一种精密球的交错辊式超精密抛光装置及其加工方法

摘要

本发明公开了一种精密球的交错辊式超精密抛光装置及其加工方法，将精密球置于上下两层呈交错方位的抛光辊之间，抛光辊上套有软质抛光垫套，利用控制装置控制上下两层抛光辊的转速按照函数关系组合变化，使得加持在上下两层抛光辊之间的精密球转动方向不断变化，并同时施加载荷和喷洒抛光液，实现上下两层抛光辊对加持的精密球表面均匀抛光。本发明结构简单紧凑，生产成本低，功能易于实现；能够方便的使用软质抛光垫套对精密球进行精密抛光加工，可以实现精密球均匀全包络抛光，从而获得高表面质量无损伤的超精密球。

说明书

技术领域

本发明涉及精密球抛光加工技术领域，更具体的说，涉及一种精密球的交错辊式超精密 抛光装置及其加工方法。

背景技术

精密球作为轴承、圆度仪、陀螺和精密测量中的重要元件，需求量巨大，广泛应用于精 密机械、航空航天、军事国防、石油化工等领域。精密球对其形状精度、表面质量的加工要 求极高。

抛光作为精密球的最终加工工序，主要是为降低球表面粗糙度，去除表面麻点、划痕等 瑕疵，减少或消除亚表面损伤，并保持或进一步提高球度。

目前精密球的加工方法主要有V形槽球体加工方式，自转角主动控制球体加工方式，磁 流体研磨法，以及四轴球面研磨方式。V形槽球体加工方式是目前国内外普遍采用的球体批 量加工方式。这种加工方法一次装球量大，效率高。

但是，现有的精密球的加工方法均存在着无法避免的缺陷，V形槽球体加工方式在加工 精密球时球体的加工轨迹无法均匀全包络抛光球面表面；其它几种加工方式能解决均匀全包 络抛光球体表面的问题，但仍存在加工机构复杂或同批加工量小等问题。最主要的是这几种 加工方式的加工工具主要是铸铁等硬质研具，研具上不易粘贴软质抛光垫，特别在加工小直 径球体时的研具上粘贴更困难。因此在抛光球体时，这些加工方式主要在载荷、转速和抛光 液上有所不同，仍采用硬质研具，加工后球体表面损伤较大，无法满足精密球(G3级)的加 工要求。

因此，需要一种结构简单、易于使用软质抛光垫以及加工时能够对精密球均匀全包络抛 光的加工装置及其加工方法，实现对精密球的超精密抛光加工。

发明内容

本发明的目的在于克服现有精密球加工装置和方法不能兼顾使用软质抛光垫和均匀全包 络抛光的问题，提供了一种结构简单、成本低、高效、精密、近无损伤的用于精密球加工的 超精密抛光装置及其加工方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种精密球的交错辊式超精密抛光加工方法， 将精密球置于上下两层呈交错方位的抛光辊之间，抛光辊上套有软质抛光垫套，利用控制装 置控制上下两层抛光辊的转速按照函数关系组合变化，使得加持在上下两层抛光辊之间的精 密球转动方向不断变化，并同时施加载荷和喷洒抛光液，实现上下两层抛光辊对加持的精密 球表面均匀抛光。

一种精密球的交错辊式超精密抛光装置，包括机架、上层抛光辊层、下层抛光辊层和驱 动装置，所述上层抛光辊层设在下层抛光辊层的正上方，所述上层抛光辊层和下层抛光辊层 呈交错方位分布且均通过轴承固定在所述机架上；所述上层抛光辊层包括至少两个平行分布 的上层抛光辊单元，所述下层抛光辊层包括至少两个平行分布的下层抛光辊单元；待加工精 密球被夹持在上层抛光辊层与下层抛光辊层的上层抛光辊单元与下层抛光辊单元间隙之间； 所述驱动装置包括驱动所述上层抛光辊层的第一驱动装置和驱动所述下层抛光辊层的第二驱 动装置，每个所述上层抛光辊单元均通过第一同步轮和第一同步带连接第一驱动装置，每个 所述下层抛光辊单元均通过第二同步轮和第二同步带连接第二驱动装置；每个所述上层抛光 辊单元和下层抛光辊单元上均套装有软质抛光垫套。

进一步的，所述上层抛光辊层和下层抛光辊层呈垂直交错方位分布。

进一步的，所述上层抛光辊层和下层抛光辊层呈0～90度夹角交错方位分布。

进一步的，所述上层抛光辊单元和下层抛光辊单元均通过两端的轴承固定在机架上。

进一步的，每相邻两个上层抛光辊单元之间的距离相等，每相邻两个下层抛光辊单元之 间的距离相等。

进一步的，所述机架包括上层机架和下层机架，所述上层抛光辊层固定在上层机架上， 下层抛光辊层固定在下层机架上，所述上层机架和下层机架通过可调节相互位置的连接块固 接。

进一步的，所述上层抛光辊单元和下层抛光辊单元的直径可变。上层抛光辊单元和下层 抛光辊单元的直径以不发生运动及安装干涉为准则。

进一步的，所述上层抛光辊单元和下层抛光辊单元的动力传输部分还可以是带轮、链轮 和齿轮。

进一步的，所述上层抛光辊层的上层抛光辊单元数目可根据实际需要进行扩展，也可以 扩展成多层抛光辊层，实现多个待加工精密球同时抛光。

本发明的有益效果在于：本发明结构简单紧凑，生产成本低，功能易于实现；能够方便 的使用软质抛光垫套对精密球进行精密抛光加工，可以实现精密球均匀全包络抛光，从而获 得高表面质量无损伤的超精密球。

附图说明

图1是本发明一种精密球的交错辊式超精密抛光装置的结构示意图。

图2是本发明上层抛光辊层和下层抛光辊层加持待加工精密球的结构示意图。

图中，1-上层机架、2-下层机架、3-上层抛光辊单元、4-下层抛光辊单元、5-第一同步轮、 6-第一同步带、7-第二同步轮、8-第二同步带、9-待加工精密球。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1～2所示，一种精密球的交错辊式超精密抛光装置，包括机架、上层抛光辊层、下 层抛光辊层和驱动装置，上层抛光辊层设在下层抛光辊层的正上方，上层抛光辊层和下层抛 光辊层呈交错方位分布且均通过轴承固定在机架上；上层抛光辊层包括至少两个平行分布的 上层抛光辊单元3，下层抛光辊层包括至少两个平行分布的下层抛光辊单元4；待加工精密球 9被夹持在上层抛光辊层与下层抛光辊层的上层抛光辊单元与下层抛光辊单元间隙之间；驱 动装置包括驱动上层抛光辊层的第一驱动装置和驱动下层抛光辊层的第二驱动装置，每个上 层抛光辊单元3均通过第一同步轮5和第一同步带6连接第一驱动装置，每个下层抛光辊单 元4均通过第二同步轮7和第二同步带8连接第二驱动装置；每个上层抛光辊单元3和下层 抛光辊单元4上均套装有软质抛光垫套。

上层抛光辊层和下层抛光辊层呈交错方位分布，其交错角可以为0～90度中取值；每相邻 两个上层抛光辊单元3之间的距离相等，每相邻两个下层抛光辊单元4之间的距离相等；上 层抛光辊单元3和下层抛光辊单元4的直径可变，其直径以不发生运动及安装干涉为准则； 机架包括上层机架1和下层机架2，上层抛光辊层固定在上层机架1上，下层抛光辊层固定 在下层机架2上，上层机架1和下层机架2通过可调节相互位置的连接块固接。

具体加工时，控制第一驱动装置和第二驱动装置分别使上层抛光辊层和下层抛光辊层转 动，上层抛光辊层和下层抛光辊层的转速按照一定函数关系变化组合，使得加持在交错的上 层抛光辊层和下层抛光辊层之间的待加工精密球9转动方向不断发生变化，并施加载荷和喷 洒抛光液，使上层抛光辊层和下层抛光辊层对加持的待加工精密球9表面均匀抛光；由于上 层抛光辊层和下层抛光辊层为多根互相平行且等间距的抛光辊单元，这样可以同时对多个待 加工精密球9进行批量超精密抛光加工，并且各精密球在抛光时互相隔离不会发生碰撞，避 免了待加工精密球9已加工的表面产生碰撞损伤，从而加工出高表面质量无损的超精密球。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过 创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保 护范围内。