CN114193250B - 深孔内圆磨削装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种深孔內圆磨削装置，由直接驱动装置、动力传递装置和磨头三部分组成，动力传递装置的传动主轴分为前主轴、连接心轴和后主轴三段，前主轴、后主轴采用成对滚动轴承组支承；连接心轴采用成对滚动轴承辅助支承，且其前后两端与前主轴和后主轴活动连接；驱动装置的电主轴体壳通过联接盘与动力传递装置的套筒固连，电机输出轴通过带动盘与后主轴后端连接套上的多个圆拨杆活动连接；前主轴前端圆锥面安装磨头；动力传递装置套筒后端设有偏心结构；装置前端设置组合式非接触式密封，阻止冷却液和磨屑进入轴系。前后成对轴承组和辅助支承形成的三支承结构、轴承组内外隔圈预紧力调整以及电主轴的直接驱动提升了整个装置的刚性和回转精度。

Description

深孔内圆磨削装置

技术领域

本发明涉及一种内圆磨床技术，尤其涉及一种适用于细长轴工件内孔磨削的磨削装置。

背景技术

飞机起落架是飞机起飞和着陆的主要承力构件，在飞机着陆及滑行过程中它吸收和耗散与地面形成的冲击能量，主要由活塞杆、外筒等大长径比零件组成。其外筒零件的内径和孔深之比可达1:10，且材料多为超高强度钢或钛合金整体锻造，内孔表面经过HVOF涂层处理。为了提升飞机的整体性能，这些零件均需要进行深孔精密加工，如果最后的加工工序采用传统的车削、镗孔技术来完成，尺寸精度、表面粗糙度(特别是过渡圆角和转接R处)等方面得不到保证，需要增加精密磨削加工工序，其深孔内圆加工一直是磨削技术领域的难点。由于这类工件的内孔孔径小，孔很深，在磨削过程中，其内圆磨削装置极易发生弯曲，影响加工质量，目前该领域的供应商主要都是国外厂商。

为解决这类深孔磨削加工技术问题，有必要研制一种满足适用于大长径比深孔磨削加工的内圆磨削装置。

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，提供一种适用于细长轴工件的深孔内圆磨削装置，使用该装置在工件长径比大于1:10的情况下，内圆磨削装置仍然满足磨具设计所需要的刚性，确保机床的加工精度和效率。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种深孔内圆磨削装置，包括：

直接驱动装置，安装在砂轮架体壳一侧的连接盘后端上，并通过带动盘将电主轴的驱动经连接套直接传递至动力传递装置的后主轴上，用于提升主轴传动的平稳性；

动力传递装置，固定连接在连接盘前端上，动力传动主轴由前主轴、连接心轴和后主轴三段组成，后主轴与电主轴连接，前主轴前端连接磨头，前主轴与后主轴之间通过连接心轴连接，前主轴、后主轴采用成对轴承组支承，连接心轴采用滚动轴承辅助支承，形成三支承结构，用于增加轴系刚性。

进一步，所述前主轴和后主轴各自支承的内部设置有内、外隔圈，用于调整支承轴承的预紧力，提高轴系的刚性，并通过轴承安装相位的调整，实现高转速下轴系的高回转精度。

进一步，所述连接套上设有多个圆拨杆，并通过多个圆拨杆与带动盘配合连接。

进一步，所述连接心轴与前主轴和后主轴采用活动连接，所述前主轴前端设置非接触式密封，避免磨削液和磨屑进入轴系内。

进一步，所述直接驱动装置包括电主轴、连接盘、带动盘、连接套；所述带动盘与电主轴输出通过两个螺钉固连；连接盘内连电主轴，前端与动力传递装置的套筒固连。

进一步，所述动力传递装置包括套筒、前主轴、连接心轴、后主轴、成对轴承A、成对轴承B、心轴成对轴承、滚动轴承A、滚动轴承B、圆拨杆，所述套筒设有通孔，前端设有轴向定位面A和轴向定位面B，后端设有轴向定位面C 和轴向定位面D；所述套筒轴向定位面A向前依次安装成对轴承B、外隔套A、成对轴承A和前端盖，所述前端盖通过螺钉与套筒的前端面固连；所述套筒轴向定位面D依次向后安装隔套、滚动轴承B、外隔套B、滚动轴承A和压套，所述压套通过螺钉与套筒的后侧内端面固连；所述连接心轴中间端为等径圆柱面，靠前的一侧套有心轴成对轴承，心轴成对轴承外侧设有轴承套、后侧设有轴承外圈压套，所述轴承外圈压套外侧采用螺纹与轴承套内螺纹连接后与心轴成对轴承的轴承外圈接触连接；所述连接心轴设有前后两组心轴成对轴承支承；所述前主轴靠后一端设有前轴肩，前轴肩前侧依次安装成对轴承B、内隔套A、成对轴承A和锁紧螺母A；所述前主轴前轴肩后侧面中心沿前主轴中心线方向设有盲孔，所述盲孔内通过内设的定位内孔A和内螺纹孔与连接心轴活动连接；所述前主轴前端圆锥面和外螺纹上分别设有法兰盘和锁紧螺母B，所述法兰盘前侧定位安装压盘，所述压盘和法兰盘之间设有砂轮；所述锁紧螺母B将压盘压紧在前主轴圆锥面上；所述后主轴中间位置设有后轴肩，后轴肩后侧面依次安装滚动轴承B、内隔套B、滚动轴承A和连接套，所述连接套内部采用双螺钉与后主轴的后端固连；所述连接心轴后端通过螺钉销与后主轴的定位内孔B进行固定连接；所述连接套沿半径R圆周360°设有三个以上均布的拨杆盲孔，所述圆拨杆一头与固定与拨杆盲孔内，另一头插入带动盘半径R圆周等分的通孔中。

进一步，所述磨头包括法兰盘、压盘、锁紧螺母B、砂轮，所述法兰盘后侧设有环形凹槽，所述环形凹槽与动力传递装置的前端盖外侧设置的环形凸起与相对，且相互间有一定的间隙；所述前端盖内侧设有台阶式内圆柱面，密封盖外侧设有台阶式外圆柱面，台阶式内圆柱面与台阶式外圆柱面相对，且相互间有一定的间隙，所述环形凸起与环形凹槽、台阶式内圆柱面与台阶式外圆柱面形成的间隙结构之间可通入具有一定压力的压缩空气。

进一步，所述轴承套外侧设有3个环形槽，两侧环形槽内设有O型密封圈，当轴承套后侧面与套筒的轴向定位面B接触时，所述套筒正对轴承轴承外侧中间环形槽位置设有径向螺纹孔A，所述径向螺纹孔A中设有紧定螺钉，所述紧定螺钉抵靠在轴承套外侧中间的环形槽内。

进一步，所述连接心轴后端通过其中心线设有径向的腰型孔；所述连接心轴后端通过螺钉销与后主轴的定位内孔B进行固定连接，所述套筒正对腰型孔位置设置径向螺纹孔B。

进一步，所述套筒前端外圆柱面的中心和后端外圆柱面的中心之间存在偏心距e。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明在驱动装置中依靠带动盘将电主轴的驱动通过连接套直接传递至动力传递装置的后主轴上，具有调速范围宽、转动惯量小、可快速启动和停车、易于实现无级调速等特点，减小了传统通过皮带传动而引起的主轴变形，提升了主轴传动的平稳性。在动力传递装置中，将传动主轴分为前主轴、连接心轴和后主轴三段，前主轴、后主轴采用成对轴承组支承，连接心轴采用滚动轴承辅助支承，形成三支承结构，增加了轴系的刚性；同时前主轴和后主轴各自支承的内部设置有内、外隔圈，不仅可用于调整支承轴承的预紧力，提高轴系的刚性，而且还可通过轴承安装相位的调整，实现高转速下轴系的高回转精度；套筒后端相对于前端设置偏心结构，由于材料的增加，可提升整个装置的刚性。通过前述结构，可确保装置具有高加工精度和高加工效率。此外连接心轴与前主轴和后主轴采用活动连接，具有拆修简便的优点；装置前端设置非接触式密封，避免磨削液和磨屑进入轴系内，提高了装置的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的深孔内圆磨削装置剖视图；

图2是本发明的深孔内圆磨削装置中连接套A向剖视图；

图3是本发明的深孔内圆磨削装置中套筒B向剖视图；

图中：1-电主轴；2-连接盘；3-带动盘；4-圆拨杆；5-连接套；6套筒；7- 后主轴；8-螺钉销；9-连接心轴；10-轴承套；11-轴承外圈压套；12-心轴成对轴承；13-前主轴；14-压套；15-密封盖；16-前端盖；17-法兰盘；18-锁紧螺母A；19-外隔套A；20-内隔套A；21-内隔套B；22-外隔套B；23-隔套；24- 压盘；25-锁紧螺母B；26-成对轴承A；27-成对轴承B；28-滚动轴承A；29-滚动轴承B；30-前端外圆柱面；31-后端外圆柱面；32-定位圆柱面；33-内螺纹孔；34-定位内孔A；35-定位端面；36-台阶式内圆柱面；37-台梯式外圆柱面；38- 砂轮；39-环形凸起；40-环形凹槽；41-紧定螺钉；42-环形槽；43-径向螺纹孔 A；44-径向螺纹孔B；45-腰型孔；46-定位内孔B；47-后轴肩；48-前轴肩；49- 拨杆盲孔；50-轴向定位面A；51-轴向定位面B；52-O型密封圈；53-轴向定位面C；54-轴向定位面D。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2和图3所示，本发明的深孔内圆磨削装置，包括直接驱动装置、动力传递装置和磨头三个部分，其中直接驱动装置设在装置的后端，包括电主轴1、连接盘2、带动盘3等零件；动力传递装置处于装置的中间，包括套筒6、前主轴13、连接心轴9、后主轴7、前端盖16、密封盖15、锁紧螺母A18、成对轴承A26、成对轴承B27、外隔套A19、内隔套A20、轴承套10、轴承外圈压套11、心轴成对轴承12、紧定螺钉41、螺钉销8、隔套23、滚动轴承A28、滚动轴承B29、内隔套B21、外隔套B22、压套14、连接套5、圆拨杆4等零件；磨头位于装置的前端，包括法兰盘17、压盘24、锁紧螺母B25、砂轮38等零件。

如图1和图2所示，套筒6设有通孔，前端设有轴向定位面A50、轴向定位面B51，后端设有轴向定位面C53、轴向定位面D54，轴向定位面A50依次向前安装成对轴承B27、外隔套A19、成对轴承A26和前端盖16，前端盖16通过螺钉与套筒6的前端面固连，轴向定位面D54依次向后安装隔套23、滚动轴承B29、外隔套B22、滚动轴承A28和压套14，压套14通过螺钉与套筒6的后侧内端面固连。连接心轴9中间端为等径圆柱面，靠前的一侧套有心轴成对轴承12，心轴成对轴承12外侧设有轴承套10、后侧设有轴承外圈压套11，轴承外圈压套 11外侧采用螺纹与轴承套10内螺纹连接后可对心轴成对轴承12的轴承外圈进行预紧力调整，轴承套10外侧设有3个环形槽，两侧环形槽内设有O型密封圈 52，当轴承套10后侧面与套筒6的轴向定位面51接触时，套筒6正对轴承套 10外侧中间环形槽42位置设有径向螺纹孔A43，通过紧定螺钉41将轴承套10 轴向定位；连接心轴9靠后的一侧有心轴成对轴承12，心轴成对轴承12外侧设有轴承套10、后侧设有轴承外圈压套11，轴承外圈压套11外侧采用螺纹与轴承套10内螺纹连接后可对心轴成对轴承12的轴承外圈进行预紧力调整，轴承套10外侧设有3个环形槽，两侧环形槽内设有O型密封圈52，当轴承套10侧面与套筒6的轴向定位面C53接触时，套筒6正对轴承套10外侧中间环形槽42 位置设有径向螺纹孔，通过紧定螺钉将轴承套10轴向定位；两组心轴成对轴承 12形成连接心轴9的支承。前主轴13中间段为等径圆柱面，靠后一端设有前轴肩48，前轴肩48前侧依次安装成对轴承B27、内隔套A20、成对轴承A26；前主轴13在成对轴承A26外侧设有外螺纹，外螺纹上设有锁紧螺母A18，锁紧螺母A18与成对轴承A26的外侧接触连接；成对轴承A26和成对轴承B27形成前主轴13的支承，且为双向固定支承，外隔套A19和内隔套A20之间设置长度尺寸差可调整成对轴承A26和成对轴承B27的预紧力；前主轴13前轴肩48后侧为圆柱面，前主轴13后侧侧面为定位端面35，定位端面35中心沿前主轴13中心线方向盲孔由外向内依次设有由主要特征定位内孔A34和内螺纹孔33组成的盲孔结构；连接心轴9前端依次设有由外螺纹、外圆柱面和端面等特征结构，连接心轴9与前主轴13在内螺纹孔33、定位内孔A34和定位端面35形成螺纹活动连接、中心定心连接和端面定位连接。前主轴13最前端由前往后还设有外螺纹和圆锥面等结构特征，圆锥面外套有法兰盘17、外螺纹上设有锁紧螺母B25，法兰盘17前侧圆柱面定位安装压盘24，压盘24和法兰盘17之间设有砂轮38；磨头通过压盘24外侧的锁紧螺母B25轴向压紧在前主轴13的圆锥面上。前端盖16外侧设有环形凸起39，法兰盘17后侧设有环形凹槽40，环形凸起39与环形凹槽40相对，且相互间有一定的间隙；前端盖16内侧设有台阶式内圆柱面36，密封盖15外侧设有台阶式外圆柱面37，台阶式内圆柱面36与台阶式外圆柱面37相对，且相互间有一定的间隙；环形凸起39与环形凹槽40、台阶式内圆柱面36与台阶式外圆柱面37形成的非接触密封结构之间可通入具有一定压力的压缩空气，这样可避免磨削液和磨屑进入轴系，延长轴系的使用寿命。套筒6的轴向定位面D54依次往后设置连接隔套23、滚动轴承B29、外隔套B22、滚动轴承A28和压套14，压套14通过螺钉与套筒6后端内侧的端面固连；后主轴7中间位置设有后轴肩47，后轴肩47两侧皆为外圆柱面，后轴肩47后侧面依次滚动轴承B29、内隔套B21、滚动轴承A28、连接套5，连接套5内部采用双螺钉与后主轴7的后端固连，滚动轴承A28和滚动轴承B29形成后主轴7的支承，且为双向固定支承，外隔套B22和内隔套B21之间设置长度尺寸差可调整滚动轴承A28和滚动轴承B29的预紧力。连接心轴9后端通过其中心线设有径向的腰型孔45，后主轴7前侧面沿中心轴线设有与连接心轴9后端外圆柱面等径的定位内孔B46；后主轴7上在定位内孔B46中间位置设有径向孔，一端为圆孔，一端为螺纹孔；连接心轴9后端插入后主轴7定位内孔B46后，由套筒6 正对腰型孔45位置设置的径向螺纹孔B44拧入螺钉销8，螺钉销8通过腰型孔45后在后主轴7上的径向孔和螺纹孔固定。连接心轴9上设置腰型孔45可避免连接心轴9与后主轴7在连接过程因轴向尺寸误差积累而难以连接情况的出现，也可避免连接心轴9在高速旋转时产生的热伸长现象。如图2所示，连接套5 在半径R的圆周360；均匀等分设有三个拨杆盲孔49，每个拨杆盲孔49向后侧皆设有圆拨杆4；套筒6的后侧设有定位圆柱面32，外侧设有一圈通孔。直接驱动装置结构中，电主轴1的体壳嵌入连接盘2内侧孔内后通过螺钉与连接盘2 固连，连接盘2的前端内孔与定位圆柱面32中心定位后，通过螺钉将套筒6的后外侧端面与连接盘2的前端面固连；电主轴1的电机输出轴前端面通过螺钉定位安装带动盘3，带动盘3在半径R的圆周上设置通孔活动连接圆拨杆4，这样将电主轴1的动力传递给后主轴7。

如图3所示，套筒6的前端外圆柱面30的中心O₁和后端外圆柱面31的中心O₂之间存在偏心距e。根据磨削时磨削力方向，在安装本发明装置时，将偏心 e的方向与磨削力的方向设置相同，此时套筒6在后端外圆柱面31因偏心而增加材料，可以抵抗磨削力引起的轴系变形，有利于增强整个磨削装置的刚性。

本发明动力传递装置中，由前主轴、连接心轴和后主轴三段活动连接形成传动主轴，并由前主轴、后主轴采用成对轴承组支承，连接心轴亦采用成对轴承辅助支承形成三支承结构，直接将直接驱动装置中电主轴的运动传递到磨头，避免了传统皮带传动因皮带压轴力而引起的轴系变形，通过结构内轴承内的预紧力调整等措施使得该內圆磨削装置伸长后在加工长径比大深孔时仍具有轴系性能所需的高刚性和高回转精度，具有良好的应用前景。

以上所述仅为本发明的较佳具体实施例而已，并非用以限定本发明的范围。凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均同理包含于本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种深孔内圆磨削装置，其特征在于，包括：

直接驱动装置，安装在砂轮架体壳一侧的连接盘（2）后端上，并通过带动盘（3）将电主轴的驱动经连接套（5）直接传递至动力传递装置的后主轴上，用于提升主轴传动的平稳性；

动力传递装置，固定连接在连接盘（2）前端上，包括套筒（6）、前主轴(13)、连接心轴(9)、后主轴（7）、成对轴承A（26）、成对轴承B（27）、心轴成对轴承（12）、滚动轴承A（28）、滚动轴承B（29）、圆拨杆（4）；所述套筒（6）设有通孔，前端设有轴向定位面A（50）和轴向定位面B（51），后端设有轴向定位面C（53）和轴向定位面D（54）；所述套筒（6）轴向定位面A（50）向前依次安装成对轴承B（27）、外隔套A（19）、成对轴承A（26）和前端盖（16），所述前端盖（16）通过螺钉与套筒（6）的前端面固连；所述前主轴（13）靠后一端设有前轴肩（48），前轴肩（48）前侧依次安装成对轴承B（27）、内隔套A（20）、成对轴承A（26）和锁紧螺母A（18）；所述套筒（6）轴向定位面D（54）依次向后安装隔套（23）、滚动轴承B（29）、外隔套B（22）、滚动轴承A（28）和压套（14），所述压套（14）通过螺钉与套筒（6）的后侧内端面固连；所述后主轴（7）中间位置设有后轴肩（47），后轴肩（47）后侧面依次安装滚动轴承B（29）、内隔套B（21）、滚动轴承A（28）和连接套（5），所述连接套（5）内部采用双螺钉与后主轴（7）的后端固连；所述连接心轴（9）中间段为等径圆柱面，靠前的一侧套有心轴成对轴承（12），心轴成对轴承（12）外侧设有轴承套（10）、后侧设有轴承外圈压套（11），所述轴承外圈压套（11）外侧采用螺纹与轴承套（10）内螺纹连接后与心轴成对轴承（12）的轴承外圈接触连接；所述连接心轴（9）设有前后两组心轴成对轴承（12）支承；所述前主轴（13）前轴肩（48）后侧面中心沿前主轴中心线方向设有盲孔，所述盲孔内通过内设的定位内孔A（34）和内螺纹孔（33）与连接心轴（9）活动连接；所述连接心轴（9）后端通过螺钉销（8）与后主轴（7）的定位内孔B（46）进行固定连接；所述轴承套（10）外侧设有3个环形槽，两侧环形槽内设有O型密封圈（52），当轴承套（10）后侧面与套筒（6）的轴向定位面B（51）接触时，所述套筒（6）正对轴承套（10）外侧中间环形槽（42）位置设有径向螺纹孔A（43），所述径向螺纹孔A（43）中设有紧定螺钉（41），所述紧定螺钉（41）抵靠在轴承套（10）外侧中间的环形槽（42）内；磨头，设在装置的前端，与前主轴（13）前端连接。

2.根据权利要求1所述的深孔内圆磨削装置，其特征在于：所述连接套（5）上设有多个圆拨杆，并通过多个圆拨杆与带动盘（3）配合连接。

3.根据权利要求1所述的深孔内圆磨削装置，其特征在于：所述前主轴和后主轴各自支承的内部设置有内、外隔套，用于调整支承轴承的预紧力，提高轴系的刚性，并通过轴承安装相位的调整，实现高转速下轴系的高回转精度。

4.根据权利要求1所述的深孔内圆磨削装置，其特征在于：所述前主轴前端设置非接触式密封，避免磨削液和磨屑进入轴系内。

5.根据权利要求1所述的深孔内圆磨削装置，其特征在于：所述直接驱动装置包括电主轴（1）、连接盘（2）、带动盘（3）、连接套（5）；所述带动盘（3）与电主轴（1）输出轴通过两个螺钉固连；连接盘（2）内连电主轴（1），前端与动力传递装置的套筒（6）固连。

6.根据权利要求1所述的深孔内圆磨削装置，其特征在于：所述前主轴（13）前端圆锥面和外螺纹上分别设有法兰盘（17）和锁紧螺母B（25），所述法兰盘（17）前侧定位安装压盘（24），所述压盘（24）和法兰盘（17）之间设有砂轮（38）；所述锁紧螺母B（25）将压盘（24）压紧在前主轴（13）圆锥面上；所述连接套（5）沿半径R圆周360º设有三个以上均布的拨杆盲孔（49），所述圆拨杆（4）一头与固定与拨杆盲孔（49）内，另一头插入带动盘（3）半径R圆周等分的通孔中。

7.根据权利要求1所述的深孔内圆磨削装置，其特征在于：所述磨头包括法兰盘（17）、压盘（24）、锁紧螺母B（25）、砂轮(38)，所述法兰盘（17）后侧设有环形凹槽（40），所述环形凹槽（40）与动力传递装置的前端盖（16）外侧设置的环形凸起（39）相对，且相互间有一定的间隙；所述前端盖（16）内侧设有台阶式内圆柱面（36），密封盖（15）外侧设有台阶式外圆柱面（37），台阶式内圆柱面（36）与台阶式外圆柱面（37）相对，且相互间有一定的间隙，所述环形凸起（39）与环形凹槽（40）、台阶式内圆柱面（36）与台阶式外圆柱面（37）形成的间隙结构之间可通入具有一定压力的压缩空气。

8.根据权利要求1所述的深孔内圆磨削装置，其特征在于：所述连接心轴（9）后端通过其中心线设有径向的腰型孔（45）；所述连接心轴（9）后端通过螺钉销（8）与后主轴（7）的定位内孔B（46）进行固定连接，所述套筒（6）正对腰型孔（45）位置设置径向螺纹孔B（44）。

9.根据权利要求1所述的深孔内圆磨削装置，其特征在于：所述套筒（6）前端外圆柱面（30）的中心和后端外圆柱面（31）的中心之间存在偏心距e。

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