一种气流内循环陶瓷滚珠高精度智能研磨装置

摘要

一种气流内循环陶瓷滚珠高精度智能研磨装置,涉及陶瓷滚珠研磨装置，包括至少一个文丘里空气加速管、一个直线研磨管，文丘里空气加速管和直线研磨管经管路连接为陶瓷滚珠可在其内循环滚动的环形研磨流道，收缩段气体流入端上设有将高压缓冲腔与收缩段内部连通的、向喉道段倾斜的进气导向狭缝;高压缓冲腔上设有压缩空气接口，管路上设有装卸料口，装卸料口上设有装卸料阀门，管路上设有排气孔，直线研磨管内壁上设有旋转导向螺纹。本发明具有研磨效率高、研磨精度高且稳定，维护成本等优点。

权利要求

1.一种气流内循环陶瓷滚珠高精度智能研磨装置，其特征在于包括至少一个文丘里空气加速管、一个直线研磨管，文丘里空气加速管和直线研磨管经管路连接为陶瓷滚珠可在其内循环滚动的环形研磨流道，所述的文丘里空气加速管的结构是：设有包括入口段、收缩段、喉道段和扩散段的文丘里管，文丘里管的收缩段和喉道段处设有形状与收缩段和喉道段处的形状相同、轴线与文丘里管轴线重合的高压缓冲腔，收缩段气体流入端上设有将高压缓冲腔与收缩段内部连通的、向喉道段倾斜的进气导向狭缝;文丘里空气加速管喉道处的高压缓冲腔上设有压缩空气接口，直线研磨管一端上或直线研磨管一端的管路上设有装卸料口，装卸料口上设有装卸料阀门，直线研磨管或直线研磨管与文丘里空气加速管间的连接管路上设有排气孔，所述的直线研磨管内壁上设有旋转导向螺纹，旋转导向螺纹为多头螺纹，旋转导向螺纹的螺距为陶瓷滚珠直径的0.1-0.3倍、导程为陶瓷滚珠直径的15-20倍。

2.根据权利要求1所述的气流内循环陶瓷滚珠高精度智能研磨装置，其特征在于所述的排气孔设在装卸料阀门上。

3.根据权利要求2所述的气流内循环陶瓷滚珠高精度智能研磨装置，其特征在于所述的装卸料阀门为滑板阀，排气孔设在滑板阀的滑板上。

4.根据权利要求1所述的气流内循环陶瓷滚珠高精度智能研磨装置，其特征在于所述的环形研磨流道包括平行设置的上下两个直线研磨管，两个直线研磨管的左右两侧分别设有一个文丘里空气加速管，两个直线研磨管和两个文丘里空气加速管依次首尾相连。

5.根据权利要求1-4任意一项权利要求所述的气流内循环陶瓷滚珠高精度智能研磨装置，其特征在于所述的高压缓冲腔为在文丘里管的管壁上设置的呈漏斗状的腔体。

6.根据权利要求5所述的气流内循环陶瓷滚珠高精度智能研磨装置，其特征在于所述的直线研磨管内设有氧化铝陶瓷内衬，旋转导向螺纹在氧化铝陶瓷内衬上加工而成，氧化铝陶瓷内衬和旋转导向螺纹上设有粗糙度Ra=1.6-2.5的金刚石涂层。

7.根据权利要求6所述的气流内循环陶瓷滚珠高精度智能研磨装置，其特征在于所述的压缩空气接口输入的压缩空气压力为0.2-1.5MPa，研磨直线管的长度为陶瓷滚珠直径的

100-150倍。

8.根据权利要求7所述的气流内循环陶瓷滚珠高精度智能研磨装置，其特征在于所述的直线研磨管中部上设有贴片式振动传感器。

说明书

一种气流内循环陶瓷滚珠高精度智能研磨装置

技术领域

[0001] 本发明涉及陶瓷滚珠研磨装置，详细讲是一种研磨效率高、研磨精度高且稳定，维护成本低的气流内循环陶瓷滚珠高精度智能研磨装置。

背景技术

[0002] 我们知道，陶瓷轴承由于具有优异的耐高温、耐磨、质轻、离心力小等特点，在高温、腐蚀、高转速等苛刻环境下具有不可替代的优势，因此主要应用于核电高温转子、航空发动机、海水高压泵等特殊领域。其中陶瓷轴承关键部件——陶瓷滚珠研磨精度和球形度是关系到轴承平稳工作、低磨损和长使用寿命的关键。

[0003] 目前常用的陶瓷滚珠研磨方法有：偏心盘、V形槽、磁流体、锥形盘等。偏心盘是利用上下研磨盘不同轴，产生径向移动和自转，能够获得较好的球形偏差；其缺点是：系统受力状态的周期性变化导致球坯的直径变化较大。V形槽式研磨是利用对磨盘上的V形槽对球坯表面进行周向研磨；其缺点是：球坯与研磨盘的接触点在球坯表面形成的研磨轨迹是一组以球坯自转轴为轴的圆环，以非常缓慢的速度展开，研磨效率低，研磨均匀性差。磁流体研磨是利用磁流体混合研磨颗粒作为研磨剂，当磁性流体在磁场作用下，会产生向上推力，通过浮动盘对球坯进行加工；其缺点是，磁流体成本高，加工时磁流体和磨粒都有损耗，长时间运行去除效率显著下降。锥形盘研磨方式是利用倒梯形上转盘与球坯发生研磨，增强了球坯的回转运动，加工效率相对较高；其缺点是研磨迹线与V形槽研磨方式类似，球形偏差修正较差。

发明内容

[0004] 本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种研磨效率高、研磨精度高且稳定，维护成本低的气流内循环陶瓷滚珠高精度智能研磨装置。

[0005] 一种气流内循环陶瓷滚珠高精度智能研磨装置，其特征在于包括至少一个文丘里空气加速管、一个直线研磨管，文丘里空气加速管和直线研磨管经管路连接为陶瓷滚珠可在其内循环滚动的环形研磨流道，所述的本发明中所述的文丘里空气加速管的结构是：设有包括入口段、收缩段、喉道段和扩散段的文丘里管，文丘里管的收缩段和喉道段处设有形状与收缩段和喉道段处的形状相同、轴线与文丘里管轴线重合的高压缓冲腔，收缩段气体流入端上设有将高压缓冲腔与收缩段内部连通的、向喉道段倾斜的进气导向狭缝;文丘里空气加速管喉道处的高压缓冲腔上设有压缩空气接口，直线研磨管一端上或直线研磨管一端的管路上设有装卸料口，装卸料口上设有装卸料阀门，直线研磨管或直线研磨管与文丘里空气加速管间的连接管路上设有排气孔，所述的直线研磨管内壁上设有旋转导向螺纹，旋转导向螺纹为多头螺纹，旋转导向螺纹的螺距为陶瓷滚珠直径的0.1-0.3倍、导程为陶瓷滚珠直径的15-20倍。

[0006] 本发明中所述的排气孔设在装卸料阀门上，即排气孔设在装卸料阀门的关闭件上，形成排气装卸料阀门。

[0007] 本发明中所述的排气卸料阀门为滑板阀，滑板阀的滑板上设有排气孔。所述的旋转导向螺纹为矩形或梯形螺纹。

[0008] 本发明中所述的高压缓冲腔为在文丘里管的管壁上设置的呈漏斗状的腔体。也可以是在文丘里管的收缩段和喉道段处的外侧或内侧设有高压缓冲腔壁，高压缓冲腔壁与收缩段和喉道段处的管壁围合成高压缓冲腔。高压缓冲腔包括与文丘里管的收缩段相对处的锥形腔段和与喉道段处相对的圆环形腔段。

[0009] 本发明中所述的直线研磨管内设有氧化铝陶瓷内衬，旋转导向螺纹在氧化铝陶瓷内衬上加工而成，氧化铝陶瓷内衬和旋转导向螺纹上设有粗糙度Ra=1.6-2.5的金刚石涂层。

[0010] 本发明中所述的环形研磨流道包括平行设置的上下两个直线研磨管，两个直线研磨管的左右两侧分别设有一个文丘里空气加速管，两个直线研磨管和两个文丘里空气加速管依次首尾相连。所述的上下两个直线研磨管中上侧的直线研磨管入口端（经管路与文丘里空气加速管扩散段相连端）的连接管路上设有排气装料阀门，下侧的直线研磨管入口端的连接管路上设有排气卸料阀门。

[0011] 本发明中所述的压缩空气接口输入的压缩空气压力为0.2-1.5MPa，研磨直线管的长度为陶瓷滚珠直径的100-150倍。

[0012] 本发明中所述的直线研磨管中部上设有贴片式振动传感器。使用时，贴片式振动传感器和排气卸料阀门分别与控制器相连，贴片式振动传感器采集陶瓷球坯在研磨管内的振动信号，当振幅<15-35、噪音<65-80dB时，即可判断研磨结束，由电磁阀关闭压缩空气，从卸料口卸料。

[0013] 本发明使用时，经排气装料阀门将陶瓷滚珠装入，在压缩空气接口输入的压缩空气，压缩空气带动陶瓷滚珠在文丘里空气加速管和直线研磨管形成的环形研磨流道内高速循环流动，陶瓷滚珠在旋转导向螺纹的作用下流动的同时转动，与直线研磨管内壁及旋转导向螺纹间发生摩擦，将陶瓷滚珠外表研磨圆滑。本发明研磨效率高，单台装置研磨效率最高可达3000颗/h；研磨精度高且稳定，球形偏差0.01-0.03μm，表面粗糙度R<5nm，批直径误差0.05-0.07μm；本发明无机械活动部件，维护成本低，仅靠压缩空气作为驱动动力；模块化设计，每段可拆卸；设置贴片传感器，达到研磨精度后自动停机卸料，可实现无人值守。

附图说明

[0014] 图1是本发明的结构示意图。

[0015] 图2是图1中A处局部放大图。

[0016] 图3是图1中B处局部放大图。

[0017] 图4是使用本发明研磨之后的碳化硅复合陶瓷滚珠的照片。

[0018] 图5、图6是图4中的碳化硅复合陶瓷滚珠的扫描电镜照片。

具体实施方式

[0019] 如图1-3所示的气流内循环陶瓷滚珠高精度智能研磨装置，其特征在于包括至少一个文丘里空气加速管5、一个直线研磨管2，文丘里空气加速管5和直线研磨管2经管路3连接为陶瓷滚珠可在其内循环滚动的环形研磨流道，所述的文丘里空气加速管5的结构是：设有包括入口段、收缩段、喉道段和扩散段的文丘里管，文丘里管的收缩段和喉道段处设有形状与收缩段和喉道段处的形状相同、轴线与文丘里管轴线重合的高压缓冲腔7，从图2中可以看出，所述的高压缓冲腔7为在文丘里管收缩段和喉道段处的管壁内设置的呈漏斗状的环状腔体；也可以是在文丘里管的收缩段和喉道段处的外侧或内侧设有高压缓冲腔壁，高压缓冲腔壁与收缩段和喉道段处的管壁围合成高压缓冲腔；高压缓冲腔7包括与文丘里管的收缩段相对处的锥形腔段和与喉道段处相对的圆环形腔段。收缩段的气体流入端处设有将高压缓冲腔7与收缩段内部连通的、环绕收缩段一周的、输出的高压气流方向向喉道段倾斜的进气导向狭缝8，高压气体由高压缓冲腔7进入收缩段内时气流向喉道段方向喷出，为陶瓷滚珠的循环流动提供动力。文丘里空气加速管喉道处的高压缓冲腔上设有压缩空气接口4，直线研磨管一端的管路上设有装卸料口，装卸料口上设有装卸料阀门，直线研磨管或直线研磨管与文丘里空气加速管间的连接管路上设有排气孔，所述的直线研磨管内壁上设有旋转导向螺纹9，旋转导向螺纹9为多头螺纹，旋转导向螺纹9的螺距为陶瓷滚珠直径的0.1-0.3倍、导程为陶瓷滚珠直径的15-20倍。所述的直线研磨管2内设有氧化铝陶瓷内衬层
10，旋转导向螺纹9在氧化铝陶瓷内衬层10上加工而成，氧化铝陶瓷内衬层和旋转导向螺纹上设有粗糙度Ra=1.6-2.5的金刚石涂层。所述的排气孔设在装卸料阀门上，即排气孔设在装卸料阀门的关闭件上，形成排气装卸料阀门。

[0020] 本发明进一步改进，如图1所示，所述的环形研磨流道包括平行设置的上下两个直线研磨管2，两个直线研磨管2的左右两侧分别设有一个文丘里空气加速管5，两个文丘里空气加速管的方向相反，一个向上、一个上下，两个直线研磨管和两个文丘里空气加速管（一个文丘里空气加速管、一个直线研磨管、另一个文丘里空气加速管和另一个文丘里空气加速管）依次首尾相连。所述的上下两个直线研磨管中上侧的直线研磨管入口端（经管路与文丘里空气加速管扩散段相连端）的连接管路3上设有排气装料阀门1，下侧的直线研磨管入口端的连接管路上设有排气卸料阀门6，排气装料阀门1和排气卸料阀门6为滑板阀，滑板阀的滑板12上设有排气孔11；所述的旋转导向螺纹为矩形或梯形螺纹。

[0021] 本发明中所述的压缩空气接口输入的压缩空气压力为0.2-1.5MPa，研磨直线管的长度为陶瓷滚珠直径的100-150倍。

[0022] 本发明中所述的直线研磨管中部（外壁）上设有贴片式振动传感器。使用时，贴片式振动传感器和排气卸料阀门分别与控制器相连，贴片式振动传感器采集陶瓷球坯在研磨管内的振动信号，当振幅<15-35、噪音<65-80dB时，即可判断研磨结束，由电磁阀关闭压缩空气，从卸料口卸料。

[0023] 本发明使用时，经排气装料阀门将陶瓷滚珠装入，在压缩空气接口输入的压缩空气，压缩空气带动陶瓷滚珠在文丘里空气加速管和直线研磨管形成的环形研磨流道内高速循环流动，陶瓷滚珠在旋转导向螺纹的作用下流动的同时转动，与直线研磨管内壁及旋转导向螺纹间发生摩擦，将陶瓷滚珠外表研磨圆滑。本发明研磨效率高，单台装置研磨效率最高可达3000颗/h；研磨精度高且稳定，球形偏差0.01-0.03μm，表面粗糙度R<5nm，批直径误差0.05-0.07μm；本发明无机械活动部件，维护成本低，仅靠压缩空气作为驱动动力；模块化设计，每段可拆卸；设置贴片传感器，达到研磨精度后自动停机卸料，可实现无人值守。