[发明专利]一种切入式超精机的超精导辊

权利要求书

1.一种切入式超精机的超精导辊，包含切入式超精机本体（1）、圆锥滚子（2），其特征是：还包含两个超精导辊（3）、挡板（4）和压块（5）；两个超精导辊（3）与切入式超精机本体（1）对应传动连接，两个超精导辊（3）的轴线对应平行且位于同一水平面，超精导辊（3）辊身设有用于驱动圆锥滚子（2）旋转的锥型凸起（6），且圆锥滚子（2）的大头端与锥型凸起（6）的小头端相对应，圆锥滚子（2）的锥面与两个锥型凸起（6）的锥面对应相切，圆锥滚子（2）的最上端母线水平；所述切入式超精机本体（1）对应两个超精导辊（3）中间位置设有用于防止圆锥滚子（2）在超精加工过程中轴向飞出的挡板（4），所述切入式超精机本体（1）对应圆锥滚子（2）的正上方设有用于对圆锥滚子（2）超精加工的压块（5），压块（5）与锥型凸起（6）互不干涉；

所述锥型凸起（6）外形的设计方法如下：

设圆锥滚子（2）与锥型凸起（6）的轴向长度相等，以两个锥型凸起（6）中心的连线作X轴，垂直于锥型凸起（6）中心连线并过两个锥型凸起（6）中心连线的中心作Y轴，建立XOY坐标系，圆锥滚子（2）在XOY平面内的截面垂直于圆锥滚子（2）最上端母线，圆锥滚子（2）在XOY平面内截得的椭圆与两个锥型凸起（6）均对应相切；

能够得出圆锥滚子（2）在XOY平面内截得的椭圆方程为：

其中：a——圆锥滚子（2）在XOY平面内截得的椭圆的半长轴；

b——圆锥滚子（2）在XOY平面内截得的椭圆的半短轴；

y_A——圆锥滚子（2）在XOY平面内截得的椭圆的中心点；

OE——圆锥滚子（2）在XOY平面内截得的椭圆的最高点E至XOY坐标系原点O之间的距离；

锥型凸起（6）在XOY平面内的截圆方程为：

其中：L——两个超精导辊中心的距离；

r——锥型凸起（6）在XOY平面内的截圆的半径；

设圆锥滚子（2）在XOY平面内截得的椭圆与锥型凸起（6）在XOY平面内的截圆的切点P的坐标为(X1，Y1)，β为锥型凸起（6）在XOY平面内中心点与P点的连线与x轴的夹角；则过P点与其中一锥型凸起（6）中心点的直线斜率关系为：

过P点圆锥滚子（2）在XOY平面内截得的椭圆的切线斜率关系为：

联立④⑤⑥⑦可求得r值；

圆锥滚子（2）在XOY平面内截得的椭圆长轴a和半短轴b的取值关系如下：

其中：α——圆锥滚子半锥角；

d——圆锥滚子（2）轴线上距离圆锥滚子（2）大端中心点h处圆锥滚子（2）的直径 ；

d′——圆锥滚子（2）轴线上距离圆锥滚子（2）大端中心点h处圆锥滚子（2）在XOY平面内截得的椭圆的最下点所在平面截得圆锥滚子（2）的截圆直径；

t′——圆锥滚子（2）轴线上距离圆锥滚子（2）大端中心点h处圆锥滚子（2）在XOY平面内截得的椭圆的最下点所在平面截得圆锥滚子（2）的截圆的中心点距离圆锥滚子（2）在XOY平面内截得的椭圆的中心点的距离；

t——圆锥滚子（2）轴线上任一点距离圆锥滚子（2）大端中心点的距离；

D_w——圆锥滚子（2）大端直径；

由⑧⑨⑩⑪联立可得：

利用面积射影定理可知：

由于OE是定值，当t=0时：

其中：y₀——锥型凸起（6）最小直径时，圆锥滚子（2）在XOY平面内截得的椭圆的中心点；

联立②⑭方程，可得：

当t=0时，β₀已知，y_A=y₀，由④⑤⑥⑦联立可解得y₀：

其中：β₀——锥型凸起（6）最小直径所在XOY平面内β的值；

由几何关系能够得出：

其中：h——圆锥滚子（2）轴线上任意一点距离圆锥滚子（2）大端中心点的距离；

联立④⑤⑥⑦⑫⑬⑮⑯⑰可以得到r与h的相关方程组如下：

对于同一台切入式超精机本体（1），方程组中L、α、D_w是已知数，且β₀应保证两个锥型凸起（6）不能相互干涉，同时圆锥滚子（2）置于两个锥型凸起（6）之间，根据经验β₀的合理取值范围是12°~21°，求解r与h的相关方程组即能够得出锥型凸起（6）的外形；

压块（5）与锥型凸起（6）互不干涉，且两个锥型凸起（6）互不干涉，需满足以下条件：

其中：DF为圆锥滚子（2）的最上端母线所在水平面与两个锥型凸起（6）内侧交点连线之间的距离；

L_w——圆锥滚子（2）的长度；

H——压块（5）下底面的宽度。