CN114800092B - 管工件磨削加工用工装夹具及其使用方法 - Google Patents

管工件磨削加工用工装夹具及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种管工件磨削加工用工装夹具，包括：第一顶尖和第二顶尖；与所述第一轴向过油通孔连接的进油管以及与所述第二轴向过油通孔连接的出油管，所述进油管或/和出油管上设置有压力表；第一堵头，所述第一堵头具有伸入管工件其中一端内腔的第一密封部，所述第一堵头设置有与所述第一顶尖的出油端对应的第一过油孔结构；第二堵头，所述第二堵头具有伸入管工件另外一端内腔的第二密封部，所述第二堵头设置有与所述第二顶尖的进油端对应的第二过油孔结构；液压站，所述液压站的出油口与所述进油管的进油端连接，所述液压站的回油口与所述出油管的出油端连接。本发明还公开了一种管工件磨削加工用工装夹具的使用方法。

Description

管工件磨削加工用工装夹具及其使用方法
技术领域
本发明涉及机械磨削加工工装技术领域，具体涉及一种管工件磨削加工用工装夹具及其使用方法。
背景技术
碳纤维是发展国防军工与国民经济的重要战略物资，属于技术密集型的关键材料。碳纤维碳材料已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用。从航天、航空、汽车、电子、机械、化工、轻纺等民用工业到运动器材和休闲用品等。
碳纤维管是其中常用的一个零件，碳纤维管又细又长并且很薄，外圆精度要求很高，例如：一米长的碳纤维管圆柱度一般要求在0.01mm以内，传统加工方法保证不了。同时表面硬度也很硬，只能通过磨床进行加工。由于碳纤维管是长的薄壁套件，加工过程中产生的热量容易导致工件变形，同时中间支撑强度不足，容易发颤，导致磨削出来的工件尺寸精度满足不了要求，且加工效率很低，成品率低。
目前有中国专利授权公告号CN212917193U公开了一种非标薄壁管胚液压胀管工装，但是该专利是利用液压胀管，不是用以夹紧固定工件，不能解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的上述不足和缺陷，提供一种管工件磨削加工用工装夹具及其使用方法，以解决上述问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
管工件磨削加工用工装夹具，包括：
第一顶尖，所述第一顶尖的中部设置有第一轴向过油通孔；
第二顶尖，所述第二顶尖的中部设置有第二轴向过油通孔；
与所述第一轴向过油通孔连接的进油管以及与所述第二轴向过油通孔连接的出油管，所述进油管或/和出油管上设置有压力表；
与所述第一顶尖的出油端连接的第一堵头，所述第一堵头具有伸入管工件其中一端内腔的第一密封部，所述第一堵头设置有与所述第一顶尖的出油端对应的第一过油孔结构；
与所述第二顶尖的进油端连接的第二堵头，所述第二堵头具有伸入管工件另外一端内腔的第二密封部，所述第二堵头设置有与所述第二顶尖的进油端对应的第二过油孔结构；
液压站，所述液压站的出油口与所述进油管的进油端连接，所述液压站的回油口与所述出油管的出油端连接。
在本发明的一个优选实施例中，所述液压站具有制冷模块。
在本发明的一个优选实施例中，所述第一顶尖的出油端外端设置为第一锥面结构，所述第一过油孔结构包括第三轴向过油通孔，所述第三轴向过油通孔与第一顶尖的出油端对应的一端设置为与所述第一锥面结构配合的第二锥面结构。
在本发明的一个优选实施例中，所述第二过油孔结构包括设置在第二密封部外周面上的一个轴向盲孔、与所述轴向盲孔连接的径向连接孔以及与所述径向连接孔连接的第四轴向过油通孔。
在本发明的一个优选实施例中，所述第二顶尖的进油端外端设置为第三锥面结构，所述第四轴向过油通孔与第二顶尖的进油端对应的一端设置为与所述第三锥面结构配合的第四锥面结构。
在本发明的一个优选实施例中，所述第一密封部、第二密封部的外表面均设置有与管工件的内壁过盈配合的密封胶。
在本发明的一个优选实施例中，所述第一顶尖设置在第一安装座上，所述第一安装座与第一直线运动装置连接。
在本发明的一个优选实施例中，所述第二顶尖设置在第二安装座上，所述第二安装座与第二直线运动装置连接。
在本发明的一个优选实施例中，还包括一转动驱动装置，所述第一堵头或第二堵头上设置有拨盘，所述转动驱动装置的转动端与所述拨盘连接以带动所述第一堵头或第二堵头转动，进而带动管工件转动。
在本发明的一个优选实施例中，所述转动驱动装置包括同轴设置在所述第一顶尖中部的转动盘以及驱动所述转动盘转动的转动电机，所述转动盘上设置有与所述拨盘连接的拨杆。
在本发明的一个优选实施例中，所述进油管或/和出油管上设置有节流阀。
一种如上述任一技术方案所述的管工件磨削加工用工装夹具的使用方法，包括如下步骤：
1)将需要加工的管工件两端分别利用第一堵头、第二堵头密封；
2)将第一顶尖的出油端对准插入第一过油孔结构的进油端，将第二顶尖的进油端对准插入第二过油孔结构的出油端，并且调节第一顶尖和第二顶尖的位置，使得第一顶尖和第二顶尖支撑管工件；
3)开启液压站，调节适当的压力，使得管工件内部填充满液压油，排出管工件内部空气；
4)带动管工件转动，利用磨床对管工件外表面进行加工。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤4)中利用转动驱动装置带动管工件转动。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤3)中，保证第二密封部外周面上的轴向盲孔朝上，以便排出管工件内部空气。
由于采用了如上的技术方案，本发明的有益效果如下：
1、传统的胀套支撑不能保证每个点受力均衡，碳钎维管太长时无法制造，容易造成磨削后的工件圆度不稳定，而本发明的工装夹具通过内部压力能均匀支撑管工件内壁，保证受力均匀。
2、管工件内部充满压力油后，提高了碳钎维管的刚性，同时液压油也有吸收震动的功能，能解决磨削时发颤问题。
3、内部充满液压油是流动性的，可以带走磨削时产生的热量，通过液压站(带制冷)的循环可以把热量带走，减少局部热变形，提高碳钎维管圆度。
4、碳钎维管一般很长，磨削时间长，两端的专用顶尖带有轴向过油通孔，开启液压站后会有少量的液压油从轴向过油通孔渗出，能好地对过油孔结构起到降温和润滑作用，保证顶尖与堵头之间的相对转动，提高加工质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种实施例的结构示意图(省略液压站及其相关部件)。
图2是图1的主视图。
图3是图1的俯视图。
图4是本发明一种实施例的剖视图。
图5是本发明一种实施例的局部放大剖视图。
图6是本发明一种实施例的第一堵头的剖视图。
图7是本发明一种实施例的第二堵头的剖视图。
图8是本发明一种实施例的第一堵头或者第二堵头的剖视图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本发明。
参见图1至图8所示，管工件磨削加工用工装夹具包括第一顶尖100、第二顶尖200、进油管300、出油管400、第一堵头500、第二堵头600、液压站700。
第一顶尖100的中部设置有第一轴向过油通孔110，第二顶尖200的中部设置有第二轴向过油通孔210，第一顶尖100、第二顶尖200面向管工件1的一端分别设置为第一锥形结构120、第三锥形结构220。本实施例中的管工件1为碳钎维管，当然也可以为其他待加工的管工件，例如钢管。进油管300与第一轴向过油通孔110连接，出油管400与第二轴向过油通孔210连接。本实施例中的进油管300和出油管400的一端分别伸入第一顶尖100、第二顶尖200的内腔，进油管300和出油管400的另一端分别与液压站700通过进油软管710、回油软管720连接，使得液压站700的出油口与进油管300的进油端连接，液压站700的回油口与出油管400的出油端连接。进油管300和出油管400可以为钢制带螺纹管。本实施例中的液压站700具有制冷模块，使得经过液压站700的回流油可以经过冷却后再进行循环使用，提高液压油给管工件1的冷却效率。进油管300或/和出油管400上设置有压力表10，进油管300或/和出油管400上设置有节流阀20，本实施例中的进油管300上设置有压力表10，出油管400上设置有节流阀20，所以可以调节液压站700的压力及流量，用于给管工件1提供合适的压力。
第一堵头500与第一顶尖100的出油端连接，第一堵头500具有伸入管工件1其中一端内腔的第一密封部510，第一堵头500设置有与第一顶尖100的出油端对应的第一过油孔结构520。本实施例中，第一顶尖100的出油端外端设置为第一锥面结构120，第一过油孔结构520包括第三轴向过油通孔，第三轴向过油通孔与第一顶尖100的出油端对应的一端设置为与第一锥面结构120配合的第二锥面结构521。所以第一顶尖100与第一堵头500可以具有自定心作用，而且第一顶尖100的第一锥面结构120在液压站开始工作后会有少量的液压油从第一轴向过油通孔110渗出，能好地对第一过油孔结构520起到降温和润滑作用，保证第一顶尖100与第一堵头500之间的相对转动，提高加工质量。第一密封部510为与管工件1内壁适应的台阶孔，第一密封部510的外表面设置有与管工件1的内壁过盈配合的密封胶511，保证第一堵头500与管工件1之间的密封效果。
第二堵头600与第二顶尖200的进油端连接，第二堵头600具有伸入管工件1另外一端内腔的第二密封部610，第二堵头600设置有与第二顶尖200的进油端对应的第二过油孔结构620。本实施例中，第二顶尖200的进油端外端设置为第三锥面结构220，第二过油孔结构620包括设置在第二密封部610外周面上的一个轴向盲孔621、与轴向盲孔621连接的径向连接孔622以及与径向连接孔622连接的第四轴向过油通孔623，第四轴向过油通孔623与第二顶尖200的进油端对应的一端设置为与第三锥面结构220配合的第四锥面结构624。所以第二顶尖200与第二堵头600可以具有自定心作用，而且第二顶尖200的第三锥面结构220在液压站开始工作后会有少量的液压油从第四轴向过油通孔623渗出，能好地对第二过油孔结构620起到降温和润滑作用，保证第二顶尖200与第二堵头600之间的相对转动，提高加工质量。第二密封部610为与管工件1内壁适应的台阶孔，第二密封部610的外表面设置有与管工件1的内壁过盈配合的密封胶611，保证第二堵头600与管工件1之间的密封效果。而且，轴向盲孔621设置在第二密封部610外周面上，当需要给管工件1内部注入液压油时，保证第二密封部外周面上的轴向盲孔621朝上，以便排出管工件1内部空气。
为了进一步方便装配以及固定管工件1，第一顶尖100设置在第一安装座30上，第一安装座30与第一直线运动装置(图中未示出)连接，通过第一直线运动装置可以改变第一安装座30的位置，进而改变第一顶尖100的位置。本实施例中的第一安装座30可以滑动设置，第一直线运动装置可以为直线电机或者气缸。第二顶尖200设置在第二安装座40上，第二安装座40与第二直线运动装置(图中未示出)连接，通过第二直线运动装置可以改变第二安装座40的位置，进而改变第二顶尖200的位置。本实施例中的第二安装座40可以滑动设置，第二直线运动装置可以为直线电机或者气缸。
为了使得本发明可以驱动管工件1转动，本发明还包括一转动驱动装置800，第一堵头500或第二堵头600上设置有拨盘，转动驱动装置800的转动端与拨盘连接以带动第一堵头500或第二堵头600转动，进而带动管工件1转动。本实施例中，转动驱动装置800包括同轴设置在第一顶尖100中部的转动盘820以及驱动转动盘820转动的转动电机810，转动盘820通过轴承组件套设在第一顶尖100上，使得第一顶尖100不会跟随转动盘820的转动而转动，转动电机810设置在第一安装座30的一侧，转动电机810的输出端连接有第一带轮811，转动盘820的外周设置有与第一带轮811对应的第二带轮821，转动盘820上设置有与第一堵头500上的拨盘830连接的拨杆840，所以转动电机810可以带动转动盘820转动，而转动盘820的转动通过拨杆840与拨盘830作用带动第一堵头500转动，进而带动管工件1转动。
一种管工件磨削加工用工装夹具的使用方法，包括如下步骤：
1)将需要加工的管工件1两端分别利用第一堵头500、第二堵头600密封；
2)将第一顶尖100的出油端对准插入第一过油孔结构520的进油端，将第二顶尖200的进油端对准插入第二过油孔结构620的出油端，并且调节第一顶尖100和第二顶尖200的位置，使得第一顶尖100和第二顶尖200支撑管工件1；
3)开启液压站700，调节适当的压力，使得管工件1内部填充满液压油2，排出管工件1内部空气，该步骤中，保证第二密封部610外周面上的轴向盲孔621朝上，以便排出管工件1内部空气；
4)带动管工件1转动，利用磨床900对管工件1外表面进行加工，该步骤中，利用转动驱动装置800带动管工件1转动。
加工过程中，管工件1内部充满压力油后，提高了碳钎维管的刚性，同时液压油也有吸收震动的功能，能解决磨削时发颤问题。而且管工件1内部压力能均匀支撑管工件内壁，保证受力均匀。同时，管工件1内部充满液压油是流动性的，可以带走磨削时产生的热量，通过液压站700的循环可以把热量带走，减少局部热变形，提高碳钎维管圆度。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，例如，本实施例中利用液压油作为管工件内部的填充介质，也可以利用高压气体或者其他具有等效作用的流体作为管工件内部的填充介质，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (11)

1.管工件磨削加工用工装夹具，其特征在于，包括：
第一顶尖，所述第一顶尖的中部设置有第一轴向过油通孔；
第二顶尖，所述第二顶尖的中部设置有第二轴向过油通孔；
与所述第一轴向过油通孔连接的进油管以及与所述第二轴向过油通孔连接的出油管，所述进油管或/和出油管上设置有压力表；
与所述第一顶尖的出油端连接的第一堵头，所述第一堵头具有伸入管工件其中一端内腔的第一密封部，所述第一堵头设置有与所述第一顶尖的出油端对应的第一过油孔结构；
与所述第二顶尖的进油端连接的第二堵头，所述第二堵头具有伸入管工件另外一端内腔的第二密封部，所述第二堵头设置有与所述第二顶尖的进油端对应的第二过油孔结构；
液压站，所述液压站的出油口与所述进油管的进油端连接，所述液压站的回油口与所述出油管的出油端连接；
所述第一顶尖的出油端外端设置为第一锥面结构，所述第一过油孔结构包括第三轴向过油通孔，所述第三轴向过油通孔与第一顶尖的出油端对应的一端设置为与所述第一锥面结构配合的第二锥面结构；
所述第二过油孔结构包括设置在第二密封部外周面上的一个轴向盲孔、与所述轴向盲孔连接的径向连接孔以及与所述径向连接孔连接的第四轴向过油通孔，轴向盲孔设置在第二密封部外周面上，当需要给管工件内部注入液压油时，保证第二密封部外周面上的轴向盲孔朝上，以便排出管工件内部空气；
所述第二顶尖的进油端外端设置为第三锥面结构，所述第四轴向过油通孔与第二顶尖的进油端对应的一端设置为与所述第三锥面结构配合的第四锥面结构；
所以第一顶尖与第一堵头具有自定心作用，而且第一顶尖的第一锥面结构在液压站开始工作后会有少量的液压油从第一轴向过油通孔渗出，对第一过油孔结构起到降温和润滑作用，保证第一顶尖与第一堵头之间的相对转动，提高加工质量；
所以第二顶尖与第二堵头具有自定心作用，而且第二顶尖的第三锥面结构在液压站开始工作后会有少量的液压油从第四轴向过油通孔渗出，对第二过油孔结构起到降温和润滑作用，保证第二顶尖与第二堵头之间的相对转动，提高加工质量。
2.根据权利要求1所述的管工件磨削加工用工装夹具，其特征在于，所述液压站具有制冷模块。
3.根据权利要求1所述的管工件磨削加工用工装夹具，其特征在于，所述第一密封部、第二密封部的外表面均设置有与管工件的内壁过盈配合的密封胶。
4.根据权利要求1所述的管工件磨削加工用工装夹具，其特征在于，所述第一顶尖设置在第一安装座上，所述第一安装座与第一直线运动装置连接。
5.根据权利要求1所述的管工件磨削加工用工装夹具，其特征在于，所述第二顶尖设置在第二安装座上，所述第二安装座与第二直线运动装置连接。
6.根据权利要求1所述的管工件磨削加工用工装夹具，其特征在于，还包括一转动驱动装置，所述第一堵头或第二堵头上设置有拨盘，所述转动驱动装置的转动端与所述拨盘连接以带动所述第一堵头或第二堵头转动，进而带动管工件转动。
7.根据权利要求6所述的管工件磨削加工用工装夹具，其特征在于，所述转动驱动装置包括同轴设置在所述第一顶尖中部的转动盘以及驱动所述转动盘转动的转动电机，所述转动盘上设置有与所述拨盘连接的拨杆。
8.根据权利要求1所述的管工件磨削加工用工装夹具，其特征在于，所述进油管或/和出油管上设置有节流阀。
9.一种根据权利要求1至8任一权利要求所述的管工件磨削加工用工装夹具的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）将需要加工的管工件两端分别利用第一堵头、第二堵头密封；
2）将第一顶尖的出油端对准插入第一过油孔结构的进油端，将第二顶尖的进油端对准插入第二过油孔结构的出油端，并且调节第一顶尖和第二顶尖的位置，使得第一顶尖和第二顶尖支撑管工件；
3）开启液压站，调节适当的压力，使得管工件内部填充满液压油，排出管工件内部空气；
4）带动管工件转动，利用磨床对管工件外表面进行加工。
10.根据权利要求9所述的一种管工件磨削加工用工装夹具的使用方法，其特征在于，所述步骤4）中利用转动驱动装置带动管工件转动。
11.根据权利要求9所述的一种管工件磨削加工用工装夹具的使用方法，其特征在于，所述步骤3）中，保证第二密封部外周面上的轴向盲孔朝上，以便排出管工件内部空气。
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