轴承滚子球基面分区研磨设备的制作方法

2021-01-30 18:01:10|

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本发明涉及轴承滚子加工技术领域，具体涉及一种轴承滚子球基面分区研磨设备。

背景技术：

轴承滚子的两端面与周侧面之间为球基面，亦即轴承滚子的两端面与周侧面之间的倒角为圆角，并且处处相等。

该圆角通常是使用研磨区为内球面的研磨轮研磨而成的。现有的设备是使用单一的夹具夹持一个轴承滚子，然后沿着研磨轮的轴线方向运动，并且保持一定的进给量(垂直于研磨轮的轴线方向的进给方向)，通过该进给量保持圆角的圆角的大小，亦即球基面的半径大小。生产效率低下，由于夹具的制造、夹持误差，引起尺寸偏差大，亦即尺寸稳定性不够。

因此，需要一种轴承滚子球基面分区研磨设备，以克服上述问题的发生。

技术实现要素：

为了解决上述问题，即为了解决生产效率低下、尺寸偏差大、尺寸稳定性差的问题，本发明实施例提供了一种轴承滚子球基面分区研磨设备，其包括：

机架；

公转机构，所述公转机构包括公转盘和驱动所述公转盘可转动地安装于所述机架的第一动力组件，所述公转盘上设置有至少两个容纳槽，所述至少两个容纳槽的开口背离所述公转盘的轴线，所述至少两个容纳槽均匀布置在所述公转盘的轴线的周侧，所述容纳槽的深度大于轴承滚子的高度；

自转机构，所述自转机构包括自转盘和驱动所述自转盘相对于所述公转盘反向可转动地安装于所述机架的第二动力组件，所述自转盘与所述公转盘同轴，并且所述自转盘位于所述公转盘的下方，所述自转盘与所述公转盘之间的距离小于轴承滚子的小端半径；

送料机构，安装于所述机架，并且位于公转盘的外侧；

研磨轮，在第三动力组件的驱动下可转动地安装于所述机架，所述研磨轮的外缘为内球面形状的研磨区，所述研磨区的开口朝向所述公转盘并且所述研磨轮的轴线与承载于所述自转盘的轴承滚子的端的圆心位于同一平面内，所述研磨区包括沿所述公转盘的转动方向依次设置的第一研磨区、第二研磨区和第三研磨区，所述第一研磨区、所述第二研磨区和所述第三研磨区的研磨颗粒的目数依次减小。

进一步的，所述送料机构包括送料管、介质箱、介质管和介质泵，其中：

所述送料管为软管，所述送料管的入料口连通至振动盘，所述送料管的出料口紧邻任一个所述容纳槽；

所述介质箱通过所述介质管连通至所述送料管，所述介质管靠近所述入料口并且所述介质管的延伸方向与轴承滚子在所述送料管内被输送的方向之间的夹角送料动力夹角，所述送料动力夹角为锐角，所述介质泵安装于所述介质管。

进一步的，所述送料机构还包括电磁阀和泄压管，其中：

所述电磁阀安装于所述送料管的出料口安装，所述电磁阀上集成有计时器，所述电磁阀与所述介质泵联动；所述泄压管的第一端连通至所述送料管，所述泄压管的第一端固定有内设贯穿孔的挡料部件或者所述泄压管的第一端的内径小于轴承滚子的小端直径，所述泄压管的第二端连通至所述介质箱。

进一步的，所述泄压管设置于所述送料管的上方，所述泄压管的第一端的延伸方向与轴承滚子在所述送料管内被输送的方向之间的夹角为泄压夹角，所述泄压夹角大于90°。

进一步的，所述第一动力组件包括依次传动连接的第一动力单元和转动轴，所述转动轴可转动地安装于所述机架，所述转动轴的动力输出端与所述公转盘同轴固定连接；

所述第二动力组件包括依次传动连接的第二动力单元和转动筒，所述转动筒套装与所述转动轴外，所述转动筒的动力输出端与所述自转盘同轴固定连接；

所述转动轴与所述转动筒之间安装有第一圆锥滚子轴承；

所述转动筒的外部套装有固定筒，所述转动筒与所述固定筒之间安装有第二圆锥滚子轴承，所述固定筒固定于所述机架。

进一步的，还包括控制器，所述第一动力组件的控制端、所述第二动力组件的控制端、所述第三动力组件的控制端和所述送料机构的控制端均与所述控制器信号连接；

还包括与所述控制器信号连接的卡料检测单元，所述卡料检测单元固定于所述机架用于检测不能随公转盘同步转动而向上弹跳的轴承滚子。

进一步的，所述公转盘与所述自转盘紧邻，所述容纳槽上方贯通或设置具有内圆柱面的遮挡部。

进一步的，还包括挡料板，所述挡料板为轴线与所述公转盘重合的弧形薄板，所述挡料板的第一端紧邻所述研磨轮的入料侧，所述挡料板的第二端沿所述自转盘的转动方向延伸，所述挡料板延伸的弧线所成的圆心角不大于90°；

所述挡料板朝向所述公转盘的一侧可转动地安装有多组导向辊。

进一步的，所述自转盘对应所述容纳槽的位置形成与轴承滚子的斜度相同的调平斜面。

进一步的，还包括接料机构，所述接料机构接料盘、接料管和接料容器，其中：

所述接料盘为沿弧形延伸的薄板，所述接料盘的第一端紧邻所述公转盘并且位于所述研磨轮的出料侧，所述接料盘的第二端沿背离所述研磨轮的方向延伸，所述接料盘的外缘设置有出料口，所述接料管的第一端连接至所述出料口，所述接料管的第二端连通至所述接料容器；

所述接料盘的高度沿靠近所述出料口的方向逐渐减小，所述接料管的高度沿从所述接料管的第一端向所述接料管的第二端的高度逐渐减小。

本发明实施例的有益效果为：

通过送料机构将轴承滚子逐一送入公转盘的容纳槽中，在第一动力组件的驱动下公转盘转动带动轴承滚子以所述公转盘的轴线为圆心进行整体转动；

在第二动力组件的驱动下自转盘相对于公转盘反向转动，轴承滚子在自转盘对其的摩擦力的带动下自转，转动方向为其上侧向后(公转盘的转动方向为前，后与前相反)转动，在转速未达到轴承滚子相对于自转盘滑动前，轴承滚子的自转速度等于公转盘的线速度与自转盘的线速度之和，亦即公转盘、自转盘转动速度不大时就可获得较大的轴承滚子自转速度，从而使得单位时间内轴承滚子能够转动更多的圈数，从而使得同等研磨量的前提下减小了每转动一圈的研磨量，避免每转动一圈研磨量过大时造成的磨削不均匀，从而保证球基面的r角偏差小、尺寸稳定性高；

在随公转盘公转、自转盘自转的同时轴承滚子受到离心力作用，在该离心力作用下轴承滚子被压在研磨区，从而进行研磨，亦即只要通过调整公转盘的转速、自转盘的转速就可以调节轴承滚子所受的离心力大小，该离心力等于轴承滚子与研磨区之间的压力，也就是说，可以调节将轴承滚子压在研磨区上的压力，从而调节了磨削量，亦即调节了球基面r角所对应的的圆心角的大小，也就是说调节了球基面r角的弧长，该调节方式精确，零件加工、装配精度的影响，进一步提高了球基面的r角的尺寸稳定性，避免通过夹具夹持后靠压力传感器、夹具的行程来调节引起的响应时间长、受零件加工、装配精度影响大的问题；

公转盘上的容纳槽数量可根据实际情况进行灵活设置，从而保证了研磨作业连续，并且只要保证公转盘的加工精度、装配精度即可保证球基面的r角具备较高的尺寸稳定性，容易控制；

研磨区的研磨颗粒的目数沿公转盘的转动方向依次减小，使得轴承滚子与研磨区之间的压力不变(如上所述该压力与公转盘、自转盘的转速有关)的前提下磨削量依次减小，从而进一步保证加工精度。

附图说明

图1为轴承滚子球基面分区研磨设备一实施例第一视角的立体结构示意图；

图2为图1中区域z1的局部放大图；

图3图1中区域z2的局部放大图；

图4图1中区域z3的局部放大图；

图5为轴承滚子球基面分区研磨设备一实施例第二视角的立体结构示意图；

图6为图5中区域y的局部放大图；

图7为轴承滚子球基面分区研磨设备一实施例第三视角的立体结构示意图；

图8为公转机构一实施例的立体结构示意图；

图9为自转机构一实施例的立体结构示意图；

图10为转动轴、转动筒及固定筒一种装配方式；

图11为研磨轮一实施例的立体结构示意图；

图12为圆锥轴承滚子一实施例的主视图。

图中：

200、公转机构；210、公转盘；211、容纳槽；212、翅片；220、第一动力组件；221、第一动力单元；222、转动轴；223、第一圆锥滚子轴承；230、第一主动齿轮；240、第一从动齿轮；

300、自转机构；310、自转盘；311、调平斜面；320、第二动力组件；321、第二动力单元；322、转动筒；323、第二圆锥滚子轴承；330、第二主动齿轮；340、第二从动齿轮；

400、送料机构；410、送料管；420、介质箱；430、介质管；431、送料动力夹角；440、介质泵；450、电磁阀；460、泄压管；461、泄压夹角；

500、研磨轮；510、第一研磨区；520、第二研磨区；530、第三研磨区；

610、固定筒；620、卡料检测单元；

700、挡料板；710、导向辊；

800、接料机构；810、接料盘；811、出料口；820、接料容器；

900、圆锥轴承滚子；910、球基面。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

参见图1至图12，本发明实施例提供了一种轴承滚子球基面分区研磨设备，其包括：

机架(图中未画出)；

公转机构200，所述公转机构包括公转盘210和驱动所述公转盘可转动地安装于所述机架的第一动力组件220，所述公转盘上设置有至少两个容纳槽211，所述至少两个容纳槽的开口背离所述公转盘的轴线，所述至少两个容纳槽均匀布置在所述公转盘的轴线的周侧，所述容纳槽的深度大于轴承滚子的高度；

自转机构300，所述自转机构包括自转盘310和驱动所述自转盘相对于所述公转盘反向可转动地安装于所述机架的第二动力组件320，所述自转盘与所述公转盘同轴，并且所述自转盘位于所述公转盘的下方，所述自转盘与所述公转盘之间的距离小于轴承滚子的小端半径；

送料机构400，安装于所述机架，并且位于公转盘的外侧；

研磨轮500，在第三动力组件的驱动下可转动地安装于所述机架，所述研磨轮的外缘为内球面形状的研磨区，所述研磨区的开口朝向所述公转盘并且所述研磨轮的轴线与承载于所述自转盘的轴承滚子的端的圆心位于同一平面内，所述研磨区包括沿所述公转盘的转动方向依次设置的第一研磨区510、第二研磨区520和第三研磨区530，所述第一研磨区、所述第二研磨区和所述第三研磨区的研磨颗粒的目数依次减小。

通过送料机构将轴承滚子逐一送入公转盘的容纳槽中，在第一动力组件的驱动下公转盘转动带动轴承滚子以所述公转盘的轴线为圆心进行整体转动。

公转盘上的容纳槽数量可根据实际情况进行灵活设置，从而保证了研磨作业连续，并且只要保证公转盘的加工精度、装配精度即可保证球基面的r角具备较高的尺寸稳定性，容易控制。

需要说明的是，所述送料机构包括送料管410、介质箱420、介质管430和介质泵440，其中：

所述送料管为软管，所述送料管的入料口连通至振动盘，所述送料管的出料口紧邻任一个所述容纳槽；

所述介质箱通过所述介质管连通至所述送料管，所述介质管靠近所述入料口并且所述介质管的延伸方向与轴承滚子在所述送料管内被输送的方向之间的夹角送料动力夹角431，所述送料动力夹角为锐角，所述介质泵安装于所述介质管。

在介质泵的动力下介质箱内的液态介质(可以为水，也可以为油性的流体，该油性的流体对轴承滚子在送料管内的输送起到润滑作用，使得轴承滚子的输送更加顺畅)从介质管进入送料管，并且向送料管的出料口流动，锐角的送料动力夹角使得轴承滚子能够被沿着从送料管的入料口向送料管的出料口的方向单向输送，并且液态介质对轴承滚子的推动作用使得轴承滚子可顺利输送至容纳槽，然后由于容纳槽的阻挡，大多数液态介质从容纳槽、轴承滚子上流下，轴承滚子被研磨，少数液态介质还附着在轴承滚子、容纳槽上，大大减小了轴承滚子与容纳槽之间的摩擦、轴承滚子与其下方的自转盘的摩擦，也减轻了轴承滚子的摩擦生热，亦即对轴承摩擦生热进行降温，避免或至少减轻了轴承滚子由于姿态(其轴线与公转盘的径向之间的夹角过大)不确定卡死在容纳槽，进一步保证了轴承滚子尺寸加工的精确性。

另外，所述送料机构还包括电磁阀450和泄压管460，其中：

通过电磁阀的设置，使得两个先后从送料管送出轴承滚子的时间可控，便于精确控制、调节上述时间，以使得公转盘转动过程中轴承滚子可被精确地送入容纳槽中，避免送出的轴承滚子碰撞到两个相邻的容纳槽之间的翅片212上。另外，当电磁阀关闭时，介质泵可不停机地持续工作，将介质泵入送料管，避免介质泵频繁启停造成的震动，并且当公转盘转速较快、两个容纳槽之间的距离较小时，介质泵的启停周期特别短，造成无法实现启停(还没完全停止就需要再次开启)，本实施例的电磁阀关闭后介质泵可持续工作，泵入的过多介质可从泄压管流出并且又流入到介质箱以备用，避免了介质的浪费、污染现场环境。

进一步的，所述泄压管设置于所述送料管的上方，所述泄压管的第一端的延伸方向与轴承滚子在所述送料管内被输送的方向之间的夹角为泄压夹角461，所述泄压夹角大于90°。泄压夹角的角度设置可保证电磁阀关闭后多余的介质顺畅流出。

第一动力组件的一种具体方式为：其包括依次传动连接的第一动力单元221和转动轴222，所述转动轴可转动地安装于所述机架，所述转动轴的动力输出端与所述公转盘同轴固定连接；

第二动力组件的一种具体方式为：其包括依次传动连接的第二动力单元321和转动筒322，所述转动筒套装与所述转动轴外，所述转动筒的动力输出端与所述自转盘同轴固定连接；

所述转动轴与所述转动筒之间安装有第一圆锥滚子轴承223，该第一圆锥滚子轴承的存在径向上：对转动轴、转动筒的转动起到支撑作用，避免转动轴、转动筒的长度过长造成中间部位横摆幅度过大，同时第一；轴向上可承受转动轴、转动筒之间轴向的相对位移产生的剪应力，分担竖直设置的转动轴、转动筒在竖直方向上受的剪应力，提高转动稳定性，延长了使用寿命；

所述转动筒的外部套装有固定筒610，所述转动筒与所述固定筒之间安装有第二圆锥滚子轴承323，所述固定筒固定于所述机架，通过固定筒将转动筒、转动轴罩设在内，避免周围作业人员、其他异物触碰到转动筒、转动轴，保证了作业安全。

进一步需要说明的是，第一动力单元、第二动力单元均可采用伺服电机，第一动力单元的动力输出轴上同轴固定有第一主动齿轮230、第二动力单元的动力输出轴上同轴固定有第二主动齿轮330，第一主动齿轮与固定于转动轴的第一从动齿轮240啮合，第二主动齿轮与固定于转动筒的第二从动齿轮340啮合。并且，又上述可知，公转盘的转速小于自转盘的转速，因此，当第一动力单元和第二动力单元采用型号一样的伺服电机时，第一主动齿轮与第一从动齿轮的传动比应小于第二主动齿轮与第二从动齿轮的传动比。

本发明实施例的上述结构配合控制器和传感器后还可实现自动控制，所述第一动力组件的控制端、所述第二动力组件的控制端、所述第三动力组件的控制端和所述送料机构的控制端均与所述控制器信号连接；

传感器包括与所述控制器信号连接的卡料检测单元620(可为红外开关、也可为超声波测距仪等)，所述卡料检测单元固定于所述机架用于检测不能随公转盘同步转动而向上弹跳的轴承滚子。

当卡料检测单元检测到有向上弹跳的轴承滚子后，向控制器发送卡料信号，控制器接收到该卡料信号后想第一动力组件的控制端、第二动力组件的控制端和第三动力组件的控制端发送停机信号，第一动力组件、第二动力组件停机，公转盘、自转盘和研磨轮均停止转动，避免发生将轴承滚子卡死的现象造成研磨过度、造成第一动力组件、第二动力组件和第三动力组件瞬间载荷过大而损坏，当然该场景下控制器还可向送料机构的控制端发送停机信号，停止送料。

另外，所述公转盘与所述自转盘紧邻，所述容纳槽上方贯通(如图所示)或设置具有内圆柱面的遮挡部(如图所示)，容纳槽上方贯通的结构使得轴承滚子只受侧面的容纳槽的侧壁和底部的自转盘的约束，上方无约束，运动自由度高，亦即可向上运动一定行程，该结构的设置可在一定程度上缓解轴承滚子的卡死现象，从而提高了本发明实施例运行的稳定性。

发明人发现轴承滚子从送料管的出料口出来后马上落入到容纳槽，该短时间内虽然轴承滚子受离心力，但是其具有从送料管出来后的惯性，还不至于从容纳槽的顶部(背离公转盘的轴线的开口)脱出，但是随着与公转盘的继续转动轴承滚子碰撞到容纳槽的底壁后惯性消失，便逐渐被向外甩，因此，为了避免还没有接触到研磨轮的轴承滚子被甩出来，将进料管紧邻研磨轮的进料侧布置，但是存在间隙太小进料管不容易安装和拆卸、由于进料管固定不牢可能会摩擦到研磨轮造成进料管破坏，从而影响轴承滚子的正常输送，基于上述考虑本发明实施例还可包括挡料板700，所述挡料板为轴线与所述公转盘重合的弧形薄板，所述挡料板的第一端紧邻所述研磨轮的入料侧，所述挡料板的第二端沿所述自转盘的转动方向延伸，所述挡料板延伸的弧线所成的圆心角不大于90°；

所述挡料板朝向所述公转盘的一侧可转动地安装有多组导向辊710，轴承滚子受离心力被压向挡料板，通过导向辊的设置将轴承滚子与挡料板之间的滑动摩擦力变为滚动摩擦力，从而防止轴承滚子与挡料板之间摩擦力过大而造成的卡死现象，进一步提高了轴承滚子能够被顺畅地输送。

另外，自转盘对应所述容纳槽的位置形成与轴承滚子的斜度相同的调平斜面311。亦即，圆锥轴承滚子900放置于调平斜面后其轴线能够保持水平，该结构的设置可保证球基面在圆锥滚子轴承的端面和侧面所占的长度相等，保证球基面能够同时与端面和侧面相切。

另外，还包括接料机构800，所述接料机构接料盘810、接料管(图中未画出)和接料容器820，其中：

所述接料盘为沿弧形延伸的薄板，所述接料盘的第一端紧邻所述公转盘并且位于所述研磨轮的出料侧，所述接料盘的第二端沿背离所述研磨轮的方向延伸，所述接料盘的外缘设置有出料口811，所述接料管的第一端连接至所述出料口，所述接料管的第二端连通至所述接料容器；

所述接料盘的高度沿靠近所述出料口的方向逐渐减小，所述接料管的高度沿从所述接料管的第一端向所述接料管的第二端的高度逐渐减小。该结构的设置下，轴承滚子转动到脱离研磨轮的出料侧后在离心力的作用下可顺利地从容纳槽被甩出，然后进入到接料盘，由于接料盘的底部的高度设置，轴承滚子可自动向出料口滚动，然后进入接料容器。当然出料口与接料容器之间还可连接接料管，为了保证轴承滚子在接料管内在自重作用下即可自由地向接料容器滚动，接料管的高度沿从接料盘向接料容器的方向逐渐减小，并且接料管无转弯现象或者即使有转弯，转弯处的半径也应较大以不会造成轴承滚子在接料管内卡死为宜。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

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