CN115366001A - 一种半球型零件内孔高精度磨削辅助工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半球型零件内孔高精度磨削辅助工装，包括夹具体、联接筒、端盖及锥盘，锥盘上开设有适配于半球零件的内锥；夹具体上的导柱插入联接筒左端并固定，半球零件和锥盘依次插入联接筒右端；半球零件球面对着内锥，端面对着导柱的端面；导柱、锥盘与联接筒间的配合间隙小于0.001mm；端盖可拆卸地固定在联接筒右端，压紧锥盘以使半球零件自动找正；锥盘和端盖中心开孔，以便磨削砂轮加工半球零件。本发明具有如下优点：零部件少，结构简单；定位精度高；装拆方便，有助于提高加工效率。

Description

一种半球型零件内孔高精度磨削辅助工装

技术领域

本发明涉及磨削加工设备，具体涉及一种半球型零件内孔高精度磨削辅助工装。

背景技术

半球型轴承零件是半球型动压电机的关键部件，其内孔与端面的垂直度要求在0.001mm以内，球面与内孔轴线的偏心要求在0.001mm以内。

传统加工采用端面工装定位，将半球型轴承零件胶结在端面工装上，通过螺钉将端面工装固定至端面胎，找正半球的端面跳动和球面跳动，使用磨削砂轮加工半球型轴承零件的内孔。实际生产过程中，存在以下问题：由于半球型轴承零件与端面工装胶结，胶结层厚度不均匀，加工中要求找正球面跳动0.001mm，存在找正精度无法满足的情况，需要将半球型轴承零件与端面工装取下，重新胶结；同时，由于胶结力较小，在加工过程中经常发生掉落磕碰现象，造成零件报废；球面与内孔轴线的偏心指标合格率较低，指标超差后反复返工，导致加工效率极低。

CN113681465A公开的一种半球型轴承零件内孔高精度磨削装卡装置及方法，利用平面法兰压紧待加工半球型轴承零件，使其与球形法兰球面配合，利用球心重合自动找正的原理实现待加工半球型轴承零件的自动找正。该专利方案至少存在如下问题：

(1)零件多，结构复杂。

(2)精度难以保证。

一方面，其以卡套和弹簧作为压紧力提供机构，底座的轴向长度较长，而轴向长度越长，其右端的径向跳动量受主轴精度的影响越大；如果不计工装本身存在的误差，则对磨床的精度提出了极高的要求；对于安装于底座右端的球形法兰的位置(精度球面跳动为0.001mm)很难保证。

另一方面，利用球形法兰对待加工半球型轴承零件进行定位需要球形法兰具备极高的精度。该方案中要求待加工半球型轴承零件与球形法兰所设凹槽间的径向双边配合间隙为0.003～0.005mm，而在机械加工中对于内凹球面的高精度加工本身比较困难。理论上待加工半球型轴承零件与球形法兰所设凹槽实际为环线接触，接触环线位于球形法兰的内孔口附近，也即半球型轴承零件的球冠顶端附近。接触环的直径很小，总接触面积小，位置偏于一端(左端)，不易稳定，而磨削内孔的切削力主要为径向力，待加工半球型轴承零件在径向切削力作用下容易出现径向微位移(待加工半球型轴承零件与球形法兰所设凹槽间的径向双边配合间隙为0.003～0.005mm，存在微位移的空间)；且上座与底座径向双边配合间隙为0.002～0.003mm，即在弹簧力提供的轴向压力下，用于压紧待加工半球型轴承零件大端面的平面法兰具有径向移动的可能量为0.002～0.003mm。以上原因就很难保证将球面与内孔轴线的偏心要求控制在0.001mm以内。

(3)拆装麻烦。

每次安装待加工零件，都需要拆卸由卡套和弹簧组成的压紧力提供机构、抽出上座及平面法兰。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种结构简单，拆装方便，并且能够保证定位精度的半球型零件内孔高精度磨削辅助工装。

技术方案：本发明提供一种半球型零件内孔高精度磨削辅助工装，包括夹具体、联接筒和端盖，还包括锥盘，锥盘上开设有适配于半球零件的内锥；夹具体上的导柱插入联接筒左端并固定，半球零件和锥盘依次插入联接筒右端；半球零件球面对着内锥，端面对着导柱的端面；导柱、锥盘与联接筒间的配合间隙小于0.001mm；端盖可拆卸地固定在联接筒右端，压紧锥盘以使半球零件自动找正；锥盘和端盖中心开孔，以便磨削砂轮加工半球零件。

本发明的零件数量少，结构简单，各零件自身的精度容易得到保证；采用结构简单易加工的锥盘给半球零件定位，定位精度容易得到保证；安装及取出零件时，只需要卸下端盖即可，操作方便。

进一步地，导柱通过其上的外螺纹一与联接筒上的内螺纹一配合；联接筒通过其上的外螺纹二与端盖上的内螺纹二配合。

进一步地，下述的垂直度小于0.001，包括：锥盘的右端面与内锥的轴线的垂直度；联接筒的右端面与其内圆柱面的轴线的垂直度；以及，端盖的内端面与内螺纹二的轴心线的垂直度。设置垂直度小于0.001的目的在于保证端面间的贴合度，并且对于锥盘、联接筒及端盖而言，该精度易于保证。

进一步地，联接筒和端盖各自的外侧周向面上设有与月牙扳手配合使用的卡槽。

进一步地，导柱的端面上贴合设置有平面度高、光洁度高、摩擦系数小的滑动垫片，滑动垫片带有中心通孔。采用摩擦系数小的滑动垫片辅助锥盘给半球零件定位，使半球零件自动找正效果更好。

进一步地，滑动垫片采用陶瓷垫片。

进一步地，锥盘上开设有贯通两侧端面的透气孔。

进一步地，夹具体还包括与导柱同轴相连的联接盘，该联接盘用于联接磨床主轴端。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下显著优点：零部件少，结构简单；定位精度高；装拆方便，有助于提高加工效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的剖视图；

图3是夹具体的结构示意图；

图4是联接筒的结构示意图；

图5是锥盘的结构示意图；

图6是端盖的结构示意图；

附图标记：1，夹具体；1-1，联接盘；1-2，导柱；1-3，端面；1-4，外螺纹一；2，滑动垫片；3，锥盘；3-1，内锥；3-2，外圆柱面；3-3，内孔；3-4，透气孔；4，联接筒；4-1，内圆柱面；4-2，内螺纹一；4-3，右端面；4-4，外螺纹二；4-5，卡槽一；5，端盖；5-1，内端面；5-2，内螺纹二；5-3，通孔；5-4，卡槽二；6，半球零件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1和图2所示，一种半球型零件内孔高精度磨削辅助工装，包括夹具体1、滑动垫片2、锥盘3、联接筒4和端盖5。

结合图2和图3，夹具体1包括同轴相连的联接盘1-1和导柱1-2。夹具体1为一体结构，便于整体加工，容易保证导柱1-2与联接盘1-1的同轴度，端面1-3与导柱1-2的垂直度，联接盘1-1的左端面与夹具体1轴线的垂直度。联接盘1-1与磨床主轴端联接。

结合图2和图4，联接筒4为圆筒形件，内圆柱面4-1与导柱1-2的外圆柱面精密配合，控制配合间隙小于0.001mm。联接筒4的内螺纹一4-2与导柱1-2上设置的外螺纹一1-4配合。联接筒4的右端面4-3与内圆柱面4-1的轴线的垂直度小于0.001，该精度不难保证。在联接筒4外侧圆周面上均布有与月牙扳手适配的卡槽一4-5。

结合图2和图6，端盖5通过内螺纹二5-2与联接筒4右端的外螺纹二4-4配合，将端盖5固定在联接筒4的右端。端盖5的内端面5-1与联接筒4的右端面4-3精密贴合。内螺纹二5-2的轴心线与内端面5-1的垂直度小于0.001，以保证内端面5-1与联接筒4的右端面4-3的贴合度。端盖5的中心开设有通孔5-3，供磨削砂轮(也称为磨头)通过。在端盖5的外侧周向面上均布有与月牙扳手适配的卡槽二5-4。

两片带中心通孔的滑动垫片2贴合设置在导柱1-2的端面1-3上。滑动垫片2为平面度高，高光洁度，摩擦系数小的陶瓷垫片，滑动垫片2的外径略小于联接筒4的内径。半球零件6的端面与滑动垫片2贴合。

结合图2和图5，锥盘3的外圆柱面3-2与联接筒4的内圆柱面4-1精密配合，控制配合间隙小于0.001mm。锥盘3的左端设有内锥3-1，锥角大致为90度，内锥3-1的形状、精度及表面光洁度都容易得到保证(与CN113681465A中，球形法兰所设凹槽的加工相比简单得多，且没有尺寸精度要求)，内锥3-1的锥面与半球零件6的球冠表面接触。锥盘3的中心设有供磨削砂轮通过的内孔3-3。在锥盘3的两端面间还设有贯通的透气孔3-4。锥盘3的右端面与内锥3-1的轴线的垂直度小于0.001，该精度不难保证。

下面介绍本发明的使用方法。

(1)将夹具体1与内圆磨床联接，保证与机床主轴的同轴度小于0.001。

(2)将联接筒4通过螺纹联接安装在夹具体1的导柱1-2外，不要旋到位(距离最终安装完毕状态轴向预留大约半个到一个螺旋导程即可)，此时联接筒4的右端是开放的。

(3)将两片滑动垫片2贴紧端面1-3放置；将半球零件6的端面(平面)朝向滑动垫片2放置；将锥盘3置入联接筒4的右端孔内，内锥3-1朝向半球零件6的球冠放置；

(4)将端盖5安装到联接筒4的右端，采用两只月牙扳手，左手握住一只月牙扳手逆时针扣住联接筒4，右手握住另一只月牙扳手顺时针转动端盖5，确保端盖5的内端面5-1与联接筒4的右端面4-3精密贴合；

(5)左手握住的月牙扳手松开联接筒4，右手握住的另一只月牙扳手继续顺时针转动端盖5带动联接筒4顺时针转动，带动端盖5进一步向左移动。端盖5的内端面5-1推动锥盘3向左移动，内锥3-1与半球零件6的球冠面环面接触，给半球零件6自动找正，此过程中半球零件6的左端面与滑动垫片2间及两滑动垫片2间会有滑移。

(6)加工完成后，利用月牙扳手逆时针转动端盖5并松开取下，按序取出锥盘3，半球零件6及滑动垫片2，并分别进行清洗，清洁联接筒4右端内腔。

(7)加工下一半球零件，重复以上动作。

Claims (8)

1.一种半球型零件内孔高精度磨削辅助工装，包括夹具体(1)、联接筒(4)和端盖(5)，其特征在于：还包括锥盘(3)，锥盘(3)上开设有适配于半球零件(6)的内锥(3-1)；夹具体(1)上的导柱(1-2)插入联接筒(4)左端并固定，半球零件(6)和锥盘(3)依次插入联接筒(4)右端；半球零件(6)球面对着内锥(3-1)，端面对着导柱(1-2)的端面(1-3)；导柱(1-2)、锥盘(3)与联接筒(4)间的配合间隙小于0.001mm；端盖(5)可拆卸地固定在联接筒(4)右端，压紧锥盘(3)以使半球零件(6)自动找正；锥盘(3)和端盖(5)中心开孔，以便磨削砂轮加工半球零件(6)。

2.根据权利要求1所述的半球型零件内孔高精度磨削辅助工装，其特征在于：导柱(1-2)通过其上的外螺纹一(1-4)与联接筒(4)上的内螺纹一(4-2)配合；联接筒(4)通过其上的外螺纹二(4-4)与端盖(5)上的内螺纹二(5-2)配合。

3.根据权利要求2所述的半球型零件内孔高精度磨削辅助工装，其特征在于：下述的垂直度小于0.001，包括：锥盘(3)的右端面与内锥(3-1)的轴线的垂直度；联接筒(4)的右端面(4-3)与其内圆柱面(4-1)的轴线的垂直度；以及，端盖(5)的内端面(5-1)与内螺纹二(5-2)的轴心线的垂直度。

4.根据权利要求2所述的半球型零件内孔高精度磨削辅助工装，其特征在于：联接筒(4)和端盖(5)各自的外侧周向面上设有与月牙扳手配合使用的卡槽。

5.根据权利要求1所述的半球型零件内孔高精度磨削辅助工装，其特征在于：导柱(1-2)的端面(1-3)上贴合设置有平面度高、光洁度高、摩擦系数小的滑动垫片(2)，滑动垫片(2)带有中心通孔。

6.根据权利要求5所述的半球型零件内孔高精度磨削辅助工装，其特征在于：滑动垫片(2)采用陶瓷垫片。

7.根据权利要求1所述的半球型零件内孔高精度磨削辅助工装，其特征在于：锥盘(3)上开设有贯通两侧端面的透气孔(3-4)。

8.根据权利要求1所述的半球型零件内孔高精度磨削辅助工装，其特征在于：夹具体(1)还包括与导柱(1-2)同轴相连的联接盘(1-1)，该联接盘(1-1)用于联接磨床主轴端。

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