专利名称：切入式磨削/研磨/抛光加工内/外曲面新工艺及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及内/外曲面工件的加工工艺，尤其涉及一种切入式磨削/研磨/抛光加工内/外曲面新工艺及系统。
背景技术：
目前，曲面工件的表面加工 主要通过各种机器利用砂轮、油石的磨削实现。由于曲面加工件的表面起伏不平，传统的磨削、超精方法往往采用手工操作或砂轮、油石，存在工件表面受力不均、打磨耗时耗力、曲面圆弧不同心等缺点，导致超精质量差、生产效率低、劳动强度大等缺点。以加工件轴承为例，现在深沟球轴承滚道超精研工艺是用油石按工件的沟道曲率中心作左右摇摆运动的研磨方式。此超精研工艺中，油石的宽度受到限制，原因是位于油石两端的摆动半径与油石中间的摆动半径不同，若油石太宽则半径差异加大，将会影响加工精度。其次，目前超精研工艺中油石摆动中心相对工件为固定，前道工序中存在着的沟底径偏差、沟曲率半径偏差、沟位置偏差等因素，使实际加工时油石工作面的摆动并不在理想状态，因此常常破坏了滚道的几何精度。在申请号为200910067471. 3申请日为2009-09-01的发明专利中公开了一种曲
面精整加工装置，它是用于表面加工的设备，特别是涉及一种使用(柔)性轴与表面加工工具精整或光整加工三维曲面的加工装置，属于机械工程领域。该发明的目的在于改变传统的通过刚性轴带动工具精整平面工件表面的加工方式，为工件三维表面的精整加工提供解决方案。该装置包括(柔)性轴I、柔性轴支撑机构2、表面加工工具3、支架4、底座6以及工作台7，柔性轴I有一组或多组，每组柔性轴I上装有多个表面加工工具3，柔性轴I通过多个柔性轴支撑机构2装在支架4上，柔性轴I的轴线随着待加工工件5的表面被动弯曲。表面加工工具由柔性轴I带动旋转，表面加工工具由一个或多个为一组，在不同组表面加工工具之间设置柔性轴支撑机构，表面加工工具为包括砂轮、砂带、磨条、毛刷或钢丝刷的抛光轮研具或铣刀工具。加工工件时，电带动柔性轴与表面加工工具旋转，柔性轴的轴线弯曲度由待加工工件表面形状决定，靠支架的前后移动或工作台的前后移动或旋转来实现表面加工。这种装置虽然提供了一种比较灵活的加工工艺，但是，针对超精研加工来说，这种方法还是没有解决加工件的精度的问题，不能使得加工出来的加工件的加工精度在一个预设的范围内。
发明内容
本发明的目的在于提供一种切入式磨削/研磨/抛光加工内外曲面新工艺，以解决现有技术加工出的工件精度不能在一个预设的范围内的技术问题。本发明的另一目的在于提供一种切入式磨削/研磨/抛光加工内外曲面系统，以解决现有技术加工出的工件精度不能在一个预设的范围内的技术问题。一种切入式磨削/研磨/抛光加工内/外曲面工艺,包括提供硬压头和磨削层，硬压头端面曲面弧心与工件的曲面弧心同心；硬压头端面曲面对称线与工件的曲面对称线重叠，这种设计可提高了工件的型、位精度；
磨削层可载覆在硬压头工装上，与加工件曲面接触、吻合；
通过硬压头和磨削层，完成对加工件曲面的磨削/研磨/抛光工艺，以使载覆在硬压头工装上的磨削层与加工件曲面接触、吻合。一种切入式磨削/研磨/抛光加工内/外曲面系统,包括
硬压头，硬压头端面曲面弧心与工件的曲面弧心同心或硬压头端面曲面对称线与工件的曲面对称线重叠；
磨削层，可载覆在硬压头工装上，与加工件曲面接触；
控制装置，通过控制硬压头压紧磨削层保持不动或摆动而工件的运动完成对工件曲面 的磨削/研磨/抛光工艺，以使载覆在硬压头工装上的磨削层与工件曲面接触、吻合。本发明公开了第二种切入式磨削/研磨/抛光加工内/外曲面系统，包括 硬压头，硬压头端面曲面弧心与工件的内/外曲面弧心同心；硬压头端面曲面对称线
与工件的曲面对称线重叠；内/外曲面加工硬压头的曲面中心线与被加工的曲面中心线在同一直线上并且压力线也在这一直线上，在加工工件外曲面时压头用平面与被加工件的外曲面相切压力线与平面垂直或成角度；
磨削层可载覆在硬压头工装上，与工件的曲面接触/吻合；
控制装置，通过控制硬压头压紧磨削层保持不动或摆动而工件运动，完成对工件曲面的磨削/研磨/抛光工艺，以使载覆在硬压头工装上的磨削层与工件曲面接触/吻合。由于采用成型硬压头的切入式磨削/研磨/抛光，消除以前砂轮、油石内/外曲面型、位偏差，可修整前道生产留下的精度不足缺陷，可大大降低产品的不合格率。切入式磨肖IJ、研磨、抛光技术的特点其一，同一个压头不论加工多少数量工件的曲面型体可保持基本一致，其二只要改变压头的形状就可以加工任何形状的内/外曲面，应用范围广。
图I为现有曲面精整加工装置的原理 图2为外曲面加工件的切入式超精研示意 图3为内/外曲面加工件的切入式超精研系统的原理 图4为一种外曲面加工件的切入式超精研系统部分结构使用示意 图5为一种内曲面加工件的切入式超精研系统部分结构分析示意图。图6为一种内曲面加工件的切入式超精研系统结构示例 图7A、图7B为外曲面加工件的切入式超精研系统第二种实例部分结构使用示意 图8A、图8B为内曲面加工件的切入式超精研系统第二种实例部分结构使用示意 图9A-图9B —种切入式磨削/研磨/抛光加工内/外曲面系统第三种实例部分结构使用示意图。
具体实施方式
以下结合附图，具体说明本发明。第一种实例
请参阅图2至图5，一种切入式磨削/研磨/抛光加工内/外曲面工艺，包括
提供硬压头11和磨削层12，硬压头端11曲面弧心与工件的曲面弧心同心。硬压头11 :型体可根据需要任意选择，而端部的形状是与工件的曲面技术工艺要求加工定型，采用材料金属与非金属均可但要有刚性、耐磨，大小根据机器设备的条件而定。磨削层12可采用磨削材料或复合磨削材料所述复合磨削材料，可以具有高强度、不易断裂、吻合性好、耐热、具备磨削/研磨/抛光作用。磨削层12可以采用非常薄(t匕 如厚度不超过3MM)的，比如本实例可以采用现有的超精带，具有一定的柔性、不仅有磨削功效，而且还具有抛光功效。磨削具有修正尺寸功效，研磨具有修正和提升粗糙度的功效，而抛光最主要是为了提升粗糙度。磨削层12可以采用不同的磨削材料来达到不同的效果，磨削层可以是复合磨削材料制成，它包含磨料、、研磨粉、研磨膏、胶水等各种材料制成，其中根据不同的配比来达到磨削/研磨/抛光的功效，根据不同磨削/研磨/抛光要求只需采用不同的磨削层来实现即可。本实例中，磨削/研磨/抛光功效是一次性实现，根据需要也可以选用多次性实现。工件所述工件就是被加工工件。由于采用成型硬压头的切入式磨削、研磨、抛光，可消除以前砂轮、油石内/外曲面型、位偏差，可修整前道生产留下的精度不足缺陷，可大大降低产品的不合格率。磨削层12可载覆在硬压头11工装上，与工件13的加工曲面接触.一般来说，如果该加工件13加工完成时，还是以图4为例，该加工件13加工的是外曲面，则该加工件13的曲面圆心0和载覆有磨削层12的硬压头11端面曲面圆心01相同，并且，加工件13的曲面半径小于载覆有磨削层12的硬压头的曲面半径R小。以图5为例，该加工件13加工的是内曲面。则该加工件13的曲面圆心02和载覆有磨削层12的硬压头11端面曲面圆心03相同.即，硬压头11端面曲面圆弧与被加工件的曲面圆弧同心。通过硬压头11和磨削层12，完成对加工件13的待加工曲面的磨削研磨、抛光工艺，以使载覆在硬压头11工装上的磨削层12与加工件曲面接触、吻合。由于采用成型硬压头的切入式磨削/研磨/抛光，(原理如图几所示)，可消除以前砂轮、油石内/外曲面型、位偏差，可修整前道生产留下的精度不足缺陷，可大大降低产品的不合格率。另外，同一规格内/外曲面的工件采用至少一端面曲面的硬压头；当加工不同规格内/外曲面工件时，更换端面曲面与该工件曲面相接触的硬压头即可。切入式磨削/研磨/抛光技术的特点其一，同一个压头不论加工多少数量工件工件的曲面型体可保持基本一致，其二只要改变压头的形状就可以加工任何形状的内/外曲面，应用范围广。在加工一新工件之前，更换与工件13相接触的磨削层12。比如，磨削层13可以为卷状或叠状，采用一磨削层传送装置在加工一新工件13之前完成磨削层12步进一预定距离。这样，每一次磨削/研磨/抛光时，磨削层13都是新的，磨削/研磨/抛光出来的工件具有统一品质。每一次磨削/研磨/抛光工艺过程中，所述硬压头通过固定装置保持不动或摆动，所述工件在工件连动装置的作用下按照预先设定的程式运动完成一磨削/研磨/抛光工艺;
每一次磨削、研磨、抛光工艺过程中，所述硬压头端面曲面对称线与工件的曲面的对称
线重叠。请参阅图3，一种切入式磨削/研磨/抛光加工内/外曲面系统,包括
硬压头11，硬压头端面曲面弧心与工件曲面弧心同心；
磨削层12，可载覆在硬压头工装上，与加工件13的工件曲面接触；
控制装置14，通过控制硬压头11保持不动或摆动而工件13的运动，完成对工件曲面的磨削、研磨、抛光工艺，以使载覆在硬压头11工装上的磨削层与工件曲面接触、吻合。一种方式控制装置包括程控单元和硬压头连动单元，
硬压头连动单元连接硬压头，用于硬压头的连动以控制整个工件的磨削/研磨/抛
光;
程控单元，连接硬压头连动单元，用以通过控制硬压头连动单元的动作来带动硬压头通过压紧磨削层与工件的曲面磨削/研磨/抛光.
第二种方式控制装置包括程控单元和加工件连动单元，
硬压头连动单元连接加工件，用于加工件的连动以控制整个工件的磨削/研磨/抛
光;
程控单元，连接工件连动单元，用以通过控制工件连动单元的动作来带动硬压头通过压紧磨削层与工件的曲面磨削/研磨/抛光。本系统还包括磨削层传送装置，所述磨削层传送装置连接程控单元，磨削层为卷状或叠状，采用一磨削层传送装置在加工新工件之前完成磨削层步进一预定距离。实施例
请参阅图6，一种切入式磨削/研磨/抛光加工内/外曲面系统，它包括
硬压头11 :硬压头端部的形状与工件曲面接触或吻合，硬压头的硬度与工件的硬度相当或大于所述工件的硬度。硬压头的硬度与工件的硬度相当是指硬压头的硬度与工件的硬度相同，或者是它们之间的硬度差在一预设范围内，这种硬度的设计主要是指硬压头不变形、耐磨。硬压头11端部的形状与工件的曲面吻合，这样，硬压头11通过压紧磨削层打磨工件时，即可将工件打磨出对应曲面来。硬压头连动机构24 :连接硬压头11，用于硬压头的连动以控制整个工件的磨削/研磨/抛光。硬压头联动机构至少包括电机、用于控制硬压头水平运动的水平控制机构和用于控制硬压头垂直运动的垂直控制机构，电机分别连接水平控制机构和垂直控制机构。水平控制机构和垂直控制机构包括液压、汽压、压簧和杠杆中的其中之一。当然控制硬压头具有一定角度运动也可以
复合磨削材料22 :所述复合磨削材料22可以呈各种形状按需要定，至少有一部分复合磨削材料是载覆在硬压头工装上的，并且该些复合磨削材料直接与工件13的曲面相接触.
复合磨削材料传动机构15 :连接于复合磨削材料22，用以通过带动复合磨削材料22的移动来更换载覆在硬压头11工装上的复合磨削材料。复合磨削材料传动机构包括用于放置的复合磨削材料容器、电机、轴承、齿轮及压轮、滑轮。程控装置16，分别连接硬压头联动机构14和复合磨削材料传动机构15，用以通过控制硬压头联动机构的动作来带动硬压头通过复合磨削材料与加工件曲面的磨削/研磨/抛光，并且通过控制复合磨削材料机构的动作来更新复合磨削材料与工件曲面相接触。程控装置16可以为单片机。应用例
为了解决目前现有的超精研工艺的不足，经过多次的研究与反复的试验，开发出对深沟球轴承滚道的切入式超精研加工的新工艺。采用硬压头工装上覆复合磨削材料形式，超精带替代油石切入工件滚道的曲面在压力的作用下进行研磨工件滚道的研磨。轴承滚道切入式超精研工艺方案中，I)压头的R圆心0与内圈的旋转中心01重合。2)压头的曲率Rl的圆心0与内圈的滚道曲率rl的圆心01重合，且压头的曲率Rl的中心平面与内圈的滚道曲率rl的中心平面重合。如图4.
(I)由于压头R的圆心0与内圈r的旋转中心01重合，因此可确保压头上覆超精带的圆弧与内圈的圆弧面完全吻合，故可保证内圈沟径尺寸的加工精度。(2)由于压头的曲率中心02与内圈的沟曲率中心03重合，且曲率中心平面也完全重合，这样可保证沟曲率的加工精度，确保内圈沟位置的对称度。由于压头的圆弧中心分别与内圈的沟径旋转中心、沟曲率中心吻合，故内圈滚道的各档形位精度都能得到保证。而内圈的粗糙度可根据不同的加工等级，选择不同的超精带上覆压头来实现。外圈可根据同样的原理来进行超精研加工。
权利要求
1.一种切入式磨削/研磨/抛光加工内/外曲面的新工艺，其特征是硬压头压紧磨削层切入工件，它包括 提供硬压头和磨削层，硬压头端面曲面弧心与工件的曲面弧心同心； 磨削层可载覆在硬压头工装上，与工件的曲面接触； 通过硬压头压紧磨削层，以使载覆在硬压头工装上的磨削层与工件曲面接触/吻合，完成工件曲面的磨削/研磨/抛光工艺。
2.如权利要求I所述的切入式磨削/研磨/抛光加工内/外曲面工艺，其特征在于，还包括 同一规格内/外曲面的工件采用至少一端面曲面的硬压头； 当工件规格不同时，更换硬压头使端面曲面与工件曲面接触/吻合。
3.如权利要求I所述的切入式磨削/研磨/抛光加工内/外曲面工艺，其特征在于，还包括 在加工新工件之前，更换与工件相接触的磨削层。
4.如权利要求3所述的切入式磨削/研磨/抛光加工内/外曲面工艺，其特征在于，磨削层为卷状或叠状，在加工新工件之前采用磨削层传送装置完成磨削层步进预定距离，更新磨削层。
5.如权利要求I所述的切入式磨削/研磨/抛光加工内/外曲面工艺，其特征在于，还包括 每一次磨削/研磨/抛光工艺过程中，所述硬压头通过装置压紧磨削层保持不动或摆动，所述工件在工件连动装置的作用下按照预先设定的程式运动完成一磨削/研磨/抛光工艺。
6.如权利要求5所述的切入式磨削/研磨/抛光加工内/外曲面工艺，其特征在于，还包括 每一次磨削/研磨/抛光工艺过程中，所述硬压头端面曲面对称线与待加工件的曲面对称线重叠。
7.一种切入式磨削/研磨/抛光加工内/外曲面系统，其特征在于，包括 硬压头，硬压头端面曲面弧心与工件的内/外曲面弧心同心；硬压头端面曲面对称线与工件的曲面对称线重叠； 磨削层可载覆在硬压头工装上，与工件的曲面接触； 控制装置，通过控制硬压头压紧磨削层保持不动或摆动而工件运动，完成对工件曲面的磨削/研磨/抛光工艺，以使载覆在硬压头工装上的磨削层与工件曲面接触/吻合。
8.如权利要求7所述的切入式磨削/研磨/抛光系统，其特征在于，控制装置包括程控单元和硬压头连动单元,磨削层连动单元； 硬压头连动单元连接硬压头，用于硬压头的连动以控制整个工件的磨削/研磨/抛光; 程控单元，连接硬压头连动单元，用以通过控制硬压头连动单元的动作来带动硬压头压紧磨削层与工件曲面接触、吻合，连接磨削层连动单元以控制磨削层步进预定距里，更新磨削层。
9.如权利要求7所述的切入式磨削/研磨/抛光加工内/外曲面系统，其特征在于，控制装置包括程控单元和工件连动单元， 硬压头连动单元连接工件，用于工件的连动以控制整个工件的磨削/研磨/抛光； 程控单元，连接工件连动单元，用以通过控制工件连动单元的动作来带动硬压头通过压紧磨削层与工件的曲面接触、吻合。
10.如权利要求8或9所述的切入式磨削/研磨/抛光加工内/外曲面系统，其特征在于，还包括磨削层传送装置，所述磨削层传送装置连接程控单元，磨削层为卷状或叠状，采用一磨削层传送装置在加工新工件之前完成磨削层步进预定距离，更新磨削层。
11.如权利要求10所述的切入式磨削/研磨/抛光加工内/外曲面系统，其特征在于，所述磨削层采用复合磨削材料。
12.—种切入式磨削/研磨/抛光加工内/外曲面系统，其特征在于，包括 硬压头，硬压头端面曲面弧心与工件的内/外曲面弧心同心或在同一直线上，硬压头端面曲面对称线与工件的曲面对称线重叠；加工内/外曲面硬压头的曲面中心线与被加工的曲面中心线在同一直线上并且压力线也在这一直线上，在加工工件外曲面时压头用平面与被加工件的外曲面保持相切压力线与平面垂直或成角度； 磨削层可载覆在硬压头工装上，与工件的曲面接触或吻合； 控制装置，通过控制硬压头压紧磨削层保持不动或摆动而工件运动，完成对工件曲面的磨削/研磨/抛光工艺，以使载覆在硬压头工装上的磨削层与工件曲面接触/吻合。
13.如权利要求12所述的切入式磨削/研磨/抛光系统，其特征在于，控制装置包括程控单元和硬压头连动单元,磨削层连动单元； 硬压头连动单元连接硬压头，用于硬压头的连动以控制整个工件的磨削/研磨/抛光; 程控单元，连接硬压头连动单元，用以通过控制硬压头连动单元的动作来带动硬压头压紧磨削层与工件曲面接触或吻合，连接磨削层连动单元以控制磨削层步进预定距里，更新磨削层。
14.如权利要求13所述的切入式磨削/研磨/抛光加工内/外曲面系统，其特征在于，控制装置包括程控单元和工件连动单元， 硬压头连动单元连接工件，用于工件的连动以控制整个工件的磨削/研磨/抛光； 程控单元，连接工件连动单元，用以通过控制工件连动单元的动作来带动硬压头通过压紧磨削层与工件的曲面接触/吻合。
15.一种切入式磨削/研磨/抛光加工内/外曲面的新工艺，其特征是硬压头压紧磨削层切入工件，它包括 提供硬压头和磨削层，硬压头端面内/外曲面弧心与工件的曲面弧心同心或在同一直线上； 磨削层可载覆在硬压头工装上，与工件的曲面接触； 通过硬压头压紧磨削层，以使内/外曲面加工硬压头的曲面中心线与被加工的曲面中心线在同一直线上并且压力线也在这一直线上，当在加工工件外曲面时压头用平面时，则与被加工件的外曲面保持相切压力线与平面垂直或成角度，完成工件曲面的磨削/研磨/抛光工艺。
全文摘要
一种切入式磨削/研磨/抛光加工内/外曲面的工艺，它是由硬压头、磨削层和工件组成。所述硬压头就是型体可根据需要任意选择，而端部的形状是与工件的内/外曲面技术工艺要求加工定型，采用材料金属与非金属均可但要有刚性、耐磨，大小根据机器设备的条件而定。磨削层采用复合磨削材料，具有高强度、不易断裂、吻合性好、耐热、具备磨削/研磨/抛光作用。工件所述工件就是加工件。由于采用成型硬压头的切入式磨削/研磨/抛光，可避免以前砂轮、油石内/外曲面型、位偏差，可修整前道生产留下的精度不足缺陷，可大大降低产品的不合格率。切入式磨削/研磨/抛光技术的特点其一，同一个压头不论加工多少数量工件的曲面型体可保持基本一致，其二只要改变压头的形状就可以加工任何形状的内/外曲面，应用范围广。
文档编号B24B33/00GK102756318SQ20121016259
公开日2012年10月31日 申请日期2012年5月21日 优先权日2011年11月24日
发明者倪伟民, 唐正枫, 孙国如, 沈智民 申请人:上海腾企机械技术配套有限公司