專利名稱：修整高精度軸承成形砂輪的方法及其進給裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬軸承精密加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種修整軸承成形砂輪的方法及其進給 裝置。
背景技術(shù)：
近年來，隨著我國汽車、鐵路提速、軌道交通等的迅速發(fā)展，軸承等關(guān)鍵和通用零部 件的需求量和性能要求也越來越高。但是，由于我國尚缺乏先進的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的 軸承制造工藝及其專用設(shè)備，所生產(chǎn)的軸承尚不能達到國際高精度或高性能軸承標準。大 多數(shù)與鐵路機車車輛配套的軸承制造公司是中外合資企業(yè)，如南口斯凱孚鐵路軸承公司是 中瑞(瑞士 SKF)合資，銀川富安捷軸承公司是中德(德國FAG)合資，我國國有企業(yè)或 民營企業(yè)大多因所生產(chǎn)軸承的疲勞壽命等性能差距而不能進入OEM (Original Equipment / Entrusted Manufacture)市場。
我國圓錐(柱)滾子軸承的使用壽命與發(fā)達國家同類產(chǎn)品差距大的主要原因是，國內(nèi) 滾子軸承加工技術(shù)難以支持凸度理論的實現(xiàn)，從而導(dǎo)致軸承在運轉(zhuǎn)過程中滾子兩端邊緣壓 力奇異分布，即邊緣應(yīng)力集中現(xiàn)象，使軸承過早產(chǎn)生疲勞磨損而失效?；谕苟壤碚摰臐L 子軸承工作表面，可以很好地改善或消除邊緣應(yīng)力集中現(xiàn)象。目前，國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的圓錐 (柱)滾子軸承專用磨床，都采用傳統(tǒng)的沿砂輪徑向(Y軸)和軸向(X軸)的插補方法， 難以實現(xiàn)高精度對數(shù)曲線插補運動對單軸坐標的最小步長要求和高的線輪廓度要求。因 此，發(fā)明和研制一種磨削高精度對數(shù)曲線軸承滾道的成形砂輪修整方法及其進給裝置，從 根本上解決高精度對數(shù)曲線軸承專用磨床研制中的技術(shù)瓶頸，對提升我國具有自主產(chǎn)權(quán)的 軸承專用磨床研制水平，提高高精度圓錐(柱)滾子軸承的生產(chǎn)能力及其國產(chǎn)化率，都具 有極其重要的現(xiàn)實意義和工程應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種修整高精度軸承成形砂輪的方法及其進給裝 置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中加工精度低的缺陷。
一種修整高精度軸承成形砂輪的進給裝置，由金鋼筆、軸向進給裝置、徑向進給裝置、 和切向進給裝置三部分組成，獨立的3個伺服電機通過傳動機構(gòu)驅(qū)動上述三個進給裝置帶 動金鋼筆運動，并采用可編程邏輯控制器控制上述三個進給裝置的進給運動。
所述的傳動機構(gòu)為滾珠絲杠傳動付。
一種使用上述裝置修整高精度軸承成形砂輪的方法，通過徑向進給裝置沿砂輪徑向Y
3軸的運動，實現(xiàn)金鋼筆一次修整量的進給及其磨損量的補償進給，通過切向進給裝置沿Z 軸和軸向進給裝置沿X軸的直線插補運動直接驅(qū)動金鋼筆，完成金鋼筆對砂輪的對數(shù)曲線 成形面的精確修整。
所述的直線插補運動中，采用切向進給裝置直接驅(qū)動金鋼筆沿砂輪切向Z軸的進給位 移間接完成傳統(tǒng)的沿砂輪徑向Y軸的位移，并與砂輪軸向X軸的進給運動合成直線插補運 動，完成金鋼筆對砂輪的對數(shù)曲線成形面的精確修整，并避免了修整砂輪時對單軸坐標最 小步長的限制與極高的步長精度要求。 有益效果
本發(fā)明所述的一種修整高精度軸承成形砂輪的方法，通過直接驅(qū)動金鋼筆沿砂輪切向 Z軸的進給運動間接完成其相對砂輪徑向Y軸的位移，由于金鋼筆沿Z軸的進給量遠遠大 于其相對Y軸的位移量(A Y" AZ2/Ds， Ds為砂輪直徑)，即金鋼筆相對Y軸的實際位移 量△ Y誤差僅是Z軸進給量A Z誤差的A zVDs，也即Z軸的進給誤差包括反向間隙誤差對 Y軸的位移精度幾乎不會造成任何影響，從而避免了修整高精度對數(shù)曲線軸承滾道砂輪時 對單軸坐標最小步長的限制與極高的步長精度要求，降低了對砂輪修整進給裝置的制造要 求，提高了對數(shù)曲線砂輪的修整精度及其所磨削的軸承輪廓精度。本發(fā)明所述的一種修整 高精度軸承成形砂輪的進給裝置，可以大大降低砂輪修整進給裝置的制造要求，并通過采 用PLC控制方式即可滿足高精度軸承極高的對數(shù)曲線輪廓度要求，具有極高的性價比。
基于本發(fā)明的方法，研制的圓錐滾子軸承對數(shù)曲線滾道磨床，可以大大提高軸承滾道 對數(shù)曲線的加工精度及其穩(wěn)定性，解決了該類軸承磨床的行業(yè)技術(shù)難題，填補了該領(lǐng)域的 空白。


圖1為修整高精度軸承成形砂輪的進給裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1的A向視圖3為金剛筆沿砂輪切向進給運動取代徑向進給運動的精度控制原理圖。
1砂輪 2金鋼筆
3伺服電機 4 Z軸(砂輪切向)進給裝置
5 X軸(砂輪軸向)進給裝置 6 Y軸(砂輪徑向)進給裝置
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明
4而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù) 人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限 定的范圍。
實施例1
一種修整高精度軸承成形砂輪的進給裝置，由金鋼筆2、軸向進給裝置5、切向進給 裝置4、和徑向進給裝置6三部分組成，獨立的3個伺服電機3通過滾珠絲杠傳動付驅(qū)動 上述三個進給裝置帶動金鋼筆2運動，并采用可編程邏輯控制器(PLC)控制上述三個進 給裝置的進給運動。
一種修整高精度軸承成形砂輪的方法，通過徑向進給裝置6帶動金鋼筆2沿砂輪徑向 Y軸的運動，實現(xiàn)金鋼筆2—次修整量的進給及其磨損量的補償進給，通過切向進給裝置 4，直接驅(qū)動金鋼筆2沿砂輪切向Z軸的進給運動間接完成其相對砂輪徑向Y軸的位移， 并與由軸向進給裝置5直接驅(qū)動金鋼筆2沿砂輪軸向X軸的進給運動合成直線插補運動， 完成金鋼筆2對砂輪1的對數(shù)曲線成形面的精確修整。
通過直接驅(qū)動金鋼筆沿Z軸的進給運動間接完成其相對Y軸位移的運動方式，使金鋼 筆沿Z軸的直接進給量遠遠大于其間接完成的相對Y軸的位移量，其分析計算如下
由A0BA (圖2)有
2 2 2 d)
因為AF非常小，故忽略(A1^項，則有
Ai^(AZ)2/^ ③ 或有^ = #^7 (4)
由上述分析計算可知，金鋼筆相對Y軸的實際位移量(A Y)誤差僅是Z軸進給量(△ Z)誤差的AZ7D"因此，Z軸的進給誤差包括反向間隙誤差對Y軸的位移精度幾乎不會造 成任何影響，從而避免了修整高精度對數(shù)曲線軸承滾道砂輪時對單軸坐標最小步長的限制 與極高的步長精度要求，降低了對砂輪修整進給裝置的制造要求，提高了對數(shù)曲線砂輪的 修整精度及其所磨削的軸承輪廓精度。
根據(jù)常用的軸承類型與規(guī)格，通常，軸承滾道磨削用的砂輪直徑(Ds)范圍為30-600mm， 砂輪直徑大一些，砂輪修整一次后的使用時間會長一些，但是用于磨削軸承外圈內(nèi)滾道的砂輪直徑將受到軸承外圈孔的限制。砂輪寬度(B)范圍為20-30mm，對數(shù)曲線砂輪成形面 的增量值為3-30nm。
金鋼筆沿砂輪徑向(Y軸)和軸向(X軸)合成直線插補運動，根據(jù)軸承滾道凸度理 論和高精度對數(shù)曲線輪廓度要求，基于免疫進化算法，優(yōu)化確定直線插補時的幾十種不同 斜率及其插補點，以精確合成對數(shù)曲線的砂輪工作表面。
將上述方法及裝置用于圓錐滾子軸承內(nèi)圈對數(shù)曲線外滾道專用磨床，所要求的對數(shù)曲 線砂輪成形面增量為20um，對數(shù)曲線的線輪廓公差為0.2um。所選擇砂輪參數(shù)為，直徑 (Ds) 300mm，寬度(B) 20咖。下面進行釆用本發(fā)明可獲得的精度分析和效益
若根據(jù)輪廓度精度，要求金剛筆在Y軸上的插補增量(AY)為0.1um，則由公式(4) 計算得AZ=0. 173ram。
顯然，按傳統(tǒng)砂輪修整方式，要求Y軸直接進給O. l"m所花的代價很大，不僅機構(gòu) 復(fù)雜龐大，而且達到穩(wěn)定可靠非常困難，甚至不可能。而采用本發(fā)明要求Z軸直接進給 0.173mra (173 um)是輕而易舉的。
反之，應(yīng)用本發(fā)明，若使Z軸具有O. 173mm的AZ增量，且其進給精度為5ym，則Y 軸在獲得O.l!im的AY增量的同時，可以保證具有0. 83X10—4 u m的進給精度。
采用PLC控制上述進給運動，并可以獲得如上述分析計算所述的極高的對數(shù)曲線輪廓 精度，說明基于本發(fā)明研制的圓錐滾子軸承內(nèi)圈對數(shù)曲線外滾道專用磨床還具有很高的性 價比。
實施例2
按實施例1所述，并將上述方法及裝置用于圓錐滾子軸承外圈對數(shù)曲線內(nèi)滾道專用磨 床，所要求的對數(shù)曲線砂輪成形面增量為20^m，對數(shù)曲線的線輪廓公差為0.2um。所選 擇砂輪參數(shù)為，直徑(Ds) 30mm，寬度(B) 20咖。下面進行采用本發(fā)明可獲得的精度分析 和效益
若根據(jù)輪廓度精度，要求金剛筆在Y軸上的插補增量(AY)為0.1um，則由公式(4) 計算得AZ=0. 0547mm。
顯然，按傳統(tǒng)砂輪修整方式，要求Y軸直接進給0. 1 P m所花的代價很大，不僅機構(gòu) 復(fù)雜龐大，而且達到穩(wěn)定可靠非常困難，甚至不可能。而采用本發(fā)明要求Z軸直接進給 0.0547mm (54. 7um)是輕而易舉的。
反之，應(yīng)用本發(fā)明，若使Z軸具有0.0547mm的AZ增量，且其進給精度為5ym，則Y 軸在獲得0.1 y m的A Y增量的同時，可以保證具有0. 83X10—、 ra的進給精度。采用PLC控制上述進給運動，并可以獲得如上述分析計算所述的極高的對數(shù)曲線輪廓 精度，說明基于本發(fā)明研制的圓錐滾子軸承外圈對數(shù)曲線內(nèi)滾道專用磨床還具有很高的性 價比。
權(quán)利要求
1. 一種修整高精度軸承成形砂輪的進給裝置，其特征是由驅(qū)動金鋼筆(2)的軸向進給裝置(5)、切向進給裝置(4)、和徑向進給裝置(6)三部分組成，獨立的3個伺服電機(3)通過傳動機構(gòu)驅(qū)動上述三個進給裝置帶動金鋼筆(2)運動，并采用可編程邏輯控制器控制上述三個進給裝置的進給運動。
2. —種使用權(quán)利要求1所述的裝置修整高精度軸承成形砂輪的方法，其特征是徑向進給裝置(6)沿砂輪徑向的運動僅用于實現(xiàn)金鋼筆(2) —次修整量的進給及其磨損量的補償進給Y軸，切向進給裝置(4)和軸向進給裝置(5)合成的直線插補運動直接驅(qū)動金鋼筆，用以完成金鋼筆(2)對砂輪(1)的對數(shù)曲線成形面的精確修整。
3. 權(quán)利要求1所述的修整高精度軸承成形砂輪的進給裝置，其特征是所述的傳動機構(gòu)為滾珠絲杠傳動付。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種修整高精度軸承成形砂輪的進給裝置，由帶動金鋼筆沿砂輪切向、軸向和徑向運動的三個進給裝置組成，3個進給裝置分別由獨立的伺服電機通過傳動系統(tǒng)驅(qū)動和PLC控制。本發(fā)明采用切向進給裝置(4)沿砂輪切向的運動間接完成沿砂輪徑向運動的方法，避免了修整砂輪時對單軸坐標最小步長的限制與極高的步長精度要求，提高了砂輪的修整精度及其所磨削的軸承輪廓精度。本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)簡單，可以大大降低砂輪修整進給裝置的制造要求，具有極高的性價比?；诒景l(fā)明的方法，研制的圓錐滾子軸承對數(shù)曲線滾道磨床，可以大大提高軸承滾道對數(shù)曲線的加工精度及其穩(wěn)定性，解決了該類軸承磨床的行業(yè)技術(shù)難題，填補了該領(lǐng)域的空白。
文檔編號B24B53/12GK101502948SQ20091004790
公開日2009年8月12日 申請日期2009年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月20日
發(fā)明者于景剛, 吉啟維, 朱江良, 李蓓智, 堅 羅 申請人:寧波安杰森精密機械制造有限公司;東華大學(xué)