一种柔性连续生产的轴承凸度滚子研磨抛光装置及其方法

技术领域

本发明涉及磨削装置技术领域，具体为一种柔性连续生产的轴承凸度滚子研磨抛光装置及其方法。

背景技术

现有技术的无心磨削和超精研设备，其工件的平移进给主要依赖于导辊的形状、机床的几何布局以及工件与导辊之间的摩擦力，由此导致导辊形状复杂，加工难度大，维护成本高，以及工件平移进给运动极为刚性。对于不同尺寸和形状的工件，需要较长时间进行设备的参数调试和维护，难以适应智能制造时代的柔性、个性化生产。本发明专利所述的加工设备，其工件的凸度成形主要依赖于工件推板的运动速度，而不是导辊形状、机床几何布局，可实现变速的工件平移进给，进而实现轴承凸度滚子的柔性、个性化的研磨抛光自动化生产。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种柔性连续生产的轴承凸度滚子研磨抛光装置及其方法，解决了上述背景技术中提出的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种柔性连续生产的轴承凸度滚子研磨抛光装置及其方法，包括滑移底板、固定立柱、两个研磨导辊、设于滑移底板下侧的导辊调节机构、进料口、设于滑移底板上的平移进给机构、磨具和收料盒,两个所述研磨导辊分别由设于所述滑移底板上以及所述固定立柱上的研磨驱动单元来驱动旋转，所述磨具由设于所述固定立柱上侧进刀机构来进行空间位置的调节，所述进料口固定设于所述滑移底板上表面，所述进料口分为储料槽、平台和导料槽，所述进料口平台上安装有工件平移机构，所述进料口导料槽下侧开设有下落口；

所述平移进给机构包括推板驱动单元、平移进给箱，平移进给滑台和推板，所述推板驱动单元安装于所述滑移底板上表面，所述平移进给箱固定安装于所述滑移底板上，所述平移进给滑台设于平移进给箱内且通过推板驱动单元控制且往复移动，所述推板固定安装于所述平移进给滑台上；

所述收料盒固定安装于所述滑移底板上端面，所述固定架、所述推板以及所述收料盒分别沿所述研磨导辊轴向依次放置。

优选的，所述工件平移机构包括固定设于所述进料口平台上的推杆电机，所述推杆电机内设有推杆。

优选的，所述推板内开设有推板槽，所述推板槽底壁靠近所述收料盒一侧低于所述推板槽底壁远离所述收料盒一侧，所述收料盒内固定铺设有海绵垫。

优选的，所述推板驱动单元包括固定安装于所述滑移底板上的第一电机，所述第一电机远离所述收料盒一侧动力连接有皮带轮组，所述皮带轮组将动力传递至设于所述平移进给箱内的进给丝杆，所述进给丝杆与所述平移进给箱内壁之间转动连接，所述进给丝杆与所述平移进给滑台之间螺纹连接。

优选的，两组所述研磨驱动单元分别包括电机支撑架、研磨电机、转轴支撑架和研磨转轴，所述电机支撑架分别固定设于所述滑移底板与所述固定立柱两侧，两个所述研磨电机分别固定安装于所述电机支撑架远离所述研磨导辊一端，所述转轴支撑架固定设于所述滑移底板与所述固定立柱两侧且位于所述电机支撑架之间，所述研磨转轴与所述研磨导辊同轴安装并由所述转轴支撑架进行支撑，所述研磨导辊直径大于所述研磨转轴直径。

优选的，所述进刀机构包括水平控制箱、水平丝杆、水平滑台、竖直控制箱和加强筋，所述水平控制箱固定安装于所述固定立柱上侧，所述水平丝杆设于所述水平控制箱内，所述水平控制箱外侧固定安装有用于带动所述水平丝杆转动的第一电机，所述水平滑台滑动设于所述水平控制箱，所述水平丝杆与所述水平滑台之间螺纹连接，所述竖直控制箱固定安装于所述水平滑台外侧，所述竖直控制箱外侧固定安装有第二电机，所述第二电机动力延伸至所述竖直控制箱内且动力连接有竖直丝杆，所述竖直控制箱内滑动安装有竖直滑台，所述竖直丝杆与所述竖直滑台之间螺纹连接，所述加强筋用于将所述磨具固定安装于所述竖直滑台上。

优选的，所述导辊调节机构包括固定设于所述滑移底板下侧的导辊调节箱，所述导辊调节箱内滑动连接有调节底座，所述调节底座内侧螺纹连接有调节丝杆，所述导辊调节箱外侧固定安装有用于驱动所述调节丝杆转动的第三电机，所述滑移底板固定安装于所述调节底座上侧，所述滑移底板上端面与所述固定立柱内下侧端面为同一平面，两个所述研磨导辊位于同一高度且位于所述推杆电机下侧。

优选的，所述工件材料为轴承钢、氮化硅和氧化锆，所述研磨导辊材质为渗碳淬火钢，所述研磨导辊表面与所述工件表面之间的摩擦力大于所述工件与所述磨具之间的摩擦力。

一种柔性连续生产的轴承凸度滚子研磨抛光方法，其特征在于，包括以下步骤。

S1、进料过程中，将若干工件放置于进料口储料槽内，推杆电机控制推杆将工件从下落口处推落，输送一个工件至研磨导辊的一端，并落入推板槽内，推板槽内侧对工件落在两个研磨导辊之间的位置进行限定，通过底板的导辊调节机构，根据工件外圆直径调节两个研磨导辊之间的间距，使工件轴心与两个研磨导辊之间相抵处的截面夹角为120°角，通过调节进刀机构，使磨具底面对工件外圆进行材料去除；

S2、加工过程中，研磨导辊同向同速旋转，进而驱动工件转动，第一电机控制推板带动工件沿研磨导辊轴向方向移动，具体方向为从靠近进料口的研磨导辊一端移动至靠近收料盒的研磨导辊一端；在旋转并平移的工件经过磨具时，与磨具接触，磨具的底面对工件外圆进行材料去除，并通过数控编程使工件往复、变速运动，当工件两侧靠近端面位置与磨具接触时，工件平移速度为慢速，进而确保工件两端材料去除多；当工件中间段与磨具接触时，工件平移速度为快速，这样工件中间段材料去除少，从而使工件母线形成凸度形状；

S3、在工件离开磨具区域后，继续保持旋转并平移，当工件移动至超过研磨导辊处时，工件从两个研磨转轴之间自由落体，推板槽的倾斜底壁使工件向靠近收料盒一侧自由落体，并由收料盒对工件进行盛接，之后，推板返回起始位置，随着新的工件落下，循环运行。

(三)有益效果

本发明提供了一种柔性连续生产的轴承凸度滚子研磨抛光装置及其方法。具备以下有益效果：

1、本方案抛弃传统贯穿式无心磨削和超精研的加工方式中对导辊和砂轮的复杂曲面形状精度以及设备几何结构调整的严重依赖，通过轴承滚子凸度成形主要依赖于加工轨迹形态，而加工轨迹形态可由数控编程精确且柔性的控制，进而实现不同尺寸、形状轴承凸度滚子的柔性研磨抛光加工。

2、本方案通过配置进料口、工件平移进给机构和收料盒的方式，保证研磨抛光工作的可连续性，进而实现轴承凸度滚子研磨抛光的柔性连续生产。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为本发明的爆炸结构示意图；

图3为本发明中平移进给机构以及固定架的结构示意图；

图4为本发明中平移进给机构的结构示意图；

图5为本发明中推板以及推板槽的示意图。

图中：11、滑移底板；12、固定立柱；13、第一电机；15、平移进给箱；16、进给丝杆；18、皮带轮组；19、平移进给滑台；20、推板；21、推板槽；22、固定架；23、进料口；24、推杆电机；25、推杆；26、下落口；27、收料盒；30、电机支撑架；31、研磨电机；32、转轴支撑架；34、研磨转轴；35、研磨导辊；40、水平控制箱；41、第一电机；42、水平丝杆；43、水平滑台；44、竖直控制箱；45、第二电机；46、竖直丝杆；47、竖直滑台；48、加强筋；49、磨具；50、导辊调节箱；51、第三电机；52、调节丝杆；53、调节底座。

具体实施方式

本发明实施例提供一种柔性连续生产的轴承凸度滚子研磨抛光装置及其方法，如图1-5所示，包括滑移底板11、固定立柱12、两个研磨导辊35、设于滑移底板11下侧的导辊调节机构、进料口23、设于滑移底板11上的平移进给机构、磨具49和收料盒27,两个研磨导辊35分别由设于滑移底板11上以及固定立柱12上的研磨驱动单元来驱动旋转，磨具49由设于固定立柱12上侧进刀机构来进行空间位置的调节，进料口23固定设于滑移底板11上表面，进料口23分为储料槽、平台和导料槽，进料口23平台上安装有工件平移机构，进料口23导料槽内用于放置若干数量的工件，工件平移机构动力端延伸至进料口23导料槽内，进料口23导料槽下侧开设有下落口26，下落口26开口为两个研磨导辊35一侧的极限位置的正上方，平移进给机构包括推板驱动单元、平移进给箱15，平移进给滑台19和推板20，推板驱动单元安装于滑移底板11上表面，平移进给箱15固定安装于滑移底板11上，平移进给滑台19设于平移进给箱15内且通过推板驱动单元控制且往复移动，推板20固定安装于平移进给滑台19上，收料盒27固定安装于滑移底板11上端面，固定架22、推板20以及收料盒27分别沿研磨导辊35轴向依次放置。

工件平移机构包括固定设于进料口23平台上的推杆电机24，推杆电机24内设有推杆25，推杆25一端延伸至进料口23导料槽内与工件接触。

如图5所示，推板20内开设有推板槽21，推板槽21的宽度大于工件的长度，进而在加工时需保持间隙配合，需要注意的是，当工件在与推板槽21底壁触碰后下落过程中，无法控制自身的掉落方向，因此本方案将推板槽21底壁靠近收料盒27一侧设置为低于推板槽21底壁远离收料盒27一侧，进而使工件经过推板槽21底壁时均能向靠近收料盒27一侧自由落体，同时本方案将收料盒27内固定铺设有海绵垫，避免工件掉落由于磕碰而受损。

如图4所示，推板驱动单元包括固定安装于滑移底板11上的第一电机13，第一电机13远离收料盒27一侧动力连接有皮带轮组18，第一电机13通过联轴器带动皮带轮组18内主动轮进行转动，皮带轮组18主动轮通过皮带将动力传递至设于平移进给箱15内的进给丝杆16，进给丝杆16与平移进给箱15内壁之间转动连接，进给丝杆16与平移进给滑台19之间螺纹连接，平移进给箱15内设有用于限制平移进给滑台19水平滑动的滑轨，进给丝杆16通过螺纹带动平移进给滑台19位于平移进给箱15内水平移动。

如图3所示，两组研磨驱动单元分别包括电机支撑架30、研磨电机31、转轴支撑架32和研磨转轴34，电机支撑架30分别固定设于滑移底板11与固定立柱12两侧，两个研磨电机31分别固定安装于电机支撑架30远离研磨导辊35一端，转轴支撑架32固定设于滑移底板11与固定立柱12两侧且位于电机支撑架30之间，研磨转轴34与研磨导辊35同轴安装并由转轴支撑架32进行支撑，研磨导辊35直径大于研磨转轴34直径，两个研磨转轴34的转动方向相同。

如图2所示，进刀机构包括水平控制箱40、水平丝杆42、水平滑台43、竖直控制箱44和加强筋48，水平控制箱40固定安装于固定立柱12上侧，水平丝杆42设于水平控制箱40内，水平控制箱40外侧固定安装有用于带动水平丝杆42转动的第一电机41，水平滑台43滑动连接于水平控制箱40，水平控制箱40内设有用于限制水平滑台43水平滑动的滑轨，水平丝杆42与水平滑台43之间螺纹连接，竖直控制箱44固定安装于水平滑台43外侧，竖直控制箱44外侧固定安装有第二电机45，第二电机45动力延伸至竖直控制箱44内且动力连接有竖直丝杆46，竖直控制箱44内滑动安装有竖直滑台47，竖直控制箱44内设有用于限制竖直滑台47竖直滑动的滑轨，竖直丝杆46与竖直滑台47之间螺纹连接，加强筋48用于将磨具49固定安装于竖直滑台47上。

当工作人员需要对磨具49的水平位置进行调节时，通过控制第一电机41启动，第一电机41通过联轴器带动水平丝杆42转动，水平丝杆42通过螺纹带动水平滑台43位于水平控制箱40内水平移动，进而带动竖直控制箱44水平移动，竖直控制箱44通过加强筋48带动磨具49水平移动。

当工作人员需要对磨具49的垂直位置进行调节时，通过启动第二电机45，第二电机45通过联轴器带动竖直丝杆46转动，竖直丝杆46通过螺纹带动竖直滑台47升降，进而通过加强筋48带动磨具49进行升降调节。

导辊调节机构包括固定设于滑移底板11下侧的导辊调节箱50，导辊调节箱50内滑动连接有调节底座53，导辊调节箱50内设有用于限制调节底座53移动的滑轨，调节底座53内侧螺纹连接有调节丝杆52，导辊调节箱50外侧固定安装有用于驱动调节丝杆52转动的第三电机51，滑移底板11固定安装于调节底座53上侧，滑移底板11上端面与固定立柱12内下侧端面为同一平面，两个研磨导辊35位于同一高度且位于推杆电机24下侧。

当工作人员需要对两个研磨导辊35之间的间距进行调节时，启动第三电机51，第三电机51通过联轴器带动调节丝杆52转动，调节丝杆52通过螺纹带动调节底座53位于导辊调节箱50平移，进而带动整个滑移底板11进行平移，滑移底板11通过带动电机支撑架30以及转轴支撑架32移动使两个研磨导辊35之间的间距进行改变。

本方案中待加工工件材料为轴承钢、氮化硅和氧化锆，研磨导辊35材质为渗碳淬火钢，研磨导辊35表面与工件表面之间的摩擦力大于工件与磨具49之间的摩擦力，两个研磨导辊35通过表面摩擦力带动工件转动，进而利用磨具49对工件进行研磨抛光。

本方案中一个工件的加工分为三个阶段：

S1、进料过程中，将若干工件放置于进料口23储料槽内，推杆电机24控制推杆25将工件从下落口26处推落，输送一个工件至研磨导辊35的一端，并落入推板槽21内，推板槽21内侧对工件落在两个研磨导辊35之间的位置进行限定，通过底板的导辊调节机构，根据工件外圆直径调节两个研磨导辊35之间的间距，使工件轴心与两个研磨导辊35之间相抵处的截面夹角为120°角，通过调节进刀机构，使磨具底面对工件外圆进行材料去除；

S2、加工过程中，研磨导辊35同向同速旋转，进而驱动工件转动，第一电机13控制推板20带动工件沿研磨导辊35轴向方向移动，具体方向为从靠近进料口的研磨导辊35一端移动至靠近收料盒27的研磨导辊35一端；在旋转并平移的工件经过磨具49时，与磨具49接触，磨具49的底面对工件外圆进行材料去除，并通过数控编程使工件往复、变速运动，当工件两侧靠近端面位置与磨具49接触时，工件平移速度为慢速，进而确保工件两端材料去除多；当工件中间段与磨具49接触时，工件平移速度为快速，这样工件中间段材料去除少，从而使工件母线形成凸度形状；

S3、在工件离开磨具区域后，继续保持旋转并平移，当工件移动至超过研磨导辊35处时，工件从两个研磨转轴34之间自由落体，推板槽21的倾斜底壁使工件向靠近收料盒27一侧自由落体，并由收料盒27对工件进行盛接，之后，推板返回起始位置，随着新的工件落下，循环运行。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。