一种用于微小球体加工的加工装置及加工方法

1.本发明涉及轴承制造技术领域，具体是一种用于微小球体加工的加工装置及加工方法。

背景技术：

2.微型轴承是指公制系列，外径小于9mm；英制系列，外径小于9.525mm的各类轴承，主要材质有碳钢、轴承钢、不锈钢、塑料、陶瓷等，其中内径最小可以做到0.6mm，一般内径为1mm的较多。微型轴承适用于各类工业设备、小型回转电机等高转速低噪音领域，如：办公器械，微型电机，仪表仪器，激光雕刻，小型钟表，软驱动器，压力转子，齿科牙钻，硬盘马达，步进电机，录像机磁鼓，玩具模型，计算机散热风扇，点钞机，传真机等等相关领域。
3.高精度微小轴承球是实现微型轴承转动的重要元件，其精度对微型轴承的使用性能和寿命有着直接的影响，进而影响应用有微型轴承的机械设备的整体性能，高精度微小轴承球是设备中重中之重的基础元件。
4.目前，高精度微小轴承球主要采用研磨方法加工，研磨加工通常是在磨具与工件之间加入磨料,并通过磨具、工件、磨料三者之间的相互作用达到材料去除的一种加工方法。但是这个传统研磨加工方法的生产工艺受到人为因素的影响，一致性和稳定性较差，加工效率低、成本高，难以获得高球度的硬质材料精密球，使其应用仍受到限制。国内外学者试图从几何与运动角度提出新的研磨方式，从工艺参数或物理、化学角度研究新的研磨工艺，力求探索硬质材料球研磨机理，建立加工精度高、加工效率高、成本低的加工方法，以推广硬质材料精密球的应用，但考虑其批量生产,目前只能局限于实验室试验阶段而未能投入实际应用。一直以来，球体的研磨加工只是一种工艺技术，没有形成完整的理论体系。随着科技的发展，对球体精度的要求日益升高，而传统研磨方式下球坯只能做相对方位不变的运动，球坯表面无法得到均匀研磨，限制了球形偏差的进一步降低和加工效率的进一步提高。

技术实现要素：

5.为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明的第一个发明目的在于提供一种用于微小球体加工的加工装置，该加工装置结构巧妙，能够有效提高对微小球体的加工速率，同时保证微小球体的球度，以满足微小球体的使用性能，有利于该加工装置在轴承制造技术领域的推广及应用。本发明的第二个发明目的在于提供一种用于微小球体加工的加工方法，基于上述一种用于微小球体加工的加工装置，其动作简单、可靠性强、耐用性高，与当前技术相比，更适合于微小球体的加工。
6.为了实现上述第一个发明目的，本发明采用以下技术方案:一种用于微小球体加工的加工装置，包括研磨盘驱动机构与设置于研磨机的球体研磨加工机构，所述研磨盘驱动机构用于驱动所述球体研磨加工机构；所述球体研磨加工机构包括下研磨盘、上研磨盘外盘及上研磨盘内盘，所述上研磨盘内盘安装于所述上研磨盘外盘内并连接研磨机上主
轴，所述下研磨盘安装于所述上研磨盘外盘底部并连接研磨机下主轴，且所述下研磨盘、所述上研磨盘外盘及所述上研磨盘内盘之间形成供微小球体放置的处理槽。
7.作为本发明的一种优选方案，所述处理槽的截面呈倒“v”型。
8.作为本发明的一种优选方案，所述研磨机上主轴外套装有滚动轴承，所述上研磨盘外盘形成安装槽，所述滚动轴承安装于所述安装槽内。
9.作为本发明的一种优选方案，所述滚动轴承为深沟球轴承。
10.作为本发明的一种优选方案，所述研磨盘驱动机构包括电机控制器、电机驱动器、驱动电机、两个同步套及同步带，其一所述同步套安装于所述驱动电机的输出端，另一所述同步套套装于所述上研磨盘外盘外，所述同步带用于连接两个所述同步套；所述电机控制器用于设置所述驱动电机转速，所述电机驱动器用于驱动所述驱动电机。
11.作为本发明的一种优选方案，所述电机控制器、所述电机驱动器及所述驱动电机外置于所述研磨机设置，所述研磨机侧边连接有支撑板，所述支撑板底部设有支撑柱，所述电机控制器、所述电机驱动器及所述驱动电机安装于所述支撑板。
12.作为本发明的一种优选方案，所述驱动电机安装于电机支撑架，所述电机支撑架安装于所述支撑板。
13.作为本发明的一种优选方案，还包括研磨液供给机构，所述研磨液供给机构包括研磨液容器、通液管及研磨液驱动泵，所述研磨液驱动泵与所述研磨液容器之间通过所述通液管连通；所述通液管一端设于所述研磨液容器内，另一端开口朝向所述下研磨盘设置。
14.作为本发明的一种优选方案，所述研磨液驱动泵为蠕动泵。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中的一种用于微小球体加工的加工装置，该装置结构巧妙，通过将微小球体放置在由下研磨盘、上研磨盘外盘及上研磨盘内盘形成的处理槽内，再分别通过驱动机构驱动下研磨盘、上研磨盘外盘及上研磨盘内盘，三个盘同时转动对微小球体进行磨削，即通过研磨盘的三个接触点以及磨料对微小球体的材料进行去除，从而完成对微小球体的加工，能够有效提高对微小球体的加工速率，同时保证微小球体的球度，以满足微小球体的使用性能，有利于该加工装置在轴承制造技术领域的推广及应用。
16.进一步地，本发明中的处理槽的截面呈倒“v”型设置，将微小球体放置在该“v”型槽内，保证微小球体至少三面进行同时磨削，以保证加工装置的加工速率。
17.为了实现上述第二个发明目的，本发明采用以下技术方案:一种用于微小球体加工的加工方法，基于上述一种用于微小球体加工的加工装置；具体地，包括以下步骤：步骤1、将上研磨盘外盘与上研磨盘内盘组装成的上研磨盘放置在研磨机的研磨机上主轴连接处；步骤2、将微小球体放置在上研磨盘与下研磨盘形成的处理槽内；步骤3、启动研磨机，所述上研磨盘内盘在研磨机上主轴的驱动下转动，所述下研磨盘在研磨机下主轴的驱动下转动，所述研磨盘驱动机构驱动所述上研磨盘外盘转动，且研磨机上主轴会下降使上研磨盘与下研磨盘接触，微小球体在上研磨盘与下研磨盘的作用下在处理槽内自转及公转。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中的一种用于微小球体加工的加工方法，与现有技术中的研磨机的研磨方法相比，能够有效提高加工速率，同时保证微小球体的加工品质，有利于上述加工方法在轴承制造技术领域的推广及应用。
附图说明
19.图1是实施例中一种用于微小球体加工的加工装置的结构示意图；图2是实施例中一种用于微小球体加工的加工装置中研磨盘的组装示意图。
20.附图标记：1、研磨盘驱动机构；1-1、电机控制器；1-2、电机驱动器；1-3、驱动电机；1-4、同步套；1-5、同步带；1-6、电机支撑架；2、球体研磨加工机构；2-1、下研磨盘；2-2、上研磨盘外盘；2-2-1、安装槽；2-3、上研磨盘内盘；2-4、处理槽；3、研磨液供给机构；3-1、研磨液容器；3-2、通液管；3-3、研磨液驱动泵；4、微小球体；5、研磨机上主轴；6、滚动轴承；7、支撑板；8、支撑柱；9、研磨机。
具体实施方式
21.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
23.下面结合附图对本发明实施例作详细说明。
24.实施例：如图1至图2所示，一种用于微小球体加工的加工装置，配合现有技术中的研磨机9使用，主要由研磨盘驱动机构1与设置于研磨机9的球体研磨加工机构2组成，上述研磨盘驱动机构1用于驱动上述球体研磨加工机构2，以实现对微小球体4的研磨加工。具体地，上述球体研磨加工机构2包括下研磨盘2-1、上研磨盘外盘2-2及上研磨盘内盘2-3，上述上研磨盘内盘2-3安装在上述上研磨盘外盘2-2内并连接研磨机上主轴5，上述下研磨盘2-1安装在上述上研磨盘外盘2-2底部并连接研磨机下主轴（图中未示出），上述下研磨盘2-1、上述上研磨盘外盘2-2及上述上研磨盘内盘2-3之间形成供微小球体4放置的处理槽2-4，上述处理槽2-4的截面呈倒“v”型设置，将微小球体4放置在v型槽内时，微小球体4的侧面与上述上研磨盘外盘2-2及上述上研磨盘内盘2-3接触，微小球体4的底面与下研磨盘2-1基础，即保证微小球体4至少三点同时进行研磨加工，以提高加工速率。本实施例通过将微小球体4放置在处理槽2-4内，再通过驱动机构分别驱动下研磨盘2-1、上述上研磨盘外盘2-2及上述上研磨盘内盘2-3，并在磨料的作用下实现对微小球体4表面的加工。
25.本实施中的上研磨盘外盘2-2整体为柱状结构，且内部形成环形通槽，在靠近上研磨盘外盘2-2顶部的地方设置有呈凹形状的安装槽2-2-1，并在安装槽2-2-1内安装滚动轴承6，滚动轴承6为两个，两个滚动轴承6上下堆叠设置，并将位于上面的滚动轴承6套装在研磨机上主轴5外，将位于下面的滚动轴承6套装在研磨机下主轴外，用于保证上研磨盘外盘2-2与上研磨盘内盘2-3的同轴度，进而保证加工效果。环形通槽下半部分为光滑的斜面，上研磨盘内盘2-3为凸型结构，结构下方为对称的倒角斜面，其中上方为长斜面，下方为短斜面，下方斜面的高度根据微小球体4的直径大小确定，上述上研磨盘外盘2-2与上述上研磨盘内盘2-3组装完成后，二者的斜面形成加工上述供微小球体4的v型状的处理槽2-4。滚动
轴承6为深沟球轴承，深沟球轴承适用于高转速甚至极高转速的运行，而且非常耐用，无需经常维护，进而降低上述加工装置的加工成本；深沟球轴承摩擦系数小，结构简单，制造成本低，易达到较高制造精度。
26.本实施例中的上述研磨盘驱动机构1包括电机控制器1-1、电机驱动器1-2、驱动电机1-3、两个同步套1-4及同步带1-5，其一上述同步套1-4安装在上述驱动电机1-3的输出端，另一上述同步套1-4套装于上述上研磨盘外盘2-2外，上述同步带1-5用于连接两个上述同步套1-4；上述电机控制器1-1用于设置上述驱动电机1-3转速，上述电机驱动器1-2用于驱动上述驱动电机1-3。为了降低上述电机控制器1-1、上述电机驱动器1-2及上述驱动电机1-3对研磨机9造成影响，将上述电机控制器1-1、上述电机驱动器1-2及上述驱动电机1-3外置于上述研磨机9设置，在上述研磨机9侧边连接有支撑板7，上述支撑板7底部设有支撑柱8，上述电机控制器1-1、上述电机驱动器1-2及上述驱动电机1-3安装在上述支撑板7。具体地，在支撑板7上形成螺孔，将支撑柱8与支撑板7连接的一端加工成螺纹段，将支撑柱8与支撑板7之间螺纹连接，实现支撑柱8与支撑板7之间的可拆卸连接，降低拆装难度。为了保证驱动电机1-3的稳定性，将上述驱动电机1-3安装在电机支撑架1-6，上述电机支撑架1-6安装在上述支撑板7。具体地，在支撑板7上形成安装孔，与之相适配地，在电机支撑架1-6形成安装孔，通过在安装孔内穿设锁紧螺栓等连接件实现电机支撑架1-6在支撑板7上的固定安装，以保证驱动电机1-3在使用过程中的稳定性。当需要移动驱动电机1-3的安装位置时，只需拆卸电机支撑架1-6即可。
27.下研磨盘2-1由铸铁材质制成平盘，其上表面为平滑表面，下表面加工有三个键槽，与之适配地，在研磨机9上设置三个销键，通过将三个销键安装在三个键槽内，实现研磨机9与下研磨盘2-1之间的连接，降低下研磨盘2-1的安装难度。
28.本实施例中的上研磨盘内盘2-3、上研磨盘外盘2-2与下研磨盘2-1之间为偏心放置，偏心距取决于微小球体4的圆度收敛速度和去除率。
29.为了保证研磨速率，本实施例中还包括研磨液供给机构3，上述研磨液供给机构3包括研磨液容器3-1、通液管3-2及研磨液驱动泵3-3，上述研磨液驱动泵3-3与上述研磨液容器3-1之间通过上述通液管3-2连通。研磨液驱动泵3-3为蠕动泵，蠕动泵主要由三部分组成：驱动器、泵头及泵管，在使用过程中，流体只接触泵管，不接触泵体，能够有效降低流体被污染等现象发生的概率，进而使研磨液可重复使用，降低加工成本。通液管3-2为橡胶管，主要是因为橡胶管具有较好的抗拉、抗压强度，能够有效保证通液管3-2的使用寿命，降低使用成本。启动蠕动泵，研磨液在蠕动泵的作用下通过橡胶管流动到下研磨盘2-1上，进而从研磨盘缝隙进入v型槽，形成对v型槽内加工球体的切削作用。
30.一种用于微小球体加工的加工方法，包括以下步骤：步骤1、将上研磨盘外盘2-2与上研磨盘内盘2-3组装成的上研磨盘放置在研磨机2的研磨机上主轴5连接处；步骤2、将微小球体4放置在上研磨盘与下研磨盘2-1形成的处理槽2-4内，在此过程中，可以在上研磨盘上表面放置磁铁，以保证微小球体4不会因为重力作用脱离v型槽，在研磨机9启动后，取下上研磨盘上表面的磁铁，使v型槽内的微小球体4在受到上研磨盘与下研磨盘作用力的条件下进行研磨，直到实验结束；步骤3、启动研磨机2，上述上研磨盘内盘2-3在研磨机上主轴5的驱动下转动，上述
下研磨盘2-1在研磨机下主轴的驱动下转动，上述研磨盘驱动机构1驱动上述上研磨盘外盘2-2转动，且研磨机上主轴5会下降使上研磨盘与下研磨盘2-1接触，待上研磨盘整体与下研磨盘2-1接触时，同步带1-5一端套在上研磨盘外盘2-2的上，另一端套在驱动电机1-3输出端的同步套1-4上，挪动研磨机9的上半部分，使同步带1-5处于张紧状态，微小球体4在上研磨盘与下研磨盘2-1的作用下在处理槽2-4内自转及公转。
31.具体地，加工参数如表1所示：表1偏心式自转角主动控制的微小球体研磨参数上研磨盘内盘转速/rpm的转速为-20至-50，表示的是其逆转的转速。
32.在同一批球体加工前后，各取五个球体进行圆度测量，每个球体测量三次取平均值，在上述加工条件下，测量结果表明，所加工球体的平均圆度从加工前的0.85降到了0.30左右。
33.由上述数据可知，该加工方法对成球加工有着较好的作用。
34.本实施例中的一种用于微小球体加工的加工装置，通过将微小球体4放置在v形槽内，然后分别由研磨机9本身驱动上研磨盘内盘2-3和下研磨盘2-1转动，再由驱动电机1-3驱动同步套1-4，通过同步带1-5的摩擦力带动上研磨盘外盘2-2转动，三个盘同时转动完成对微小球体4的磨削作用，通过研磨盘的三个接触点以及磨料对球体的材料去除作用从而完成对球体的加工，提高对微小球体4的加工速率，同时保证微小球体4的球度，以满足微小球体4的使用性能，有利于该加工装置在轴承制造技术领域的推广及应用。
35.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
36.尽管本文较多地使用了图中附图标记：1、研磨盘驱动机构；1-1、电机控制器；1-2、电机驱动器；1-3、驱动电机；1-4、同步套；1-5、同步带；1-6、电机支撑架；2、球体研磨加工机构；2-1、下研磨盘；2-2、上研磨盘外盘；2-2-1、安装槽；2-3、上研磨盘内盘；2-4、处理槽；3、研磨液供给机构；3-1、研磨液容器；3-2、通液管；3-3、研磨液驱动泵；4、微小球体；5、研磨机
上主轴；6、滚动轴承；7、支撑板；8、支撑柱；9、研磨机等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

技术特征：

2）转动，且研磨机上主轴（5）会下降使上研磨盘与下研磨盘（2-1）接触，微小球体（4）在上研磨盘与下研磨盘（2-1）的作用下在处理槽（2-4）内自转及公转。

技术总结

本发明涉及一种用于微小球体加工的加工装置，包括研磨盘驱动机构与设置于研磨机的球体研磨加工机构，研磨盘驱动机构用于驱动球体研磨加工机构；球体研磨加工机构包括下研磨盘、上研磨盘外盘及上研磨盘内盘，上研磨盘内盘安装于上研磨盘外盘内并连接研磨机上主轴，下研磨盘安装于上研磨盘外盘底部并连接研磨机下主轴，且下研磨盘、上研磨盘外盘及上研磨盘内盘之间形成供微小球体放置的处理槽。该加工装置结构巧妙，能够有效提高对微小球体的加工速率，同时保证微小球体的球度，以满足微小球体的使用性能。一种用于微小球体加工的加工方法，其动作简单、可靠性强、耐用性高，与当前技术相比，更适合于微小球体的加工。更适合于微小球体的加工。更适合于微小球体的加工。