[发明专利]轴承圆柱滚子圆柱面的超精加工方法

说明书

技术领域

本发明属于材料加工技术领域，具体而言，本发明涉及一种轴承圆柱滚子圆柱面的超精加工方法。

背景技术

圆柱滚子轴承广泛应用于机械工业，如机床和汽车。圆柱滚子轴承具有较大的径向承载能力，这主要是由于圆柱滚子和滚道间是线接触。圆柱滚子和滚道的制造精度对两者间的线接触状态具有至关重要的影响。随着机械工业技术的发展，在一些精密应用领域，要求圆柱滚子轴承具有高的制造精度，如高的形状精度和良好的表面质量，以提高设备运行的可靠性。研究表明，高的制造精度有助于形成有效的流体动压润滑膜，提高圆柱滚子运动的稳定性，从而提高轴承的可靠性。在传统的轴承圆柱滚子加工工艺中，在车削和磨削工序后，通常采用研磨工序对其圆柱面进行精加工。研磨工序对圆柱面的形状精度和表面质量具有重要影响。贯穿式无心研磨因其高效性而获得广泛的应用，在油石的作用下能取得较好的表面质量，但该方法有一定的局限性，在加工中油石选择比较繁琐，且前、后导辊具有较高的精度要求，修整和加工复杂。

因此，改进优化轴承圆柱滚子圆柱面超精加工方法，提高其加工精度和效率至关重要。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种轴承圆柱滚子圆柱面的超精加工方法，该方法可以有效改善轴承滚子圆柱面的形状精度和表面质量，并且所得圆柱滚子圆柱面的圆度平均值可以达到0.40μm，表面粗糙度平均值可以达到16.63nm，表面无明显的机械损伤。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种轴承圆柱滚子圆柱面的超精加工方法，包括：

采用双平面方式圆柱外圆超精加工设备对待加工圆柱滚子工件进行研磨；

采用所述加工设备对经过研磨后的圆柱滚子工件进行化学机械抛光粗抛；

采用所述加工设备对经过化学机械抛光粗抛后的圆柱滚子工件进行化学机械抛光精抛，

其中，

所述加工设备包括：上研磨盘、下研磨盘、外齿圈、偏心轮和保持架，所述上研磨盘、下研磨盘、外齿圈和偏心轮的转轴均同心放置，各自独立驱动，所述保持架呈圆盘状，盘面上开有多个夹持待加工工件的槽孔，所述槽孔为多边形，所述多边形的每条边为直线段或者曲线段，多个槽孔呈放射状分布，所述保持架的转轴与所述偏心轮的中心同心设置，所述保持架的中心与所述偏心轮的轴心存在偏距，所述保持架和所述外齿圈的齿轮配合，所述保持架由所述外齿圈和所述偏心轮同时驱动，所述上研磨盘开有通孔作为输送研磨液或者抛光液的流道，

所述研磨过程的研磨液含有：20～25wt％的α-氧化铝颗粒、3～4wt％金属切削液和余量的水，

所述化学机械抛光粗抛过程的抛光液含有：5～12wt％的胶体二氧化硅、0.5～1wt％的氨基乙酸、0.005～0.02wt％的过氧化氢和余量的水，

所述化学机械抛光精抛过程的抛光液含有：2～6wt％的胶体二氧化硅、0.5～1wt％氨基乙酸、0.5～2wt％的过氧化氢、0.1～0.15wt％的苯并三氮唑和余量的水。

根据本发明实施例的轴承圆柱滚子圆柱面的超精加工方法通过在研磨过程采用含有α-氧化铝颗粒和金属切削液的研磨液，并结合双平面方式圆柱外圆超精加工设备，使得工件在滚动过程中，利用强的机械微切削作用高效去除车削和磨削工序产生的机械损伤层，从而有效改善轴承圆柱滚子圆柱面的形状精度和表面质量，同时通过采用具有较强的化学缓蚀作用和较弱的机械微切削作用的抛光液，从而进一步改善轴承圆柱滚子圆柱面的形状精度和表面质量，并且所得圆柱滚子圆柱面的圆度平均值可以达到0.40μm，表面粗糙度平均值可以达到16.63nm，另外，所得圆柱滚子圆柱面表面无明显的机械损伤，从而极大提高了轴承圆柱滚子的性能和使用寿命，进而提高设备运行的可靠性。

另外，根据本发明上述实施例的轴承圆柱滚子圆柱面的超精加工方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述研磨过程的上研磨盘和下研磨盘材料为选自铸铁、不锈钢、轴承钢、氮化硅、碳化硅和氧化锆中的至少一种，优选球墨铸铁。由此，可以显著提高圆柱滚子圆柱面的形状精度和表面质量。

在本发明的一些实施例中，所述化学机械抛光粗抛和精抛过程的上研磨盘和下研磨盘上粘贴抛光垫，所述抛光垫材料为选自聚氨酯、人工皮革和毛毡中的至少一种，优选聚氨酯。由此，可以进一步提高圆柱滚子圆柱面的形状精度和表面质量。