子的外側設置有內六角螺釘;所述工裝主軸的底端設置于傳動座的中心，工裝主軸的頂端設置有定位塊;所述定位塊上設置有用于放置鋼球的喇叭口。2.根據(jù)權利要求1所述的半球型動壓軸承零件研磨工裝，其特征在于:所述銷子和內六角螺釘?shù)臄?shù)量均為4個。3.根據(jù)權利要求2所述的半球型動壓軸承零件研磨工裝，其特征在于:所述工裝主軸的外側套接有緊固裝置。4.一種半球型動壓軸承零件研磨方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)調整研磨機主軸回轉中心的精度: 1.1)將定位工裝的垂直主軸同心放置在傳動座內； 1.2)將傳動座與研磨機主軸固定； 1.3)通過調節(jié)傳動座內四個圓周均布的內六角螺釘來調節(jié)四個銷子的相對位移，轉動研磨機主軸； 1.4)用千分表檢測垂直主軸上方的半球水平回轉中心，如果回轉中心的偏差在2um內，則結束調整，否則返回步驟1.3; 2)調整研磨機擺軸與垂直主軸軸線重合的精度: 2.1)將定位塊的垂直主軸同心放置在傳動座內，Φ18標準鋼珠放在步驟I調節(jié)后的喇叭口內； 2.2)將十萬分表安裝在擺軸上，并對Φ18標準鋼珠表面進行垂直方向壓表； 2.3)調整擺軸定位螺釘?shù)拈g隙，然后轉動研磨機主軸，同時驅動擺軸在ZY平面按設定的擺動角度的擺動； 2.4)若擺軸在Φ18標準鋼珠表面的最大擺角所在點1、3所對應的十萬分表表針值差在2um以內，圓柱銷釘定位固緊擺軸，否則返回步驟2.3; 3)調整研磨機主軸球心高度: 3.1)調節(jié)垂直主軸下方的調節(jié)螺栓； 3.2)轉動研磨機主軸，同時驅動擺軸在ZY平面作設定角度的擺動； 3.3)若擺軸在Φ 18標準鋼珠表面的最大擺角所在點I或3以及Φ 18標準鋼珠表面的最高點2所對應的十萬分表表針值一致，則調節(jié)完畢，取下Φ 18標準鋼珠，否則返回步驟3.1; 4)研磨: 4.1)將待研磨半球放入垂直主軸的喇叭口內并固定； 4.2)采用碳化硼研磨膏研磨半球一次，20分鐘； 4.3)用研磨膏研磨，直至圓度檢測合格； 4.4)清洗半球，入庫。5.根據(jù)權利要求4所述半球型動壓軸承零件研磨方法，其特征在于:還包括提高球面光潔度的步驟:對圓度檢測合格的半球再次進行研磨，直至光潔度檢測合格。6.根據(jù)權利要求5所述半球型動壓軸承零件研磨方法，其特征在于:所述對圓度檢測合格的半球再次進行研磨具體步驟如下: 用W0.25金剛石研磨膏研磨，研磨3次，20分鐘/次。7.根據(jù)權利要求4或5或6所述半球型動壓軸承零件研磨方法，其特征在于:所述步驟4.3的研磨參數(shù)如下: 研磨棒對半球的壓緊力6N?20N; 研磨棒的擺動角度±45°; 往復引程頻數(shù)57頻/分鐘。8.根據(jù)權利要求7所述半球型動壓軸承零件研磨方法，其特征在于: 所述步驟4.3具體如下: 先用白剛玉研磨膏或W14碳化硼研磨膏、W5金剛石研磨膏研磨半球一次，20分鐘；再用Wl金剛石研磨膏研磨，前后研磨3?5次，20分鐘/次，去除半精研磨的研磨痕； 所述步驟4.4具體如下: 汽油清洗后，超聲波清洗干凈，放入周轉箱。
【文檔編號】B24B37/34GK105834885SQ201610284160
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】魯軍, 韓健, 趙娟莉, 李京宏, 鄧金剛, 孟華, 陳雨沼, 郭宇帆
【申請人】西安航天精密機電研究所