CN105522413B - 一种加工芯柱组件薄型平面的密封吸附式可调支撑装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种加工芯柱组件薄型平面的密封吸附式可调支撑装置，它由基座、密封圈、安装盘、连接螺钉、定位芯棒、固定螺钉、可调支撑螺钉座、止转块、可调支撑螺钉、密封垫片及密封螺钉所组成。本装置通过安装盘上的凹槽放入密封圈并与基座以连接螺钉连接，定位芯棒、密封垫片和可调支撑螺钉座安装上连接盘上，可调支撑螺钉与止转块安装在可调支撑螺钉座的法兰上而成。本专利的优点在于：使用本装置，消除了加工薄型平面时的振动，提高了零件的加工精度，改善了零件的表面质量；在加工过程中没有夹紧力，这就减少了残余应力对零件所造成的后续变形。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于薄型平面精密加工的密封吸附式可调支撑加工装置，特别涉及一种精密加工用于航天遥感遥测系统的芯柱组件薄型平面的装置。
背景技术
在机械加工领域，经常要对一些关键零件上的重要平面进行精密的加工，当这些重要平面处于薄型片状结构上时，则因强度的原因，很难获得较高的加工精度，作为航天遥感遥测系统中关键零件的芯柱组件，在加工平面的过程中就遇到变形，振动等问题的困扰。
芯柱组件由一个外径为Φ14－16mm，壁厚0.2－0.3mm，长65－75mm的薄壁管件与一片方形薄板经焊接而成，方形薄板长与宽为80－100mm，厚度为2－2.5mm并留有0.2－0.3mm的加工余量。芯柱组件的方形薄板就是典型的薄型片状结构。·
传统的加工方法是仅将芯柱组件上的内孔套入小锥度芯棒后就直接加工平面。这种加工方法既造成平面外缘因变形而高于中心部分，又无法克服加工过程中的振动，甚至还会时常出现零件与芯棒件相互转动而使零件内壁受损的状况。如用传统的加工方法，要想达到较高的精度，只能留有较多的研磨余量，并以研磨加手工局部修磨的方式才有可能，因此这种方法的生产效率及成品率都较低。
发明内容
鉴于传统加工方法的种种缺陷，本发明之目的在于提供一种能精密加工薄型平面的装置，通过利用可调支撑螺钉9上的顶端球面对零件的支撑，避免了加工过程中的变形与振动，改善了零件的表面质量。通过夹具上止转螺钉10带动芯柱组件随车床主轴旋转，避免了传统加工车床主轴旋转与零件的相对旋转。使用密封圈2及密封垫片10并且在零件内孔涂抹润滑脂，使零件加工形成密封吸附的安装方式，在加工过程中没有夹紧力，这就减少了残余应力对零件所造成的后续变形。
一种密封吸附式可调支撑加工薄型平面的装置，它由基座1、密封圈2、定位安装盘3、连接螺钉4、定位芯棒5、可调支撑螺钉座6、固定螺钉7、止转块8、可调支撑螺钉9、密封垫片10及密封螺钉11所组成。
所述的基座1是一有内外台阶的圆盘，它由夹持台阶1-1与连接盘1-2所构成，夹持台阶1-1用于车床夹持，其外圆直径为120-130mm，长15-20mm；与它相连的连接盘1-2外径为165-175mm，长15-20mm，其端面1-4处有四个或六个等分且贯穿的内螺纹孔1-3，其分度直径Φ140-150mm，内螺纹孔规格为M4-M6，与端面1-4同侧的内台阶孔1-5用于定位，内径Φ110±2mm，深度为6-8mm。
所述的密封圈2为商用圆环状密封圈，其外径尺寸大于基座1上的内台阶孔1-5的直径8-15mm。
所述的定位安装盘3是一端为台阶段，中间为圆盘段，另端为外螺纹段的盘状结构件。它包括定位台阶外圆3-1、安装盘3-4、外螺纹3-6、和位于定位台阶外圆3-1一侧的结合面3-2，位于结合面3-2上的环状凹槽3-3、位于安装盘3-4上的四或六个通孔3-5及密封螺纹孔3-8，和位于外螺纹3-6段的定位台阶内孔3-7及位于定位安装盘3中心处的芯棒连接内螺纹3-9。
定位安装盘3左端的定位台阶外圆3-1与基座1上的内台阶孔1-5相配，其长度尺寸小于内台阶孔1-5深度的2-4mm；环状凹槽3-3用于放置密封圈2；通孔3-5的数量、孔距及孔径与基座1上的内螺纹孔1-3相配合。位于安装盘3-4右端的外螺纹3-6，其螺纹外径为M45-M50，螺距为1.5-3mm，长度为10-15mm；定位台阶内孔3-7的直径为Φ40-50mm；密封螺纹孔3-8为规格M4-M6的贯穿螺纹孔。位于两相邻通孔3-5之间，并且离中心42-48mm；芯棒连接内螺纹3-9的规格为M32-M40、螺距1-2mm；
所述的连接螺钉4为标准螺钉，其螺纹规格与基座1上的内螺纹孔1-3相同，长度为25-30mm。
所述的定位芯棒5为有通孔的阶梯轴构件，用于芯柱组件在加工时的定位。它包括外螺纹5-1、芯棒定位外圆5-2、外六角5-3及零件定位段5-4和通气孔5-5所组成。它的外螺纹5-1与定位安装盘3上的芯棒连接内螺纹3-9相配。芯棒定位外圆5-2与定位安装盘3上的定位台阶内孔3-7相配，其长度大于定位台阶内孔3-7的深度3-5mm。外六角5-3用以拧紧，其规格小于与芯棒定位外圆5-2尺寸2-4mm，它的长度为5-8mm。零件定位段5-4为圆柱体结构，用于芯柱组件在夹具中的定位，其外圆直径小于芯柱组件内径0.01-0.015mm，长度小于芯柱组件内孔深度1-3mm。定位芯棒5的中心处有一通气孔5-5。
所述的可调支撑螺钉座6为带有法兰的圆筒状结构件，由内螺纹段6-1、过渡段6-2、及法兰段6-3所组成，其中的内螺纹段6-1的螺纹规格与定位安装盘3右端的外螺纹3-6相配，其内螺纹深度大与外螺纹3-4的长度1-2mm；过渡段6-2其内径为Φ30-32mm，外径Φ45-50mm，右端法兰段6-3的外圆直径大于芯柱组件方形薄板对角线10-20mm，厚度10-12mm，右端法兰段6-3端面上有一M5或M6的止转螺钉孔6-4，其位置距离方形薄板任意一边的外侧5-8mm，距离方形薄板边角10-15mm，法兰段6-3端面上有四个螺纹通孔6-5，其螺纹规格为M5-M6，位置处于芯柱组件方形薄板的四角内并距离四边5-10mm；可调支撑螺钉座6上的法兰段6-3右端面在安装完成后低于定位芯棒5上零件定位段5-4的右端面2-3mm。
所述的固定螺钉7为标准的内六角螺钉，其规格与可调支撑螺钉座6上的止转螺钉孔6-4相同，长度为10-15mm。
所述的止转块8为有腰形阶梯孔的长方体结构，它包括短平面8-1，长平面8-2、右端面8-3、腰形沉孔8-4及腰形通孔8-5。短平面8-1或长平面8-2用于接触芯柱组件方形薄板的其中一个侧面，以起到止转的作用，右端面在拧紧螺钉之后内六角螺钉端面略低于芯柱组件薄型平面的右端面，腰形沉孔8-4及腰形通孔8-5用于同可调支撑螺钉座6上的止转螺钉孔通过螺钉相配，并其一定的位置调节作用。
所述的可调支撑螺钉9带有滚花旋转盘，其螺纹规格与可调支撑螺钉座6上四个螺纹通孔6-5相同，支撑螺钉顶端为球面。
所述的密封垫片10为普通的垫圈形状，材质为橡胶，其外径大于定位安装盘3上密封螺纹孔3-6的孔径6-8mm，内径小于密封螺纹孔3-6螺纹外径0.1-0.3mm，厚度为2-4mm。
所述的密封螺钉11为普通的标准螺钉，其螺纹规格与定位安装盘3上密封螺纹孔3-6相同，长度为10-15mm。
密封圈2置入定位安装盘3上的环状凹槽3-3，定位安装盘3上的定位台阶外圆3-1与基座1的内台阶孔1-5配合，通过连接螺钉4使它们相连接；定位芯棒5通过外螺纹5-1与定位安装盘3连接，可调支撑螺钉座6通过内螺纹段6-1配入定位安装盘3；止转块8通过固定螺钉7固定于可调支撑螺钉座的右端法兰段6-3右端面，可调支撑螺钉9配于可调支撑螺钉座6右端法兰端面上的四个螺纹通孔6-5；密封垫片10通过密封螺钉11，连接在定位安装盘3上，这样就形成了一种密封吸附式可调支撑装置。
该装置的工作原理是利用空气的密封，使芯柱组件的内孔紧紧的吸附于夹具的定位芯棒上，再通过装置上止转快带动芯柱组件随车床主轴旋转。并且通过利用可调支撑螺钉9上的顶端球面对零件的支撑，避免了加工过程中的变形与振动
有益效果：
经使用密封吸附式可调支撑装置加工芯柱组件上的方形薄板后，其加工出来的平面度误差小于0.01mm，平面与基准孔的垂直度误差小于0.015mm，产品的合格率可达95％。
附图说明
图1为芯柱组件剖面图；
图2为芯柱组件左视图；
图3为密封吸附可调支撑装置剖面图；
图4为基座1剖面图；
图5为定位安装盘(3)剖面图；
图6为定位芯棒(5)剖面图；
图7为可调支撑螺钉座(6)剖面图；
图8为止转块(8)正视图；
图9为止转块(8)左视剖面图。
具体实施方式
一种密封吸附式可调支撑加工薄型平面的装置，它由基座1、密封圈2、定位安装盘3、连接螺钉4、定位芯棒5、可调支撑螺钉座6、固定螺钉7、止转块8、可调支撑螺钉9、密封垫片10及密封螺钉11所组成。
所述的基座1是一有内外台阶的圆盘，它由夹持台阶1-1与连接盘1-2所构成，夹持台阶1-1用于车床夹持，其外圆直径为120-130mm，长15-20mm；与它相连的连接盘1-2外径为165-175mm，长15-20mm，其端面1-4处有四个或六个等分且贯穿的内螺纹孔1-3，其分度直径Φ140-150mm，内螺纹孔规格为M4-M6，与端面1-4同侧的内台阶孔1-5用于定位，内径Φ110±2mm，深度为6-8mm。
所述的密封圈2为圆环状密封圈，其外径尺寸大于基座1上的内台阶孔1-5内径的8-15mm。
所述的定位安装盘3是一端为台阶段，中间为圆盘段，另端为外螺纹段的盘状结构件。它包括定位台阶外圆3-1、安装盘3-4、外螺纹3-6、和位于定位台阶外圆3-1一侧的结合面3-2，位于结合面3-2上的环状凹槽3-3、位于安装盘3-4上的四或六个通孔3-5及密封螺纹孔3-8，和位于外螺纹3-6段的定位台阶内孔3-7及位于定位安装盘3中心处的芯棒连接内螺纹3-9。
定位安装盘3左端的定位台阶外圆3-1与基座1上的内台阶孔1-5相配，其长度尺寸小于内台阶孔1-5深度的2-4mm；环状凹槽3-3用于放置密封圈2；通孔3-5的数量、孔距及孔径与基座1上的内螺纹孔1-3相配合。位于安装盘3-4右端的外螺纹3-6，其螺纹外径为M45-M50，螺距为1.5-3mm，长度为10-15mm；定位台阶内孔3-7的直径为Φ40-50mm；密封螺纹孔3-8为规格M4-M6的贯穿螺纹孔。位于两相邻通孔3-5之间，并且离中心42-48mm；芯棒连接内螺纹3-9的规格为M32-M40、螺距1-2mm；
所述的连接螺钉4为标准螺钉，其螺纹规格与基座1上的内螺纹孔1-3相同，长度为25-30mm。
所述的定位芯棒5为有通孔的阶梯轴构件，用于芯柱组件在加工时的定位。它包括外螺纹5-1、芯棒定位外圆5-2、外六角5-3及零件定位段5-4和通气孔5-5所组成。它的外螺纹5-1与定位安装盘3上的芯棒连接内螺纹3-9相配。芯棒定位外圆5-2与定位安装盘3上的定位台阶内孔3-7相配，其长度大于定位台阶内孔3-7的深度3-5mm。外六角5-3用以拧紧，其规格小于与芯棒定位外圆5-2尺寸2-4mm，它的长度为5-8mm。零件定位段5-4为圆柱体结构，用于芯柱组件在夹具中的定位，其外圆直径小于芯柱组件内径0.01-0.015mm，长度小于芯柱组件内孔深度1-3mm。定位芯棒5的中心处有一通气孔5-5。
所述的可调支撑螺钉座6为带有法兰的圆筒状结构件，由内螺纹段6-1、过渡段6-2、及法兰段6-3所组成。其中的内螺纹段6-1的螺纹规格与定位安装盘3右端的外螺纹3-6相配，其内螺纹深度大与外螺纹3-4的长度1-2mm；过渡段6-2其内径为Φ30-32mm，外径Φ45-50mm，右端法兰段6-3的外圆直径大于芯柱组件方形薄板对角线10-20mm，厚度10-12mm，右端法兰段6-3端面上有一M5或M6的止转螺钉孔6-4、，其位置位于方形薄板任意一边的外侧5-8mm，距离边角10-15mm，法兰段6-3端面上有四个螺纹通孔6-5，其螺纹规格为M5-M6，位置处于芯柱组件方形薄板的四角内并距离四边5-10mm；可调支撑螺钉座6的总长度在安装完成后低于定位芯棒5上零件定位段5-4的右端面2-3mm。
所述的固定螺钉7为标准的内六角螺钉，其规格与可调支撑螺钉座6上的止转螺钉孔6-4相同，长度为10-15mm。
所述的止转块8为有腰形阶梯孔的长方体结构，它包括短平面8-1，长平面8-2、右端面8-3、腰形沉孔8-4及腰形通孔8-5。短平面8-1或长平面8-2用于接触芯柱组件方形薄板的其中一个侧面，以起到止转的作用，右端面8-3 在固定螺钉7拧紧之后略低于芯柱组件薄型平面的右端面，腰形沉孔8-4及腰形通孔8-5用于同可调支撑螺钉座6上的止转螺钉孔通过螺钉相配，并其一定的位置调节作用。
所述的可调支撑螺钉9带有滚花旋转盘，其螺纹规格与可调支撑螺钉座6上四个螺纹通孔6-5相同，支撑螺钉顶端为球面。
所述的密封垫片10为普通的垫圈形状，材质为橡胶，其外径尺寸大于定位安装盘3上密封螺纹孔3-6的孔径6-8mm，内径小于密封螺纹孔3-6螺纹外径0.1-0.3mm，厚度为2-4mm。
所述的密封螺钉11为普通的标准螺钉，其螺纹规格与定位安装盘3上密封螺纹孔3-6相同，长度为10-15mm。
将密封圈2置入定位安装盘3上的环状凹槽3-3，再把定位安装盘3上的定位台阶外圆3-1配入基座1的内台阶孔1-5，连接螺钉4穿过安装盘3上的四或六个通孔3-5，在旋入基座1上的内螺纹孔1-3后使它们相连接。再将定位芯棒5上的外螺纹5-1配入定位安装盘3上的内螺纹3-9，再将芯棒定位外圆5-2配入定位台阶内孔3-7并利用定位芯棒5上的外六角5-3拧紧。再将可调支撑螺钉座6上的内螺纹段6-1配入定位安装盘3上的外螺纹3-6并拧紧。固定螺钉7通过止转块8上的腰形沉孔8-4及腰形通孔8-5，配入可调支撑螺钉座6上的止转螺钉孔6-4，将止转块8固定于可调支撑螺钉座6的右端法兰段6-3端面上，再将可调支撑螺钉9旋入可调支撑螺钉座6右端法兰端面上的四个螺纹通孔6-5。最后将密封垫片10套入密封螺钉11，再把密封螺钉11旋入定位安装盘3上的密封螺纹孔3-8，这样就形成了一种密封吸附式可调支撑装置。
使用密封吸附可调支撑装置对平面进行精密车削加工，是先在所要加工的芯柱组件孔口处涂抹上一层润滑脂，然后将芯柱组件的内孔配入定位芯棒5的零件定位段5-4，这时空气会经通气孔5-5及定位安装盘3上的密封螺纹孔3-8流出，再使止转块8上的短平面8-1或长平面8-2与芯柱组件方形薄板的侧面相接触。旋紧密封螺钉11使密封垫片10起到阻隔空气的作用。再旋转安装于可调支撑螺钉座6上的四个可调支撑螺钉9，使支撑螺钉9的球形顶端顶到芯柱组件的方形薄板，以千分表控制方形薄板顶出量，并使之在0.005mm以内，经使用合理的切削参数完成加工后，松开密封垫片10，取出所加工的零件。
Claims (1)
1.一种加工芯柱组件薄型平面的密封吸附式可调支撑装置，包括基座(1)、密封圈(2)、定位安装盘(3)、连接螺钉(4)、定位芯棒(5)、可调支撑螺钉座(6)、固定螺钉(7)、止转块(8)、可调支撑螺钉(9)、密封垫片(10)及密封螺钉(11)；其特征在于：
所述的基座(1)，是一有内外台阶的圆盘，它由夹持台阶(1-1)与连接盘(1-2)所构成，夹持台阶(1-1)用于车床夹持，其外圆直径为120-130mm，长15-20mm；与它相连的连接盘(1-2)外径为165-175mm，长15-20mm，其端面(1-4)处有四个或六个等分且贯穿的内螺纹孔(1-3)，其分度直径Φ140-150mm，内螺纹孔规格为M4-M6，与端面(1-4)同侧的内台阶孔(1-5)用于定位，内径Φ110±2mm，深度为6-8mm；
所述的密封圈(2)为圆环状密封圈，其外径尺寸大于基座(1)上的内台阶孔(1-5)的内径8-15mm；
所述的定位安装盘(3)是一端为台阶段，中间为圆盘段，另端为外螺纹段的盘状结构件；它包括定位台阶外圆(3-1)、安装盘(3-4)、外螺纹(3-6)、和位于定位台阶外圆(3-1)一侧的结合面(3-2)，位于结合面(3-2)上的环状凹槽(3-3)、位于安装盘(3-4)上的四或六个通孔(3-5)及密封螺纹孔(3-8)，和位于外螺纹(3-6)段的定位台阶内孔(3-7)及位于定位安装盘(3)中心处的芯棒连接内螺纹(3-9)；定位安装盘(3)左端的定位台阶外圆(3-1)与基座(1)上的内台阶孔(1-5)相配，其长度尺寸小于内台阶(1-5)深度的2-4mm；环状凹槽(3-3)用于放置密封圈(2)；通孔(3-5)的数量、孔距及孔径与基座(1)上的内螺纹孔(1-3)相配合；位于安装盘(3-4)右端的外螺纹(3-6)，其螺纹外径为M45-M50，螺距为1.5-3mm，长度为10-15mm；定位台阶内孔(3-7)的直径为Φ40-50mm；密封螺纹孔(3-8)为规格M4-M6的贯穿螺纹孔，位于两相邻通孔(3-5)之间，并且离中心42-48mm；芯棒连接内螺纹(3-9)的规格为M32-M40、螺距1-2mm；
所述的连接螺钉(4)为标准螺钉，其螺纹规格与基座(1)上的内螺纹孔(1-3)相同，长度为25-30mm；
所述的定位芯棒(5)为有通孔的阶梯轴构件，用于芯柱组件在加工时的定位，它包括外螺纹(5-1)、芯棒定位外圆(5-2)、外六角(5-3)及零件定位段(5-4)和通气孔(5-5)所组成；它的外螺纹(5-1)与定位安装盘(3)上的芯棒连接内螺纹(3-9)相配；芯棒定位外圆(5-2)与定位安装盘(3)上的定位台阶内孔(3-7)相配，其长度大于定位台阶内孔(3-7)的深度3-5mm；外六角(5-3)用以拧紧，其规格小于与芯棒定位外圆(5-2)尺寸2-4mm，它的长度为5-8mm；零件定位段(5-4)为圆柱体结构，用于芯柱组件在夹具中的定位，其外圆直径小于芯柱组件内径0.01-0.015mm，长度小于芯柱组件内孔深度1-3mm，定位芯棒(5)的中心处有一通气孔(5-5)；
所述的可调支撑螺钉座(6)为带有法兰的圆筒状结构件，由内螺纹段(6-1)、过渡段(6-2)、及法兰段(6-3)所组成，其中的内螺纹段(6-1)的螺纹规格与定位安装盘(3)右端的外螺纹(3-6)相配，其内螺纹深度大与外螺纹(3-4)的长度1-2mm；过渡段(6-2)其内径为Φ30-32mm，外径Φ45-50mm，右端法兰段(6-3)的外圆直径大于芯柱组件方形薄板对角线10-20mm，厚度10-12mm，右端法兰段(6-3)端面上有一M5或M6的止转螺钉孔(6-4)，其位置距离方形薄板任意一边的外侧5-8mm，距离方形薄板边角10-15mm，法兰段(6-3)端面上有四个螺纹通孔(6-5)，其螺纹规格为M5-M6，位置处于芯柱组件方形薄板的四角内并距离四边5-10mm；可调支撑螺钉座(6)上的法兰段(6-3)右端面在安装完成后低于定位芯棒(5)上零件定位段(5-4)的右端面2-3mm；
所述的固定螺钉(7)为标准的内六角螺钉，其规格与可调支撑螺钉座(6)上的止转螺钉孔(6-4)相同，长度为10-15mm；
所述的止转块(8)为有腰形阶梯孔的长方体结构，它包括短平面(8-1)，长平面(8-2)、右端面(8-3)、腰形沉孔(8-4)及腰形通孔(8-5)，短平面(8-1)或长平面(8-2)用于接触芯柱组件方形薄板的其中一个侧面，以起到止转的作用，右端面在拧紧螺钉之后内六角螺钉端面略低于芯柱组件薄型平面的右端面，腰形沉孔(8-4)及腰形通孔(8-5)用于同可调支撑螺钉座(6)上的止转螺钉孔通过螺钉相配，并其一定的位置调节作用；
所述的可调支撑螺钉(9)带有滚花旋转盘，其螺纹规格与可调支撑螺钉座(6)上四个螺纹通孔(6-5)相同，支撑螺钉顶端为球面；
所述的密封垫片(10)为橡胶垫圈，其外径大于定位安装盘(3)上密封螺纹孔(3-6)孔径的6-8mm，内径小于密封螺纹孔(3-6)的螺纹外径0.1-0.3mm，厚度为2-4mm；
所述的密封螺钉(11)为普通的标准螺钉，其螺纹规格与定位安装盘(3)上密封螺纹孔(3-6)相同，长度为10-15mm；
密封圈(2)置入定位安装盘(3)上的环状凹槽(3-3)，定位安装盘(3)上的定位台阶外圆(3-1)与基座1的内台阶孔(1-5)配合，通过连接螺钉(4)使它们相连接；定位芯棒(5)通过外螺纹(5-1)与定位安装盘(3)连接，可调支撑螺钉座(6)通过内螺纹段(6-1)配入定位安装盘(3)；止转块(8)通过固定螺钉(7)固定于可调支撑螺钉座的右端法兰段(6-3)右端面，可调支撑螺钉(9)配于可调支撑螺钉座(6)右端法兰端面上的四个螺纹通孔(6-5)；密封垫片(10)通过密封螺钉(11)，连接在定位安装盘(3)上，这样就形成了一种密封吸附式可调支撑装置。
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