CN104722794B - 一种高位置度端面的精密加工装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种高位置度端面的精密加工装置，其特征是在普通镗床工作台上安装两个支撑轴套，两个支撑轴套的内孔之间穿过一根气浮镗杆及端面定位装置，两个支撑轴套通过气浮镗杆自定心保持同轴，气浮镗杆的外圆与两个支撑轴套的内孔表面之间、端面定位装置都通过压缩空气膜支撑以实现高精度回转运动。气浮镗杆在两个支撑轴套外侧的延长段上分别选装有用于孔和端面镗削的前刀具和后刀具，气浮镗杆上安装前刀具一侧的延长段的顶端通过联轴器和镗床主轴连接。与现有技术相比，本发明装置改变了传统的调转机床工作台180°方向分别加工的方式，消除了由于设备精度及镗杆悬臂长度不同带来的误差，可以取代传统的端面及孔的加工工艺，具有很好的实用意义。
Description
技术领域
本发明是一种高位置度端面的精密加工装置，属于机械加工成型技术领域。
背景技术
在一些框架类零件的加工中，高位置度(两加工端面的平行度、端面与孔的垂直度优于5μm)端面加工始终是此类零件加工的关键工序，高位置度指框架两侧的加工端面的平行度、端面与端面上孔的垂直度优于5μm，传统的加工工艺示意图如图1所示，工作原理为加工零件B利用千分表D1找正该侧内孔后，固定在转台E中，转动加工刀具A，加工一侧的端面C，加工完成后，转台E转动180°后，再利用千分表D2找正该则的另一个内孔，将零件B再次固定在转台E中，加工这一侧的端面F，这种加工方法由于在加工两个孔时加工基准产生了变化，不能实现优于5μm的垂直度和平行度加工需求。该种方法是加工完一个面后，需要将机床回转工作台调转180°后进行另外一个端面的加工，由于是将两个孔作为加工基准，所以加工基准会产生变化，除机床本身的导轨直线度外，零件装夹时的误差，机床回转工作台的回转误差均对最终的加工结果造成影响，因此要实现优于5μum的垂直度和平行度加工需求，受到很多因素的制约。
发明内容
本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种高位置度端面的精密加工装置，其目的是避免使用不同的加工基准，改变传统的调转机床工作台180°方向分别加工端面的操作，以消除加工过程中由此产生的误差，充分实现框架两侧端面优于5μm的垂直度和平行度的 加工需求，降低加工成本的目的。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
该种高位置度端面的精密加工装置，所述高位置度端面是指框架零件的相对的两个端面，该两个端面上有同轴度要求的两个通孔，并且该两个端面与通孔的轴线垂直，其特征在于：该装置包括两个安装在加工工作台(2)上支撑轴套(3)，气浮镗杆(4)穿过两个支撑轴套(3)的内孔及零件(1)的待加工端面上的两个通孔，气浮镗杆(4)上套装一个安装在支撑轴套(3)上的柔性端面定位装置(5)，加工刀具(7)分别固定在气浮镗杆(4)的两端，加工刀具(7)通过联轴器(9)和镗床主轴(10)连接；上述组件中：
支撑轴套(3)通过气浮镗杆自定心保持同轴，支撑轴套(3)上加工有孔通入0.4-0.5Mpa的压缩空气，压缩空气在进入气浮镗杆(4)的外圆与两个支撑轴套(3)的内孔表面之间前通过0.15-0.2mm的小孔节流，然后形成气浮膜Ⅰ(20)，使气浮镗杆(4)能实现0.1～0.5μm高精度回转运动，气浮刚度为8～20kg/μm；
柔性端面定位装置(5)包括固定套管(15)、定位环(14)、气浮环(12)和固定隔套(11)，固定套管(15)分成两段，一段为固定段(17)，另一段为柔性段(16)，气浮环(12)、固定隔套(11)和支撑轴套(3)侧端面通过螺钉固定连接在一起，定位环(14)与固定套管(15)的柔性段(16)的通过螺钉固定连接在一起，固定套管(15)的固定段(17)通过锁紧螺钉(13)实现与气浮镗杆(4)的任意位置的抱紧固定，气浮环(12)、固定隔套(11)套装在定位环(14)与固定套管(15)的外面，气浮环(12)上加工有孔通入0.4-0.5Mpa的压缩空气，压缩空气在进入上述两组固定连接在一起的组件之间的环形接触面前通过0.15-0.2mm的小孔节流，然后形成气浮膜Ⅱ(21)，气浮刚度为20～50kg/μm。
固定套管(15)的柔性段(16)沿轴线的截面呈波纹状，柔性段(16)的壁厚为0.5～3mm，该固定套管(15)外径的扭转变形刚度为轴向刚度的1/10， 该固定套管(15)的轴向刚度为气浮膜Ⅱ(21)的气膜刚度的1/8～1/10。
在固定套管(15)的固定段(17)上，与固定套管(15)轴线垂直加工一个宽度为1～2mm、深度为固定套管(15)半径的横槽(22)，又经过固定套管(15)轴线加工另一个宽度为1～2mm的通槽(23)，在固定套管(15)的固定段(17)上，加工一个与固定套管(15)轴线垂直穿过通槽(23)的螺纹孔(18)和与螺纹孔(18)位置对应的螺纹通孔(19)，锁紧螺钉(13)通过螺钉通孔(19)拧入螺纹孔(18)中，实现固定套管(15)的固定段(17)在气浮镗杆(4)上的任意位置抱紧固定。
本发明技术方案的优点是：
一、该装置摆脱了加工设备精度条件的限制，可以进一步提高现有的加工精度，解决加工工艺中的瓶颈问题，从而提高所属产品的性能指标；
二、使用该装置进行加工可以将以往大量用于手工修配、研磨和测量的时间大幅度压缩，以机加工代替手工提高精度，同时减轻了劳动强度，减少了不确定因素，提高了效率。
附图说明
图1为传统加工工艺示意图
图2为发明装置用于加工的示意图
图3为发明装置的整体结构图
图4为发明装置的气浮膜
图5为柔性端面定位装置
图6为图5的B向视图
图7为图5的C向视图
图8为柔性端面定位装置的固定套管
图9为图8的D向视图
图10为图8的E向视图
图11为图8的F向视图
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步地详述：
参见附图2～11所示，该种高位置度端面的精密加工装置，所述高位置度端面是指框架零件的相对的两个端面，该两个端面上有同轴度要求的两个通孔，并且该两个端面与通孔的轴线垂直，该装置包括两个安装在加工工作台2上支撑轴套3，气浮镗杆4穿过两个支撑轴套3的内孔及零件1的待加工端面上的两个通孔，气浮镗杆4上套装一个安装在支撑轴套3上的柔性端面定位装置5，加工刀具7分别固定在气浮镗杆4的两端，支撑轴套3通过气浮镗杆自定心保持同轴，支撑轴套3上加工有孔通入0.4-0.5Mpa的压缩空气，压缩空气在进入气浮镗杆4的外圆与两个支撑轴套3的内孔表面之间前通过0.15-0.2mm的小孔节流，然后形成气浮膜Ⅰ20，使气浮镗杆4能实现0.1～0.5μm高精度回转运动，气浮刚度为8～20kg/μm；
柔性端面定位装置5包括固定套管15、定位环14、气浮环12和固定隔套11，固定套管15分成两段，一段为固定段17，另一段为柔性段16，气浮环12、固定隔套11和支撑轴套3侧端面通过螺钉固定连接在一起，定位环14与固定套管15的柔性段16的通过螺钉固定连接在一起，固定套管15的固定段17通过锁紧螺钉13实现与气浮镗杆4的任意位置的抱紧固定，气浮环12、固定隔套11套装在定位环14与固定套管15的外面，气浮环12上加工有孔通入0.4-0.5Mpa的压缩空气，压缩空气在进入上述两组固定连接在一起的组件之间的环形接触面前通过0.15-0.2mm的小孔节流，然后形成气浮膜Ⅱ21，气浮刚度为20～50kg/μm。
固定套管15的柔性段16沿轴线的截面呈波纹状，柔性段16的壁厚为0.5～3mm，该固定套管15外径的扭转变形刚度为轴向刚度的1/10，该固定套管15的轴向刚度为气浮膜Ⅱ21的气膜刚度的1/8～1/10。
在固定套管15的固定段17上，与固定套管15轴线垂直加工一个宽度为1～2mm、深度为固定套管15半径的横槽22，又经过固定套管15轴线加工另一个宽度为1～2mm的通槽23，在固定套管15的固定段17上，加工一个与固定套管15轴线垂直穿过通槽23的螺纹孔18和与螺纹孔18位置对应的螺纹通孔19，锁紧螺钉13通过螺钉通孔19拧入螺纹孔18中，实现固定套管15的固定段17在气浮镗杆4上的任意位置抱紧固定。
关于端面加工：
两个支撑轴套3通入压缩空气后，气浮镗杆4在气浮膜I20的作用下，自动定心并保持同轴，利用千分表6找正后固定支撑轴套3，移动气浮镗杆4到所需要的加工端面后，利用端面定位装置5上的锁紧螺钉13抱紧固定气浮镗杆4，即可以进行此端面镗削加工，加工完成后加工另一个面时，松开锁紧螺钉13，重新移动气浮镗杆4到新的加工端面位置，再利用端面定位置5上的锁紧螺钉13固定气浮镗杆4，再进行这个面的加工。
由于气浮镗杆4的外圆与两个支撑轴套3的内孔表面之间、端面定位装置5都通过压缩空气膜支撑以实现0.1～0.5μm高精度回转运动，因此，利用此装置，可以实现两加工端面的平行度、端面与孔的垂直度优于5μm的加工精度。
Claims (3)
1.一种高位置度端面的精密加工装置，所述高位置度端面是指框架零件的相对的两个端面，该两个端面上有同轴度要求的两个通孔，并且该两个端面与通孔的轴线垂直，其特征在于：该装置包括两个安装在加工工作台(2)上支撑轴套(3)，气浮镗杆(4)穿过两个支撑轴套(3)的内孔及零件(1)的待加工端面上的两个通孔，气浮镗杆(4)上套装一个安装在支撑轴套(3)上的柔性端面定位装置(5)，加工刀具(7)分别固定在气浮镗杆(4)的两端，其中：
支撑轴套(3)通过气浮镗杆自定心保持同轴，支撑轴套(3)上加工有孔通入0.4-0.5Mpa的压缩空气，压缩空气在进入气浮镗杆(4)的外圆与两个支撑轴套(3)的内孔表面之间前通过0.15-0.2mm的小孔节流，然后形成气浮膜Ⅰ(20)，气浮刚度为8～20kg/μm；
柔性端面定位装置(5)包括固定套管(15)、定位环(14)、气浮环(12)和固定隔套(11)，固定套管(15)分成两段，一段为固定段(17)，另一段为柔性段(16)，气浮环(12)、固定隔套(11)和支撑轴套(3)侧端面通过螺钉固定连接在一起，定位环(14)与固定套管(15)的柔性段(16)的通过螺钉固定连接在一起，固定套管(15)的固定段(17)通过锁紧螺钉(13)实现与气浮镗杆(4)的任意位置的抱紧固定，气浮环(12)、固定隔套(11)套装在定位环(14)与固定套管(15)的外面，气浮环(12)上加工有孔通入0.4-0.5Mpa的压缩空气，压缩空气在进入上述固定隔套(11)、气浮环(12)、定位环(14)、固定有柔性端面定位装置(5)的支撑轴套(3)固定连接在一起的组件之间的环形接触面前通过0.15-0.2mm的小孔节流，然后形成气浮膜Ⅱ(21)，气浮刚度为20～50kg/μm。
2.根据权利要求1所述的高位置度端面的精密加工装置，其特征在于：固定套管(15)的柔性段(16)沿轴线的截面呈波纹状，柔性段(16)的壁厚为0.5～3mm，该固定套管(15)外径的扭转变形刚度为轴向刚度的1/10，该固定套管(15)的轴向刚度为气浮膜Ⅱ(21)的气膜刚度的1/8～1/10。
3.根据权利要求1所述的高位置度端面的精密加工装置，其特征在于：在固定套管(15)的固定段(17)上，与固定套管(15)轴线垂直加工一个宽度为1～2mm、深度为固定套管(15)半径的横槽(22)，又经过固定套管(15)轴线加工另一个宽度为1～2mm的通槽(23)，在固定套管(15)的固定段(17)上，加工一个与固定套管(15)轴线垂直穿过通槽(23)的螺纹孔(18)和与螺纹孔(18)位置对应的螺纹通孔(19)，锁紧螺钉(13)通过螺钉通孔(19)拧入螺纹孔(18)中，实现固定套管(15)的固定段(17)在气浮镗杆(4)上的任意位置抱紧固定。
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