CN112809471B - 一种直内孔高光洁度研磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直内孔高光洁度研磨方法，属于机加工领域。该装置包括：支座；磨削轴，其一端具有研磨头，用于对工件内孔进行磨削；驱动装置，其包括动力装置和驱动环，驱动环固定设置在支座上，磨削轴至少包括研磨段、丝杠段和花键段；驱动环上开设有与丝杠段相配合的螺纹孔，磨削轴转动时，驱动环带动磨削轴沿轴向运动；动力装置包括驱动电机和动力环，动力环上开设有与花键段相配合的内花键，驱动电机用于带动动力环转动，动力环转动时，带动磨削轴转动。本发明实现了周转磨削和进给磨削的同步进行，提高研磨效果；装置结构简单，单机成本低。

Description

一种直内孔高光洁度研磨方法

技术领域

本发明涉及机加工领域，特别涉及一种直内孔高光洁度研磨方法。

背景技术

在产品加工领域，对产品进行内孔加工是一种常见的加工方式。对于一些精密部件，对内孔的精度尺寸，表面粗糙度均有较高的要求。通常对于外部尺寸，如杆或部件的外径易于加工，通过磨床可以有效保证尺寸精度。但是对于内孔，由于不便控制进给，且加工余量较小，精加工时，容易由于进给控制不当、加工后毛刺残留等问题造成产品不合格。传统的通过内孔磨床、内孔抛光机等设备，单机成本高，作业效率较低。对于小直径精密部件，对于研磨轴的精度也要求较高，研磨轴在研磨后直径变小，需要经常更换研磨轴以便能够保证加工尺寸，导致批量生产成本偏高、生产效率较低。

发明内容

本发明提供一种直内孔高光洁度研磨方法，可以解决现有技术中对直孔内孔进行抛光加工时存在加工成本较高、加工效率较低的问题。

一种直内孔高光洁度研磨方法，包括一研磨装置，所述研磨装置包括：

支座；

磨削轴，其一端具有研磨头，用于对工件内孔进行磨削；

驱动装置，其包括动力装置和驱动环，所述驱动环固定设置在所述支座上，所述磨削轴至少包括研磨段、丝杠段和花键段；所述驱动环上开设有与所述丝杠段相配合的螺纹孔，所述磨削轴转动时，所述驱动环带动所述磨削轴沿轴向运动；

所述动力装置包括驱动电机和动力环，所述动力环上开设有与所述花键段相配合的内花键，所述驱动电机用于带动所述动力环转动，所述动力环转动时，带动所述磨削轴转动；

所述研磨方法包括：

S1，将工件放置至支座上，使待加工的内孔的轴心线与所述磨削轴的轴心线相重合；

S2，调整工件的位置，使工件的代加工的内孔与磨削轴的前端形成一间隙并夹紧工件；

S3，启动所述动力装置，使所述动力装置带动所述磨削轴转动，所述磨削轴在所述驱动环的带动下朝向待加工的内孔运动；

S4，待所述磨削轴贯穿待加工的内孔时，控制所述动力装置驱动所述磨削轴反向转动至初始位置。

更优地，所述驱动环可转动地设置在所述支座上，所述驱动电机的输出端驱动设置有第一齿轮，所述驱动环上固定设置有第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮相啮合。

更优地，所述研磨段包括让位段、通检段和止通段，所述让位段的直径小于工件内孔的直径，所述通检段的外径为工件内孔直径的下限值，所述止通段的外径为工件内孔直径的上限值，所述让位段的直径小于所述通检段的直径。

更优地，还包括让位弹簧，所述研磨段包括让位段和通检套，所述通检套包括通检段和止通段，所述让位段的直径小于工件内孔的直径，所述通检段的外径为工件内孔直径的下限值，所述止通段的外径为工件内孔直径的上限值，所述让位段的直径小于所述通检段的直径；

所述通检套可滑动地设置在所述磨削轴上，所述让位弹簧一端固定连接至所述通检套、另一端固定连接至所述磨削轴；

所述S4还包括：

S41，待所述磨削轴贯穿待加工的内孔后，持续使所述动力装置带动所述磨削轴转动；

当所述通检段进入内孔，所述止通段后移时，控制所述动力装置带动所述磨削轴反向转动，回到初始位置；

当所述通检段后移时，则控制所述动力装置带动所述磨削轴反向转动，回到初始位置后，重复S1，直至所述通检段进入内孔，所述止通段后移时，控制所述动力装置带动所述磨削轴反向转动，回到初始位置。

更优地，所述研磨头包括支撑块、连接杆、弹性垫和研磨层，所述支撑块通过所述连接杆连接至所述磨削轴的一端，所述磨削轴内开设有一进气孔，所述进气孔沿打磨的前进方向的末端外接有一进气管，所述弹性垫为环形结构，其两端分别密封连接至所述磨削轴和所述支撑块，所述弹性垫的外侧包覆有所述研磨层，所述进气孔内充气时，所述弹性垫带动所述研磨层沿所述磨削轴的径向向外凸起；

所述S3包括：

S31，使所述进气管接通外部气源；

S32，启动外部气源并启动所述动力装置，使所述动力装置带动所述磨削轴转动，所述磨削轴在所述驱动环的带动下朝向待加工的内孔运动，所述弹性垫在气压的作用下向所述磨削轴的周侧向外凸起变形，带动所述研磨层抵触在内孔表面。

更优地，所述支撑块上开设有一泄压孔，所述泄压孔的轴线与所述磨削轴的轴线相重合。

更优地，所述研磨头为研磨环，所述研磨环包括环本体、支撑轴和转动叶片，所述磨削轴内开设有一进气孔，所述进气孔沿打磨的前进方向的末端外接有一进气管，所述进气孔的前端为镂空结构，用于使气体能够流出；所述转动叶片位于所述进气孔内，所述环本体位于所述磨削轴外侧，所述支撑轴可转动地设置在所述磨削轴的前端，所述转动叶片固定安装在所述支撑轴位于所述进气孔内的一端，所述环本体固定安装在所述支撑轴位于所述磨削轴外侧的一端；

所述环本体内开设有充气腔，所述环本体的横截面呈C字形结构，所述环本体具有一开口端和与所述开口端相对设置的底壁，所述开口端朝向所述磨削轴，所述底壁上开设有泄流孔，所述泄流孔沿所述磨削轴的轴线方向上的投影的面积小于所述开口端沿所述磨削轴的轴线方向上的投影的面积；

所述环本体的周侧密封包覆有环形的弹性垫，所述弹性垫远离所述环本体的一侧固定设置有研磨层，所述进气孔内充气时，所述弹性垫带动所述研磨层沿环本体的径向向外凸起；

所述进气孔内充气时，所述转动叶片在气流作用下带动所述环本体转动；

所述S3包括：

S31，使所述进气管接通外部气源；

S32，启动外部气源并启动所述动力装置，使所述动力装置带动所述磨削轴转动，所述磨削轴在所述驱动环的带动下朝向待加工的内孔运动，所述弹性垫在气压的作用下向所述磨削轴的周侧向外凸起变形，带动所述研磨层抵触在内孔表面；

S34，气流带动所述转动叶片转动，所述转动叶片通过所述支撑轴带动所述环本体转动。

本发明提供一种直内孔高光洁度研磨方法，通过动力装置带动磨削轴转动，磨削轴转动过程中通过驱动环带动磨削轴前移，而前移过程中磨削轴持续转动，从而实现了周转磨削和进给磨削的同步进行，提高研磨效果；装置结构简单，单机成本低，无需复杂的控制过程，只需夹紧工件即可，可以有效提高加工效率。

附图说明

图1为本发明提供的一种直内孔高光洁度研磨方法的结构示意图；

图2为磨削轴的结构示意图；

图3为图1的俯视图；

图4为图3中一实施例的A-A剖视图；

图5为图3中另一实施例的A-A剖视图；

图6为图5中B处局部放大图；

图7为图2中检验段的结构示意图；

图8为图3中第三实施例的A-A剖视图(部分)；

图9为图8中C处局部放大图；

图10为图9中D处局部放大图；

图11为通检套与磨削轴的结构示意图。

附图标记说明：

00、支座，10、磨削轴，101、丝杠段，102、花键段，103、研磨段，1031、研磨头，104、进气孔，105、连接杆，106、研磨层，107、弹性垫，1081、让位段，1082、通检段，1083、止通段，1084、让位弹簧，109、泄压孔，11、驱动环，12、支撑块，20、驱动电机，21、第一齿轮，22、第二齿轮，23、动力环，30、进气管，40、研磨环，401、环本体，402、泄流孔，403、充气腔，41、支撑轴，42、转动叶片。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

实施例一：

如图1至图4所示，本发明实施例提供的一种直内孔高光洁度研磨方法，包括一研磨装置，该研磨装置包括：支座00；磨削轴10，其一端具有研磨头1031，用于对工件内孔进行磨削；驱动装置，其包括动力装置和驱动环11，驱动环11固定设置在支座00上，如图2所示，磨削轴10至少包括依次布置的研磨段103、丝杠段101和花键段102，丝杠段101为驱动丝杠；驱动环11上开设有与丝杠段101相配合的螺纹孔，磨削轴10转动时，驱动环11带动磨削轴10沿轴向运动；

动力装置包括驱动电机20和动力环23，动力环23上开设有与花键段102相配合的内花键，花键段102上开设有外花键，内花键与外花键相配合，动力环23转动时，可以带动磨削轴10转动，同时磨削轴10的移动，也不会影响花键驱动，驱动电机20用于带动动力环23转动。

具体地，驱动环11可转动地设置在支座00上，驱动电机20的输出端驱动设置有第一齿轮21，驱动环11上固定设置有第二齿轮22，第一齿轮21与第二齿轮22相啮合。

工作时，电机带动第一齿轮21转动，第一齿轮21和第二齿轮22啮合带动第二齿轮22转动，第二齿轮22带动驱动环11转动，驱动环11转动时，带动花键段102转动，花键段102使磨削轴10转动，磨削轴10转动时通过丝杠段101与螺纹孔相配合，实现沿磨削轴10的轴向运动。从而实现了磨削轴10的转动和轴向的移动，对内容进行周转方向上的研磨和轴向的进给以及轴向研磨。

实施例二：

在实施例一的基础上，由于研磨加工时，加工余量较小，尺寸精度要求较高，需要研磨后经常性的进行检验，降低了加工和检验效率，如图7所示，因此研磨段103包括让位段1081、通检段1082和止通段1083，让位段1081的直径小于工件内孔的直径，通检段1082的外径为工件内孔直径的下限值，止通段1083的外径为工件内孔直径的上限值，让位段1081的直径小于通检段1082的直径。在研磨过程中，若研磨尺寸超过通检段1082，则通检段1082可进入，则表明内孔尺寸满足下限值要求；研磨尺寸小于止通段1083，止通段1083无法进入，则表明内孔尺寸满足上限值要求，两者同时满足，则表明尺寸合格。从而无需停机即可实现检测。

在另一实施例中，如图11所示，还包括让位弹簧1084，研磨段103包括让位段1081和通检套，通检套包括通检段1082和止通段1083，让位段1081的直径小于工件内孔的直径，通检段1082的外径为工件内孔直径的下限值，止通段1083的外径为工件内孔直径的上限值，让位段1081的直径小于通检段1082的直径；通检套可滑动地设置在磨削轴10上，让位弹簧1084一端固定连接至通检套、另一端固定连接至磨削轴10。

工作时，随着研磨的持续进行，当磨削轴10轴向运动，通检段1082能通过且止通段1083无法通过时，标示加工合格。当未加工到位时，只需控制电机反向转动，实现往复磨削即可。为了避免止通段1083和/或通检段1082抵触孔口造成损伤，上述方案中，通过将通检套滑动设置在磨削轴10上，且通过弹簧连接至磨削轴10，从而使得通检套触碰到孔口时能够形成让位，使操作者有足够的观察时间，从而避免孔口的损坏。

实施例三：

在实施例一或二的基础上，由于固定尺寸的研磨头1031在多次使用后，研磨头1031外径尺寸会变小，从而造成研磨出的孔径偏小，需要经常更换新的研磨头1031，造成加工成本较高，因此在本实施例中，如图5和图6所示，研磨头1031包括支撑块12、连接杆105、弹性垫107和研磨层106，支撑块12通过连接杆105连接至磨削轴10的一端，磨削轴10内开设有一进气孔104，进气孔104沿打磨的前进方向的末端外接有一进气管30，如图6所示，弹性垫107为环形结构，其两端分别密封连接至磨削轴10和支撑块12，弹性垫107的外侧包覆有研磨层106，进气孔104内充气时，弹性垫107带动研磨层106沿磨削轴10的径向向外凸起。

研磨时，通过进气孔104通入空气，气体充斥在进气孔104内，从而使弹性垫107受到气压从而向外凸起抵触在内孔表面，实现研磨。由于弹性垫107的弹性余量较大，可以通过气压形成变形，从而有效补偿逐渐变薄的研磨层106，从而可以有效降低研磨头1031的更换频率，尽管弹性垫107的变形量不可控，但结合通检套工作，可以实现不停机检测，因此可以在具有较大的补偿余量的情况下提高加工效率。

由于研磨时形成的碎屑会存留在孔内，磨削时导致碎屑划伤内孔表面，降低光洁度，在本实施例中，如图5所示，支撑块12上开设有一泄压孔109，泄压孔109的轴线与磨削轴10的轴线相重合。泄压孔109的孔径小于进气孔104的孔径。因此虽然泄压孔109会导致气流流出，但是由于泄压孔109的孔径较小，因此依然可以使进气孔104内保持较高的气压，从而使弹性垫107能够有效的实现补偿。

实施例四：

在另一实施例中，如图8和图9所示，研磨头1031为研磨环40，研磨环40包括环本体401、支撑轴41和转动叶片42，磨削轴10内开设有一进气孔104，进气孔104沿打磨的前进方向的末端外接有一进气管30，进气孔104的前端为镂空结构，用于使气体能够流出；转动叶片42位于进气孔104内，环本体401位于磨削轴10外侧，支撑轴41可转动地设置在磨削轴10的前端，转动叶片42固定安装在支撑轴41位于进气孔104内的一端，环本体401固定安装在支撑轴41位于磨削轴10外侧的一端；

环本体401内开设有充气腔403，环本体401的横截面呈C字形结构，环本体401具有一开口端和与开口端相对设置的底壁，开口端朝向磨削轴10，底壁上开设有泄流孔402，泄流孔402沿磨削轴10的轴线方向上的投影的面积小于开口端沿磨削轴10的轴线方向上的投影的面积，以便使充气腔403内能有效形成高压；

环本体401的周侧密封包覆有环形的弹性垫107，弹性垫107远离环本体401的一侧固定设置有研磨层106，进气孔104内充气时，弹性垫107带动研磨层106沿环本体401的径向向外凸起；

进气孔104内充气时，转动叶片42在气流作用下带动环本体401转动。

工作时，通过进气管30充气，气流通过进气孔104，透过进气孔104前端的镂空部位进入充气腔403，由于泄流孔402的投影面积小于环本体401开口端的面积，因此气流的进气量大于出气量，从而使充气腔403内形成气压，迫使弹性垫107变形，带动研磨层106抵触在内孔的侧壁上，而气流流动过程中，会驱动叶片转动，叶片转动带动环本体401转动进而带动研磨层106转动，由于磨削轴10本身已经具有一旋转速度，研磨层106的转速为磨削轴10的转速加上环本体401的转速，从而实现高速研磨，提高研磨效率和效果。

一种直内孔高光洁度研磨方法，包括如下步骤：

S1，将工件放置至支座00上，使待加工的内孔的轴心线与所述磨削轴10的轴心线相重合；

S2，调整工件的位置，使工件的代加工的内孔与磨削轴10的前端形成一间隙并夹紧工件；

S31，使所述进气管30接通外部气源；

S32，启动外部气源并启动所述动力装置，使所述动力装置带动所述磨削轴10转动，所述磨削轴10在所述驱动环11的带动下朝向待加工的内孔运动，所述弹性垫107在气压的作用下向所述磨削轴10的周侧向外凸起变形，带动所述研磨层106抵触在内孔表面；

S34，气流带动所述转动叶片42转动，所述转动叶片42通过所述支撑轴41带动所述环本体401转动；

S4，待所述磨削轴10贯穿待加工的内孔后，持续使所述动力装置带动所述磨削轴10转动；

当所述通检段1082进入内孔，所述止通段1083后移时，控制所述动力装置带动所述磨削轴10反向转动，回到初始位置；

当所述通检段1082后移时，则控制所述动力装置带动所述磨削轴10反向转动，回到初始位置后，重复S1，直至所述通检段1082进入内孔，所述止通段1083后移时，控制所述动力装置带动所述磨削轴10反向转动，回到初始位置。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种直内孔高光洁度研磨方法，其特征在于，包括一研磨装置，所述研磨装置包括：

支座；

磨削轴，其一端具有研磨头，用于对工件内孔进行磨削；

驱动装置，其包括动力装置和驱动环，所述驱动环固定设置在所述支座上，所述磨削轴至少包括研磨段、丝杠段和花键段；所述驱动环上开设有与所述丝杠段相配合的螺纹孔，所述磨削轴转动时，所述驱动环带动所述磨削轴沿轴向运动；

所述动力装置包括驱动电机和动力环，所述动力环上开设有与所述花键段相配合的内花键，所述驱动电机用于带动所述动力环转动，所述动力环转动时，带动所述磨削轴转动；

所述研磨头为研磨环，所述研磨环包括环本体、支撑轴和转动叶片，所述磨削轴内开设有一进气孔，所述进气孔沿打磨的前进方向的末端外接有一进气管，所述进气孔的前端为镂空结构，用于使气体能够流出；所述转动叶片位于所述进气孔内，所述环本体位于所述磨削轴外侧，所述支撑轴可转动地设置在所述磨削轴的前端，所述转动叶片固定安装在所述支撑轴位于所述进气孔内的一端，所述环本体固定安装在所述支撑轴位于所述磨削轴外侧的一端；

所述环本体内开设有充气腔，所述环本体的横截面呈C字形结构，所述环本体具有一开口端和与所述开口端相对设置的底壁，所述开口端朝向所述磨削轴，所述底壁上开设有泄流孔，所述泄流孔沿所述磨削轴的轴线方向上的投影的面积小于所述开口端沿所述磨削轴的轴线方向上的投影的面积；

所述环本体的周侧密封包覆有环形的弹性垫，所述弹性垫远离所述环本体的一侧固定设置有研磨层，所述进气孔内充气时，所述弹性垫带动所述研磨层沿环本体的径向向外凸起；

所述进气孔内充气时，所述转动叶片在气流作用下带动所述环本体转动；

所述研磨方法包括：

S1，将工件放置至支座上，使待加工的内孔的轴心线与所述磨削轴的轴心线相重合；

S2，调整工件的位置，使工件的代加工的内孔与磨削轴的前端形成一间隙并夹紧工件；

S31，使所述进气管接通外部气源；

S32，启动外部气源并启动所述动力装置，使所述动力装置带动所述磨削轴转动，所述磨削轴在所述驱动环的带动下朝向待加工的内孔运动，所述弹性垫在气压的作用下向所述磨削轴的周侧向外凸起变形，带动所述研磨层抵触在内孔表面；

S33，气流带动所述转动叶片转动，所述转动叶片通过所述支撑轴带动所述环本体转动；

S4，待所述磨削轴贯穿待加工的内孔时，控制所述动力装置驱动所述磨削轴反向转动至初始位置。

2.如权利要求1所述的一种直内孔高光洁度研磨方法，其特征在于，所述驱动环可转动地设置在所述支座上，所述驱动电机的输出端驱动设置有第一齿轮，所述驱动环上固定设置有第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮相啮合。

3.如权利要求1所述的一种直内孔高光洁度研磨方法，其特征在于，所述研磨段包括让位段、通检段和止通段，所述让位段的直径小于工件内孔的直径，所述通检段的外径为工件内孔直径的下限值，所述止通段的外径为工件内孔直径的上限值，所述让位段的直径小于所述通检段的直径。

4.如权利要求1所述的一种直内孔高光洁度研磨方法，其特征在于，所述研磨装置还包括让位弹簧，所述研磨段包括让位段和通检套，所述通检套包括通检段和止通段，所述让位段的直径小于工件内孔的直径，所述通检段的外径为工件内孔直径的下限值，所述止通段的外径为工件内孔直径的上限值，所述让位段的直径小于所述通检段的直径；

所述通检套可滑动地设置在所述磨削轴上，所述让位弹簧一端固定连接至所述通检套、另一端固定连接至所述磨削轴；

所述S4还包括：

S41，待所述磨削轴贯穿待加工的内孔后，持续使所述动力装置带动所述磨削轴转动；

当所述通检段进入内孔，所述止通段后移时，控制所述动力装置带动所述磨削轴反向转动，回到初始位置；

当所述通检段后移时，则控制所述动力装置带动所述磨削轴反向转动，回到初始位置后，重复S1，直至所述通检段进入内孔，所述止通段后移时，控制所述动力装置带动所述磨削轴反向转动，回到初始位置。

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