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(cè)設(shè)置有內(nèi)六角螺釘；工裝主軸的底端設(shè)置于傳動座的中心，工裝主軸的頂端設(shè)置有定位塊；所述定位塊上設(shè)置有用于放置鋼球的喇叭口。研磨方法是：1)調(diào)整研磨機主軸回轉(zhuǎn)中心的精度；2)調(diào)整研磨機擺軸與垂直主軸軸線重合的精度；3)調(diào)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(shù)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(zhì)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(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于球面精密研磨應(yīng)用領(lǐng)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(shù)】
[0002]半球型動壓軸承采用的是對置半球型結(jié)構(gòu)，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(xué)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(yīng)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(biāo)，需要采取研磨的方法來完成。
[0003]本方法主要采用的設(shè)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(nèi)作旋轉(zhuǎn)運動，與之同時Y向擺軸在預(yù)載拉簧的作用下經(jīng)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(shè)定角度的擺動，研具在零件旋轉(zhuǎn)和擺軸的擺動的復(fù)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(nèi)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(shù)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(shù)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(cè)設(shè)置有內(nèi)六角螺釘;所述工裝主軸的底端設(shè)置于傳動座的中心，工裝主軸的頂端設(shè)置有定位塊;所述定位塊上設(shè)置有用于放置鋼球的喇叭口。
[0007 ]上述銷子和內(nèi)六角螺釘?shù)臄?shù)量均為4個。
[0008]上述工裝主軸的外側(cè)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(diào)整研磨機主軸回轉(zhuǎn)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(nèi)；
[0012]1.2)將工裝的傳動座與研磨機主軸固定；
[0013]1.3)通過調(diào)節(jié)傳動座內(nèi)四個圓周均布的內(nèi)六角螺釘來調(diào)節(jié)四個銷子的相對位移，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)中心，如果回轉(zhuǎn)中心的偏差在2um內(nèi)，則結(jié)束調(diào)整，否則返回步驟1.3;
[0015]2)調(diào)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(biāo)準(zhǔn)鋼珠放在步驟I調(diào)節(jié)后的垂直主軸的喇叭口內(nèi)；
[0017]2.2)將十萬分表安裝在擺軸上，并對Φ 18標(biāo)準(zhǔn)鋼珠表面進行垂直方向壓表；
[0018]2.3)調(diào)整擺軸定位螺釘?shù)拈g隙，然后轉(zhuǎn)動研磨機主軸，同時驅(qū)動擺軸在ZY平面按設(shè)定的擺動角度的擺動；
[0019]2.4)若擺軸在Φ 18標(biāo)準(zhǔn)鋼珠表面的最大擺角所在點1、3所對應(yīng)的十萬分表表針值差在2um以內(nèi)，圓柱銷釘定位固緊擺軸，否則返回步驟2.3;
[0020]3)調(diào)整研磨機主軸球心高度:
[0021]3.1)調(diào)節(jié)垂直主軸下方的調(diào)節(jié)螺栓；
[0022]3.2)轉(zhuǎn)動研磨機主軸，同時驅(qū)動擺軸在ZY平面作設(shè)定角度的擺動；
[0023]3.3)若擺軸在Φ 18標(biāo)準(zhǔn)鋼珠表面的最大擺角所在點I或3以及Φ 18標(biāo)準(zhǔn)鋼珠表面的最高點2所對應(yīng)的十萬分表表針值一致，則調(diào)節(jié)完畢，取下Φ 18標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)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(fù)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(zhuǎn)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(shù)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(zhì)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(zhuǎn)調(diào)心示意圖；
[0043]圖2是研磨機主軸回轉(zhuǎn)調(diào)心剖視圖；
[0044]圖3是Z軸球心高度調(diào)整示意圖。
[0045]附圖標(biāo)記如下:
[0046]1-測頭;2-傳動座;3-銷子;4-內(nèi)六角螺釘;5-工裝主軸;6_半球;7_定位塊;8_標(biāo)準(zhǔn)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(cè)分別設(shè)置有四個內(nèi)六角螺釘4;工裝主軸5的底端設(shè)置于傳動座2的中心，工裝主軸5的頂端設(shè)置有定位塊7;定位塊7上設(shè)置有用于放置鋼球的喇叭口，工裝主軸的外側(cè)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(diào)整研磨機主軸回轉(zhuǎn)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(nèi)；
[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(diào)節(jié)傳動座2內(nèi)四個圓周均布的內(nèi)六角螺釘4來調(diào)節(jié)四個銷子3的相對位移，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)中心，如果回轉(zhuǎn)中心的偏差在2um內(nèi)，則結(jié)束調(diào)整，否則返回步驟1.3;
[0054]2)調(diào)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(nèi)，將Φ 18標(biāo)準(zhǔn)鋼珠8放在步驟I調(diào)節(jié)后的垂直主軸的喇叭口內(nèi)；
[0056]2.2)將十萬分表安裝在擺軸上，并對Φ 18標(biāo)準(zhǔn)鋼珠8表面進行垂直方向壓表；
[0057]2.3)調(diào)整擺軸定位螺釘?shù)拈g隙，然后轉(zhuǎn)動研磨機主軸，同時驅(qū)動擺軸在ZY平面按設(shè)定的擺動角度的擺動；
[0058]2.4)若擺軸在Φ 18標(biāo)準(zhǔn)鋼珠8表面的最大擺角所在點1、3所對應(yīng)的十萬分表表針值差在2um以內(nèi)，圓柱銷釘定位固緊擺軸，否則返回步驟2.3;
[0059]3)調(diào)整研磨機主軸球心高度:
[0060]3.1)調(diào)節(jié)垂直主軸下方的調(diào)節(jié)螺栓；
[0061 ] 3.2)轉(zhuǎn)動研磨機主軸，同時驅(qū)動擺軸在ZY平面作設(shè)定角度的擺動；
[0062]3.3)若擺軸在Φ 18標(biāo)準(zhǔn)鋼珠8表面的最大擺角所在點I或3以及Φ 18標(biāo)準(zhǔn)鋼珠8表面的最高點2所對應(yīng)的十萬分表表針值一致，則調(diào)節(jié)完畢，取下Φ 18標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)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(zhuǎn)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(zhuǎn)中心精度的調(diào)整
[0074]根據(jù)車床四爪卡盤找正原理設(shè)計了四點調(diào)心工裝，如圖1所示，通過調(diào)整相互正交的四點，用千分表檢測半球6水平回轉(zhuǎn)中心，可以調(diào)整控制在2um以內(nèi)；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(shè)計制造檢測工裝，采用Φ18標(biāo)準(zhǔn)鋼珠進行研磨機水平回轉(zhuǎn)工裝主軸5和擺軸軸線在垂直方向相交的精度調(diào)整(如圖2所示)，采用十萬分表在垂直方向壓表，調(diào)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(nèi)，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(diào)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(diào)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(fù)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(zhuǎn)中心在0.002以內(nèi)，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(zhuǎn)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(shù)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(fù)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(zhuǎn)中心在0.002以內(nèi)，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(zhuǎn)箱，檢測周轉(zhuǎn)。
【主權(quán)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(cè)設(shè)置有內(nèi)六角螺釘;所述工裝主軸的底端設(shè)置于傳動座的中心，工裝主軸的頂端設(shè)置有定位塊;所述定位塊上設(shè)置有用于放置鋼球的喇叭口。2.根據(jù)權(quán)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(nèi)六角螺釘?shù)臄?shù)量均為4個。3.根據(jù)權(quán)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(cè)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(diào)整研磨機主軸回轉(zhuǎn)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(nèi)； 1.2)將傳動座與研磨機主軸固定； 1.3)通過調(diào)節(jié)傳動座內(nèi)四個圓周均布的內(nèi)六角螺釘來調(diào)節(jié)四個銷子的相對位移，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)中心，如果回轉(zhuǎn)中心的偏差在2um內(nèi)，則結(jié)束調(diào)整，否則返回步驟1.3; 2)調(diào)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(nèi)，Φ18標(biāo)準(zhǔn)鋼珠放在步驟I調(diào)節(jié)后的喇叭口內(nèi)； 2.2)將十萬分表安裝在擺軸上，并對Φ18標(biāo)準(zhǔn)鋼珠表面進行垂直方向壓表； 2.3)調(diào)整擺軸定位螺釘?shù)拈g隙，然后轉(zhuǎn)動研磨機主軸，同時驅(qū)動擺軸在ZY平面按設(shè)定的擺動角度的擺動； 2.4)若擺軸在Φ18標(biāo)準(zhǔn)鋼珠表面的最大擺角所在點1、3所對應(yīng)的十萬分表表針值差在2um以內(nèi)，圓柱銷釘定位固緊擺軸，否則返回步驟2.3; 3)調(diào)整研磨機主軸球心高度: 3.1)調(diào)節(jié)垂直主軸下方的調(diào)節(jié)螺栓； 3.2)轉(zhuǎn)動研磨機主軸，同時驅(qū)動擺軸在ZY平面作設(shè)定角度的擺動； 3.3)若擺軸在Φ 18標(biāo)準(zhǔn)鋼珠表面的最大擺角所在點I或3以及Φ 18標(biāo)準(zhǔn)鋼珠表面的最高點2所對應(yīng)的十萬分表表針值一致，則調(diào)節(jié)完畢，取下Φ 18標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)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(quán)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(quán)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(quán)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(fù)引程頻數(shù)57頻/分鐘。8.根據(jù)權(quán)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(zhuǎn)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