CN105773392A - 一种精加工挺柱孔珩磨刀及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精加工挺柱孔珩磨刀，包括中空结构的珩磨杆，所述珩磨杆的一端设有焊接珩磨条的珩磨基座，在所述珩磨基座的两端分别设有用于压紧所述珩磨基座的圆形弹簧，所述珩磨杆的另一端设有一与机床连接的中空结构的接杆，所述珩磨杆的端部伸入所述接杆内腔并通过一限位弹簧与所述接杆之间形成柔性连接；所述的珩磨杆内设有一贯穿其内腔并可推动所述珩磨基座径向变化的调整机构。本发明还公开了一种精加工挺柱孔的方法。本发明结构简单，操作方便，采用分体结构设置的刀具加工挺柱孔，加工质量稳定，成本较低，有效提高了产品的质量。

Description

一种精加工挺柱孔珩磨刀及加工方法

技术领域

本发明涉及柴油机机加工技术领域，更具体地说，它涉及一种精加工挺柱孔的刀具及方法。

背景技术

灰铁250柴油发动机的挺柱孔直径一般较大，为Φ32mm，长度约为50mm，其孔径精度、粗糙度及同轴度要求较高，为保证挺柱孔的加工精度及CPK值≥1.33，同时兼顾制造成本，则需要挺柱孔精加工刀具的加工质量稳定，且单件产品刀具成本低。挺柱孔的加工一般经过挺柱孔预铸通孔和机加工工序，机加工工序包括粗加工、半精加工和精加工三个工序。目前，在挺柱孔机加工的工序中，其刀具多为采用整体硬质合金多刃铰刀、单刃枪铰刀及单刃CBN精镗刀等刀具，然而，由于挺柱孔前有间隙段，加工刀具多为整体式长刀具，此类刀具一旦磨损或崩坏，更换成本会比较高，而且加工稳定性不足，若采用分体式刀具，刀具的结构和组合方式则需要有更高的要求，其刀具的刚性和结构强度难以满足加工受力大的要求；另外，由于精加工挺柱孔需要使用三把刀具，机床无法保证每把刀具的中心位置完全重合，其同轴度达不到要求，从而影响加工质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，提供一种结构简单，制造成本低，可满足气缸体挺柱孔加工要求的精加工挺柱孔的方法及刀具。

本发明采用的技术方案是这样的：一种精加工挺柱孔珩磨刀，包括中空结构的珩磨杆，所述珩磨杆的一端设有焊接珩磨条的珩磨基座，在所述珩磨基座的两端分别设有用于压紧所述珩磨基座的圆形弹簧，所述珩磨杆的另一端设有一与机床连接的中空结构的接杆，所述珩磨杆的端部伸入所述接杆内腔并通过一限位弹簧与所述接杆之间形成柔性连接；所述的珩磨杆内设有一贯穿其内腔并可推动所述珩磨基座径向变化的调整机构。

作为进一步地改进，所述的调整机构包括位于中部的丝套、与丝套一端连接的芯杆以及与丝套另一端连接的调节螺杆，在靠近所述丝套一侧的芯杆外围设有复位弹簧。

进一步地，所述的丝套中部沿轴向方向设有一长腰形孔。

进一步地，所述的芯杆一端与所述丝套固定连接，另一端设有椎体段并伸入所述珩磨基座内。

进一步地，所述的珩磨杆与所述的珩磨基座为间隙配合，所述珩磨杆设有用于限制丝套旋转的顶丝，所述珩磨杆的一端设有与挺住孔倒角相适应的倒角，另一端设有限制所述调节螺杆轴向位移的限位销。

进一步地，所述的接杆与所述的珩磨杆之间为间隙配合，所述接杆一端设有径向贯穿所述接杆和珩磨杆的调节螺丝，在所述接杆的中部设有用于放置调整扳手的扇形开口。

进一步地，所述的限位弹簧位于所述接杆内腔设有的定位台阶面与所述珩磨杆端部之间；所述复位弹簧位于所述珩磨杆内腔设有的定位台阶面与所述丝套端部之间。

进一步地，在靠近所述珩磨基座一端的珩磨杆上设有堵塞。

一种精加工挺柱孔的方法，该方法是通过设置一把可调整刀具外径尺寸精度在微米级的分体式珩磨刀，应用珩磨技术实现对挺柱孔的精加工。

具体的操作步骤：

步骤1、将刀具移动到距离气缸体顶面挺柱孔正上方10～15mm处；

步骤2、开启冷却液喷淋，启动刀具，使刀具低速转动，并快速通过间隙段到达挺柱孔上方10～15mm处；

步骤3、放慢刀具进给速度，利用挺柱孔上的倒角及珩磨杆上的倒角，刀具可在进入挺柱孔孔口时自动找正；

步骤4、刀具预磨部分进入挺柱孔后，提升转速至正常加工速度开始珩磨挺柱孔，在此过程中，可停机调整刀具的径向尺寸；

步骤5、当刀具最大部分加工完挺柱孔后，开始退刀，在预铰部分未出来前降低转速，刀具退出挺柱孔，加工完成。

有益效果

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、刀具采用分体式结构设置，将珩磨条镶焊在珩磨基座上，其刚性和结构强度大，有效降低了刀具的成本，珩磨基座与珩磨杆间隙配合，利于拆装更换；

2、刀具内部设置调整机构，利用螺纹连接来调节芯杆与珩磨基座的配合，可实现刀具外径尺寸精度在微米级别的控制，其直径方向调整精度为0.005mm/60°,加工精度较高；

3、该调整机构轴向贯穿整个珩磨杆延伸至接杆内，可在接杆上端的侧边使用扳手扳动调节螺杆旋转，从而带动调整机构轴向运动，进而改变珩磨基座的径向尺寸，操作方便，适用于各种机床，可直接在机床主轴上直接调整径向尺寸，无需拆刀；

4、通过接杆与珩磨杆之间的间隙配合以及在接杆与珩磨杆之间设置限位弹簧，实现柔性连接保证加工质量，加工时可实现自动对刀调节，预防偏磨，提高凸轮轴孔的同轴度及相对顶面的垂直度。

附图说明

图1为本发明的刀具剖面结构示意图；

图2为本发明的丝套结构放大示意图；

图3为本发明的接杆剖面结构放大示意图；

图4为本发明的刀具加工示意图。

其中：1-珩磨杆、2-珩磨基座、3-圆形弹簧、4-接杆、5-限位弹簧、6-丝套、7-芯杆、8-调节螺杆、9-复位弹簧、10-顶丝、11-限位销、12-调节螺丝、13-堵塞、14-气缸体、4a-扇形开口、6a-长腰形孔。

具体实施方式

下面结合附图中的具体实施例对本发明做进一步的说明。

参阅图1-4所示，本发明的一种精加工挺柱孔珩磨刀，包括中空结构的珩磨杆1，其珩磨杆1内腔为阶梯状结构，相应的，珩磨杆1外表面也为阶梯状结构，在珩磨杆1一端设有刀片安装座，并在端部设有一与挺柱孔相适应的倒角，利于校正刀具与挺柱孔的同轴度，其安装座两端均设有凹槽，在珩磨杆1的一端设有与刀片安装座相对应的并焊接有珩磨条的珩磨基座2，珩磨条直径可从刀头开始均分为五等分，依次为D1、D2、D3、D4、D5，其大小关系为D1<D2<D3＝D4>D5，利于刀具与挺柱孔自动调节对刀；其珩磨杆1与珩磨基座2之间为间隙配合，在该珩磨基座2的两端设有用于压紧珩磨基座2的圆形弹簧3，该圆形弹簧3位于珩磨杆1和珩磨基座2共有的凹槽内，有助于珩磨基座2的膨胀与收缩顺畅；在珩磨杆1的另一端还设有一与机床连接的中空结构的接杆4，其珩磨杆1插入接杆4内腔，并使珩磨杆1与接杆4之间为间隙配合，在与珩磨杆1接触端的接杆4上设有至少两个径向贯穿接杆4及珩磨杆1的调节螺丝12，用于接杆4与珩磨杆1紧固连接，在实际加工过程中，还可以适当调整珩磨杆1的轴心，提高加工的同轴精度，在接杆4的中部设有一沿周向方向延伸的扇形开口4a，用于放置调整扳手，利于操作人员在机床主轴一侧调节刀具的径向变化；在珩磨杆1的端部伸入接杆4内腔并通过一限位弹簧5与接杆4之间形成柔性连接，该限位弹簧5位于接杆4内腔设有的定位台阶面与珩磨杆1端部之间，并结合珩磨杆1与接杆4之间的间隙配合，在实际加工过程中，可实现自动调节加工的同轴精度，保证加工质量；在珩磨杆1内设有一贯穿该珩磨杆1内腔并可推动珩磨基座2径向变化的调整机构。本发明的刀具结构简单，制造方便，大大降低了挺柱孔精加工的成本。

本发明中的调整机构包括位于中部的丝套6、与丝套6一端固定连接的芯杆7以及与丝套6另一端连接的调节螺杆8；其丝套6为两端大，中间小的柱形中空结构，在丝套6一端设有插销孔，另一端设有内螺纹，在丝套6的中部沿轴向方向设有一长腰形孔6a，在珩磨杆1上还设有与丝套6的长腰形孔6a相适配的并贯穿于珩磨杆1的顶丝10，采用顶丝10与长腰形孔6a的结构配合，用于限制丝套6周向旋转，并对整个调整机构起到导向的作用，使丝套6可在珩磨杆1内腔滑行顺畅；其芯杆7一端设有插销孔，并通过圆柱销与丝套6固定连接，另一端设有椎体段并伸入珩磨基座2内；其调节螺杆8一端设有外螺纹与丝套6连接，另一端为一设有若干个通孔的圆柱头，用于放置调整扳手，中间设有一用于卡位的环形凸体；另外，在靠近丝套6一侧的芯杆7外围设有复位弹簧9，该复位弹簧9位于珩磨杆1内腔设有的定位台阶面与丝套6端部之间，对整个调整机构的起到复位作用。

本发明中的珩磨杆1上还设有正对于调节螺杆8的环形凸体并径向贯穿于珩磨杆1的限位销11，该限位销11与环形凸体配合作用，限制调节螺杆8的轴向运动，防止调节螺杆8向后移动；在靠近珩磨基座2一端的珩磨杆1上还设有一堵塞13，用于堵住珩磨杆1的内腔，防止在加工时铁屑进入珩磨杆1内腔，影响调整机构的调节精度。

本实施例中的刀具装配方法：首先，将芯杆7与丝套6用固定销连接在一起，再将调节螺杆8拧入丝套6到合适的位置；然后，把复位弹簧9放入珩磨杆1内；然后，把装配好的芯杆7、丝套6及调节螺杆8压入珩磨杆1内，调整丝套6的长腰形孔6a位置与珩磨杆1上的螺孔对齐，上顶丝10及限位销11；然后，将焊接有珩磨条的珩磨基座2安装到珩磨杆1上，并用圆形弹簧3压紧；然后，将限位弹簧5放入接杆4内；然后，把装配好的珩磨杆1压入接杆4内，上紧调节螺丝12；最后，上紧堵塞13。

本实施例中的刀具工作原理：当逆时针拨动调节螺杆8，丝套6被顶丝10阻挡无法转动，则螺纹连接减少，由于调节螺杆8受限位销11阻挡无法后退，丝套6向前，复位弹簧9被压缩储存弹性势能及芯杆7向前移动使珩磨基座2涨开，圆形弹簧3被拉长储存弹性势能，由于珩磨基座2涨开，则镶焊在其上面的珩磨条磨削范围变大，则加工出来的气缸体14挺柱孔孔径变大；当顺时针拨动调节螺杆8，丝套6被顶丝10阻挡无法转动，则螺纹连接增加，由于调节螺杆8及丝套6受复位弹簧9的推力作用，丝套6及芯杆7向后移动，珩磨基座2受圆形弹簧3的拉长作用，珩磨基座2收缩紧贴芯杆7，则镶焊在其上面的珩磨条磨削范围变小，则加工出来的气缸体14挺柱孔孔径变小。

一种精加工挺柱孔的方法，该方法是通过设置一把可调整刀具外径尺寸精度在微米级的分体式珩磨刀，应用珩磨技术实现对挺柱孔的精加工。

具体包括以下步骤：

步骤1、将刀具移动到距离气缸体14顶面挺柱孔正上方10～15mm处；

步骤2、开启冷却液喷淋，启动刀具，使刀具低速转动，并快速通过间隙段到达挺柱孔上方10～15mm处；

步骤3、放慢刀具进给速度，利用挺柱孔上的倒角及珩磨杆1上的倒角，刀具可在进入挺柱孔孔口时自动找正；

步骤4、刀具预磨部分进入挺柱孔后，提升转速至正常加工速度开始珩磨挺柱孔，在此过程中，可停机调整刀具的径向尺寸；

步骤5、当刀具最大部分加工完挺柱孔后，开始退刀，在预铰部分未出来前降低转速，刀具退出挺柱孔，加工完成。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (10)

1.一种精加工挺柱孔珩磨刀，包括中空结构的珩磨杆(1)，其特征在于，所述珩磨杆(1)的一端设有焊接珩磨条的珩磨基座(2)，在所述珩磨基座(2)的两端分别设有用于压紧所述珩磨基座(2)的圆形弹簧(3)，所述珩磨杆(1)的另一端设有一与机床连接的中空结构的接杆(4)，所述珩磨杆(1)的端部伸入所述接杆(4)内腔并通过一限位弹簧(5)与所述接杆(4)之间形成柔性连接；所述的珩磨杆(1)内设有一贯穿其内腔并可推动所述珩磨基座(2)径向变化的调整机构。

2.根据权利要求1所述的一种精加工挺柱孔珩磨刀，其特征在于，所述的调整机构包括位于中部的丝套(6)、与丝套(6)一端连接的芯杆(7)以及与丝套(6)另一端连接的调节螺杆(8)，在靠近所述丝套(6)一侧的芯杆(7)外围设有复位弹簧(9)。

3.根据权利要求2所述的一种精加工挺柱孔珩磨刀，其特征在于，所述的丝套(6)中部沿轴向方向设有一长腰形孔(6a)。

4.根据权利要求2所述的一种精加工挺柱孔珩磨刀，其特征在于，所述的芯杆(7)一端与所述丝套(6)固定连接，另一端设有椎体段并伸入所述珩磨基座(2)内。

5.根据权利要求1所述的一种精加工挺柱孔珩磨刀，其特征在于，所述的珩磨杆(1)与所述的珩磨基座(2)为间隙配合，所述珩磨杆(1)设有用于限制丝套(6)旋转的顶丝(10)，所述珩磨杆(1)的一端设有与挺住孔相适应的倒角，另一端设有限制所述调节螺杆(8)轴向位移的限位销(11)。

6.根据权利要求1所述的一种精加工挺柱孔珩磨刀，其特征在于，所述的接杆(4)与所述的珩磨杆(1)之间为间隙配合，所述接杆(4)一端设有径向贯穿所述接杆(4)和珩磨杆(1)的调节螺丝(12)，在所述接杆(4)的中部设有用于放置调整扳手的扇形开口(4a)。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种精加工挺柱孔珩磨刀，其特征在于，所述的限位弹簧(5)位于所述接杆(4)内腔设有的定位台阶面与所述珩磨杆(1)端部之间；所述复位弹簧(9)位于所述珩磨杆(1)内腔设有的定位台阶面与所述丝套(6)端部之间。

8.根据权利要求1所述的一种精加工挺柱孔珩磨刀，其特征在于，在靠近所述珩磨基座(2)一端的珩磨杆(1)上设有堵塞(13)。

9.一种精加工挺柱孔的方法，其特征在于，该方法是通过设置一把可调整刀具外径尺寸精度在微米级的分体式珩磨刀，应用珩磨技术实现对挺柱孔的精加工。

10.根据权利要求9所述的一种精加工挺柱孔的方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

步骤1、将刀具移动到距离气缸体(14)顶面挺柱孔正上方10～15mm处；

步骤2、开启冷却液喷淋，启动刀具，使刀具低速转动，并快速通过间隙段到达挺柱孔上方10～15mm处；

步骤3、放慢刀具进给速度，利用挺柱孔上的倒角及珩磨杆(1)上的倒角，刀具可在进入挺柱孔孔口时自动找正；

步骤4、刀具预磨部分进入挺柱孔后，提升转速至正常加工速度开始珩磨挺柱孔，在此过程中，可停机调整刀具的径向尺寸；

步骤5、当刀具最大部分加工完挺柱孔后，开始退刀，在预铰部分未出来前降低转速，刀具退出挺柱孔，加工完成。