CN113649918A - 用于柴油机机座地脚螺栓端面打磨的工装及加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于柴油机机座地脚螺栓端面打磨的工装及加工方法，所述工装包括依次连接的内冷芯轴、角尺进气接杆、紧固夹头和气动打磨机；其中，角尺进气接杆通过内冷芯轴和螺栓与机床附件头连接，该角尺进气接杆包括接杆本体、锁紧卡环、快换母接头和强力弹性装置，紧固夹头由锁紧卡环压置于角尺进气接杆上，用于支撑气动打磨枪，气动打磨枪连接于紧固夹头上，包括打磨枪本体、压块、砂轮盘和快换子接头；压缩空气依次通过内冷芯轴、接杆本体、快换母接头、快换子接头和打磨枪本体，驱动砂轮盘旋转，强力弹性装置压缩后施加打磨压力，按照数控程序对各地脚螺栓端面进行圆弧插补打磨加工。本发明取得了提高加工效率、保证产品质量的有益效果，适用于各类地脚螺栓端面的打磨作业。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械零件的加工工艺，特别涉及一种用于柴油机机座地脚螺栓端面打磨的工装及加工方法，属于机械加工技术领域。
背景技术
机座是大功率低速船用柴油机的重要零件之一，它是柴油机的底座，通过地脚螺栓和定距管固定在发动机台架上。为了保证机座在台架上固定的稳定性，同时保证每个地脚螺栓受力的相对均匀，在机座加工时要求地脚螺栓端面应打磨至相对光洁，平面度保证在0.2mm以内，垂直度0.2mm以内。打磨的范围一般为圆型，直径比定距管大10mm，以保证定距管的安装。
请结合参阅图，图示船用柴油机的机座1的两侧均设有底甲板1.1，该底甲板1.1上设有若干通孔——地脚螺栓孔，通过该地脚螺栓孔和地脚螺栓，所述机座1的底平面1.2与台架紧密连接，使所述机座1固定于船体中的台架上。其中，需要打磨加工的是地脚螺栓孔周围的地脚螺栓端面1.3，即定距管安装平面。由于该地脚螺栓端面1.3周围的结构较为复杂，干涉的部位较多，因而加工比较困难。
目前业内对所述地脚螺栓端面采用的加工方式普遍有以下两种：
方法一：当机座上平面朝下加工底平面时，使用反刮排，安装反刮刀，进行反刮加工。
方法二：当机座上平面朝上，全部加工结束时，由钳工精整打磨。
上述加工方式都存在有以下相应的缺点与不足：
1、方法一的不足：低速船用柴油机机座的上平面到底平面的距离一般都较高，普遍在2.2米以上，有些甚至达到3米，因此在安装反刮刀时，经常要使用登高踏步，增加了高处掉落的安全隐患，同时刀具的频繁拆装使加工效率也比较低下。
2、方法二：由于地脚螺栓端面的形状都是圆型，钳工精整时难以处理好，经常发生圆型大小不均的现象，且近距离打磨多个孔数，粉尘和金属颗粒飞溅会导致安全隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种用于柴油机机座地脚螺栓端面打磨的工装及加工方法，在保证产品质量的前提下，有效地降低劳动强度，提高工作效率。
基于上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种用于柴油机机座地脚螺栓端面打磨的工装，固定安装在机床附件头上，其特征在于：所述工装包括有依次连接的内冷芯轴、角尺进气接杆、紧固夹头和气动打磨机；
所述角尺进气接杆通过所述内冷芯轴和螺栓与所述机床附件头固定连接，该角尺进气接杆包括接杆本体、锁紧卡环、快换母接头和强力弹性装置，所述接杆本体为直角状构件，一端通过螺栓固定连接于所述机床附件头的端面，另一端通过螺纹连接所述锁紧卡环，该接杆本体的内部设有用于通过压缩空气的通孔，所述快换母接头设置于该通孔的孔口，所述接杆本体的外侧的上部设有用于安装所述快换母接头的观察窗，下部设有用于复校所述工装安装垂直度的垂直度测验平面，所述强力弹性装置用于施加压力，设置于所述接杆本体的中部；
所述紧固夹头由所述锁紧卡环压置于所述角尺进气接杆的端面，用于支撑所述气动打磨枪，该紧固夹头的中心设有内孔，该内孔的中部设有用于定位所述气动打磨枪的六边型定位槽；
所述气动打磨枪连接于所述紧固夹头上，包括打磨枪本体、压块、砂轮盘和快换子接头，所述快换子接头设置于所述打磨枪本体的顶部且与所述接杆本体的快换母接头连接，所述砂轮盘通过所述压块固定连接于该打磨枪本体的下端，所述打磨枪本体的外周设有六边型定位块，该六边型定位块嵌入所述紧固夹头的六边型定位槽，以对所述气动打磨枪进行定位固定；
压缩空气依次通过所述内冷芯轴、接杆本体、快换母接头、快换子接头和打磨枪本体，驱动所述砂轮盘旋转，所述强力弹性装置压缩后施加打磨压力，按照数控程序对各地脚螺栓端面进行圆弧插补打磨加工。
进一步地，所述的接杆本体的端部设有外螺纹和多个凹槽，所述紧固夹头为圆筒状构件，上部向周围延展有多个翅形凸沿，该翅形凸沿嵌入所述凹槽中以作定位，所述锁紧卡环通过所述外螺纹将该紧固夹头锁紧于所述角尺进气接杆上。
进一步地，所述的翅形凸沿的外周上设有若干顶紧螺纹孔，用于旋入螺栓将所述气动打磨枪锁紧固定。
进一步地，所述的内冷芯轴连接于所述角尺进气接杆与机床附件头之间，所述角尺进气接杆的接杆本体的端部设有中心安装孔，所述内冷芯轴包括有圆柱部和圆锥部，内部设有中心气孔，所述圆锥部接入所述机床附件头，所述圆柱部连接于所述中心安装孔中，所述中心气孔一端连接机床压缩空气系统。一端连通所述接杆本体的通孔。
本发明的另一技术方案为:
一种采用上述工装实现的用于柴油机机座地脚螺栓端面打磨的方法，其特征在于：利用机床内的压缩空气，驱动所述气动打磨枪旋转，所述强力弹性装置压缩后施加打磨所需的压力，按照数控程序对各地脚螺栓孔位的地脚螺栓端面进行圆弧插补打磨加工。
进一步地，所述的方法包括如下步骤：
1)将所述机座放置并压紧在数控卧式龙门铣床工作台面的等高垫块上，在该龙门铣床上安装机床附件头；机床主轴准停后，拉紧安装了内冷拉钉的内冷芯轴，并且将所述角尺进气接杆固定在所述机床附件头的端面且与该内冷芯轴连接，通过所述观察窗将所述快换母接头装入所述接杆本体中，使用百分表在所述垂直度测验平面上复测该角尺进气接杆的垂直度，若该垂直度有误，则调整机床主轴的角度；
2)将所述快换子接头安装在所述打磨枪本体上，再将该打磨枪本体通过相互配合的六边型定位块与六边型定位槽装入所述紧固夹头中，并通过所述顶紧螺纹孔和螺栓将所述打磨枪本体锁紧，将安装了所述打磨枪本体的紧固夹头通过所述翅形凸沿嵌入凹槽安装于所述角尺进气接杆的端部，连接所述快换子接头与快换母接头，旋紧所述锁紧卡环，在所述打磨枪本体的下部通过所述压块和螺栓安装所述砂轮盘，完成所述工装的安装；
3)设置好程序零位，利用附件补偿和接杆长度补偿，将所述砂轮盘的中心移至零位；主轴保证准停角度，打开机床的内冷空气，使所述砂轮盘旋转，运行数控程序，通过粗磨和精磨工序对所述地脚螺栓端面进行圆弧插补打磨，打磨运动轨迹为兜圆，圆弧插补的半径经过计算，达到打磨直径的技术要求；
4)完成前一地脚螺栓端面的打磨加工后，根据程序移动所述工装至另一地脚螺栓端面处，重复执行步骤3)，直至完成所有地脚螺栓端面的打磨加工。
进一步地，所述的步骤1)还包括：记录所述机床主轴的角度调整值以便下次使用。
进一步地，所述的步骤1)还包括：首次使用所述工装进行打磨时进行试切，根据打磨平面的粗糙程度调整所述强力弹性装置的控制力度，再次使用该工装时，直接利用数控程序达到相应的压缩量。
与传统的加工方法相比较，本发明具有以下优点：
1、有效地提高了生产效率，在机座上平面朝上时正向打磨地脚螺栓端面，利用机床内空气驱动打磨工装，避免了重复拆装刀具，大大降低了作业人员的劳动强度。
2、不用登高作业，避免了登高或者金属颗粒飞溅引起的伤人事故，避免了安全隐患。
3、由于使用数控程序精确定位孔位，利用圆弧插补打磨，防止了操作人员人工操作失误的发生，提高了打磨作业质量，保证了地脚螺栓端面的圆度一致，使产品质量具有可控性。
总之，本发明具有操作便捷、质量可控的优点，取得了提高加工效率、保证产品质量的有益效果，广泛适用于各类地脚螺栓端面的打磨作业。
附图说明
图1是本发明的外形图。
图2是本发明的构件示意图。
图3是角尺进气接杆的立体图。
图4是角尺进气接杆的结构简图。
图5是图4的剖视图。
图6是紧固夹头的结构剖视图。
图7是图6的左视图。
图8是图6的俯视图。
图9是气动打磨枪的结构简图。
图10是图9的A向视图。
图11是本发明的打磨加工状态示意图。
图12是图11的B部放大图。
图中：
0.1—工装，1—机座，1.1—底甲板，1.2—底平面，1.3—地脚螺栓端面，1.4—机床附件头，2—内冷芯轴，3—角尺进气接杆，3.0—接杆本体，3.1—锁紧卡环，3.2—快换母接头，3.3—垂直度测验平面，3.4—强力弹性装置，3.5—观察窗，3.6—通气孔，4—紧固夹头，4.1—内孔，4.2—顶紧螺纹孔，4.3—六边型定位槽，4.4—翅形凸沿，5—气动打磨枪，5.0—打磨枪本体，5.1—压块，5.2—砂轮盘，5.3—快换子接头，5.4—六边型定位块。
具体实施方式
本发明用于对柴油机机座地脚螺栓端面1.3进行打磨加工。请结合参阅图11和图12，所述机座1的两侧设有底甲板1.1，下面为与台架接触的底平面1.2，若干需要加工的地脚螺栓端面1.3设置于该底甲板1.1上。
下面结合附图和具体实施例来对本发明做进一步的详细说明，但不能以此限制本发明的保护范围。
请结合参阅图1和图2，所述用于柴油机机座地脚螺栓端面打磨的工装固定安装在机床附件头1.4的端面，该工装为一个组合装置，包括有依次连接的内冷芯轴2、角尺进气接杆3、紧固夹头4和气动打磨机5。
请结合参阅3、图4和图5，所述角尺进气接杆3包括接杆本体3.0、锁紧卡环3.1、快换母接头3.2和强力弹性装置3.4。所述接杆本体3.0为直角状构件，上端设有圆周均匀分布的三个端部开口的凹槽和外螺纹，下端设有中心安装孔，并且通过4个螺栓固定连接于所述机床附件头1.4的端面；该接杆本体3.0的内部设有贯通所述接杆本体3.0两端的通孔3.6，该通孔3.6用于通过压缩空气。所述锁紧卡环3.1通过本身的内螺纹连接于所述接杆本体3.0的上端，用于锁紧所述紧固夹头4。所述快换母接头3.2设置于所述接杆本体3.0的内部，并且位于所述通孔3.6靠近该接杆本体3.0上端的孔口。所述强力弹性装置3.4用于施加压力，设置于所述接杆本体3.0的中部，当受到打磨压力时，能够收缩至该接杆本体3.0的内部。所述接杆本体3.0的外侧的上部设有连通内部的观察窗3.5，用于安装所述快换母接头3.2或拆卸快换子接头5.3；下部设有垂直度测验平面3.3，用于复校所述工装安装的垂直度。
请参阅图1，所述内冷芯轴2连接于所述角尺进气接杆3与机床附件头1.4之间。请参阅图2，所述内冷芯轴2包括有圆柱部和圆锥部，该圆锥部接入所述机床附件头1.4，该圆柱部连接于所述角尺进气接杆3的中心安装孔中；所述内冷芯轴2的内部设有中心气孔，一端连接机床压缩空气系统。一端连通所述角尺进气接杆3的通孔3.6，用于向所述工装输送压缩空气。
所述紧固夹头4为所述气动打磨枪5的支撑装置，由所述锁紧卡环3.1压置于所述角尺进气接杆3的上端。请结合参阅6、图7和图8，所述紧固夹头4为圆筒状构件，中心设有内孔4.1，该内孔4.1的中部设有六边型定位槽4.3，用于定位所述气动打磨枪5；所述紧固夹头4的上部向周围延展有三个均匀分布的翅形凸沿4.4，该翅形凸沿4.4嵌入所述角尺进气接杆3上端的凹槽，以作圆周方向上的定位；所述翅形凸沿4.4的外周上设有若干顶紧螺纹孔4.2，用于旋入螺栓将所述气动打磨枪5锁紧固定，以减少打磨时该气动打磨枪5的震动。
所述气动打磨枪5为竖直型气动打磨枪，连接于所述紧固夹头4上，请结合参阅9和图10，所述气动打磨枪5包括打磨枪本体5.0、压块5.1、砂轮盘5.2和快换子接头5.3。所述快换子接头5.3设置于所述打磨枪本体5.0的顶部，所述砂轮盘5.2通过所述压块5.1固定连接于该打磨枪本体5.0的下端，用于对所述地脚螺栓端面1.3直接进行打磨；所述打磨枪本体5.0的上部的外周设有六边型定位块5.4，该六边型定位块5.4嵌入所述紧固夹头4的内孔4.1中的六边型定位槽4.3，以将所述气动打磨枪5的打磨枪本体5.0定位和连接安装于所述紧固夹头4中。
所述用于柴油机机座地脚螺栓端面打磨的工装通过所述六边型定位槽与所述六边型定位块的配合，将所述气动打磨枪与所述紧固夹头定位连接，通过所述锁紧卡环的旋转将所述紧固夹头固定于所述角尺进气接杆上，通过所述内冷芯轴和螺栓将所述角尺进气接杆与所述机床附件头固定连接；利用机床内的压缩空气，驱动所述气动打磨枪旋转，所述强力弹性装置压缩后施加打磨时所需的压力，按照数控程序对各地脚螺栓孔位的地脚螺栓端面进行圆弧插补打磨加工。
本发明用于机座地脚螺栓端面的打磨精整加工，所述机座为大功率低速船用柴油机机座，请结合参阅图11和图12，所述地脚螺栓端面1.3在机座1的底甲板1.1上，底甲板1.1常用一般钢板切割后焊接成型，所以所述地脚螺栓端面1.3平整度尚可，不存在余量极度不均匀的可能。
所述用于柴油机机座地脚螺栓端面打磨的方法包括如下具体步骤：
1)将所述机座1放置在数控卧式龙门铣床工作台面的等高垫块上并且压紧，将相应的机床附件头1.4安装于该龙门铣床上；机床主轴准停后，拉紧安装了内冷拉钉的内冷芯轴2，用内六角螺栓将所述角尺进气接杆3固定在该机床附件头1.4的端面且与该内冷芯轴2连接，通过所述观察窗3.5将所述快换母接头3.2装入所述接杆本体3.0中，使用百分表在所述垂直度测验平面3.3上复测该角尺进气接杆3的垂直度，若该垂直度有误，调整机床主轴的角度并作记录，以便下次使用时准停该角度。
2)将所述快换子接头5.3安装在所述打磨枪本体5.0上，再将该打磨枪本体5.0通过相互配合的六边型定位块5.4与六边型定位槽4.3装入所述紧固夹头4中，并通过所述顶紧螺纹孔4.2和三个螺栓将所述打磨枪本体5.0锁紧，保证其垂直于该紧固夹头4的中心；将安装了所述打磨枪本体5.0的紧固夹头4通过所述翅形凸沿4.4嵌入凹槽安装于所述角尺进气接杆3的端部，使所述快换子接头5.3与快换母接头3.2连接，再旋转所述锁紧卡环3.1，以防止所述紧固夹头4脱落；在所述打磨枪本体5.0的下部安装所述砂轮盘5.2，放入所述压块5.1，带紧中间的压紧螺栓将所述砂轮盘5.2固定于所述打磨枪本体5.0上，从而完成所述工装0.1的安装。
3)设置好程序零位，利用附件补偿和接杆长度补偿，将所述砂轮盘5.2的中心移至零位；主轴保证准停角度，打开机床的内冷空气，使所述气动打磨枪5的砂轮盘5.2旋转；运行数控程序，根据图纸标定的孔位，对所述地脚螺栓端面1.3进行圆弧插补打磨，打磨工序分为粗磨和精磨，分别通过更换不同的砂轮盘5.2进行；打磨运动轨迹为兜圆，圆弧插补的半径经过计算，达到打磨直径的技术要求；首次使用所述工装0.1进行打磨时进行试切，根据打磨平面的粗糙程度调整所述强力弹性装置3.4的控制力度，再次使用该工装0.1时，直接利用数控程序达到相应的压缩量。
4)完成前一地脚螺栓端面1.3的打磨加工后，根据程序移动所述工装0.1，避让所述机座1的侧壁和吊耳后，移至另一地脚螺栓端面1.3处，重复执行步骤3)，直至完成所有地脚螺栓端面1.3的打磨加工。
本发明采用大型卧式龙门铣床正向打磨加工所述地脚螺栓端面，实施简单方便，避免了大量的人工操作，提高了加工质量的稳定性，有效地降低了劳动强度，同时也杜绝了高空拆装刀具的安全隐患，在保证产品质量的同时提高了劳动效率。
本发明要求的保护范围不仅限于上述实施例，凡依据本发明的内容所做的等效变化及修改，均属于本发明的范畴。
Claims (8)
1.一种用于柴油机机座地脚螺栓端面打磨的工装，固定安装在机床附件头上，其特征在于：所述工装包括有依次连接的内冷芯轴、角尺进气接杆、紧固夹头和气动打磨机；
所述角尺进气接杆通过所述内冷芯轴和螺栓与所述机床附件头固定连接，该角尺进气接杆包括接杆本体、锁紧卡环、快换母接头和强力弹性装置，所述接杆本体为直角状构件，一端通过螺栓固定连接于所述机床附件头的端面，另一端通过螺纹连接所述锁紧卡环，该接杆本体的内部设有用于通过压缩空气的通孔，所述快换母接头设置于该通孔的孔口，所述接杆本体的外侧的上部设有用于安装所述快换母接头的观察窗，下部设有用于复校所述工装安装垂直度的垂直度测验平面，所述强力弹性装置用于施加压力，设置于所述接杆本体的中部；
所述紧固夹头由所述锁紧卡环压置于所述角尺进气接杆的端面，用于支撑所述气动打磨枪，该紧固夹头的中心设有内孔，该内孔的中部设有用于定位所述气动打磨枪的六边型定位槽；
所述气动打磨枪连接于所述紧固夹头上，包括打磨枪本体、压块、砂轮盘和快换子接头，所述快换子接头设置于所述打磨枪本体的顶部且与所述接杆本体的快换母接头连接，所述砂轮盘通过所述压块固定连接于该打磨枪本体的下端，所述打磨枪本体的外周设有六边型定位块，该六边型定位块嵌入所述紧固夹头的六边型定位槽，以对所述气动打磨枪进行定位固定；
压缩空气依次通过所述内冷芯轴、接杆本体、快换母接头、快换子接头和打磨枪本体，驱动所述砂轮盘旋转，所述强力弹性装置压缩后施加打磨压力，按照数控程序对各地脚螺栓端面进行圆弧插补打磨加工。
2.根据权利要求1所述的用于柴油机机座地脚螺栓端面打磨的工装，其特征在于：所述的接杆本体的端部设有外螺纹和多个凹槽，所述紧固夹头为圆筒状构件，上部向周围延展有多个翅形凸沿，该翅形凸沿嵌入所述凹槽中以作定位，所述锁紧卡环通过所述外螺纹将该紧固夹头锁紧于所述角尺进气接杆上。
3.根据权利要求2所述的用于柴油机机座地脚螺栓端面打磨的工装，其特征在于：所述的翅形凸沿的外周上设有若干顶紧螺纹孔，用于旋入螺栓将所述气动打磨枪锁紧固定。
4.根据权利要求1所述的用于柴油机机座地脚螺栓端面打磨的工装，其特征在于：所述的内冷芯轴连接于所述角尺进气接杆与机床附件头之间，所述角尺进气接杆的接杆本体的端部设有中心安装孔，所述内冷芯轴包括有圆柱部和圆锥部，内部设有中心气孔，所述圆锥部接入所述机床附件头，所述圆柱部连接于所述中心安装孔中，所述中心气孔一端连接机床压缩空气系统。一端连通所述接杆本体的通孔。
5.一种采用权利要求3所述工装实现的用于柴油机机座地脚螺栓端面打磨的方法，其特征在于：利用机床内的压缩空气，驱动所述气动打磨枪旋转，所述强力弹性装置压缩后施加打磨所需的压力，按照数控程序对各地脚螺栓孔位的地脚螺栓端面进行圆弧插补打磨加工。
6.根据权利要求5所述的用于柴油机机座地脚螺栓端面打磨的方法，其特征在于：所述的方法包括如下步骤：
1)将所述机座放置并压紧在数控卧式龙门铣床工作台面的等高垫块上，在该龙门铣床上安装机床附件头；机床主轴准停后，拉紧安装了内冷拉钉的内冷芯轴，并且将所述角尺进气接杆固定在所述机床附件头的端面且与该内冷芯轴连接，通过所述观察窗将所述快换母接头装入所述接杆本体中，使用百分表在所述垂直度测验平面上复测该角尺进气接杆的垂直度，若该垂直度有误，则调整机床主轴的角度；
2)将所述快换子接头安装在所述打磨枪本体上，再将该打磨枪本体通过相互配合的六边型定位块与六边型定位槽装入所述紧固夹头中，并通过所述顶紧螺纹孔和螺栓将所述打磨枪本体锁紧，将安装了所述打磨枪本体的紧固夹头通过所述翅形凸沿嵌入凹槽安装于所述角尺进气接杆的端部，连接所述快换子接头与快换母接头，旋紧所述锁紧卡环，在所述打磨枪本体的下部通过所述压块和螺栓安装所述砂轮盘，完成所述工装的安装；
3)设置好程序零位，利用附件补偿和接杆长度补偿，将所述砂轮盘的中心移至零位；主轴保证准停角度，打开机床的内冷空气，使所述砂轮盘旋转，运行数控程序，通过粗磨和精磨工序对所述地脚螺栓端面进行圆弧插补打磨，打磨运动轨迹为兜圆，圆弧插补的半径经过计算，达到打磨直径的技术要求；
4)完成前一地脚螺栓端面的打磨加工后，根据程序移动所述工装至另一地脚螺栓端面处，重复执行步骤3)，直至完成所有地脚螺栓端面的打磨加工。
7.根据权利要求6所述的用于柴油机机座地脚螺栓端面打磨的方法，其特征在于：所述的步骤1)还包括：记录所述机床主轴的角度调整值以便下次使用。
8.根据权利要求6所述的用于柴油机机座地脚螺栓端面打磨的方法，其特征在于：所述的步骤1)还包括：首次使用所述工装进行打磨时进行试切，根据打磨平面的粗糙程度调整所述强力弹性装置的控制力度，再次使用该工装时，直接利用数控程序达到相应的压缩量。
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