CN104400613A - 一种具备形状偏差补偿功能的分段进给珩磨头装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具备形状偏差补偿功能的分段进给珩磨头装置，包括：主体、内芯轴、外芯轴、主油石座、上补偿油石座、下补偿油石座，内芯轴安装于外芯轴的孔中，外芯轴安装于主体的中心孔中，主油石座安装在主体的主油石槽中，上补偿油石座和下补偿油石座安装在主体的补偿油石槽中，主油石座两端边缘分别由一个退刀弹簧圈压紧，上补偿油石座、下补偿油石座的外侧边缘分别由一个退刀弹簧圈压紧，内侧边缘由退刀弹簧片压紧，并由补偿油石固定块固定，主油石、补偿油石分别安装在对应的油石座上。本发明本身具备形状偏差补偿的功能，可以在珩磨头往复运动轨迹不改变的情况下，实时补偿加工中出现的形状偏差，从而能够保证珩磨内孔加工的形状精度。

Description

一种具备形状偏差补偿功能的分段进给珩磨头装置

技术领域

本发明涉及一种用于内孔珩磨加工的珩磨头，尤其是涉及一种具备形状偏差补偿功能的分段进给珩磨头装置。

背景技术

在现今的发动机缸孔精密制造工艺中，平台珩磨工艺已经被广泛应用。发动机缸孔的珩磨加工，是缸孔加工的最后一道也是最重要的一道工序，它能够保证缸孔的最终工艺指标。珩磨是利用镶嵌在珩磨头上的油石对精加工表面进行进一步加工的一种工艺，在加工过程中珩磨头作不断的往复直线和旋转运动，带动油石精密地切除圆柱孔材料。可见珩磨头的结构、运动性能必然会对珩磨精度产生影响。

在目前的珩磨工艺中，一个突出的问题便是珩磨后缸孔的形状偏差超差。理想的内孔表面应当是一个圆柱体，然而由于珩磨本身的特性以及加工条件的限制，珩磨后的内孔壁的圆柱度不可避免地产生一定偏差。这是由于油石长度总是小于孔的高度，且加工条件又限制了油石的上下越程量和油石长度，从而导致缸孔的轴向上的磨削量不均匀，具体表现为加工后的孔的圆柱度偏差(孔呈现出束腰形、腰鼓形、锥形等)，严重时甚至会产生圆柱度超差。

目前在线解决圆柱度偏差的问题一般通过珩磨机的珩磨头行程控制功能来实现。珩磨头上配备的气动检具能够实时测量孔的截面尺寸。在通孔珩磨中，一般通过增大珩磨头的往复行程来补偿孔的腰鼓形偏差(增大孔两端的磨削量)、通过缩短珩磨头的往复行程来补偿孔的束腰形偏差(减少孔两端的磨削量)、通过珩磨头往复行程的偏移来补偿孔的锥形偏差(增大孔某一端的磨削量)；在盲孔加工中，通过增大孔底部驻留时间来补偿底部磨削量不足、通过增大上越程量来补偿孔顶部磨削量不足。然而这种补偿方法的不足之处在于其对珩磨机主轴的往复行程控制精度、重复精度等参数均提出了极高的要求，同时不可避免地增加了主轴运动及控制机构的复杂程度和设计制造成本；且这种补偿方式会大量增加珩磨加工时间，不利于生产效率的提高和生产节拍的维持。

经过现有专利和文献的检索，均未发现有涉及从珩磨头结构出发，在内孔的珩磨加工过程中能够对形状偏差进行在线实时补偿的珩磨头设计。例如，中国专利CN 202336793U公开了可调珩磨头机构，由珩磨头、金钢石珩磨条、调整垫、调整螺母和定位架构成；珩磨头中部是圆柱体，圆柱体两端有螺纹接头，珩磨头外表面前后侧有左右贯通的珩磨条安装槽；两个金钢石珩磨条分别安装于两条珩磨条安装槽中，在每个金钢石珩磨条的两端分别设置有定位架，两个调整螺母分别与珩磨头两端的螺纹接头配合，每个调整螺母的内侧设置有调整垫，调整垫顶紧在定位架上将珩磨条夹紧固定，虽然其解决了珩磨机的珩磨头不可以调节，造成加工尺寸偏差大；珩磨头磨损后即废弃，造成浪费的问题，但是不涉及对珩磨缸孔形状、圆度、圆柱度等加工精度的直接补偿。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种分段进给珩磨头装置，该装置本身具备形状偏差补偿的功能，可以在珩磨头往复运动轨迹不改变的情况下，补偿加工中出现的的形状偏差。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种具备形状偏差补偿功能的分段进给珩磨头装置，包括主体、内芯轴、外芯轴、主油石座、补偿油石座组，

所述的内芯轴安装在所述的外芯轴的孔中，

所述的外芯轴安装在所述的主体的中心孔中，

所述的主油石座安装在主体的主油石槽中，两端边缘由退刀弹簧圈压紧，在主油石座上安装主油石，

所述的补偿油石座组由上补偿油石座和下补偿油石座构成，安装在主体的补偿油石槽中，上补偿油石座和下补偿油石座的外侧边缘由退刀弹簧圈压紧，内侧边缘由退刀弹簧片压紧，在补偿油石座组上安装补偿油石。

所述的上补偿油石座和下补偿油石座长度相等并安装在一条直线上。

所述的主油石座、上补偿油石座、下补偿油石座的底部各具有两个角度相同的斜槽，用以将内芯轴和外芯轴的轴向进给转化为油石座的径向涨刀运动并保证涨刀力的均匀施加。

主油石座和下补偿油石座上开设的斜槽方向一致，上补偿油石座上开设的斜槽方向与前两者相反。

所述的外芯轴周围具有两排圆锥形涨刀块，涨刀块的锥面与主油石座底部的斜槽紧密接触。

所述的内芯轴周围具有四排圆锥形涨刀块，上两排涨刀块的锥面与上补偿油石座底部的斜槽方向一致并紧密接触，下两排涨刀块的锥面与下补偿油石座底部的斜槽方向一致并紧密接触。

上两排涨刀块与下两排涨刀块的锥面方向相反。

所述的补偿油石座组经补偿油石固定块固定。

所述的补偿油石座组的数量与主油石座数量相同，分别延周向均匀间隔分布在主体上开设的补偿油石槽中。

所述的补偿油石的长度可根据加工情况选择。

将该新型珩磨头配置在具有气动检具及反馈控制功能、并具有双进给功能的珩磨机上，并装夹好工件。开始加工时，外芯轴向下进给，推动主油石座作涨刀运动，珩磨头往复运动和旋转，开始珩磨过程。加工过程中气动检具实时测量孔的截面尺寸，如果出现孔底部尺寸偏小的情况，则由数控系统判断，使内芯轴向下进给，推动下补偿油石座作涨刀运动，此时珩磨头的下半部分的油石数量增加了一倍，下半部分的磨削能力也将增加一倍，实现对孔的下半部分磨削不足的补偿；反之亦然，如果出现孔顶部尺寸偏小的情况，则由数控系统判断，使内芯轴向上进给，推动上补偿油石座作涨刀运动，此时珩磨头的上半部分的油石数量增加了一倍，上半部分的磨削能力也将增加一倍，实现对孔的上半部分磨削不足的补偿。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明依靠珩磨头自身具备的补偿油石，即可完成对所加工孔的形状偏差的补偿，无需改变珩磨头的运行轨迹，简化了珩磨机主轴的运动和控制系统，降低了主轴的制造难度。

(2)本发明依靠补偿油石，能够在不增加珩磨时间的情况下完成对所加工孔的形状偏差的补偿，有利于增加生产效率。

(3)本发明可安装在现有的具备双进给功能的珩磨机上，仅依靠两根芯轴即可实现主油石、上补偿油石、下补偿油石三组分别进给。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的分解结构示意图；

图3为补偿油石涨刀机的结构示意图；

图4为主油石涨刀机的结构示意图；

图5为主体的结构示意图；

图6为内芯轴的结构示意图；

图7为外芯轴的结构示意图。

图中，1为主体、2为内芯轴、3为外芯轴、4为主油石座、5为上补偿油石座、6为下补偿油石座、7为退刀弹簧圈、8为退刀弹簧圈、9为退刀弹簧片、10为补偿油石固定块。

具体实施方式

下面对本发明的实施例进行说明，本实施例在本发明的技术方案为前提下实施，仅阐述和表现本发明的关键机构及其工作原理(依靠分段进给实现的形状偏差补偿机构)，其他珩磨头上配备的常规装置如气动测量喷嘴、导向条等，未画出和说明。

实施例

一种具备形状偏差补偿功能的分段进给珩磨头装置，其结构如图1-2所示，该装置主要由主体1、内芯轴2、外芯轴3、主油石座4、上补偿油石座5、下补偿油石座6、退刀弹簧圈7、退刀弹簧圈8、退刀弹簧片9、补偿油石固定块10组成。其中：内芯轴2安装于外芯轴3的孔中，外芯轴3安装于主体1的中心孔中；主油石座4安装在主体1的主油石槽中，主油石槽沿周向均匀分布；一个上补偿油石座5和一个下补偿油石座6组成了补偿油石座组，一组上、下补偿油石座形状相同，方向相反，且安装时处于一条直线上，安装在主体1的同一条补偿油石槽中，补偿油石槽沿周向均匀分布，且与主油石槽间隔分布(如图5所示)；主油石座两端边缘分别由退刀弹簧圈7、退刀弹簧圈8压紧，上补偿油石座5、下补偿油石座6的外侧边缘分别由退刀弹簧圈7、退刀弹簧圈8压紧，内侧边缘由相应数量的退刀弹簧片9压紧，并由相应数量的补偿油石固定块10固定；上补偿油石座5、下补偿油石座6、主油石座4，其外侧分别安装有相应长度的主油石和补偿油石(图中未画出)，补偿油石的长度可根据加工情况来选择。

主油石座4、上补偿油石座5、下补偿油石座6的底部各具有相同角度的两个斜槽，用以将内、外芯轴的轴向进给转化为油石座的径向涨刀运动，同时保证涨刀力的均匀施加。安装时，主油石座4和下补偿油石座6的斜槽方向一致，上补偿油石座5的斜槽方向与前两者相反。

如图3、图7所示，内芯轴2周围具有四排圆锥形涨刀块，上两排涨刀块的锥面与上补偿油石油石座底部5的的两个斜槽方向一致并紧密接触，下两排涨刀块的锥面与下补偿油石油石座6底部的的两个斜槽方向一致并紧密接触。上两排涨刀块与下两排涨刀块的锥面方向相反。这样当内芯轴2向两端运动时，能够分别推动上、下补偿油石座5、6作涨刀运动且互不影响。退刀弹簧圈7、8和退刀弹簧片9通过弹性力使得油石座完成退刀。

如图4、图6所示，外芯轴3周围具有两排圆锥形涨刀块，涨刀块的锥面与主油石座4底部的的两个斜槽紧密接触。外芯轴3具有补偿油石槽，这样当外芯轴3向一端运动时，能够推动主油石座4作涨刀运动，且不影响内芯轴3和补偿油石5、6的运动。

本发明在使用时：首先将该新型珩磨头配置在具有气动检具及反馈控制功能、并具有双进给功能的珩磨机上，并装夹好工件。开始加工时，外芯轴3向下进给，推动主油石座4作涨刀运动，珩磨头开始往复运动和旋转，开始珩磨。加工过程中气动检具实时测量孔的截面尺寸，如果出现孔底部尺寸偏小的情况，则由数控系统判断，使内芯轴2向下进给，推动下补偿油石座6作涨刀运动，此时珩磨头的下半部分的油石数量增加了一倍，下半部分的磨削能力也将增加一倍，实现对孔的下半部分磨削不足的补偿；反之亦然，如果出现孔顶部尺寸偏小的情况，则由数控系统判断，使内芯轴2向上进给，推动上补偿油石座5作涨刀运动，此时珩磨头的上半部分的油石数量增加了一倍，上半部分的磨削能力也将增加一倍，实现对孔的上半部分磨削不足的补偿。当形状偏差减小至一定程度后，由数控系统判断，内芯轴2退回初始位置，补偿油石座在退刀弹簧圈7、退刀弹簧圈8和退刀弹簧片9的作用下归位。继续珩磨过程，直至达到尺寸要求，外芯轴3退回初始位置，主油石座4在退刀弹簧圈7、8的作用下归位，结束珩磨加工。

Claims (10)

1.一种具备形状偏差补偿功能的分段进给珩磨头装置，其特征在于，该装置包括主体、内芯轴、外芯轴、主油石座、补偿油石座组，

所述的内芯轴安装在所述的外芯轴的孔中，

所述的外芯轴安装在所述的主体的中心孔中，

所述的主油石座安装在主体的主油石槽中，两端边缘由退刀弹簧圈压紧，在主油石座上安装主油石，

所述的补偿油石座组由上补偿油石座和下补偿油石座构成，安装在主体的补偿油石槽中，上补偿油石座和下补偿油石座的外侧边缘由退刀弹簧圈压紧，内侧边缘由退刀弹簧片压紧，在补偿油石座组上安装补偿油石。

2.根据权利要求1所述的一种具备形状偏差补偿功能的分段进给珩磨头装置，其特征在于，所述的上补偿油石座和下补偿油石座长度相等并安装在一条直线上。

3.根据权利要求1或2所述的一种具备形状偏差补偿功能的分段进给珩磨头装置，其特征在于，所述的主油石座、上补偿油石座、下补偿油石座的底部各具有两个角度相同的斜槽，用以将内芯轴和外芯轴的轴向进给转化为油石座的径向涨刀运动并保证涨刀力的均匀施加。

4.根据权利要求3所述的一种具备形状偏差补偿功能的分段进给珩磨头装置，其特征在于，主油石座和下补偿油石座上开设的斜槽方向一致，上补偿油石座上开设的斜槽方向与前两者相反。

5.根据权利要求4所述的一种具备形状偏差补偿功能的分段进给珩磨头装置，其特征在于，所述的外芯轴周围具有两排圆锥形涨刀块，涨刀块的锥面与主油石座底部的斜槽紧密接触。

6.根据权利要求4所述的一种具备形状偏差补偿功能的分段进给珩磨头装置，其特征在于，所述的内芯轴周围具有四排圆锥形涨刀块，上两排涨刀块的锥面与上补偿油石座底部的斜槽方向一致并紧密接触，下两排涨刀块的锥面与下补偿油石座底部的斜槽方向一致并紧密接触。

7.根据权利要求6所述的一种具备形状偏差补偿功能的分段进给珩磨头装置，其特征在于，上两排涨刀块与下两排涨刀块的锥面方向相反。

8.根据权利要求1所述的一种具备形状偏差补偿功能的分段进给珩磨头装置，其特征在于，所述的补偿油石座组经补偿油石固定块固定。

9.根据权利要求1所述的一种具备形状偏差补偿功能的分段进给珩磨头装置，其特征在于，所述的补偿油石座组的数量与主油石座数量相同，分别延周向均匀间隔分布在主体上开设的补偿油石槽中。

10.根据权利要求1所述的一种具备形状偏差补偿功能的分段进给珩磨头装置，其特征在于，所述的补偿油石的长度可根据加工情况选择。