[发明专利]半球型动压轴承零件研磨方法

说明书

技术领域

本发明属于球面精密研磨应用领域，用于高精度、高硬度、高难加工的半球型动压轴承零件的超精密加工，涉及一种半球型动压轴承零件研磨工装及研磨方法。

背景技术

半球型动压轴承采用的是对置半球型结构，为陀螺电机的核心部件，由凸半球和凹半球组成，为增加零件表面的硬度、耐磨性和耐腐蚀性等物理和化学性能，凸半球球面喷镀氮化钛膜+类金刚石膜，凹半球球面喷镀氮化钛膜；为保证半球型动压轴承具有良好的动压效应和承载能力，动压轴承的工作间隙及尺寸精度均为微米级，半球零件不同方向的圆度不大于0.3微米；同时，动压轴承在启动和接触滑行过程中，轴承接触面存在磨擦磨损现象，为了降低材料的磨损，提高轴承的寿命，轴承的表面粗糙度要求不大于0.012微米，要满足如此高的精度指标，需要采取研磨的方法来完成。

本方法主要采用的设备是精密球面研磨机。主要从研磨机机理、研磨方法及研磨参数等方面进行开展。研磨过程中，垂直主轴带动零件绕Z轴在XY水平面内作旋转运动，与之同时Y向摆轴在预载拉簧的作用下经压杆通过钢珠传递带动研具柄上，沿研具轴线压力直指零件球心，研具随摆轴在ZY平面作设定角度的摆动，研具在零件旋转和摆轴的摆动的复合作用下与零件球面形成相对差速运动。在研具和零件间涂抹研磨砂，就实现了研磨零件球面的展成加工。

发明内容

本发明目的是提供一种半球型动压轴承零件研磨工装及研磨方法，其解决了半球型动压轴承零件精密研磨技术难题，确保半球零件不同方向的圆度不大于0.3微米，动压轴承的工作间隙及尺寸精度达到微米级要求。

本发明的技术解决方案：

该半球型动压轴承零件研磨工装，包括传动座、工装主轴和定位块；所述传动座的四周均布有销子，销子的外侧设置有内六角螺钉；所述工装主轴的底端设置于传动座的中心，工装主轴的顶端设置有定位块；所述定位块上设置有用于放置钢球的喇叭口。

上述销子和内六角螺钉的数量均为4个。

上述工装主轴的外侧套接有紧固装置。

该半球型动压轴承零件研磨方法，包括以下步骤：

1)调整研磨机主轴回转中心的精度：

1.1)将工装的工装主轴同心放置在传动座内；

1.2)将工装的传动座与研磨机主轴固定；

1.3)通过调节传动座内四个圆周均布的内六角螺钉来调节四个销子的相对位移，转动研磨机主轴；

1.4)用千分表检测工装主轴上方的半球水平回转中心，如果回转中心的偏差在2um内，则结束调整，否则返回步骤1.3；

2)调整研磨机摆轴与工装主轴轴线重合的精度：

2.1)将Φ18标准钢珠放在步骤1调节后的工装主轴的喇叭口内；

2.2)将十万分表安装在摆轴上，并对Φ18标准钢珠表面进行垂直方向压表；

2.3)调整摆轴定位螺钉的间隙，然后转动研磨机主轴，同时驱动摆轴在ZY平面按设定的摆动角度的摆动；

2.4)若摆轴在Φ18标准钢珠表面的最大摆角所在点1、3所对应的十万分表表针值差在2um以内，圆柱销钉定位固紧摆轴，否则返回步骤2.3；

3)调整研磨机主轴球心高度：

3.1)调节工装主轴下方的调节螺栓；

3.2)转动研磨机主轴，同时驱动摆轴在ZY平面作设定角度的摆动；

3.3)若摆轴在Φ18标准钢珠表面的最大摆角所在点1或3以及Φ18标准钢珠表面的最高点2所对应的十万分表表针值一致，则调节完毕，取下Φ18标准钢珠，否则返回步骤3.1；

4)研磨：

4.1)将待研磨半球放入工装主轴的喇叭口内并固定；

4.2)采用碳化硼研磨膏研磨半球一次，20分钟；

4.3)用研磨膏研磨，直至圆度检测合格；

4.4)清洗半球，入库。

还包括提高球面光洁度的步骤：对圆度检测合格的半球再次进行研磨，直至光洁度检测合格。

上述对圆度检测合格的半球再次进行研磨具体步骤如下：

用W0.25金刚石研磨膏研磨，研磨3次，20分钟/次。

上述步骤4.3的研磨参数如下：

研磨棒对半球的压紧力6N～20N；

研磨棒的摆动角度±45°；

往复引程频数57频/分钟。

上述步骤4.3具体如下：

先用白刚玉研磨膏、W14碳化硼研磨膏或W5金刚石研磨膏研磨半球一次，20分钟；再用W1金刚石研磨膏研磨，前后研磨3～5次，20分钟/次，去除半精研磨的研磨痕；

上述步骤4.4具体如下：