阅读说明：本技术 一种用于加工圆柱推力滚子轴承滚道的电磁强化研磨设备 (Electromagnetic reinforced grinding equipment for machining roller path of cylindrical thrust roller bearing ) 是由 刘晓初 谢鑫成 刘镇 高伟林 黄建枫 梁忠伟 萧金瑞 于 2019-10-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种用于加工圆柱推力滚子轴承滚道的电磁强化研磨设备,包括加工箱体、装夹机构和电磁加速机构,所述加工箱体内设有圆柱形内腔,该内腔中设有圆柱形的且与其同心的分隔柱；所述分隔柱与加工箱体的内腔壁之间构成加工通道；所述装夹机构将待加工的轴圈装夹固定在加工箱体的顶部,所述待加工的轴圈的环形表面正对着加工通道；所述电磁加速机构包括脉冲螺旋线圈和脉冲电源,所述脉冲螺旋线圈环绕在加工箱体的外侧壁；在竖直方向上,所述脉冲螺旋线圈所处的位置位于放置在加工通道中静态下的研磨钢珠的位置之上。该电磁强化研磨设备能同时对圆柱推力滚子轴承的整个滚道表面进行加工,具有较高加工效率；在实际加工过程中,危险性较小。(The invention discloses an electromagnetic reinforced grinding device for processing a cylindrical thrust roller bearing raceway, which comprises a processing box body, a clamping mechanism and an electromagnetic accelerating mechanism, wherein a cylindrical inner cavity is arranged in the processing box body, and a cylindrical separating column concentric with the inner cavity is arranged in the inner cavity; a processing channel is formed between the separation column and the inner cavity wall of the processing box body; the clamping mechanism clamps and fixes the shaft ring to be processed at the top of the processing box body, and the annular surface of the shaft ring to be processed is right opposite to the processing channel; the electromagnetic accelerating mechanism comprises a pulse spiral coil and a pulse power supply, and the pulse spiral coil surrounds the outer side wall of the processing box body; in the vertical direction, the pulse spiral coil is positioned above the position of the grinding steel ball which is placed in a static state in the processing channel. The electromagnetic reinforced grinding equipment can be used for simultaneously processing the whole raceway surface of the cylindrical thrust roller bearing, and has higher processing efficiency; in the actual processing process, the danger is less.)

一种用于加工圆柱推力滚子轴承滚道的电磁强化研磨设备

技术领域

本发明涉及轴承强化研磨加工装置，具体涉及一种用于加工圆柱推力滚子轴承滚道的电磁强化研磨设备。

背景技术

随着现代工业技术的快速发展，各行各业对机械装备的安全可靠性能和寿命要求越来越高；一般地，各种机械装备均由多个零部件组成，所以零部件的物理和机械性能直接影响到机械装备的性能以及使用寿命。因此，为了提高各种零部件的机械性能，在零部件成型后，还需要对其进行强化加工，在微观结构上改变其性能。

现有技术中，对工件表面进行加工的技术有很多，其中，喷丸式强化加工是通过高速钢珠、钢丸对工件进行撞击，在工件的表面产生残余应力层的加工手段，能够大幅地提高工件表面的性能。例如，申请公布号为CN104942664A公开的一种轴承强化研磨机，该强化研磨机通过高压气体直接把强化研磨料和强化研磨液混合后输送到喷头，对轴承进行加工。虽然上述强化研磨机能够自动地完成轴承的强化加工，且具有结构简单、控制方便等优点，但是同时存在以下的不足：

1、上述强化研磨机中，只能对深沟球轴承等具有外圈和内圈结构的轴承的外圆面进行强化加工，而不适用于没有外圈和内圈结构之分的推力滚子轴承，尤其是圆柱推力滚子轴承；所以对于圆柱形滚子轴承，还得采用传统且落后的加工技术。

2、在该强化研磨机中，主要通过高压气体对研磨料(例如钢珠等)进行输送以及加速，使得研磨料(例如钢珠等)可以高速地从喷嘴喷出，形成定点式的碰撞，如果喷嘴的位置不动，则需要驱动工件相对喷嘴移动，依次将其待加工表面移动至喷嘴前接受撞击，对于表面尺寸较大的工件来说，其强化加工的效率有待提高。

3、上述强化研磨机的驱动方式为气动式，在实际的应用过程中，需要高压设备提供高压的气体，通过管道循环地对研磨料进行输送，在加工期间，需要十分注意，以防存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种用于加工圆柱推力滚子轴承滚道的电磁强化研磨设备，该电磁强化研磨设备能够同时对圆柱推力滚子轴承的整个滚道表面进行加工，具有较高的加工效率；而且在实际加工过程中，危险性较小。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种用于加工圆柱推力滚子轴承滚道的电磁强化研磨设备，包括加工箱体、装夹机构以及电磁加速机构，其中，

所述加工箱体内设有圆柱形的内腔，该内腔中设有圆柱形的且与其同心的分隔柱；所述分隔柱与加工箱体的内腔壁之间构成加工通道；所述装夹机构通过覆压的方式将待加工的轴圈装夹固定在加工箱体的顶部，所述待加工的轴圈的环形表面正对着所述加工通道；

所述电磁加速机构包括用于通电生成磁场的脉冲螺旋线圈和用于提供高压的脉冲电流的脉冲电源，所述脉冲螺旋线圈环绕在加工箱体的外侧壁上，所述脉冲螺旋线圈在通电后内部的磁场方向与加工通道竖向延伸的方向相同；在竖直方向上，所述脉冲螺旋线圈所处的位置位于放置在加工通道中静态下的研磨钢珠的位置之上。

上述电磁强化研磨设备的工作原理是：

工作时，先将研磨钢珠均匀地平铺投放在加工通道中的底部，然后通过装夹机构将待加工的轴圈装夹加工箱体的顶部，使得轴圈待加工的表面(即滚道)朝下，正对着所述加工通道。接通脉冲电源，使得高压脉冲电流流经脉冲螺旋线圈，在此过程中，脉冲螺旋线圈周围会产生强力的磁场，由于脉冲螺旋线圈位于研磨钢珠的之上，而且内部的磁场方向与加工通道竖向延伸的方向相同，所以加工通道中的磁场相当于悬置在研磨钢珠正上方的无形的强力磁铁，吸引着研磨钢珠往上加速运动。

进一步，研磨钢珠受到磁力加速后，高速地往上移动，直至撞击在位于加工通道的顶部的轴圈，多个研磨钢珠分别撞击在轴圈的加工表面的不同位置上，从而逐渐形成强化研磨层。其中，当研磨钢珠靠近脉冲螺旋线圈的内部时，切断电源，磁场消失(避免磁场对研磨钢珠进行后段移动时的干扰)，此时研磨钢珠仍会以较高的速度往上移动，直至撞击到轴圈上。研磨钢珠撞击轴圈后，会在重力和反弹力的作用下沿着加工通道下落，回到加工通道的底部。再次接通电源，使得回落后的研磨钢珠重新获得驱动力，再次往上移动，高速地撞击在轴圈的加工表面上，继而再回落；依次循环，实现对轴圈的表面的强化加工，直至加工完成。

本发明的一个优选方案，其中，所述脉冲螺旋线圈至少为两个，且沿着竖直方向环绕在加工箱体的外侧壁上；所述脉冲螺旋线圈并联连接在脉冲电源上。上述结构，设置多个并联的脉冲螺旋线圈，在加工过程中，从下往上依次接通电源，依次生成磁场，这样可以依次通过多个电磁场对研磨钢珠进行加速，从而达到更高的加工速度。

本发明的一个优选方案，其中，所述研磨钢珠在静态下均匀地铺在加工通道的底部，重叠后的层数不超过两层。在本优选中，设置合理的研磨钢珠数量，既可均匀铺满加工通道的底部，达到同时加工的效果，又能避免研磨钢珠之间发生运动干涉，作无用功。

优选地，所述研磨钢珠的直径为0.5-6mm。

本发明的一个优选方案，其中，所述装夹机构包括压板和固定螺栓，所述压板上设有螺纹通孔，所述分隔柱设有螺纹盲孔；在装夹状态下，所述固定螺栓的螺纹端穿过螺纹通孔和轴圈的内圆孔延伸至螺纹盲孔中；

所述分隔柱的直径大于轴圈的内圆的直径；所述加工箱体的圆柱形的内腔的最大直径小于轴圈的外圈的直径。上述结构，将轴圈放置在分隔柱上，使得轴圈的滚道正对着加工通道，通过压板将轴圈压紧，并通过固定螺栓进行锁紧，从而完成装夹。

优选地，所述分隔柱的顶部设有通过削小本体直径得到的凸台，所述凸台的直径小于轴圈的内圆的直径，且其高度小于轴圈的厚度。在实际应用中，凸台的直径设置为略小于轴圈的内圆的直径，达到定位的目的即可。

优选地，所述压板的厚度大于轴圈的厚度，且其下表面粗糙度小于5um。在实际应用中，压板采用高硬度的材料制成，为轴圈提供稳固的压紧力。

本发明的一个优选方案，其中，所述加工箱体由非磁性材料制成。在实际应用中，可选用铝材作为材料，或者其他具备高强度的非金属材料。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明中的电磁强化研磨设备能够对圆柱推力滚子轴承的滚道进行强化研磨加工，而且具有较高的效率。

2、本发明中采用电流产生的磁场作为动力，驱动研磨钢珠往上高速撞击在轴圈的滚道上，研磨钢珠可在加工通道中上下循环地移动，实现了最简单、跨越最小的循环加工路径，而无需采用输送管道和喷射头等辅助，这样既实现了循环加工，又具备结构简单、设备体型小等优点。

3、与传统的高压式喷气驱动方式相比，本发明通过电流产生的磁场力，具有更直接、更稳定的特点，能够为研磨钢珠提供更大的动力，满足一些需要进行高强度加工的场合。

4、由于本发明中的研磨钢珠均匀地平铺投放在加工通道中，经过电磁场加速后，全体研磨钢珠同时往上移动，同时对轴圈的整个加工表面(即整个滚道)进行加工，不仅具有较高的效率，而且还能获得效果比较均匀的强化层。

附图说明

图1为本发明中的用于加工圆柱推力滚子轴承滚道的电磁强化研磨设备的其中一种

具体实施方式

的剖面图。

图2为本发明中的用于加工圆柱推力滚子轴承滚道的电磁强化研磨设备的另一种具体实施方式的剖面图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员很好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。

实施例1

参见图1，本实施例中的用于加工圆柱推力滚子轴承滚道的电磁强化研磨设备，包括加工箱体1、装夹机构以及电磁加速机构，其中，所述加工箱体1内设有圆柱形的内腔，该内腔中设有圆柱形的且与其同心的分隔柱2；所述分隔柱2与加工箱体1的内腔壁之间构成加工通道；所述装夹机构通过覆压的方式将待加工的轴圈a装夹固定在加工箱体1的顶部，所述待加工的轴圈a的环形表面正对着所述加工通道，其中覆压方式是指覆盖并压紧的方式；所述电磁加速机构包括用于通电生成磁场的脉冲螺旋线圈3和用于提供高压的脉冲电流的脉冲电源，所述脉冲螺旋线圈3环绕在加工箱体1的外侧壁上，所述脉冲螺旋线圈3在通电后内部的磁场方向与加工通道竖向延伸的方向相同；在竖直方向上，所述脉冲螺旋线圈3所处的位置位于放置在加工通道中静态下的研磨钢珠(本实施例中的研磨钢珠为具备磁性的金属球体)的位置之上。

参见图1，所述研磨钢珠在静态下均匀地铺在加工通道的底部，重叠后的层数不超过两层；所述研磨钢珠的直径为0.5-6mm。在本优选中，设置合理的研磨钢珠数量，既可均匀铺满加工通道的底部，达到同时加工的效果，又能避免研磨钢珠之间发生运动干涉，作无用功。

参见图1，所述装夹机构包括压板4和固定螺栓5，所述压板4上设有螺纹通孔，所述分隔柱2设有螺纹盲孔；在装夹状态下，所述固定螺栓5的螺纹端穿过螺纹通孔和轴圈a的内圆孔延伸至螺纹盲孔中；所述分隔柱2的直径大于轴圈a的内圆的直径；所述加工箱体1的圆柱形的内腔的最大直径小于轴圈a的外圈的直径。上述结构，将轴圈a放置在分隔柱2上，使得轴圈a的滚道正对着加工通道，通过压板4将轴圈a压紧，并通过固定螺栓5进行锁紧，从而完成装夹。

进一步，所述分隔柱2的顶部设有通过削小本体直径得到的凸台，所述凸台的直径小于轴圈a的内圆的直径，且其高度小于轴圈a的厚度。在实际应用中，凸台的直径设置为略小于轴圈a的内圆的直径，达到定位的目的即可。

进一步，所述压板4的厚度大于轴圈a的厚度，且其下表面粗糙度小于5um。在实际应用中，压板4采用高硬度的材料制成，为轴圈a提供稳固的压紧力。

本是实施例中，所述加工箱体1由非磁性材料制成。在实际应用中，可选用铝材作为材料，或者其他具备高强度的非金属材料。

参见图1，上述电磁强化研磨设备的工作原理是：

工作时，先将研磨钢珠均匀地平铺投放在加工通道中的底部，然后通过装夹机构将待加工的轴圈a装夹加工箱体1的顶部，使得轴圈a待加工的表面(即滚道)朝下，正对着所述加工通道。接通脉冲电源，使得高压脉冲电流流经脉冲螺旋线圈3，在此过程中，脉冲螺旋线圈3周围会产生强力的磁场，由于脉冲螺旋线圈3位于研磨钢珠的之上，而且内部的磁场方向与加工通道竖向延伸的方向相同，所以加工通道中的磁场相当于悬置在研磨钢珠正上方的无形的强力磁铁，吸引着研磨钢珠往上加速运动。

进一步，研磨钢珠受到磁力加速后，高速地往上移动，直至撞击在位于加工通道的顶部的轴圈a，多个研磨钢珠分别撞击在轴圈a的加工表面的不同位置上，从而逐渐形成强化研磨层。其中，当研磨钢珠靠近脉冲螺旋线圈3的内部时，切断电源，磁场消失(避免磁场对研磨钢珠进行后段移动时的干扰)，此时研磨钢珠仍会以较高的速度往上移动，直至撞击到轴圈a上。研磨钢珠撞击轴圈a后，会在重力和反弹力的作用下沿着加工通道下落，回到加工通道的底部。再次接通电源，使得回落后的研磨钢珠重新获得驱动力，再次往上移动，高速地撞击在轴圈a的加工表面上，继而再回落；依次循环，实现对轴圈a的表面的强化加工，直至加工完成。

实施例2

参见2，与实施例不同的是，本实施例中的脉冲螺旋线圈3为两个，且沿着竖直方向环绕在加工箱体1的外侧壁上，外侧壁上设有用于安装脉冲螺旋线圈3的套层；所述脉冲螺旋线圈3并联连接在脉冲电源上。当然，脉冲螺旋线圈3也可以为三个、四个甚至更多。上述结构，设置多个并联的脉冲螺旋线圈3，在加工过程中，从下往上依次接通电源，依次生成磁场，这样可以依次通过多个电磁场对研磨钢珠进行加速，从而达到更高的加工速度。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。