CN106112754A - 预应力周向砂带磨削环状零件的加载装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预应力周向砂带磨削环状零件的加载装置，滑动轴承座设置于底板上，在滑动轴承座上安装夹具体，夹具体的中部为左大右小的锥度轴，该锥度轴上套装与之适配的胀套，在胀套的左侧设置卸载螺母，右侧设置加载螺母，在夹具体的左侧设有固定轴，固定轴可转动地安装于固定轴承座，固定轴承座的底部由底板的左端固定支撑，固定轴右端的适配孔能够将夹具体的左端套入，使固定轴和夹具体固定连接在一起。本发明结构简单，易于实现，装卸容易，操作灵活，适用范围广；可以通过加载螺母的预紧，在一定范围内主动控制不同预应力大小的施加，通过卸载螺母实现工件周向预应力的卸载，能够主动控制表面残余应力分布状态，以达到提高工件疲劳寿命的效果。

Description

预应力周向砂带磨削环状零件的加载装置

技术领域

本发明属于砂带磨削技术领域，具体地说，特别涉及一种预应力周向砂带磨削环状零件的加载装置，适用于环状零件的预应力砂带磨削。

背景技术

由于磨削后工件表面残余应力直接影响工件的机械、物理性能，因此常被作为工件表面质量的重要评价指标。传统的砂轮磨削加工后的工件表面往往形成的是残余拉应力，不利于提高工件的疲劳强度与耐腐蚀性能。

砂带磨削作为一门新兴的精密加工技术，因其磨削温度低、加工质量好、适应性强等特点，磨削后的工件表面常常呈残余压应力状态，这使得砂带磨削在加工一些可靠性要求很高的零件，如航空发动机叶片、发电机转轴时，更具优势。

尽管砂带磨削加工后的工件表面能够形成残余压应力，但是仍然难以满足一些高性能零部件的加工要求。预应力加工是一种针对残余应力的加工方法，多数学者研究表明，采用预应力加工方法能使加工后工件表层能得到残余压应力，并且在一定范围内，施加的预应力越大，得到的残余压应力效果越明显。

预应力砂带磨削能够通过预应力结合磨粒的机械应力改善加工后工件的表面残余应力，其原理是：磨削前对工件施加一个弹性范围内的拉应力，使其发生弹性变形，并保持该拉应力状态进行磨削。在磨削过程中，工件表层因磨粒的机械应力发生塑性变形而被切除，使得产生弹性变形的拉应力得到释放，而里层工件仍然处于弹性拉伸状态。磨削后，撤除所施加的预应力，工件里层随着预应力的撤除产生弹性收缩，进而在加工表面产生残余压应力，从而提高工件的疲劳强度与耐腐蚀性。由于加工后产生的残余压应力是由工件里层的收缩量所决定的，因此可以通过调整预应力的大小来控制里层的收缩量，进而达到对工件表面残余应力的控制，最终达到提高工件疲劳寿命的效果。

发明内容

针对现有砂带磨削对工件加工质量要求的不断提高，本发明所要解决的技术问题是提供一种预应力周向砂带磨削环状零件的加载装置。

本发明技术方案如下：一种预应力周向砂带磨削环状零件的加载装置，其特征在于：滑动轴承座设置于底板上，该滑动轴承座能在底板上左右移动，在滑动轴承座上可转动地安装夹具体，所述夹具体的中部为左大右小的锥度轴，该锥度轴上套装与之适配的胀套，在胀套的左侧设置卸载螺母，右侧设置加载螺母，卸载螺母和加载螺母均与夹具体螺纹配合，在所述夹具体的左侧设有固定轴，该固定轴的轴心线与夹具体的轴心线位于同一直线上，所述固定轴可转动地安装于固定轴承座上，固定轴承座的底部由底板的左端固定支撑，所述固定轴右端的适配孔能够将夹具体的左端套入，使固定轴和夹具体固定连接在一起。

采用以上技术方案，向左移动滑动轴承座，使夹具体和固定轴连接，实现夹具体和固定轴的转矩传递。工件则安装在胀套外圈，两侧是加载螺母和卸载螺母，通过拧紧加载螺母使得胀套沿锥度轴移动，胀套胀大，工件获得周向预应力；磨削完毕后，通过拧松加载螺母，再拧动卸载螺母，使卸载螺母挤推胀套，从而实现工件周向预应力的卸载。本发明可安装于砂带磨削机床上，用于加工环状零件的表面，能够主动控制表面残余应力分布状态，以达到提高工件疲劳寿命的效果。

为了使滑动轴承座移动顺畅，并确保滑动轴承座只在左右方向水平移动，在所述底板上安装沿左右方向延伸的导轨，滑动轴承座通过滑槽与导轨滑动配合。

在所述导轨的旁边设置与之平行的丝杠，该丝杠与底板可转动连接，所述滑动轴承座与该丝杠螺纹配合，在所述丝杠的右端安装手轮。以上结构通过转动手轮可以带动丝杠原地旋转，从而实现滑动轴承座在左右方向移动，操作既便捷又省力。

在所述滑动轴承座的上部嵌装第一套杯，夹具体的右端通过两个并排设置的第一滚动轴承与第一套杯相支承，所述第一套杯的右端一体形成有第一翻边，该第一翻边与滑动轴承座上部的右端面贴合，并在第一翻边的右侧贴装第一端盖，所述第一端盖通过螺栓与第一翻边及滑动轴承座相固定，第一端盖将第一套杯的右端口密封。以上结构简单、可靠，装卸方便、快捷，能够确保夹具体转动灵活。

为了简化结构，便于装配，防止第一滚动轴承发生轴向移动，在两个所述第一滚动轴承之间设有第一隔套，左边的第一滚动轴承向左由夹具体上的台阶面限位，右边的第一滚动轴承由第一圆螺母锁紧，在第一圆螺母与右边的第一滚动轴承之间设置第一止动垫圈。

在所述固定轴承座的上部嵌装第二套杯，固定轴的中段通过两个并排设置的第二滚动轴承与第二套杯相支承，所述第二套杯的左端一体形成有第二翻边，该第二翻边与固定轴承座上部的左端面贴合，并在第二翻边的左侧贴装第二端盖，所述第二端盖通过螺栓与第二翻边及固定轴承座相固定，第二端盖将第二套杯的左端口密封，所述固定轴的左端穿过第二端盖。以上结构简单、可靠，装卸方便、快捷，能够确保固定轴转动灵活。

为了简化结构，便于装配，防止第二滚动轴承发生轴向移动，在两个所述第二滚动轴承之间设有第二隔套，右边的第二滚动轴承由固定轴上的台阶面限位，左边的第二滚动轴承由第二圆螺母锁紧，在第二圆螺母与左边的第二滚动轴承之间设置第二止动垫圈。

在所述夹具体的左端开设第一键槽，固定轴的右端设有供夹具体左端伸入的适配孔，该适配孔的孔壁开设有与第一键槽相配合的第二键槽，键嵌入第一键槽及第二键槽中，将夹具体和固定轴连接在一起。以上结构通过键的配合方式，实现扭矩的传递，进而带动工件旋转，完成工件外侧周向的磨削加工作业。

为了简化结构，方便操作，在所述固定轴的右端面贴装有对键定位的第三端盖，该第三端盖为圆环形，并通过螺栓与固定轴连接。

本发明的有益效果是：

1、该加载装置可安装于砂带磨削机床上，用于加工环状零件，同时可以通过改变夹具体锥度轴的锥度，以适应不同直径环状工件的加工需要。

2、该加载装置可以通过加载螺母的预紧，在一定范围内主动控制不同预应力大小的施加，通过卸载螺母实现工件周向预应力的卸载，能够主动控制表面残余应力分布状态，以达到提高工件疲劳寿命的效果。

3、该加载装置结构简单，易于实现，成本低廉，装卸容易，操作灵活，预应力的调节方便，适用范围广。

附图说明

图1是本发明一具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1所示，滑动轴承座3设置于底板11上，在底板11上安装沿左右方向延伸的导轨16，滑动轴承座3的底部通过滑槽与导轨16滑动配合，导轨16起导向的作用，引导滑动轴承座3只在左右方向水平移动。在导轨16的旁边设置与之平行的丝杠22，该丝杠22与底板11可转动连接，滑动轴承座3与该丝杠22螺纹配合，形成丝杆副。丝杠22的右端超过底板11的右端面，并在丝杠22的右端安装手轮19，转动手轮19可以带动丝杠22原地旋转，使滑动螺母座3沿导轨16向左或向右移动。

如图1所示，在滑动轴承座3的上部沿左右方向开设通孔，该通孔中嵌装第一套杯2，第一套杯2的右端一体形成有第一翻边，该第一翻边与滑动轴承座3上部的右端面贴合，并在第一翻边的右侧贴装第一端盖1，第一端盖1通过螺栓与第一翻边及滑动轴承座3相固定，第一端盖1将第一套杯2的右端口密封。夹具体21的右端伸入第一套杯2中，并通过两个并排设置的第一滚动轴承4与第一套杯2相支承。在两个第一滚动轴承4之间设有第一隔套，左边的第一滚动轴承4向左由夹具体21上的台阶面限位，右边的第一滚动轴承4由第一圆螺母18锁紧，在第一圆螺母18与右边的第一滚动轴承4之间设置第一止动垫圈9。

如图1所示，夹具体21的中部为左大右小的锥度轴，该锥度轴上套装与之适配的胀套6，胀套6内孔的锥度与锥度轴的锥度相同。在胀套6的左侧设置卸载螺母8，卸载螺母8靠近锥度轴，且卸载螺母8与夹具体21螺纹配合。在胀套6的右侧设置加载螺母5，加载螺母5与夹具体21螺纹配合，并在加载螺母5与夹具体21之间设置垫片20。

如图1所示，在底板1的左端设置固定轴承座13，固定轴承座13的底部由底板11的左端支撑，固定轴承座13通过螺栓与底板1连接。在固定轴承座13的上部开设左右贯通的过孔，该过孔中嵌装第二套杯24。第二套杯24的左端一体形成有第二翻边，该第二翻边与固定轴承座13上部的左端面贴合，并在第二翻边的左侧贴装第二端盖14。第二端盖14通过螺栓与第二翻边及固定轴承座13相固定，第二端盖14将第二套杯24的左端口密封。

如图1所示，在第二套杯24中穿设固定轴12，固定轴12位于夹具体21的左侧，该固定轴12的轴心线与夹具体21的轴心线位于同一水平直线上。固定轴12的中段通过两个并排设置的第二滚动轴承23与第二套杯24相支承，在两个第二滚动轴承23之间设有第二隔套，右边的第二滚动轴承23向右由固定轴12上的台阶面限位，左边的第二滚动轴承23由第二圆螺母25锁紧，在第二圆螺母25与左边的第二滚动轴承23之间设置第二止动垫圈26。

如图1所示，固定轴12的左端向左穿过第二端盖14，并可与动力装置连接。固定轴12的右端开设有与夹具体21左端配合的适配孔，在夹具体21的左端开设第一键槽10，固定轴12右端适配孔的孔壁开设有与第一键槽10相配合的第二键槽15，当需要连接的时候，键嵌入第一键槽10及第二键槽15中，将夹具体21和固定轴12连接在一起。在固定轴12的右端面贴装有对键定位的第三端盖17，该第三端盖17为圆环形，并通过螺栓与固定轴12连接。

本发明的工作原理如下：

工件7安装在胀套6上，从固定轴12上拆下第三端盖17，并将第三端盖17活套于夹具体21上。将键装入夹具体21左端的第一键槽10中，通过转动手轮19使滑动轴承座3向左移动，直至夹具体21的左端进入固定轴12右端的适配孔中，而键进入固定轴12右端的第二键槽15中，再将第三端盖17通过螺栓安装在固定轴12上，使第三端盖17对键定位，实现夹具体21与固定轴12的转矩传递。向左拧紧加载螺母5，使得胀套6沿锥度轴移动，胀套6胀大，工件7获得周向预应力；磨削完毕后，向右拧松加载螺母5，再向右拧动卸载螺母8，使卸载螺母8挤推胀套6，从而实现工件周向预应力的卸载。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种预应力周向砂带磨削环状零件的加载装置，其特征在于：滑动轴承座(3)设置于底板(11)上，该滑动轴承座(3)能在底板(11)上左右移动，在滑动轴承座(3)上可转动地安装夹具体(21)，所述夹具体(21)的中部为左大右小的锥度轴，该锥度轴上套装与之适配的胀套(6)，在胀套(6)的左侧设置卸载螺母(8)，右侧设置加载螺母(5)，卸载螺母(8)和加载螺母(5)均与夹具体(21)螺纹配合，在所述夹具体(21)的左侧设有固定轴(12)，该固定轴(12)的轴心线与夹具体(21)的轴心线位于同一直线上，所述固定轴(12)可转动地安装于固定轴承座(13)上，固定轴承座(13)的底部由底板(11)的左端固定支撑，所述固定轴(12)右端的适配孔能够将夹具体(21)的左端套入，使固定轴(12)和夹具体(21)固定连接在一起。

2.如权利要求1所述的预应力周向砂带磨削环状零件的加载装置，其特征在于：在所述底板(11)上安装沿左右方向延伸的导轨(16)，滑动轴承座(3)通过滑槽与导轨(16)滑动配合。

3.如权利要求2所述的预应力周向砂带磨削环状零件的加载装置，其特征在于：在所述导轨(16)的旁边设置与之平行的丝杠(22)，该丝杠(22)与底板(11)可转动连接，所述滑动轴承座(3)与该丝杠(22)螺纹配合，在所述丝杠(22)的右端安装手轮(19)。

4.如权利要求1或2或3所述的预应力周向砂带磨削环状零件的加载装置，其特征在于：在所述滑动轴承座(3)的上部嵌装第一套杯(2)，夹具体(21)的右端通过两个并排设置的第一滚动轴承(4)与第一套杯(2)相支承，所述第一套杯(2)的右端一体形成有第一翻边，该第一翻边与滑动轴承座(3)上部的右端面贴合，并在第一翻边的右侧贴装第一端盖(1)，所述第一端盖(1)通过螺栓与第一翻边及滑动轴承座(3)相固定，第一端盖(1)将第一套杯(2)的右端口密封。

5.如权利要求4所述的预应力周向砂带磨削环状零件的加载装置，其特征在于：在两个所述第一滚动轴承(4)之间设有第一隔套，左边的第一滚动轴承(4)向左由夹具体(21)上的台阶面限位，右边的第一滚动轴承(4)由第一圆螺母(18)锁紧，在第一圆螺母(18)与右边的第一滚动轴承(4)之间设置第一止动垫圈(9)。

6.如权利要求4所述的预应力周向砂带磨削环状零件的加载装置，其特征在于：在所述固定轴承座(13)的上部嵌装第二套杯(24)，固定轴(12)的中段通过两个并排设置的第二滚动轴承(23)与第二套杯(24)相支承，所述第二套杯(24)的左端一体形成有第二翻边，该第二翻边与固定轴承座(13)上部的左端面贴合，并在第二翻边的左侧贴装第二端盖(14)，所述第二端盖(14)通过螺栓与第二翻边及固定轴承座(13)相固定，第二端盖(14)将第二套杯(24)的左端口密封，所述固定轴(12)的左端穿过第二端盖(14)。

7.如权利要求6所述的预应力周向砂带磨削环状零件的加载装置，其特征在于：在两个所述第二滚动轴承(23)之间设有第二隔套，右边的第二滚动轴承(23)由固定轴(12)上的台阶面限位，左边的第二滚动轴承(23)由第二圆螺母(25)锁紧，在第二圆螺母(25)与左边的第二滚动轴承(23)之间设置第二止动垫圈(26)。

8.如权利要求5或6或7所述的预应力周向砂带磨削环状零件的加载装置，其特征在于：在所述夹具体(21)的左端开设第一键槽(10)，固定轴(12)的右端设有供夹具体(21)左端伸入的适配孔，该适配孔的孔壁开设有与第一键槽(10)相配合的第二键槽(15)，键嵌入第一键槽(10)及第二键槽(15)中，将夹具体(21)和固定轴(12)连接在一起。

9.如权利要求8所述的预应力周向砂带磨削环状零件的加载装置，其特征在于：在所述固定轴(12)的右端面贴装有对键定位的第三端盖(17)，该第三端盖(17)为圆环形，并通过螺栓与固定轴(12)连接。