CN109746797A - 一种压气机转子叶片圆杆标准件圆弧齿的加工装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压气机转子叶片圆杆标准件圆弧齿的加工装置及方法，采用镗床为加工装置，金刚石滚轮(3)通过第一工装夹具(2)连接在镗床转接台(1)上，镗床转接台(1)上通过第三工装夹具与待加工标准件(8)相连；砂轮(5)通过第二工装夹具(6)与镗床主轴(4)相连。本发明通过转动镗床转接台(1)带动待加工标准件(8)来进行加工圆弧，摆脱了磨床上使用成型砂轮仅能加工单一尺寸的限制，可通过调整待加工标准件(8)距离回转中心的半径加工出不同产品设计的内外圆弧尺寸。

Description

一种压气机转子叶片圆杆标准件圆弧齿的加工装置及方法

技术领域

本发明属于机械加工领域，具体涉及圆柱标准件圆弧齿面的加工方法和加工装置。

背景技术

如图17和图18所示，为圆杆标准件，圆弧齿压气机转子叶片圆杆标准件上尺寸进行加工主要技术难点为：圆杆标准件上圆弧尺寸以及T线尺寸公差为0.01，要求特别严，相关角度和表面光洁度要求比较高，因为榫头是对称的,必须两次装夹加工方能保证被加工尺寸的一致性；必须保证圆杆标准件圆弧尺寸以及T线尺寸公差和相关角度和较高的表面光洁度的设计要求，方能达到圆杆标准件在调整夹具时定位稳定，在调整测量时保持在同一位置的目的。

传统加工圆弧齿圆杆标准件的设备为外圆磨床，加工刀具为金刚石滚轮修正后的砂轮，砂轮在加工过程中，因为砂轮磨损，易造成一件零件两次装夹后加工对称度不满足要求，也很难保证加工的两件标准件一致性，经济成本高，也无法适用于大量标准件制造需求。

发明内容

本发明旨在提供一种压气机转子叶片圆杆标准件圆弧齿的加工装置及方法，解决加工圆弧齿面尺寸一致性差、效率低、成本高的问题。

具体来说，本发明的技术方案如下：

一种压气机转子叶片圆杆标准件圆弧齿的加工装置，包括镗床转接台，金刚石滚轮和砂轮；

所述镗床转接台通过第三工装夹具与待加工标准件相连；

所述金刚石滚轮通过第一工装夹具连接在镗床转接台上；

所述砂轮通过第二工装夹具与镗床主轴相连。

优选的，所述砂轮通过风枪驱动，且风枪经第二工装夹具与镗床主轴相连。

优选的，所述第三工装夹具包括底板、定位块、压块和第一螺钉；所述定位块可拆卸连接在底板上端面，定位块上端面有一凹槽，所述压块通过第一螺钉可拆卸连接在定位块的上端。

优选的，所述底板上有一对平行的腰形槽，以及位于一对腰形槽之间的工艺孔。

优选的，所述第二工装夹具包括夹箍、连接板、第一转板和第一支座；所述夹箍与镗床主轴可拆卸连接，夹箍的一端与连接板相连；所述连接板一端与转板相连；所述第一转板末端与第一支座相连，第一转板上还连接有砂轮；所述第一支座与镗床主轴下端相连。

优选的，所述第一支座上有一条弧形槽，所述第一转板的一端通过销与第一支座铰接，另一端通过第二螺钉与连接板相连，第一转板还通过第三螺钉与弧形槽相连。

优选的，所述第一工装夹具包括第二支座和第二转板；所述第二支座的侧端面上可拆卸连接有第二转板；所述第二转板上连接有金刚石滚轮。

优选的，所述镗床为带数显功能的精密立式镗床。

一种压气机转子叶片圆杆标准件圆弧齿加工方法，将待加工标准件装夹在镗床转接台上，通过调整待加工标准件距离回转中心的半径加工出内外圆弧。利用主轴上连接的磨削刀具作为磨削工具，利用镗床转接台作为回转装置，二者相互配合，实现磨削。例如在立式镗床中，磨削刀具固定在镗床主轴上，垂直于转接台上下移动确定加工位置，另一方面与主轴垂直的转接台以其回转中心为轴线按一定半径固定待加工标准件，通过回转待加工标准件实现圆弧磨削。

优选的，采用与镗床主轴相连的采用砂轮作为圆弧磨削刀具，所述砂轮通过连接在镗床转接台上的金刚石滚轮修正。

一种上述加工装置的压气机转子叶片圆杆标准件圆弧齿加工方法，包括以下步骤：

步骤一，在镗床主轴上装夹带有砂轮的风枪，在镗床转接板上装夹有金刚石滚轮和待加工标准件，金刚石滚轮固定至待加工标准件的设计角度；

步骤二，转动镗床转接台，使用金刚石滚轮修正砂轮；

步骤三，检测待加工标准件的圆弧尺寸，根据实测值调节砂轮与镗床转接台回转中心的相对位置；

步骤四，镗床主轴垂直下降至待加工标准件加工位置试磨；

步骤五，固定砂轮位置后，旋转镗床转接台带动待加工标准件做回转运动；

步骤六，一面达到加工要求后，根据实际检测值采用相同加工方法来加工对称面。

传统加工圆弧齿圆杆标准件的设备为外圆磨床，加工刀具为金刚石滚轮修正后的成型砂轮，砂轮在加工过程中，因为砂轮磨损，易造成一件零件两次装夹后加工对称度不满足要求，也很难保证加工的两件标准件一致性，经济成本高，也无法适用于大量标准件制造需求。本发明中的消耗成本主要为砂轮，当砂轮磨损太大影响表面精度时，可以通过金刚石滚轮的修正后继续使用，因本加工方法对砂轮尺寸无具体要求，所以砂轮可以实现多次重复使用。

本发明利用立式镗床的特性，通过摇柄转动工作台带动工件来进行加工圆弧，摆脱了磨床上使用成型砂轮仅能加工单一尺寸的限制，可通过调整零件距离回转中心的半径加工出不同产品设计的内外圆弧尺寸。通过实时在线测量加工具体尺寸，满足了标准件的对称性要求，也能通过尺寸控制保证多件标准件的一致性。

附图说明

图1为本发明的加工装置示意图；

图2为第二工装夹具固定在镗床主轴上的示意图；

图3为夹箍的零件示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为转板的零件示意图；

图6为图5的俯视图；

图7为第一支座的零件示意图；

图8为图7的俯视图；

图9为第三工装夹具压紧待加工标准件的示意图；

图10为第三工装夹具的俯视图；

图11为底板零件示意图；

图12为图11的截面示意图；

图13为定位块截面示意图；

图14为定位块俯视图；

图15为第一工装夹具的结构示意图；

图16为图15的左视图；

图17为待加工标准件的零件图；

图18为图17中局部I的5倍放大示意图；

图中，1.镗床转接台；2.第一工装夹具；3.金刚石滚轮；4.镗床主轴；5.砂轮；6.第二工装夹具；7.风枪；8.待加工标准件；9.第三工装夹具。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明，但所要求的保护范围并不局限于所述。

如图1所示，本实施例中加工装置采用精密立式镗床，包括镗床转接台1；第一工装夹具2；金刚石滚轮3；镗床主轴4；砂轮5；第二工装夹具6；风枪7；待加工标准件8；第三工装夹具9。砂轮5通过风枪7驱动，且风枪7经第二工装夹具6与镗床主轴4相连。

其中，如图9～图14所示，第三工装夹具9包括底板91、定位块92、压块93和第一螺钉94；定位块92可拆卸连接在底板91上端面，定位块92上端面有一V形凹槽，压块93通过第一螺钉94可拆卸连接在定位块92的上端。底板91上有一对平行的腰形槽，以及位于一对腰形槽之间的工艺孔。

其中，如图2～图8所示，第二工装夹具6包括夹箍61、连接板62、第一转板63和第一支座64；夹箍61与镗床主轴4可拆卸连接，夹箍61的一端与连接板62相连；连接板62一端与转板63相连；第一转板63末端与第一支座64相连，第一转板63上还连接有砂轮5；第一支座64与镗床主轴4下端相连。第一支座64上有一条弧形槽，第一转板63的一端通过销67与第一支座64铰接，另一端通过第二螺钉65与连接板62相连，第一转板63还通过第三螺钉66与弧形槽相连。

其中，如图15～图16所示，第一工装夹具2包括第二支座21和第二转板22；第二支座21的侧端面上可拆卸连接有第二转板22；第二转板22上连接有金刚石滚轮3。第二转板22通过定位销轴25确定在第二支座21上的角度，金刚石滚轮3通过第四螺钉24固定在第二转板22上，第二支座21通过第五螺钉26固定在镗床转接台1上。

本实施例利用立式精密镗床的特性，通过摇柄转动工作台带动待加工标准件8来进行加工圆弧，摆脱了磨床上使用成型砂轮仅能加工单一尺寸的限制，可通过调整待加工零件5距离回转中心的半径加工出不同产品设计的内外圆弧尺寸。通过实时在线测量加工具体尺寸，满足了标准件的对称性要求，也能通过尺寸控制保证多件标准件的一致性。

本实施例根据需要选择立式精密镗床加工零件，首先采用立式精镗床将圆杆待加工标准件8放到工装夹具上的一个v形槽内定位，调整好槽与压块之间的相互位置关系后，定位好圆杆待加工标准件8上的安装板内侧面，再用螺钉压紧压板从而压紧圆杆待加工标准件8上的圆杆，再与立式精镗床工作台连接后固定。在转接板上设计工装装夹金刚石滚轮3，固定至圆杆待加工标准件8的设计角度，在镗床主轴4上设计工装装夹带有砂轮5的风枪7，使砂轮5在垂直方向满足运动精度。通过金刚石滚轮3修正砂轮5，检测确定圆杆待加工标准件8的实际圆弧尺寸，由设计尺寸的要求调节圆杆待加工标准件8与砂轮5的位置，将砂轮5下降到加工位，通过摇柄转动工作台带动圆杆待加工标准件8来进行加工圆弧。一面达到加工要求后，可以根据实际检测值采用相同加工方法来加工对称面。本发明中的消耗成本主要为砂轮5，当砂轮5磨损太大影响表面精度时，可以通过金刚石滚轮3的修正后继续使用，因本加工方法对砂轮5尺寸无具体要求，所以砂轮5可以实现多次重复使用。

加工方法主要流程包括：

1、按照尺寸要求将各部件装夹到相应的位置；

2、转动镗床转接台1，使用金刚石滚轮3修正砂轮5；

3、检测待加工标准件8的圆弧尺寸，根据实测值调节砂轮5与镗床转接台1回转中心的相对位置；

4、镗床主轴4垂直下降至待加工标准件8加工位置试磨；

5、固定砂轮5位置后，转动手柄，使镗床转接台1带动待加工标准件8做回转运动，达到加工目的；

6、一面达到加工要求后，可以根据实际检测值采用相同加工方法来加工对称面，可以较易满足大量零件的一致性要求。

根据圆弧齿压气机转子叶片圆杆标准件上齿块圆弧尺寸以及相关角度和较高的表面光洁度加工不易保证设计要求、工装制造成本很高这个难题，首先调整好工装夹具上带V形槽的定位块92与镗床转接台1回转中心的相对位置，定位好圆杆待加工标准件8上的安装板内侧面，再用压块93压紧圆杆待加工标准件8上的圆杆，再与立式精镗床工作台连接后固定。将与立式精镗床主轴4连接的转板上安装一个风枪7，在风枪7高速电机主轴上安装180目砂轮5，经圆锥形金钢石滚轮3修正后，通过摇柄转动立式精镗床工作台对圆杆待加工标准件8上圆弧尺寸以及相关角度第一次磨削加工并留有少量的余量，再用石墨砂轮5经圆锥形金钢石滚轮3修正后,磨削加工到尺寸。由于榫头是对称的,再次装夹调整被加工面尺寸以及相关角度调整后，通过相同的方法，即可加工出另一对称面。

此方法可以直观方便的对加工数据进行调整，既能满足一件标准件对称度要求，也能保证多件标准件的尺寸一致性。

以图1为例，为了克服现有外圆磨床加工圆弧齿存在的问题，本发明采用了如下磨削方法：根据需要选择带数显立式镗床来磨削待加工标准件8，在镗床转接板1上设计了第一工装夹具2装夹金刚石滚轮3，并固定至零件8的设计角度，在镗床主轴4上设计第二工装夹具6装夹带有砂轮5的风枪7，使砂轮5在垂直方向满足运动精度。通过金刚石滚轮3修正砂轮5，检测确定待加工标准件8的实际圆弧尺寸，由设计尺寸的要求调节待加工标准件8与砂轮5的位置，将砂轮5下降到加工位，通过摇柄转动镗床转接台1带动待加工标准件8来进行加工圆弧。一面达到加工要求后，可以根据实际检测值采用相同加工方法来加工对称面。

表一镗床加工圆弧齿与磨床加工圆弧齿的对比

	合格率	一致性	加工成本	适用性
					镗床	95％	易保证	成本低	宽
磨床	16.67％	不易保证	加工成本高	窄

图1中的具体加工步骤如下：

1、按照尺寸要求将各部件装夹到相应的位置；

2、转动镗床转接台1，使用金刚石滚轮3修正砂轮5；

3、检测待加工标准件8的圆弧尺寸，根据实测值调节砂轮5与镗床转接台1回转中心的相对位置；

4、镗床主轴4垂直下降至待加工标准件8加工位置试磨；

5、固定砂轮5位置后，转动手柄，使镗床转接台1带动待加工标准件8做回转运动，达到加工目的；

一面达到加工要求后，可以根据实际检测值采用相同加工方法来加工对称面，可以较易满足大量待加工标准件8的一致性要求。

Claims (10)

1.一种压气机转子叶片圆杆标准件圆弧齿的加工装置，其特征在于：包括镗床转接台(1)，金刚石滚轮(3)和砂轮(5)；

所述镗床转接台(1)通过第三工装夹具(9)与待加工标准件(8)相连；

所述金刚石滚轮(3)通过第一工装夹具(2)连接在镗床转接台(1)上；

所述砂轮(5)通过第二工装夹具(6)与镗床主轴(4)相连。

2.根据权利要求1所述的一种压气机转子叶片圆杆标准件圆弧齿的加工装置，其特征在于：所述砂轮(5)通过风枪(7)驱动，且风枪(7)经第二工装夹具(6)与镗床主轴(4)相连。

3.根据权利要求1所述的一种压气机转子叶片圆杆标准件圆弧齿的加工装置，其特征在于：所述第三工装夹具(9)包括底板(91)、定位块(92)、压块(93)和第一螺钉(94)；

所述定位块(92)可拆卸连接在底板(91)上端面，定位块(92)上端面有一凹槽，所述压块(93)通过第一螺钉(94)可拆卸连接在定位块(92)的上端。

4.根据权利要求3所述的一种压气机转子叶片圆杆标准件圆弧齿的加工装置，其特征在于：所述底板(91)上有一对平行的腰形槽，以及位于一对腰形槽之间的工艺孔。

5.根据权利要求1所述的一种压气机转子叶片圆杆标准件圆弧齿的加工装置，其特征在于：所述第二工装夹具(6)包括夹箍(61)、连接板(62)、第一转板(63)和第一支座(64)；

所述夹箍(61)与镗床主轴(4)可拆卸连接，夹箍(61)的一端与连接板(62)相连；

所述连接板(62)一端与转板(63)相连；

所述第一转板(63)末端与第一支座(64)相连，第一转板(63)上还连接有砂轮(5)；

所述第一支座(64)与镗床主轴(4)下端相连。

6.根据权利要求5所述的一种压气机转子叶片圆杆标准件圆弧齿的加工装置，其特征在于：所述第一支座(64)上有一条弧形槽，所述第一转板(63)的一端通过销(67)与第一支座(64)铰接，另一端通过第二螺钉(65)与连接板(62)相连，第一转板(63)还通过第三螺钉(66)与弧形槽相连。

7.根据权利要求1所述的一种压气机转子叶片圆杆标准件圆弧齿的加工装置，其特征在于：所述第一工装夹具(2)包括第二支座(21)和第二转板(22)；所述第二支座(21)的侧端面上可拆卸连接有第二转板(22)；

所述第二转板(22)上连接有金刚石滚轮(3)。

8.一种压气机转子叶片圆杆标准件圆弧齿加工方法，其特征在于：将待加工标准件(8)装夹在镗床转接台(1)上，通过调整待加工标准件(8)距离回转中心的半径加工出内外圆弧。

9.根据权利要求8所述的一种压气机转子叶片圆杆标准件圆弧齿加工方法，其特征在于：采用与镗床主轴(4)相连的砂轮(5)作为圆弧磨削刀具，所述砂轮(5)通过连接在镗床转接台(1)上的金刚石滚轮(3)修正。

10.一种采用权利要求2所述装置的压气机转子叶片圆杆标准件圆弧齿加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，在镗床主轴(4)上装夹带有砂轮(5)的风枪(7)，在镗床转接板(1)上装夹有金刚石滚轮(3)和待加工标准件(8)，金刚石滚轮(3)固定至待加工标准件(8)的设计角度；

步骤二，转动镗床转接台(1)，使用金刚石滚轮(3)修正砂轮(5)；

步骤三，检测待加工标准件(8)的圆弧尺寸，根据实测值调节砂轮(5)与镗床转接台(1)回转中心的相对位置；

步骤四，镗床主轴(4)垂直下降至待加工标准件(8)加工位置试磨；

步骤五，固定砂轮(5)位置后，旋转镗床转接台(1)带动待加工标准件(8)做回转运动；

步骤六，一面达到加工要求后，根据实际检测值采用相同加工方法来加工对称面。