CN114654378A - 深孔零件用珩磨加工装置 - Google Patents

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CN114654378A CN202210368623.9A CN202210368623A CN114654378A CN 114654378 A CN114654378 A CN 114654378A CN 202210368623 A CN202210368623 A CN 202210368623A CN 114654378 A CN114654378 A CN 114654378A
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汤涛
王熔
邢立军
周辉
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Avic Power Zhuzhou Aviation Parts Manufacturing Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种深孔零件用珩磨加工装置，夹具体设有同轴间隔布设的第一定位孔和第二定位孔；珩磨头与第一定位孔间隙配合，通过第一定位孔对珩磨头进行导向和定位；通过校准机构将深孔零件装夹定位于夹具体上并使深孔零件上的深孔与第二定位孔同轴布设，使得深孔零件上的深孔与珩磨头同轴布设；通过驱动机构驱动珩磨头轴向移动和周向转动以实现对深孔零件上深孔的加工；本方案通过夹具体上的第一定位孔与珩磨头间隙配合，以显著提高刚性，确保珩正，再通过夹具体上的第二定位孔和校准机构相互配合消除深孔零件中心与珩磨头中心的偏差，保证驱动机构驱动珩磨头加工后的产品质量，实用性强，适于广泛推广和应用。

Description

深孔零件用珩磨加工装置
技术领域
本发明涉及零件加工设备技术领域，特别地，涉及一种深孔零件用珩磨加工装置。
背景技术
珩磨主要采用珩磨头上的油石与零件圆弧面接触，以进行低速磨削，是一种有利于提高零件尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度的高效率磨削方法，但是采用现有的珩磨加工装置加工航空发动机的深孔零件上的深孔(孔的长径比大于3)的过程中，通常会出现以下问题：1、加工深孔时，珩磨头的长度增加，导致刚性不足而容易珩偏；2、由于油石加长，导致油石膨胀进给不稳定而不可靠；3、为保证质量可靠，每次需要采用微量进给，生产效率低。以上问题导致零件会出现喇叭口、椭圆、波纹孔、腰鼓形、锥度差、圆柱度差以及圆跳动差等孔型质量问题，且零件成品质量低，生产效率低，进而制约了航空发动机的交付配套进度。
发明内容
本发明提供了一种深孔零件用珩磨加工装置，以解决现有的珩磨加工装置加工深孔零件上的深孔时，珩磨头的长度增加，导致刚性不足而容易珩偏并使得加工后的产品质量低的技术问题。
根据本发明的一个方面，提供一种深孔零件用珩磨加工装置，包括：夹具体，设有同轴间隔布设的第一定位孔和第二定位孔；珩磨头，与第一定位孔间隙配合，用于伸入至深孔零件内以加工深孔零件上的深孔；校准机构，布设于夹具体上，用于将深孔零件装夹定位于夹具体上并使深孔零件上的深孔与第二定位孔同轴布设；驱动机构，与珩磨头连接，用于驱动珩磨头轴向移动和周向转动。
作为上述技术方案的进一步改进：
进一步地，珩磨头包括与驱动机构的动力输出端连接的转接头、与转接头连接的转动主体、沿转动主体的轴向可活动地布设于转动主体上的油石进给件、布设于转动主体上并与油石进给件连接的用于通过油石进给件的轴向移动以实现径向移动进而实现膨胀动作的油石膨胀件以及布设于油石膨胀件上的磨削油石，转动主体与第一定位孔轴孔间隙配合。
进一步地，转动主体包括与转接头固定连接的转动壳体，转动壳体沿轴向开设有活动腔，转动壳体的外壁沿轴向开设有与活动腔连通的活动槽，油石进给件包括布设于活动腔内并与油石膨胀件连接的锥体、沿转动壳体的径向穿过活动槽并与锥体固定连接的连接销以及沿转动壳体的轴向可活动调节地套设于转动壳体上并与连接销固定连接的联轴器。
进一步地，转动壳体的外壁开设有与活动腔连通的容纳槽，油石膨胀件包括布设于容纳槽内并与锥体上的锥面贴合的油石托架以及分别与油石托架和转动壳体连接的用于油石托架径向向外移动后弹性复位的弹性件，油石托架与磨削油石固定连接。
进一步地，转动壳体的外壁沿周向间隔开设有与活动腔连通的多个容纳槽，油石托架、磨削油石、容纳槽三者一一对应布设。
进一步地，油石托架与锥体之间的配合锥面倾斜于转动壳体的中轴线的倾斜角度范围为8°-12°。
进一步地，转动主体还包括套设于转动壳体上并与第一定位孔间隙配合的配合套筒以及套设于转动壳体上并与配合套筒抵接的用于转动抵压固定配合套筒的固定螺母，固定螺母与转动壳体螺纹连接。
进一步地，配合套筒与第一定位孔间隙配合的配合间隙范围为0.01-0.05㎜。
进一步地，校准机构包括同轴布设于第二定位孔内的定位衬套、穿设于定位衬套内的用于穿过深孔零件上的深孔以使深孔零件与定位衬套同轴布设的定位芯棒以及用于将深孔零件压紧固定于夹具体上的压紧件。
进一步地，压紧件包括布设于夹具体上的定位螺栓、套设于定位螺栓上的用于抵压深孔零件的压板以及套设于定位螺栓上并分别位于压板的上下两侧的用于压紧固定压板的两个定位螺母。
本发明具有以下有益效果：
本发明的深孔零件用珩磨加工装置，夹具体设有同轴间隔布设的第一定位孔和第二定位孔；珩磨头与第一定位孔间隙配合，通过第一定位孔对珩磨头进行导向和定位，以消除珩磨头波动，显著提升刚性，确保珩正；通过校准机构将深孔零件装夹定位于夹具体上并使深孔零件上的深孔与第二定位孔同轴布设，同时也使深孔零件上的深孔与第一定位孔同轴，最终使得深孔零件上的深孔与珩磨头同轴布设，进而消除深孔零件中心与珩磨头旋转中心的偏差，有效降低加工时的珩磨头震动，从而改善深孔零件成品的质量；通过驱动机构驱动珩磨头轴向移动和轴向转动以实现对深孔零件上深孔的加工；本方案通过夹具体上的第一定位孔与珩磨头间隙配合，且第一定位孔处于深孔零件的附近位置，以显著提高刚性，确保珩正，再通过夹具体上的第二定位孔和校准机构相互配合消除深孔零件中心与珩磨头中心的偏差，保证驱动机构驱动珩磨头加工后的产品质量，实用性强，适于广泛推广和应用。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的深孔零件用珩磨加工装置的结构示意图；
图2是本发明优选实施例的深孔零件用珩磨加工装置的结构示意图；
图3是本发明优选实施例的深孔零件用珩磨加工装置中珩磨头的结构示意图；
图4是本发明优选实施例的深孔零件用珩磨加工装置中珩磨头的部分结构示意图；
图5是图4所示深孔零件用珩磨加工装置中珩磨头的A-A剖视图。
图例说明：
1、夹具体；11、第一定位孔；12、第二定位孔；2、珩磨头；21、转接头；22、转动主体；221、转动壳体；222、配合套筒；223、固定螺母；23、油石进给件；231、锥体；232、连接销；233、联轴器；24、油石膨胀件；241、油石托架；242、弹性件；25、磨削油石；3、校准机构；31、定位衬套；32、定位芯棒；33、压紧件。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
图1是本发明优选实施例的深孔零件用珩磨加工装置的结构示意图；图2是本发明优选实施例的深孔零件用珩磨加工装置的结构示意图；图3是本发明优选实施例的深孔零件用珩磨加工装置中珩磨头的结构示意图；图4是本发明优选实施例的深孔零件用珩磨加工装置中珩磨头的部分结构示意图；图5是图4所示深孔零件用珩磨加工装置中珩磨头的A-A剖视图。
如图1和图2所示，本实施例的深孔零件用珩磨加工装置，包括：夹具体1，设有同轴间隔布设的第一定位孔11和第二定位孔12；珩磨头2，与第一定位孔11间隙配合，用于伸入至深孔零件内以加工深孔零件上的深孔；校准机构3，布设于夹具体1上，用于将深孔零件装夹定位于夹具体1上并使深孔零件上的深孔与第二定位孔12同轴布设；驱动机构，与珩磨头2连接，用于驱动珩磨头2轴向移动和周向转动。具体地，本发明的深孔零件用珩磨加工装置，夹具体1设有同轴布设的第一定位孔11和第二定位孔12；珩磨头2与第一定位孔11间隙配合，通过第一定位孔11对珩磨头2进行导向和定位，以消除珩磨头2波动，显著提升刚性，确保珩正；通过校准机构3将深孔零件装夹定位于夹具体1上并使深孔零件上的深孔与第二定位孔12同轴布设，同时也使深孔零件上的深孔与第一定位孔11同轴，最终使得深孔零件上的深孔与珩磨头2同轴布设，进而消除深孔零件中心与珩磨头2旋转中心的偏差，有效降低加工时的珩磨头2震动，从而改善深孔零件成品的质量；通过驱动机构驱动珩磨头2轴向移动和周向转动以实现对深孔零件上深孔的加工；本方案通过夹具体1上的第一定位孔11与珩磨头2间隙配合，以显著提高刚性，确保珩正，再通过夹具体1上的第二定位孔12和校准机构3相互配合消除深孔零件中心与珩磨头2中心的偏差，保证驱动机构驱动珩磨头2加工后的产品质量，实用性强，适于广泛推广和应用。可选地，驱动机构为电机、气缸和油缸等驱动装置中的一种或者多种。可选地，驱动机构为立式珩磨机，夹具体1安装在立式珩磨机的加工工位上，珩磨头2与立式珩磨机的主轴连接。应当理解的是，在加工前应使夹具体1第一定位孔11的中心与珩磨头2旋转旋转中心同轴，保证同轴度小于0.01，以提高加工后的产品质量。
如图3-图5所示，本实施例中，珩磨头2包括与驱动机构的动力输出端连接的转接头21、与转接头21连接的转动主体22、沿转动主体22的轴向可活动地布设于转动主体22上的油石进给件23、与布设于转动主体22上并与油石进给件23连接的用于通过油石进给件23的轴向移动以实现径向移动进而实现膨胀动作的油石膨胀件24以及布设于油石膨胀件24上的磨削油石25，转动主体22与第一定位孔11轴孔间隙配合。具体地，通过驱动机构驱动珩磨头2轴向移动，以使珩磨头2上的油石深入至深孔零件的深孔内，再施力驱动油石进给件23相对于转动主体22轴向移动，以带动油石膨胀件24上的磨削油石25径向向外移动，使得磨削油石25与深孔内壁圆弧面贴合，最后驱动机构驱动珩磨头2周向转动，以对深孔零件进行加工。可选地，转动主体22与转接头21通过销轴和通孔连接。
如图3所示，本实施例中，转动主体22包括与转接头21固定连接的转动壳体221，转动壳体221沿轴向开设有活动腔，转动壳体221的外壁沿轴向开设有与活动腔连通的活动槽，油石进给件23包括布设于活动腔内并与油石膨胀件24连接的锥体231、沿转动壳体221的径向穿过活动槽并与锥体231固定连接的连接销232以及沿转动壳体221的轴向可活动调节地套设于转动壳体221上并与连接销232固定连接的联轴器233。具体地，联轴器233与连接销232连接，连接销232与锥体231连接，且连接销232可沿活动槽的轴向移动，通过施力驱动联轴器233相对于转动壳体221轴向移动，以带动连接销232沿活动槽的轴向移动，进而带动锥体231轴向移动；锥体231布设于活动腔内并设有与油石膨胀件24贴合的锥面，即当锥体231轴向移动时，通过锥面带动油石膨胀件24径向移动，进而带动油石膨胀件24上的磨削油石25径向移动。可选地，转动壳体221的外壁与联轴器233通过螺纹结构螺纹连接，以通过正反旋转联轴器233实现锥体231的进退，油由于螺纹结构进给方便可靠，使得锥体231进退工作稳定可靠。
如图3所示，本实施例中，转动壳体221的外壁开设有与活动腔连通的容纳槽，油石膨胀件24包括布设于容纳槽内并与锥体231上的锥面贴合的油石托架241以及分别与油石托架241和转动壳体221连接的用于油石托架241径向向外移动后弹性复位的弹性件242，油石托架241与磨削油石25固定连接。具体地，通过弹性件242将油石托架241弹性压合于转动壳体221的容纳槽内，通过锥体231轴向移动以带动油石托架241径向向外移动，进而使得磨削油石25与深孔零件的深孔内壁圆弧面贴合，当加工完成后，锥体231反向轴向移动，在弹性件242的弹性力作用下，带动油石托架241径向向内移动，实现退刀，结构简单精巧，占用空间小，工作稳定可靠。可选地，油石托架241与磨削油石25采用丙酮胶胶合，具有更好的结合力。优选地，弹性件242包括布设于油石托架241的轴向两端的两个螺旋弹簧，通过两个螺旋弹簧确保磨削油石25膨胀与复位动作的平稳；又不会对磨削油石25的固定连接构成阻碍。
如图4-图5所示，本实施例中，转动壳体221的外壁沿周向间隔开设有与活动腔连通的多个容纳槽，油石托架241、磨削油石25、容纳槽三者一一对应布设。具体地，通过多个容纳槽容纳多个油石托架241，以在锥体231轴向移动时，多个油石托架241径向移动，进而带动多个磨削油石25与深孔零件的深孔内壁圆弧面贴合，进而保证加工时稳定可靠。可选地，弹性件242包括分别布设于油石托架241两端的两个螺旋弹簧，多个油石托架241通过两个螺旋弹簧捆绑于一体，当锥体231轴向移动远离油石托架241时，油石托架241上的油石在弹性件242作用下收缩。
如图4所示，本实施例中，油石托架241与锥体231之间的配合锥面倾斜于转动壳体221的中轴线的倾斜角度范围为8°-12°。具体地，当油石托架241与锥体231之间的配合锥面倾斜于转动壳体221的中轴线的倾斜角度范围为8°-12°时，锥体231轴向移动提高的轴向进给力大部分传递给油石托架241的径向进给力，以降低垂直正向力，从而降低摩擦力，提高油石托架241上磨削油石25径向进给的可靠性；当油石托架241与锥体231之间的配合锥面倾斜于转动壳体221的中轴线的倾斜角度小于8°时，锥体231的轴向移动距离增加，使得联轴器233与连接销232的轴向位移增加，进而使得珩磨头2的轴向长度增加，珩磨头2的刚性下降，容易导致珩偏；当油石托架241与锥体231之间的配合锥面倾斜于转动壳体221的中轴线的倾斜角度大于12°时，垂直正向压力增加，摩擦力增加，无法保证磨削油石25进给的可靠性。优选地，油石托架241与锥体231之间的配合锥面倾斜于转动壳体221的中轴线的倾斜角度为10°。
如图3所示，本实施例中，转动主体22还包括套设于转动壳体221上并与第一定位孔11间隙配合的配合套筒222以及套设于转动壳体221上并与配合套筒222抵接的用于转动抵压固定配合套筒222的固定螺母223，固定螺母223与转动壳体221螺纹连接。具体地，通过配合套筒222与第一定位孔11间隙配合，以使转动主体22与第一定位孔11同轴，进而使转动主体22与深孔零件同轴，从而提高加工后的产品质量。
如图2所示，本实施例中，配合套筒222与第一定位孔11间隙配合的配合间隙范围为0.01-0.05㎜。具体地，当配合套筒222与第一定位孔11间隙配合的配合间隙范围为0.01-0.05㎜时，珩磨头2与夹具体1配合稳定可靠，刚性显著提升，消除珩磨头2加工时的波动；当配合套筒222与第一定位孔11间隙配合的配合间隙小于0.01㎜时，配合套筒222和第一定位孔11的加工精度要求过高，制造成本大大提升；当配合套筒222与第一定位孔11间隙配合的配合间隙大于0.05㎜时，无法提供足够的刚性来消除珩磨头2波动，进而导致珩磨头2容易珩偏，影响加工质量。
如图1所示，本实施例中，校准机构3包括同轴布设于第二定位孔12内的定位衬套31、穿设于定位衬套31的用于穿过深孔零件上的深孔以使深孔零件与定位衬套31同轴布设的定位芯棒32以及用于将深孔零件压紧固定于夹具体1上的压紧件33。具体地，将定位衬套31同轴布设于第二定位孔12内，定位衬套31的外壁面与第二定位孔12的内壁面贴合，保证同轴度小于0.01，然后将定位芯棒32插入定位衬套31的内孔和深孔零件的深孔内，以使深孔零件与第二定位孔12同轴布设，在通过压紧件33将深孔零件压紧固定于夹具体1上，然后拔出定位芯棒32，避免干涉，以实现对深孔零件的校准，在校准后消除深孔零件中心与珩磨头2旋转中心的偏差，快捷方便，并且降低了加工时的珩磨头2震动，有效改善了深孔零件的深孔的椭圆与圆跳动等质量问题。
如图1和图2所示，本实施例中，压紧件33包括布设于夹具体1上的定位螺栓、套设于定位螺栓上的用于抵压深孔零件的压板以及套设于定位螺栓上并分别位于压板的上下两侧的用于压紧固定压板的两个定位螺母。具体地，在定位螺栓布设于夹具体1上后，先将一个定位螺母套设于定位螺栓上，以在压板抵压深孔零件时支撑压板，然后将另一个定位螺母套设于定位螺栓上，以通过两个定位螺栓抵压固定压板，进而压紧固定深孔零件。
如图1-图5所示，本实施例中，深孔零件用珩磨加工装置的工作过程如下：1、首先将配合衬套套设于转动壳体221上，转动拧紧固定螺母223；再将锥体231插入转动壳体221内，将联轴器233套设于转动壳体221上，并通过连接销232连接锥体231。2、使用丙酮胶将磨削油石25胶合于油石托架241上，然后将油石托架241放入壳体的容纳槽内与锥体231贴合，最后使用弹性件242将油石托架241捆绑于转动壳体221上。3、将转接头21连接立式珩磨机的主轴，然后将转动壳体221与转接头21连接。4、将夹具体1安装于立式珩磨机的加工工位上，然后将定位衬套31布设于第二定位孔12内，并保证珩磨头2与夹具体1的第一定位孔11同轴布设。5、将深孔零件安装于夹具体1上，然后插入定位芯棒32校正深孔零件的中心，并通过压紧件33压紧固定深孔零件，然后抽出定位芯棒32，以通过立式珩磨机驱动珩磨头2对深孔零件进行加工。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种深孔零件用珩磨加工装置，其特征在于，包括：
夹具体(1)，设有同轴间隔布设的第一定位孔(11)和第二定位孔(12)；
珩磨头(2)，与第一定位孔(11)间隙配合，用于伸入至深孔零件内以加工深孔零件上的深孔；
校准机构(3)，布设于夹具体(1)上，用于将深孔零件装夹定位于夹具体(1)上并使深孔零件上的深孔与第二定位孔(12)同轴布设；
驱动机构，与珩磨头(2)连接，用于驱动珩磨头(2)轴向移动和周向转动。
2.根据权利要求1所述的深孔零件用珩磨加工装置，其特征在于，珩磨头(2)包括与驱动机构的动力输出端连接的转接头(21)、与转接头(21)连接的转动主体(22)、沿转动主体(22)的轴向可活动地布设于转动主体(22)上的油石进给件(23)、布设于转动主体(22)上并与油石进给件(23)连接的用于通过油石进给件(23)的轴向移动以实现径向移动进而实现膨胀动作的油石膨胀件(24)以及布设于油石膨胀件(24)上的磨削油石(25)，转动主体(22)与第一定位孔(11)轴孔间隙配合。
3.根据权利要求2所述的深孔零件用珩磨加工装置，其特征在于，转动主体(22)包括与转接头(21)固定连接的转动壳体(221)，转动壳体(221)沿轴向开设有活动腔，转动壳体(221)的外壁沿轴向开设有与活动腔连通的活动槽，油石进给件(23)包括布设于活动腔内并与油石膨胀件(24)连接的锥体(231)、沿转动壳体(221)的径向穿过活动槽并与锥体(231)固定连接的连接销(232)以及沿转动壳体(221)的轴向可活动调节地套设于转动壳体(221)上并与连接销(232)固定连接的联轴器(233)。
4.根据权利要求3所述的深孔零件用珩磨加工装置，其特征在于，转动壳体(221)的外壁开设有与活动腔连通的容纳槽，油石膨胀件(24)包括布设于容纳槽内并与锥体(231)上的锥面贴合的油石托架(241)以及分别与油石托架(241)和转动壳体(221)连接的用于油石托架(241)径向向外移动后弹性复位的弹性件(242)，油石托架(241)与磨削油石(25)固定连接。
5.根据权利要求4所述的深孔零件用珩磨加工装置，其特征在于，转动壳体(221)的外壁沿周向间隔开设有与活动腔连通的多个容纳槽，油石托架(241)、磨削油石(25)、容纳槽三者一一对应布设。
6.根据权利要求4所述的深孔零件用珩磨加工装置，其特征在于，油石托架(241)与锥体(231)之间的配合锥面倾斜于转动壳体(221)的中轴线的倾斜角度范围为8°-12°。
7.根据权利要求3所述的深孔零件用珩磨加工装置，其特征在于，转动主体(22)还包括套设于转动壳体(221)上并与第一定位孔(11)间隙配合的配合套筒(222)以及套设于转动壳体(221)上并与配合套筒(222)抵接的用于转动抵压固定配合套筒(222)的固定螺母(223)，固定螺母(223)与转动壳体(221)螺纹连接。
8.根据权利要求7所述的深孔零件用珩磨加工装置，其特征在于，配合套筒(222)与第一定位孔(11)间隙配合的配合间隙范围为0.01-0.05㎜。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的深孔零件用珩磨加工装置，其特征在于，校准机构(3)包括同轴布设于第二定位孔(12)内的定位衬套(31)、穿设于定位衬套(31)内的用于穿过深孔零件上的深孔以使深孔零件与定位衬套(31)同轴布设的定位芯棒(32)以及用于将深孔零件压紧固定于夹具体(1)上的压紧件(33)。
10.根据权利要求9所述的深孔零件用珩磨加工装置，其特征在于，压紧件(33)包括布设于夹具体(1)上的定位螺栓、套设于定位螺栓上的用于抵压深孔零件的压板以及套设于定位螺栓上并分别位于压板的上下两侧的用于压紧固定压板的两个定位螺母。
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