CN104385102A - 用于涡扇发动机轴承孔的研磨装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于涡扇发动机轴承孔的研磨装置，研磨装置包括研磨棒组件与螺钉、手柄组件，其中研磨棒组件包括：研磨套、芯轴以及定位销，研磨套上形成有沿研磨套的轴线方向贯穿的通孔，研磨套的外周壁上形成有彼此间隔开的限位涨缩槽，限位涨缩槽从研磨套的外周壁向内凹入且与通孔连通，避让槽从研磨套的外周壁向内凹入且与通孔间隔开，芯轴配合在通孔内以涨缩通孔，定位销设在芯轴上且位于研磨套的限位涨缩槽内。根据本发明的用于涡扇发动机轴承孔的研磨装置，可以有效地解决多层中空燃烧室高精度、长跨距多处轴承装配孔的研磨问题，满足轴承装配孔的尺寸精度要求和形位公差要求。

Description

用于涡扇发动机轴承孔的研磨装置

技术领域

本发明涉及涡扇发动机制造领域，尤其是涉及一种用于涡扇发动机轴承孔的研磨装置。

背景技术

相关技术中的涡扇发动机轴承孔，存在于一些构造为多层中空薄壁复杂的钣焊结构件中，由于轴承孔所处的组件结构复杂、薄壁易变形，不易装夹和找正，且结构件上的两个轴承装配孔的轴向跨距较长，两个轴承装配孔的内腔还有结构干涉，从而无法采用常规内外圆磨床进行掉头磨削，难以实现两轴承装配孔的一次装夹、一次研磨到位，难以达到加工精度要求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种用于涡扇发动机轴承孔的研磨装置，所述研磨装置可以实现一些构造为多层中空薄壁复杂的钣焊结构件的两个轴承装配孔的一次装夹和一次研磨到位。

根据本发明实施例的用于涡扇发动机轴承孔的研磨装置，包括：研磨套，所述研磨套上形成有沿所述研磨套的轴线方向贯穿的通孔，所述研磨套的外周壁上形成有彼此间隔开的限位涨缩槽和避让槽，所述限位涨缩槽从所述研磨套的外周壁向内凹入且与所述通孔连通，所述避让槽从所述研磨套的外周壁向内凹入且与所述通孔间隔开；芯轴，所述芯轴配合在所述通孔内以涨缩所述研磨套；以及定位销，所述定位销设在所述芯轴上且位于所述研磨套连接段内。

根据本发明实施例的用于涡扇发动机轴承孔的研磨装置，通过在研磨套的外周壁上加工用于避让轴承孔内有干涉结构的避让槽，以及加工限位涨缩槽，从而可以有效地解决多层中空燃烧室高精度、长跨距多处轴承装配孔的研磨问题，满足轴承装配孔的尺寸精度要求和形位公差要求。

具体地，所述研磨套包括沿轴向依次相连的第一研磨段、连接段和第二研磨段，所述第一研磨段上形成有彼此间隔开的两个所述避让槽，所述第二研磨段上形成有彼此间隔开的两个所述避让槽，所述第一研磨段上的所述两个避让槽和所述第二研磨段上的所述两个避让槽沿圆周一一对应，且所述连接段的横截面积均小于所述第一研磨段和所述第二研磨段的横截面积。由此，可以有效地起到避让干涉结构的作用，且研磨套便于加工，方便装配。

进一步地，每个所述避让槽的内壁和所述研磨套的中心轴线之间的最小距离与所述连接段与所述研磨套的中心轴线之间的距离相等。由此，当研磨套转动时，可以进一步起到避让的作用。

可选地，所述第一研磨段上的所述两个避让槽关于所述限位涨缩槽的中心平面对称，所述第二研磨段上的所述两个避让槽关于所述限位涨缩槽的中心平面对称。

可选地，所述通孔与所述研磨套同轴设置。由此，便于研磨。

进一步地，所述通孔为锥形孔，所述芯轴为锥形轴，所述通孔的锥度为1：100，所述芯轴的锥度为1：100。

进一步地，所述研磨装置进一步包括：手柄，所述手柄连接在所述芯轴的一端。由此，方便研磨。

可选地，所述手柄螺纹连接至所述芯轴。由此，方便连接。

具体地，所述定位销为两个，且所述两个定位销在所述芯轴的轴向上彼此间隔开。由此，可以提高研磨的稳定性，避免应力集中等问题。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的用于涡扇发动机轴承孔的研磨装置的示意图；

图2是图1中所示的研磨套与芯轴的示意图；

图3是图2中所示的研磨套的立体图；

图4是图3中所示的研磨套的主视图；

图5是沿图4中A-A线的剖面图；

图6是图1中所示的研磨装置与涡扇发动机轴承孔的工作状态示意图；

图7是图6中所示的涡扇发动机轴承孔的剖面图。

附图标记：

100：研磨装置；

1：研磨套；11：第一研磨段；12：连接段；13：第二研磨段；

14：通孔；15：限位涨缩槽；16：避让槽；

2：芯轴；21：定位销；

3：手柄；31：手持部；32：连接轴部；33：固定部；34：螺钉；

200：涡扇发动机轴承孔；

2011：外壳壳体；2012：内壳组件；

2021：第一装配孔；2022：第二装配孔；

203：支架；

2041：扩压器外环；2042：扩压器内环；2043：扩压器叶片；

205：滑油管组件。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1-图7描述根据本发明实施例的用于涡扇发动机轴承孔200的研磨装置100。

如图1所示，根据本发明实施例的用于涡扇发动机轴承孔200的研磨装置100，包括：研磨套1、芯轴2以及定位销21。

具体地，研磨套1上形成有沿研磨套1的轴线方向贯穿的通孔14，研磨套1的外周壁上形成有避让槽16，避让槽16从研磨套1的外周壁向内凹入且与通孔14间隔开。例如在图1的示例中，研磨套1可以大体形成圆柱形，且研磨套1的中心轴线水平设置，通孔14的横截面大体形成为圆形，且由研磨套1轴线方向上的一侧端面(例如图1中所示的左端面)朝向研磨套1的另一侧端面(例如图1中所示的右端面)贯穿，避让槽16由研磨套1的外周壁朝向研磨套1的中心轴线方向凹入且与通孔14间隔开，避让槽16可以沿研磨套1的轴线方向贯穿研磨套1的两侧端面，避让槽16也可以仅贯穿研磨套1的伸入端的端面(例如图1中所示的左端面)。这里，需要说明的是，“内”可以理解为朝向研磨套1的中心轴线的方向，其相反方向为“外”，即远离研磨套1的中心轴线的方向。

参照图6和图7，传统的涡扇发动机轴承孔200包括多层中空燃烧室轴承孔200(下面简称轴承孔200)，其结构复杂，常为多层中空薄壁复杂钣焊结构件，该种轴承孔200具有两个彼此平行且相互间隔开的轴承装配孔，两个轴承装配孔之间的内腔处具有干涉支架203，当研磨套1从一个轴承装配孔(例如图6中所示的第二装配孔2022)向另一个轴承装配孔(例如图6中所示的第一装配孔2021)伸入时，干涉支架203可以从避让槽16内沿着研磨套1的轴线方向穿过，从而有效地解决了研磨套1无法一次性与两个轴承装配孔装卡到位的问题。其中，多层中空燃烧室轴承孔200主要由外壳壳体2011、内壳组件2012、扩压器外环2041、扩压器内环2042、扩压器叶片2043、以及滑油管组件205等组成，其结构为现有技术，这里不作赘述。

这样，通过设置避让槽16，从而可以有效地解决涡扇发动机长跨距、两高精度轴承装配孔之间的内腔有干涉结构的轴承装配孔的研磨问题。另外，与该种轴承孔200结构、尺寸、功能相近的轴承装配孔同样可以采用本发明的研磨装置100进行精密研磨，而不需要对研磨装置100进行改造，轴承装配孔可以满足尺寸精度要求。

进一步地，研磨套1的外周壁上还形成有与避让槽16间隔开的限位涨缩槽15，限位涨缩槽15从研磨套1的外周壁向内凹入且与通孔14连通。如图3-图5所示，限位涨缩槽15的横截面大体形成为矩形，且由研磨套1的顶壁竖直向下凹入以与通孔14的顶部相连通，限位涨缩槽15沿研磨套1的轴线方向贯穿研磨套1的两侧端面，从而研磨套1的横截面大体形成为非闭合的环形，也就是说，研磨套1在其周向方向上预留出了涨缩空间。

参照图1和图2，芯轴2配合在通孔14内以涨缩通孔14，其中芯轴2大体形成为圆柱形，且适于伸入且配合在通孔14内，当芯轴2沿研磨套1的轴线方向伸入通孔14内时，涨缩空间被涨开，此时，通孔14的直径略有增大、限位涨缩槽15的横向尺寸(垂直于研磨套1轴线方向)略有增大，从而使得研磨套1可以过盈配合在轴承装配孔内，以有效地保证研磨精度。

优选地，通孔14与研磨套1同轴设置，通孔14的锥度为1：100，芯轴2的锥度为1：100，从而便于装配，这里，需要说明的是，通孔14的锥度指的是通孔14的两侧端面的直径差与通孔14轴向长度之比，且通孔14的下游端面(例如图6中所示的左端面)的直径小于通孔14的上游端面(例如图6中所示的右端面)的直径，芯轴2的锥度指的是芯轴2的两侧端面的直径差与芯轴2轴向长度之比，且芯轴2的先伸入端面(例如图6中所示的左端面)的直径小于芯轴2的后伸入端面(例如图6中所示的右端面)的直径。

再进一步地，定位销21设在芯轴2上且位于限位和涨缩槽15内。参照图1，定位销21沿研磨套1的径向方向竖直地插设在研磨套1的顶部，且定位销21的上部显露在研磨套1的上方，当芯轴2向研磨套1的通孔14内伸入时，芯轴2带动定位销21向研磨套1的限位槽15内伸入，当定位销21配合在限位孔槽时，定位销21可以限定芯轴2与研磨套1的相对周向运动，这样，转动芯轴2时可以通过定位销21带动研磨套1转动，从而实现研磨套1研磨轴承装配孔的目的。可选地，定位销21可以为多个(例如两个)，且每相邻的两个定位销21在芯轴2的轴向上彼此间隔开，且多个定位销21的连线可以与轴承孔200的轴线相平行，从而可以进一步提高限位强度和力传导的稳定性，且避免应力集中。

由此，可以有效地解决了由于涡扇发动机轴承孔200内腔结构干涉而导致无法采用常规磨床进行研磨加工的问题，可以实现两轴承装配孔一次装夹、一次研磨到位，保证了长跨距的轴承装配孔一次研磨工艺的可行性和稳定性，能够保证轴承装配孔研磨的精度，且该研磨装置100可以满足多种类长距离发动机轴承孔200的轴承装配孔的手工研磨，无需改造芯轴2，只需要根据实际要求设计制造与芯轴2相配的、以及与实际轴承孔200相配的研磨套1即可，提高了研磨装置100的柔性化程度，节约大量的成本和时间。另外，该研磨装置100的结构合理，便于加工和维修，方便安装，无需采用特殊材料和特殊工艺处理，制造成本低。

根据本发明实施例的用于涡扇发动机轴承孔200的研磨装置100，通过在研磨套1的外周壁上加工用于避让轴承孔200内干涉结构的避让槽16，以及加工限位涨缩槽15，从而可以有效地解决多层中空燃烧室高精度、长跨距轴承孔200的轴承装配孔的研磨问题，满足轴承装配孔的尺寸精度要求和形位公差要求。

本发明针对涡扇发动机多层中空、密集型焊缝高精度复杂构件轴承孔制造，设计了一种特殊研磨装置，解决了三层中空、薄壁焊接构件的易变形、轴承孔精度不易保证的制造难题。

在本发明的一个实施例中，参照图1和图6，第一装配孔2021和第二装配孔2022之间设有两个支架203，且两个支架203分别位于轴承孔200的下部且关于轴承孔200的竖直中心轴面对称，此时研磨套1包括：沿轴向依次相连的第一研磨段11、连接段12和第二研磨段13，其中第一研磨段11上形成有彼此间隔开的两个避让槽16，连接段12的横截面积小于第一研磨段11和第二研磨段13的横截面积，第一研磨段11上的两个避让槽16可以关于限位涨缩槽15的中心平面对称。

具体地，参照图1，当研磨套1水平设置时，第一研磨段11、连接段12、第二研磨段13前后顺次相连，第一研磨段11适于与第一装配孔2021配合，第二研磨段13适于与第二装配孔2022配合，连接段12设在第一装配孔2021与第二装配孔2022之间，为了避免装入研磨套1时支架203与研磨套1发生干涉，两个避让槽16可以分别自第一研磨段11的下部的外周壁朝向研磨套1的轴线方向凹入，且两个避让槽16关于研磨套1的竖直中心轴面对称，从而当将研磨套1向轴承孔200内伸入时，可以让两个支架203同时通过两个避让槽16，从而可以解决干涉问题，进一步地，为了避免研磨套1在轴承孔200内旋转而引起的连接段12与支架203发生干涉，限定连接段12的横截面积小于第一研磨段11和第二研磨段13的横截面积，此时连接段12的横截面大体形成为圆环形，且连接段12的外周壁不与支架203发生干涉，这样，当研磨套1在轴承孔200内旋转时，研磨套1不会和支架203发生干涉。

进一步地，第二研磨段13上也可以形成有彼此间隔开的两个避让槽16，第一研磨段11上的两个避让槽16和第二研磨段13上的两个避让槽16一一对应，且第二研磨段13上的两个避让槽16关于限位涨缩槽15的中心平面对称。例如在图3的示例中，两个避让槽16可以分别自第二研磨段13下部的外周壁朝向研磨套1的轴线方向凹入，且两个避让槽16关于研磨套1的竖直中心轴面对称。由此，可以进一步便于安装和拆卸研磨套1，且进一步避免安装的过程中支架203与研磨套1发生干涉的问题，以及可能损坏支架203的问题。

进一步地，参照图3，每个避让槽16的内壁和研磨套1的中心轴线之间的最小距离与连接段12与研磨套1的中心轴线之间的距离相等，也就是说，过避让槽16内壁上的与研磨套1的中心轴线之间的距离最小的点作与轴承孔200同心的圆时，圆的直径与连接段12的外周直径相等。由此，便于安装和加工，且可以进一步避免支架203与轴承孔200的干涉问题。

这里，需要说明的是，在装配过程中研磨套1的连接段12一旦从第一装配孔2021内伸出时，第二研磨段13可能与支架203接触，从而通过设置第三避让槽16，可以有效地避免第二研磨段13与支架203发生干涉、损坏支架203的问题。当然，本发明不限于此，避让槽16的形状以及在研磨套1上的设置位置还可以根据实际要求设置，以更好地满足实际要求。

可选地，避让槽16的内壁可以形成为圆弧面，从而可以提高避让槽16的强度，当然，本发明不限于此，避让槽16的形状以及在研磨套1上的设置位置还可以根据实际要求设置，以更好地满足实际要求。

在本发明的一个示例中，当第一装配孔2021与第二装配孔2022的加工精度要求为：第一装配孔2021的直径为圆柱度为0.006mm、表面粗糙度R_a0.8，第二装配孔2022的直径为圆柱度为0.006mm、表面粗糙度R_a0.8，第一装配孔2021与第二装配孔2022的同轴度为φ0.01mm时，第一研磨段11外周壁所在圆的直径为 圆柱度为0.002，第二研磨段13外周壁所在圆的直径为圆柱度为0.002mm，第一研磨段11外周壁所在圆与第二研磨段13外周壁所在圆的同轴度为φ0.005mm，从而可以保证第一装配孔2021与第二装配孔2022的加工尺寸精度与同轴度、圆柱度达到要求。

进一步地，芯轴2的一端可以连接有手柄3，且手柄3可以通过螺纹连接的方式固定在芯轴2的一端。参照图1，手柄3可以包括：手持部31，连接轴部32以及固定部33，其中，连接轴部32可以大体形成为圆柱形且同轴地设在芯轴2的一侧，固定部33大体形成为圆环形，且套设且焊接在连接部的邻近芯轴2的一端，手持部31也可以大体形成为圆柱形且垂直于连接轴部32且设在连接轴部32的远离芯轴2的一端，固定部33通过沿着固定部33周向分布的多个螺钉34与芯轴2的一端螺纹连接在一起，从而转动手持部31可以带动连接轴部32转动，进而通过固定部33以及多个螺钉34带动芯轴2转动，芯轴2转动的过程中，通过定位销21带动研磨套1研磨相应的轴承装配孔。由此，通过设置手柄3可以有效地实现研磨，且方便持握和操控。另外，手柄3的结构以及与芯轴2的连接方式还可以根据实际要求设置，以更好地满足实际要求。

参照图1-图7，下面简要介绍根据本发明实施例的研磨装置100的使用过程，首先，将研磨套1外径调整至合适尺寸(预留恰当的手工研磨余量)且角向正确，小心装入待研磨的轴承孔200的轴承装配孔中，由于研磨套1沿圆周方向预留合适的涨缩口，从而研磨套1的直径尺寸设计有一定得涨缩余度，进而可以将芯轴2缓慢地沿着研磨套1轴向移动伸入研磨套1中，以通过对芯轴2施加轴向力的方式来实现涨缩，使研磨套1的径向尺寸逐渐增大，当研磨套1的尺寸调整至合适后，开始手工研磨。由此，通过研磨套1过盈配合且装配到位后，可以实现精密研磨的加工要求。

由此，通过在研磨套1的圆周方向上加工两处圆弧凹形避让槽16，从而有效地躲让两轴承装配孔之间的支架203，且在研磨套1的圆周方向上加工合适间距的长距离涨胎限位涨缩槽15，可以有效地解决多层中空燃烧室高精度、长跨距轴承孔200的轴承装配孔的研磨问题，满足轴承装配孔的尺寸精度和形位公差要求。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

Claims (9)

1.一种用于涡扇发动机轴承孔的研磨装置，其特征在于，包括：

研磨套，所述研磨套上形成有沿所述研磨套的轴线方向贯穿的通孔，所述研磨套的外周壁上形成有彼此间隔开的避让槽，所述限位涨缩槽从所述研磨套的外周壁向内凹入且与研磨套内孔芯轴装配孔连通，所述避让槽从所述研磨套的外周壁向内凹入且与所述研磨套内孔间隔开；

芯轴，所述芯轴配合在所述通孔内以涨缩所述研磨套外径；以及

定位销，所述定位销设在研磨套连接段处，用于固定研磨套和芯轴，保证二者在圆周方向和轴向不发生移动。

2.根据权利要求1所述的用于涡扇发动机轴承孔的研磨装置，其特征在于，所述研磨套包括沿轴向依次相连的第一研磨段、连接段和第二研磨段，所述第一研磨段上形成有彼此间隔开的两个所述避让槽，所述第二研磨段上形成有彼此间隔开的两个所述避让槽，所述第一研磨段上的所述两个避让槽和所述第二研磨段上的所述两个避让槽沿圆周一一对应，且所述连接段的横截面积均小于所述第一研磨段和所述第二研磨段的横截面积。

3.根据权利要求2所述的用于涡扇发动机轴承孔的研磨装置，其特征在于，每个所述避让槽的内壁和所述研磨套的中心轴线之间的最小距离与所述连接段与所述研磨套的中心轴线之间的距离相等。

4.根据权利要求2所述的用于涡扇发动机轴承孔的研磨装置，其特征在于，所述第一研磨段上的所述两个避让槽关于所述限位涨缩槽的中心平面对称，所述第二研磨段上的所述两个避让槽关于所述限位涨缩槽的中心平面对称。

5.根据权利要求1所述的用于涡扇发动机轴承孔的研磨装置，其特征在于，所述通孔与所述研磨套同轴设置。

6.根据权利要求1所述的用于涡扇发动机轴承孔的研磨装置，其特征在于，所述通孔为锥形孔，所述芯轴为锥形轴，所述通孔的锥度为1：100，所述芯轴的锥度为1：100。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的用于涡扇发动机轴承孔的研磨装置，其特征在于，进一步包括：

手柄，所述手柄连接在所述芯轴的一端。

8.根据权利要求7所述的用于涡扇发动机轴承孔的研磨装置，其特征在于，所述手柄螺纹连接至所述芯轴。

9.根据权利要求1所述的用于涡扇发动机轴承孔的研磨装置，其特征在于，所述定位销为两个，且所述两个定位销在所述芯轴的轴向上彼此间隔开。