CN109877605B - 一种用于轴系镗孔的同轴调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于轴系镗孔的中间支撑工装及同轴调整方法，所述中间支撑工装包括用于固定套装在镗杆上的衬套、同轴的套装在衬套上且可以在衬套上相对转动的支撑外壳、以及设置在支撑外壳上的调节结构；所述调节结构包括开设在支撑外壳端面的调节螺纹孔、与调节螺纹孔相连通的顶撑孔、拧装在调节螺纹孔中的调节螺钉、安装在顶撑孔中的顶撑块，所述顶撑孔沿支撑外壳径向延伸，所述调节螺钉的螺杆上设有锥形端部，所述顶撑块的一端抵靠在锥形端部上、另一端可伸出在顶撑孔外用于顶撑在加工管件的内孔壁上。同轴调整方法采用中间支撑工装调整镗杆和加工管件的同轴度。本发明的中间支撑工装，结构简单，调节方便，调整效果稳定。

Description

一种用于轴系镗孔的同轴调整方法

技术领域

本发明涉及机械加工领域，具体涉及一种用于轴系镗孔的中间支撑工装及同轴调整方法。

背景技术

船舶轴系在镗孔时，遇到比较长且孔径小的艉轴管，需要配制细长型的镗杆，由于镗杆本身的重量加上悬挂的走刀架等装置，使得镗排中的镗杆的挠度通常有在0.35～0.7，镗孔后会直接影响艉轴管的直线度。通常镗孔时会在镗杆上加装一个中间支撑，通过中间支撑的调整来保证艉轴管的直线度，从而保证艉轴管前后轴承的同轴度。如果镗杆和艉轴管内孔的空间比较小，中间支撑放入后不易布置和调整。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种调节方便快捷的用于轴系镗孔的中间支撑工装及同轴调整方法。

为实现上述目的，本发明提供一种用于轴系镗孔的中间支撑工装，用于安装在镗杆上对加工管件的内孔壁进行支撑，包括用于固定套装在镗杆上的衬套、同轴的套装在衬套上且可以在衬套上相对转动的支撑外壳、以及设置在支撑外壳上的调节结构；所述调节结构包括开设在支撑外壳端面的调节螺纹孔、与调节螺纹孔相连通的顶撑孔、拧装在调节螺纹孔中的调节螺钉、安装在顶撑孔中的顶撑块，所述顶撑孔沿支撑外壳径向延伸，所述调节螺钉的螺杆上设有锥形端部，所述顶撑块的一端抵靠在锥形端部上、另一端可伸出在顶撑孔外用于顶撑在加工管件的内孔壁上。

进一步地，所述顶撑块为钢珠，所述顶撑孔为与钢珠相适配的圆孔。

进一步地，所述调节结构为多个、且沿支撑外壳周向均匀布置，所述调节螺纹孔的长度方向沿支撑外壳轴线方向。

优选地，所述调节螺钉的锥形端部的锥度为10:6。

进一步地，所述支撑外壳的内孔壁与衬套的外周面构成滑动摩擦副，所述支撑外壳的内孔壁与衬套外周面的配合间隙0.05～0.08mm。

进一步地，所述支撑外壳的端面上设有注油孔、内部设有与注油孔相连通的内部通道、内孔壁上设有与内部通道相连通的油槽，所述衬套外周面的两个侧边缘处设有环形凸肩。

进一步地，所述支撑外壳由两个对称的半环部件组成。

进一步地，所述衬套的内孔壁与镗杆之间的配合间隙为0.03～0.05mm。

进一步地，所述加工管件为艉轴管，所述支撑外壳外周面与艉轴管内孔壁之间的距离为 5～10mm。

本发明还提供一种用于轴系镗孔的同轴调整方法，采用上述的中间支撑工装进行，包括以下步骤：

S1、将镗排中的镗杆安装到加工管件内孔中，调整镗杆外圆面与加工管件内孔端面同圆；将所述中间支撑工装在镗杆上安装好、并伸入到加工管件内孔中，并保证顶撑块不从顶撑孔中脱离；调整中间支撑工装的顶撑块对加工管件内孔壁进行初步支撑；

S2、测量镗杆的直线度；

S3、根据S2中的测量结果，利用操作工具转动调节螺钉，调整顶撑块沿支撑外壳径向移动，调整顶撑块对加工管件内孔壁的支撑力；并调整镗杆外圆面与加工管件内孔端面同圆；

S4、测量镗杆外圆面与加工管件内孔端面的同圆度；测量镗杆的直线度；

S5、根据S4中的测量结果，利用操作工具转动调节螺钉，调整顶撑块沿支撑外壳径向移动，调整顶撑块对加工管件内孔壁的支撑力；并调整镗杆外圆面与加工管件内孔端面同圆；

S6、重复步骤S4至S5，直至镗杆外圆面与加工管件内孔端面的同圆度、以及镗杆的直线度都满足工艺要求。

如上所述，本发明涉及的用于轴系镗孔的中间支撑工装及同轴调整方法，具有以下有益效果：

通过设置衬套、支撑外壳和调节结构，使用时，中间支撑工装在镗杆上安装好、并位于加工管件的内孔中，衬套固定在镗杆上，将调节螺钉向内拧入，调节螺钉的锥形端部推动顶撑块沿支撑外壳径向向外移动，顶撑块顶撑在加工管件的内孔壁上；将调节螺钉向外拧出时，顶撑块沿支撑外壳径向向内移动，减小顶撑块对加工管件内孔壁的支撑力。通过拧动调节螺钉，中间支撑工装可以在镗杆和加工管件内孔壁之间进行支撑，调整镗杆在加工管件的内孔中的位置，以此调整镗杆的直线度。本发明的中间支撑工装，结构简单，调节方便，调整效果稳定，可以保证镗孔工作质量。

附图说明

图1为本发明中的中间支撑工装的结构示意图，该图为局部剖视图。

图2为图1中的A-A向剖视图。

图3为本发明中的中间支撑工装的安装示意图。

图4为本发明中的支撑外壳的结构示意图，该图为局部剖视图。

图5为图4的正视视图，该图为局部剖视图。

图6为图5的俯视图，该图为局部剖视图。

图7为图5中的B-B向剖视图。

图8为图5中的C-C向剖视图。

图9为本发明中的衬套的结构示意图。

图10为图9的正视图。

图11为图10中的D-D向剖视图。

图12为本发明中的调节螺钉的结构示意图。

图13为本发明中的调节螺钉与顶撑块的装配示意图。

图14为本发明中的中间支撑工装的装配示意图。

图15为本发明中的中间支撑工装调整时的工作示意图。

图16为内六角加长扳手结构示意图。

元件标号说明

1 支撑外壳

11 调节螺纹孔

12 顶撑孔

13 注油孔

14 内部通道

15 油槽

16 半环部件

2 顶撑块

3 衬套

31 环形凸肩

4 调节螺钉

41 锥形端部

5 油嘴

6 紧固螺栓

7 镗杆

8 加工管件

9 内六角加长扳手

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1、图2、图3、图8和图12所示，本发明公开了一种用于轴系镗孔的中间支撑工装，用于安装在镗杆7上对加工管件8的内孔壁进行支撑，包括用于固定套装在镗杆7上的衬套3、同轴的套装在衬套3上且可以在衬套3上相对转动的支撑外壳1、以及设置在支撑外壳1上的调节结构；调节结构包括开设在支撑外壳1端面的调节螺纹孔11、与调节螺纹孔11 相连通的顶撑孔12、拧装在调节螺纹孔11中的调节螺钉4、安装在顶撑孔12中的顶撑块2，顶撑孔12沿支撑外壳1径向延伸，调节螺钉4的螺杆上设有锥形端部41，顶撑块2的一端抵靠在锥形端部41上、另一端可伸出在顶撑孔12外用于顶撑在加工管件8的内孔壁上。具体地，如图2所示，以支撑外壳1安装有调节螺钉4的端面为其外侧端面，也即图2中图面的左侧的端面。其中调节螺纹孔11可以是盲孔，也可以是通孔。支撑外壳1的外周面与加工管件8内孔壁之间的距离根据具体的加工工艺要求确定。当加工管件8为艉轴管时，如图8 所示，支撑外壳1的外周面D1与艉轴管内孔壁之间的距离为5～10mm。

本发明涉及的中间支撑工装的工作原理为：将中间支撑工装在镗杆7上安装好，衬套固定在镗杆7上，并控制顶撑块2不从顶撑孔12中脱离出来。将镗杆7连带中间支撑工作装入加工管件8的内孔中，其中加工管件8可以为各类型的管子。利用操作工具将调节螺钉4向内拧入，参考图14和图15所示，调节螺钉4的锥形端部41推动顶撑块2在顶撑孔12内沿支撑外壳1径向向外移动，使得顶撑块2顶撑在加工管件8的内孔壁上，顶撑块2对加工管件8的内孔壁施加一定支撑力；当利用操作工具将调节螺钉4向外拧出时，顶撑块2可在加工管件8内孔壁的压力下沿支撑外壳1径向向内移动，减小顶撑块2对加工管件8内孔壁的支撑力，通过拧动调节螺钉4，中间支撑工装可以在镗杆7和加工管件8内孔壁之间进行支撑，并可以改变中间支撑工装对加工管件8的内孔壁支撑力的大小，从而可以调整镗杆7在加工管件8的内孔中的位置，以此调整镗杆7的直线度，确保镗杆7与加工管件8内孔的同轴度，以此保证镗孔完成后加工管件8前后的同轴度。调节结构的数量和布置位置可以根据具体的加工情况确认，以保证能够调整镗杆7的直线度满足加工工艺要求。通过中间支撑工装调整镗杆7满足加工工艺要求后，进行镗孔作业时，镗杆7转动并带动衬套3转动，衬套 3与支撑外壳1之间通过摩擦相对转动，支撑外壳1不会发生转动，以此在镗孔作业过程中，中间支撑工装依旧保持好的支撑效果。本发明的中间支撑工装，结构简单，调节方便，调整效果稳定。特别是可以用于镗杆7与加工管件8内孔壁之间空间小的情况，根据镗杆7与加工管件8的内孔之间的距离定制支撑外壳1的厚度。

作为优选设计，如图1、图2和图3所示，在本实施例中，调节结构为多个、且沿支撑外壳1周向均匀布置，调节螺纹孔11长度方向沿支撑外壳1轴向，具体在本实施中调节结构为四个，以此中间支撑工装能在四个方向上来对镗杆7和加工管件8进行支撑，调节方便。进一步优选地，如图12和图13所示，在本实施例中，顶撑块2为钢珠，顶撑孔为与钢珠相适配的圆孔，以此向内拧入调节螺钉4时，调节螺钉4可以顺利带动钢珠在顶撑孔12中移动，保证了中间支撑工装的调节效果。调节螺钉4的锥形端部41的锥度可根据实际加工情况确定，调节螺钉4优选用内六角螺钉，可使用M16高强度内六角螺钉改制而成，此时操作工具可以为内六角加长扳手9，如图16所示，内六角加长扳手9的长度H是根据加工管件8端面到中间支撑工装的距离确定。在本实施例中，四个钢珠为

钢珠与顶撑孔12的配合间隙为0.1mm，锥形端部41的锥度为10:6，此时调整时钢珠的径向位移量按照下述公式进行：

上式中，Y为钢珠的径向位移量；P为调节螺钉4的螺距；α为调节螺钉4旋转的角度。

在本发明中，支撑外壳1与衬套3之间的相对转动，可采用滑动摩擦的形式，也可以采用滚动转动的形式，例如采用滚动轴承的形式，在支撑外壳1与衬套3之间设置滚珠。作为优选设计，如图2、图4、图8和图11所示，在本实施例中，支撑外壳1的内孔壁与衬套3 的外周面构成滑动摩擦副，且支撑外壳1的内孔D与衬套3外周面D2的配合间隙为 0.05～0.08mm。支撑外壳1的材料可用球墨铸铁或灰口铁制作，衬套3可选用30CrMo材料，衬套3通过初加工、热处理、精加工、渗氮处理等工序制造，以此保证支撑外壳1与衬套3 之间的能够承受足够的摩擦，保证中间支撑工装的使用寿命。进一步优选地，如图10所示，衬套3的内孔D3与镗杆7的配合间隙为0.03～0.05mm，以防止衬套3在镗杆7上发生轴向位移。

作为优选设计，如图4至图9所示，在本实施例中，支撑外壳1的端面上设有注油孔13、内部设有与注油孔13相连通的内部通道14、内孔壁上设有与内部通道14相连通的油槽15，衬套3外周面的两个侧边缘处设有环形凸肩31，在注油孔13中安装油嘴5，利用油嘴5 向注油孔13中注入润滑油脂，润滑油脂经由内部通道14进入油槽15，在衬套3和支撑外壳 1之间进行润滑，以此使支撑外壳1与衬套3之间的转动更顺利，保证了镗孔工作的顺利，本实施例中，油嘴5为四个M10×1牛油嘴。两个环形凸肩31之间的距离L与支撑外壳1 宽度之间的间隙配合为0.1～0.15mm，环形凸肩31起到防止润滑油脂外溢的效果，尽可能保持较好的润滑空间。

作为优选设计，如图5和图14所示，在本实施例中，支撑外壳1由两个对称的半环部件 16组成，两个半环部件16呈中心对称布置，两个半环部件16通过紧固螺栓6固定连接，具体地，如图5所示，半环部件16的一个端部加工有半圆平台A和安装孔B、另一端部加工有螺纹孔C，两个半环部件16端部相对准，紧固螺栓6穿过一个半环部件16的安装孔B拧装在另一个半环部件16的螺纹孔C中，以此将两个半环部件16紧固，构成支撑外壳1。两个半环部件16的接缝处是阶梯结构，用无缝连接紧固时可防止错位。支撑外壳1采用上述两个半环部件16组成的设计形式，中间支撑工装使用时，可以先将衬套3套入镗杆7，再根据加工情况确定是否需要进行支撑，若需要支撑，则将两个半环部件16安装在衬套3上，从而将中间支撑工装组装好，以此中间支撑工装的安装使用更加灵活。

本发明的还提供了一种用于轴系镗孔的同轴调整方法，采用上述的中间支撑工装进行，包括以下步骤：

S1、将镗排中的镗杆7安装到加工管件8内孔中，调整镗杆7外圆面与加工管件8内孔端面同圆；将中间支撑工装在镗杆7上安装好、并伸入到加工管件8内孔中，并保证顶撑块2不从顶撑孔12中脱离；调整中间支撑工装的顶撑块2对加工管件8内孔壁进行初步支撑；具体地，可通过相应的调节装置来调整镗杆7外圆面与加工管件8内孔端面同圆；

S2、测量镗杆7的直线度；

S3、根据S2或S4中的测量结果，利用操作工具转动调节螺钉4，调整顶撑块2沿支撑外壳1径向移动，调整顶撑块2对加工管件8内孔壁的支撑力；并调整镗杆7外圆面与加工管件8内孔端面同圆；其中，镗杆7外圆面与加工管件8内孔端面同圆的调整，可以是通过中间支撑工装进行，也可以通过其他相应的调节装置实现，或者通过中间支撑工装和其他相应的调节装置一起实现；

S4、测量镗杆7外圆面与加工管件8内孔端面的同圆度；测量镗杆7的直线度；

S5、重复步骤S3至S4，直至镗杆7外圆面与加工管件8内孔端面的同圆度、以及镗杆7的直线度满足工艺要求。

本发明的中间支撑工装和同轴调整方法，可以适用于多种类型的加工管件8，特别地，可用于艉轴管的镗孔加工，艉轴管的两端设有镗排支撑将镗排中的镗杆7支撑住，以本实施例中的中间支撑工装为例，其应用于艉轴管进行的同轴调整方法具体如下：

步骤S1具体为：将衬套3小心套入镗排的镗杆7上、并固定在镗杆7，将镗排吊入艉轴管中，镗杆7位于到艉轴管内孔中；在艉轴管端面设有检查圆，通过调整镗排支撑，使调整镗杆7的外圆面与艉轴管端面的检查圆同圆，具体地，是通过测量镗杆7的外圆面与检查圆的径向距离来实现，以此来确定镗杆7的外圆面与艉轴管内孔端面同圆；如图14所示，将支撑外壳1的两个半环部件16在衬套3上组装好，并用两个内六角紧固螺栓6锁紧；在顶撑孔12中注入少量黄油脂，将4个钢珠嵌入顶撑孔12中，并临时用黄油脂封口，防止钢珠从顶撑孔12中脱落；在支撑外壳1两端面的油嘴5中注入润滑油脂，直至润滑油脂从衬套3内侧端面溢出；将组装后的中间支撑工装小心推移至艉轴管内孔中的安装位置，安装位置根据具体加工情况确定；通过内六角加长扳手9将调节螺钉4向内拧入，调节螺钉4驱动钢珠在顶撑孔12中沿支撑外壳1径向向外移动至顶撑在艉轴管内孔壁上，进行初步支撑。

步骤S2具体为：利用相关测量设备测量两个镗排支撑之间的镗杆7的直线度。

步骤S3具体为：根据S2测量得到镗杆7直线度、或者根据S4中测量得到的镗杆7直线度以及镗杆7外圆面与艉轴管端面检查圆的同心度，利用内六角加长扳手9转动四个调节螺钉4，将调节螺钉4向内拧入或者向外拧出；分别调整四个钢珠对艉轴管内孔壁的支撑力，例如，当镗杆7向某个方向曲折时，将这个方向的调节螺钉4向内拧入，增加这个方向的钢珠对艉轴管内孔壁的支撑力，将反方向上的调节螺钉4向外拧出，减少反方向上的钢珠对艉轴管内孔壁的支撑力，以此调整镗杆7的直线度、以及镗杆7外圆面与艉轴管内孔端面的同圆度；其中，镗杆7外圆面与艉轴管内孔端面的同圆度的调整，可以再结合调整镗排支撑或者其他相关的调节装置进行。

步骤S4具体为：S3步骤完成后，测量镗杆7与艉轴管端面检查圆的同心度、以及测量两个镗排支撑之间的镗杆7的直线度。

步骤S5具体为：若S4中测量的结果未满足加工工艺要求，则需按照S3步骤继续进行调整，然后再按照步骤S4进行测量，直至测量得到的镗杆7外圆面与艉轴管端面的检查圆的同圆度、以及镗杆7的直线度都满足工艺要求，调整结束。

由上可知，本实施例中的中间支撑工装，采用滑动式轴承结构形式，具有结构简单、成本低、使用寿命长等特点，衬套3可以根据不同的镗杆7尺寸进行配制，可适用于 200～300mm艉轴管镗孔作业，适用于镗孔转速在40～80rpm的工作情况。同时中间支撑工装还具有操作简便、运行平稳的特点，实现镗孔工作中免维护，镗孔精度高，保证了轴系镗孔的质量。采用本实施例中的中间支撑工装对镗杆7和艉轴管进行的同轴调整方法，操作简便，调整效果好。

综上所述，发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种用于轴系镗孔的同轴调整方法，其特征在于：使用中间支撑工装进行，所述中间支撑工装包括用于固定套装在镗杆(7)上的衬套(3)、同轴的套装在衬套(3)上且可以在衬套(3)上相对转动的支撑外壳(1)、以及设置在支撑外壳(1)上的调节结构；所述调节结构包括开设在支撑外壳(1)端面的调节螺纹孔(11)、与调节螺纹孔(11)相连通的顶撑孔(12)、拧装在调节螺纹孔(11)中的调节螺钉(4)、安装在顶撑孔(12)中的顶撑块(2)，所述顶撑孔(12)沿支撑外壳(1)径向延伸，所述调节螺钉(4)的螺杆上设有锥形端部(41)，所述顶撑块(2)的一端抵靠在锥形端部(41)上、另一端可伸出在顶撑孔(12)外用于顶撑在加工管件(8)的内孔壁上，所述同轴调整方法包括以下步骤：

S1、将镗排中的镗杆(7)安装到加工管件(8)内孔中，调整镗杆(7)外圆面与加工管件(8)内孔端面同圆；将所述中间支撑工装在镗杆(7)上安装好、并伸入到加工管件(8)内孔中，并保证顶撑块(2)不从顶撑孔(12)中脱离；调整中间支撑工装的顶撑块(2)对加工管件(8)内孔壁进行初步支撑；

S2、测量镗杆(7)的直线度；

S3、根据S2中的测量结果，利用操作工具转动调节螺钉(4)，调整顶撑块(2)沿支撑外壳(1)径向移动，调整顶撑块(2)对加工管件(8)内孔壁的支撑力；并调整镗杆(7)外圆面与加工管件(8)内孔端面同圆；

S4、测量镗杆(7)外圆面与加工管件(8)内孔端面的同圆度；测量镗杆(7)的直线度；

S5、根据S4中的测量结果，利用操作工具转动调节螺钉(4)，调整顶撑块(2)沿支撑外壳(1)径向移动，调整顶撑块(2)对加工管件(8)内孔壁的支撑力；并调整镗杆(7)外圆面与加工管件(8)内孔端面同圆；

S6、重复步骤S4至S5，直至镗杆(7)外圆面与加工管件(8)内孔端面的同圆度、以及镗杆(7)的直线度都满足工艺要求。

2.根据权利要求1所述的同轴调整方法，其特征在于：所述顶撑块(2)为钢珠，所述顶撑孔(12)为与钢珠相适配的圆孔。

3.根据权利要求1所述的同轴调整方法，其特征在于：所述调节结构为多个、且沿支撑外壳(1)周向均匀布置，所述调节螺纹孔(11)的长度方向沿支撑外壳(1)轴线方向。

4.根据权利要求1所述的同轴调整方法，其特征在于：所述调节螺钉(4)的锥形端部(41)的锥度为10:6。

5.根据权利要求1所述的同轴调整方法，其特征在于：所述支撑外壳(1)的内孔壁与衬套(3)的外周面构成滑动摩擦副，所述支撑外壳(1)的内孔壁与衬套(3)外周面的配合间隙0.05～0.08mm。

6.根据权利要求5所述的同轴调整方法，其特征在于：所述支撑外壳(1)的端面上设有注油孔(13)、内部设有与注油孔(13)相连通的内部通道(14)、内孔壁上设有与内部通道(14)相连通的油槽(15)，所述衬套(3)外周面的两个侧边缘处设有环形凸肩(31)。

7.根据权利要求1所述的同轴调整方法，其特征在于：所述支撑外壳(1)由两个对称的半环部件(16)组成。

8.根据权利要求1所述的同轴调整方法，其特征在于：所述加工管件(8)为艉轴管，所述支撑外壳(1)外周面与艉轴管内孔壁之间的距离为5～10mm。

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