CN108672719B - 一种轴系加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴系加工方法及加工工装，属于机械加工领域。该加工方法包括：在待加工轴的外壁上设置四个测量点，四个测量点以待加工轴的内孔中轴线为轴等距周向布置；测量出四个测量点处的壁厚；根据四个测量点处的壁厚计算得到待加工轴的同轴度；判断待加工轴的同轴度是否在允许偏差范围内，若否，则根据四个测量点处的壁厚计算得到第一偏移值和第二偏移值；提供两个修正闷头，以修正闷头的中心为基准，根据第一偏移值和第二偏移值，在修正闷头上设置偏心顶针孔，两个修正闷头用于同轴固定在待加工轴的内孔两端；将车床的顶针固定在两个偏心顶针孔上，通过车床加工待加工轴的外壁。本发明能够有效保证轴系的同轴度。

Description

一种轴系加工方法

技术领域

本发明属于机械加工领域，特别涉及一种轴系加工方法。

背景技术

调距桨中的轴系是调距桨的重要组成部分，其可以起到容置油管的作用。

轴系通常为空心轴(即沿中轴线设有贯穿的内孔)，为了保证安装在内孔中的油管不发生卡滞，需要对轴系的内孔与外圆之间同轴度有较高的要求。众所周知的是，轴系越长，其同轴度在加工时越无法控制。然而大型调距桨的轴系通常较长，有可能会超过15米，将导致加工出的轴系的同轴度无法满足要求。

发明内容

本发明实施例提供了一种轴系加工方法及加工工装，能够有效保证轴系的同轴度，所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种轴系加工方法，所述加工方法适用于空心轴，所述加工方法包括：

在待加工轴的外壁上设置四个测量点，四个所述测量点以所述待加工轴的内孔中轴线为轴等距周向布置，四个所述测量点分别为第一测量点、第二测量点、第三测量点和第四测量点，其中所述第一测量点与所述第三测量点沿所述待加工轴的径向对称布置，所述第二测量点与所述第四测量点沿所述待加工轴的径向对称布置；

测量出四个所述测量点处的壁厚；

根据四个所述测量点处的壁厚计算得到所述待加工轴的同轴度；

判断所述待加工轴的同轴度是否在允许偏差范围内，若否，则根据四个所述测量点处的壁厚计算得到第一偏移值和第二偏移值，所述第一偏移值为所述第一测量点处的壁厚与所述第三测量点处的壁厚之间的差值，所述第二偏移值为所述第二测量点处的壁厚与所述第四测量点处的壁厚之间的差值；

提供两个修正闷头，对于任一个所述修正闷头，以所述修正闷头的中心为基准，根据所述第一偏移值和第二偏移值，在所述修正闷头上设置偏心顶针孔，两个所述修正闷头用于同轴固定在所述待加工轴的内孔两端；

将车床的顶针固定在两个所述偏心顶针孔上，通过所述车床加工所述待加工轴的外壁。

进一步地，所述在所述待加工轴的外壁上设置四个测量点，包括：

在所述待加工轴的外壁上加工出测厚带，所述测厚带以所述待加工轴的内孔中轴线为轴周向布置；

在所述测厚带上设置四个所述测量点。

进一步地，所述在所述待加工轴的外壁上加工出测厚带，包括：

提供两个同心闷头，两个所述同心闷头用于固定在所述待加工轴的内孔两端，两个所述同心闷头的中轴线均与所述待加工轴的内孔中轴线同轴，两个所述同心闷头的中心处均设有同心顶针孔；

将所述车床的顶针固定在两个所述同心顶针孔上，通过所述车床在所述待加工轴的外壁上加工出所述测厚带。

进一步地，所述待加工轴的同轴度通过以下公式计算得到：

其中，O为所述待加工轴的同轴度，δ_A为第一测量点处的壁厚，δ_B为第二测量点处的壁厚，δ_C为第三测量点处的壁厚，δ_D为第四测量点处的壁厚。

进一步地，所述在所述修正闷头上设置偏心顶针孔，包括：

在所述修正闷头上设置直角坐标系，将所述修正闷头的中心作为所述直角坐标系的原点，所述直角坐标系的y轴正方向为所述修正闷头的中心朝向所述第三测量点延伸的方向，所述直角坐标系的x轴正方向为所述修正闷头的中心朝向所述第四测量点延伸的方向；

将所述第一偏移值作为所述偏心顶针孔在所述直角坐标系中的y轴坐标，将所述第二偏移值作为所述偏心顶针孔在所述直角坐标系中的x轴坐标；

根据所述直角坐标系和所述偏心顶针孔的x轴坐标、y轴坐标，在所述修正闷头上设置所述偏心顶针孔。

进一步地，所述加工方法还包括：

若所述待加工轴的同轴度在允许偏差范围内，则将所述车床的顶针固定在两个所述同心顶针孔上，通过所述车床加工所述待加工轴的外壁。

另一方面，本发明实施例提供了一种加工工装，所述加工工装包括偏心闷头，所述偏心闷头包括：主体板和定位止口，所述定位止口同轴固定在所述主体板的一侧，所述定位止口的外壁与待加工轴的内孔相匹配，所述主体板上设有偏心顶针孔，所述偏心顶针孔用于固定车床的顶针。

在本发明的一种实现方式中，所述主体板的外缘凸出于所述定位止口的外缘，所述主体板的外缘上周向设有螺孔，每个所述螺孔均沿所述主体板的中轴线延伸，所述螺孔用于插设顶起螺钉。

在本发明的另一种实现方式中，所述偏心顶针孔的朝向所述主体板另一侧的一端设有锥孔。

在本发明的又一种实现方式中，所述定位止口的背向所述主体板的一侧壁外缘设有倒角。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过测量四个测量点处的壁厚，计算得到待加工轴的同轴度，如果同轴度不在允许偏差范围内，则通过四个测量点处的壁厚计算得到第一偏移值和第二偏移值，并根据第一偏移值和第二偏移值设计出修正闷头上偏心顶针孔的位置，最后通过车床顶针固定偏心顶针孔(即将偏心顶针孔作为基准)，对待加工轴进行外圆加工。由于偏心顶针孔是根据四个测量点处的壁厚设计的，所以能够有效的对壁厚不一致的位置进行修正，例如，当第一测量点的壁厚小于第三测量点的壁厚时，表明内孔已经朝向第一测量点的方向偏移，即第二测量点处过厚，所以需要在加工外圆时将过厚的部分削除，因此将偏心顶针孔朝向第一测量点偏移上述距离(第一偏移值)，那么在加工外圆时，即可以将第二测量点过厚的部分削除，从而对待加工轴的同轴度进行了修正，第二测量点与第四测量点之间的修正过程与前文相同，进一步地对待加工轴的同轴度进行了修正。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种轴系加工方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的待加工轴的侧视图；

图3是本发明实施例提供的修正闷头的剖视图；

图4是本发明实施例提供的修正闷头工作示意图；

图5是本发明实施例提供的同心闷头的剖视图；

图6是本发明实施例提供的同心闷头工作示意图；

图7是本发明实施例提供的另一种轴系加工方法的流程图；

图8是本发明实施例提供的修正闷头的正视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种轴系加工方法，该加工方法适用于空心轴，如图1所示，该加工方法包括：

步骤101：在待加工轴100的外壁上设置四个测量点，四个测量点以待加工轴100的内孔中轴线为轴等距周向布置，四个测量点分别为第一测量点A、第二测量点B、第三测量点C和第四测量点D(详见图2)，其中第一测量点A与第三测量点C沿待加工轴100的径向对称布置，第二测量点B与第四测量点D沿待加工轴100的径向对称布置。

步骤102：测量出四个测量点处的壁厚。

具体实现时，可以通过超声波测厚仪测量出四个测量点处的壁厚。

步骤103：根据四个测量点处的壁厚计算得到待加工轴100的同轴度。

需要说明的是，待加工轴100的同轴度，即为待加工轴100外圆与内孔之间的同轴度。

步骤104：判断待加工轴100的同轴度是否在允许偏差范围内，若是，则进入步骤108；若否，则进入步骤105。

步骤105：根据四个测量点处的壁厚计算得到第一偏移值和第二偏移值，第一偏移值为第一测量点A处的壁厚与第三测量点C处的壁厚之间的差值，第二偏移值为第二测量点B处的壁厚与第四测量点D处的壁厚之间的差值。

步骤106：提供两个修正闷头200(详见图3)，对于任一个修正闷头200，以修正闷头200的中心为基准，根据第一偏移值和第二偏移值，在修正闷头200上设置偏心顶针孔，两个修正闷头200用于同轴固定在待加工轴100的内孔两端。

步骤107：将车床的顶针300固定在两个偏心顶针孔上(详见图4)，通过车床加工待加工轴100的外壁。

步骤108：提供两个同心闷头400(详见图5)，两个同心闷头400用于固定在待加工轴100的内孔两端，两个同心闷头400的中轴线均与待加工轴100的内孔中轴线同轴，两个同心闷头400的中心处均设有同心顶针孔。

步骤109：将车床的顶针300固定在两个同心顶针孔上(详见图6)，通过车床加工待加工轴100的外壁。

通过测量四个测量点处的壁厚，计算得到待加工轴100的同轴度，如果同轴度不在允许偏差范围内，则通过四个测量点处的壁厚计算得到第一偏移值和第二偏移值，并根据第一偏移值和第二偏移值设计出修正闷头200上偏心顶针孔的位置，最后通过车床的顶针300固定偏心顶针孔(即将偏心顶针孔作为基准)，对待加工轴100进行外圆加工。由于偏心顶针孔是根据四个测量点处的壁厚设计的，所以能够有效的对壁厚不一致的位置进行修正，例如，当第一测量点A的壁厚小于第三测量点C的壁厚时，表明内孔已经朝向第一测量点A的方向偏移，即第二测量点B处过厚，所以需要在加工外圆时将过厚的部分削除，因此将偏心顶针孔朝向第一测量点A偏移上述距离(第一偏移值)，那么在加工外圆时，即可以将第二测量点B过厚的部分削除，从而对待加工轴100的同轴度进行了修正，第二测量点B与第四测量点D之间的修正过程与前文相同，进一步地对待加工轴100的同轴度进行了修正。

图7为本发明实施例提供的另一种轴系加工方法，该加工方法适用于空心轴，参见图7，该加工方法包括：

步骤201：在待加工轴100的外壁上设置四个测量点，四个测量点以待加工轴100的内孔中轴线为轴等距周向布置，四个测量点分别为第一测量点A、第二测量点B、第三测量点C和第四测量点D，其中第一测量点A与第三测量点C沿待加工轴100的径向对称布置，第二测量点B与第四测量点D沿待加工轴100的径向对称布置。

具体地，步骤201可以通过以下步骤实现：

首先，在待加工轴100的外壁上加工出测厚带，测厚带以待加工轴100的内孔中轴线为轴周向布置。

这样，能够提高步骤202中对于壁厚的测量精度。

具体实现时，提供两个同心闷头400(详见图5)，两个同心闷头400用于固定在待加工轴100的内孔两端，两个同心闷头400的中轴线均与待加工轴100的内孔中轴线同轴，两个同心闷头400的中心处均设有同心顶针孔；将车床的顶针300固定在两个同心顶针孔上，通过车床在待加工轴100的外壁上加工出测厚带。

然后，在测厚带上设置四个测量点。

步骤202：测量出四个测量点处的壁厚。

具体实现时，可以通过超声波测厚仪测量出四个测量点处的壁厚。

步骤203：根据四个测量点处的壁厚计算得到待加工轴100的同轴度。

需要说明的是，待加工轴100的同轴度，即为待加工轴100外圆与内孔之间的同轴度。

具体地，待加工轴100的同轴度通过以下公式计算得到：

其中，O为待加工轴100的同轴度，δ_A为第一测量点A处的壁厚，δ_B为第二测量点B处的壁厚，δ_C为第三测量点C处的壁厚，δ_D为第四测量点D处的壁厚。

步骤204：判断待加工轴100的同轴度是否在允许偏差范围内，若是，则进入步骤xxx；若否，则进入步骤205。

在上述实现方式中，允许偏差范围可以根据实际需求进行调整，本发明对此不作限制。

步骤205：根据四个测量点处的壁厚计算得到第一偏移值Δ1和第二偏移值Δ2，第一偏移值Δ1为第一测量点A处的壁厚与第三测量点C处的壁厚之间的差值，第二偏移值Δ2为第二测量点B处的壁厚与第四测量点D处的壁厚之间的差值。

步骤206：提供两个修正闷头200，对于任一个修正闷头200，以修正闷头200的中心为基准，根据第一偏移值和第二偏移值，在修正闷头200上设置偏心顶针孔，两个修正闷头200用于同轴固定在待加工轴100的内孔两端。

具体地，步骤206可以通过以下方式实现：

首先，在修正闷头200上设置直角坐标系(参见图8)，将修正闷头200的中心作为直角坐标系的原点，直角坐标系的y轴正方向为修正闷头200的中心朝向第三测量点C延伸的方向，直角坐标系的x轴正方向为修正闷头200的中心朝向第四测量点D延伸的方向。

然后，将第一偏移值Δ1作为偏心顶针孔在直角坐标系中的y轴坐标，将第二偏移值Δ2作为偏心顶针孔在直角坐标系中的x轴坐标。

最后，根据直角坐标系和偏心顶针孔的x轴坐标、y轴坐标，在修正闷头200上设置偏心顶针孔。

例如，图8所示，Δ1和Δ2均为负值，即第一测量点A处的壁厚小于第三测量点C处的壁厚，第二测量点B处的壁厚小于第四测量点D处的壁厚，所以将偏心顶针孔的位置朝向第一测量点A移动Δ1的距离，朝向第二测量点B移动Δ2的距离。

步骤207：将车床的顶针300固定在两个偏心顶针孔上，通过车床加工待加工轴100的外壁。

在本发明实施例中，由于第一偏移值Δ1为第一测量点A壁厚与第三测量点C壁厚之间差值，第二偏移值Δ2为第二测量点B壁厚与第四测量点D壁厚之间差值，所以根据第一偏移值Δ1和第二偏移值Δ2设计偏心顶针孔，能够有效的在加工轴系外圆的同时，将壁厚过厚的部分削除，从而实现了对轴系同轴度的修正。

步骤208：提供两个同心闷头400，可以是步骤201中的同心闷头400(详见图5)，以简化加工方法的步骤。

步骤209：将车床的顶针300固定在两个同心顶针孔上，通过车床加工待加工轴100的外壁。

在本发明实施例中，由于待加工轴100系的同轴度在允许偏差范围内，无需再做修正，所以利用同心闷头400上的同心顶针孔能够保证外圆加工后的轴系，其同轴度也能够在允许偏差范围内。

再次参见图3，本发明实施例还提供了一种加工工装，该加工工装适用于上述轴系加工方法，该加工工装包括偏心闷头，偏心闷头包括：主体板1和定位止口2，定位止口2同轴固定在主体板1的一侧，定位止口2的外壁与待加工轴的内孔相匹配，主体板1上设有偏心顶针孔3，偏心顶针孔3用于固定车床的顶针300。

在上述实现方式中，主体板1和定位止口2可以为一体式结构。

具体地，主体板1的外缘凸出于定位止口2的外缘，主体板1的外缘上周向设有螺孔4，每个螺孔4均沿主体板1的中轴线延伸，螺孔4用于插设顶起螺钉。

在上述实现方式中，当需要将偏心闷头从内孔中取出时，可以在螺孔4内设置顶起螺钉，通过拧动顶起螺钉，以将偏心闷头反向顶出内孔。

具体地，偏心顶针孔3的朝向主体板1另一侧的一端设有锥孔5。

在上述实现方式中，锥孔5可以使得车床的顶针300稳固的插设在偏心顶针孔3中，避免车床的顶针300滑出偏心顶针孔3。

需要说明的是，锥孔5的内径较大的一端朝向主体板1的另一侧布置。

具体地，定位止口2的背向主体板1的一侧壁外缘设有倒角6，从而便于定位止口2插装至待加工轴的内孔中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种轴系加工方法，所述加工方法适用于空心轴，其特征在于，所述加工方法包括：

在待加工轴的外壁上设置四个测量点，四个所述测量点以所述待加工轴的内孔中轴线为轴等距周向布置，四个所述测量点分别为第一测量点、第二测量点、第三测量点和第四测量点，其中所述第一测量点与所述第三测量点沿所述待加工轴的径向对称布置，所述第二测量点与所述第四测量点沿所述待加工轴的径向对称布置；

测量出四个所述测量点处的壁厚；

根据四个所述测量点处的壁厚计算得到所述待加工轴的同轴度；

判断所述待加工轴的同轴度是否在允许偏差范围内，若否，则根据四个所述测量点处的壁厚计算得到第一偏移值和第二偏移值，所述第一偏移值为所述第一测量点处的壁厚与所述第三测量点处的壁厚之间的差值，所述第二偏移值为所述第二测量点处的壁厚与所述第四测量点处的壁厚之间的差值；

提供两个修正闷头，对于任一个所述修正闷头，以所述修正闷头的中心为基准，根据所述第一偏移值和第二偏移值，在所述修正闷头上设置偏心顶针孔，两个所述修正闷头用于同轴固定在所述待加工轴的内孔两端；

将车床的顶针固定在两个所述偏心顶针孔上，通过所述车床加工所述待加工轴的外壁。

2.根据权利要求1所述的轴系加工方法，其特征在于，所述在所述待加工轴的外壁上设置四个测量点，包括：

在所述待加工轴的外壁上加工出测厚带，所述测厚带以所述待加工轴的内孔中轴线为轴周向布置；

在所述测厚带上设置四个所述测量点。

3.根据权利要求2所述的轴系加工方法，其特征在于，所述在所述待加工轴的外壁上加工出测厚带，包括：

提供两个同心闷头，两个所述同心闷头用于固定在所述待加工轴的内孔两端，两个所述同心闷头的中轴线均与所述待加工轴的内孔中轴线同轴，两个所述同心闷头的中心处均设有同心顶针孔；

将所述车床的顶针固定在两个所述同心顶针孔上，通过所述车床在所述待加工轴的外壁上加工出所述测厚带。

4.根据权利要求1所述的轴系加工方法，其特征在于，所述待加工轴的同轴度通过以下公式计算得到：

其中，O为所述待加工轴的同轴度，δ_A为第一测量点处的壁厚，δ_B为第二测量点处的壁厚，δ_C为第三测量点处的壁厚，δ_D为第四测量点处的壁厚。

5.根据权利要求1所述的轴系加工方法，其特征在于，所述在所述修正闷头上设置偏心顶针孔，包括：

在所述修正闷头上设置直角坐标系，将所述修正闷头的中心作为所述直角坐标系的原点，所述直角坐标系的y轴正方向为所述修正闷头的中心朝向所述第三测量点延伸的方向，所述直角坐标系的x轴正方向为所述修正闷头的中心朝向所述第四测量点延伸的方向；

将所述第一偏移值作为所述偏心顶针孔在所述直角坐标系中的y轴坐标，将所述第二偏移值作为所述偏心顶针孔在所述直角坐标系中的x轴坐标；

根据所述直角坐标系和所述偏心顶针孔的x轴坐标、y轴坐标，在所述修正闷头上设置所述偏心顶针孔。

6.根据权利要求3所述的轴系加工方法，其特征在于，所述加工方法还包括：

若所述待加工轴的同轴度在允许偏差范围内，则将所述车床的顶针固定在两个所述同心顶针孔上，通过所述车床加工所述待加工轴的外壁。

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