[發明專利]一種小尺寸球體的精加工方法

在審

• 申請號: 201810848644.4
• 申請日: 2018-07-28
• 公開（公告）號: CN108907971A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 袁巨龍;熬雪梅;張萬輝
• 申請（專利權）人: 杭州智谷精工有限公司
• 主分類號: B24B11/04
• 分類號: B24B11/04
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 陳振華

一種小尺寸球體的精加工方法，加工時，保持環偏心置于下磨盤上，并受限位器限制，可做自轉，但軸心不會相對下磨盤的旋轉軸心移動；所述保持環內從下到上依序放置圓形板件保持架和上磨盤；所述圓形板件保持架的厚度小于球形工件厚度，其上設有通孔，球形工件置于圓形板件保持架上的通孔內；所述上磨盤上同心放置加壓砝碼；所述下磨盤在驅動裝置的驅動下轉動，保持環在下磨盤的摩擦帶動下自轉。該方法有效解決了以上兩種兩點限位式球體加工方式下圓形板件保持架易產生變形、圓形板件保持架和拋光墊之間拋光液流通不暢的問題，并且機械結構簡單，加工質量好。

技術領域

本發明屬于超精密加工領域，特別是一種小尺寸球體的精加工方法。

背景技術

隨著制造業整體水平的提升，機電產品不斷向小型化、精密化方向發展，如高精度微型銑床、計算機硬盤和微型電機等，其旋轉運動部件都需要采用高性能微型軸承。因此，直徑在0～3mm的微小球體作為微型軸承中的最關鍵的元件之一獲得了巨大的市場需求。

目前，微小球體的精加工主要有兩種方式：(1)兩點限位式球體加工方法；(2)三點限位式球體加工方法，其中使用最多的還是三點限位式中的傳統V型槽研磨方式。但采用傳統V型槽研磨方式，球面的研磨軌跡只是一組平行的同心圓，球體的加工精度低且批一致性差；兩點限位式球體加工方法中，專利：200610155411.3公開了行星式精密球體研磨設備，但該方法存在如下不足：(1)結構復雜，需要額外施加副運動的傳動機構；(2)加工微小球體時，由于圓形板件保持架呈薄板狀，通過爪盤與圓形板件保持架相連來傳輸扭矩容易使得圓形板件保持架產生較大的形變，導致球形工件從保持孔中滾出。專利：CN 102554762 A公開了一種精密球形零件的加工方法，但該方法存在以下不足：(1)加工微小球體時，圓形板件保持架呈薄板狀，而圓形板件保持架需分別與中心輪和內齒圈齒輪嚙合，由于中心輪和內齒圈齒輪的不同轉速組合，使得圓形板件保持架在承受兩個大小、方向均不同的徑向力、圓周力時極易產生形變，因此對圓形板件保持架的材料性能要求很高，大大增加了成本；(2)由于微小球體質量小，慣性力小，對上下盤的同軸度較敏感，而在此種加工方式下，難以保證上下盤回轉軸具有較高的同軸度，從而影響加工的批一致性；除此之外，運用以上兩種兩點限位式球體加工方法加工微小球體時，由于圓形板件保持架和拋光墊之間的間隙很小，故而容易產生拋光液流通不暢的情況。

發明內容

本發明方法的目的在于，提出了一種小尺寸球體的精加工方法，針對現有的球體加工方法無法滿足微小球體精加工的需求，該方法有效解決了以上兩種兩點限位式球體加工方式下圓形板件保持架易產生變形、圓形板件保持架和拋光墊之間拋光液流通不暢的問題，并且機械結構簡單，加工質量好。

為解決上述技術問題，本發明提供了如下技術方案：加工時，保持環偏心置于下磨盤上，并受限位器限制，可做自轉，但軸心不會相對下磨盤的旋轉軸心移動；所述保持環內從下到上依序放置圓形板件保持架和上磨盤；所述圓形板件保持架的厚度小于球形工件厚度，其上設有通孔，球形工件置于圓形板件保持架上的通孔內；所述上磨盤上同心放置加壓砝碼；所述下磨盤在驅動裝置的驅動下轉動，保持環在下磨盤的摩擦帶動下自轉。

與現有技術相比，本發明的方法在加工時，圓形板件保持架主要受到來自保持環內側對其作用的徑向力和球形工件對其上的通孔孔壁作用的力，加工過程中，圓形保持架不易被破壞，且球形工件在下研磨盤、圓形板件保持架和受砝碼加壓的上拋光盤的協同作用下，具有特定的運動軌跡，研究表明，本發明的方法可以實現球體加工軌跡的均勻全包絡，從而實現材料的均勻去除，加工精度高，且批一致性好。

進一步，加工時，球形工件的球心位于所述圓形板件保持架的通孔內。試驗表明，通孔與球形工件的良好匹配不但有助于圓形板件保持架對球形工件的控制能力，還可以增大球形工件與圓形板件保持架內壁接觸率，有利于球的充分旋轉，獲得更高拋光效率。

進一步，所述圓形板件保持架包括基板和均勻分布于基板下側表面上的數個墊片。研究表明，墊片不僅可以減少圓形板件保持架的磨損，還有助于拋光液的良好流通，從而提高拋光效率。