CN116276164A - 涡轮转子上涡轮轴安装部加工的夹持方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涡轮转子上涡轮轴安装部加工的夹持方法，S1，将连接座与驱动装置连接，将弹性夹头与驱动装置上的直线驱动器固定；S2，将涡轮转子的鼻头穿过收紧盖并与弹性夹头配合，弹性夹头对鼻头形成初步夹持，涡轮转子的基余部分暴露在收紧盖的外部；S3，直线驱动器驱动弹性夹头直线进给；S4，涡轮转子的涡轮轴安装部的至少一部分位于台阶孔中或穿过台阶孔，转子本体与台阶孔的台阶面形成抵顶时，直线驱动器停止直线进给。本发明可以使涡轮转子两端分别获得轴向和径向定位，防止在切削涡轮轴安装部时使涡轮转子发生跳动。

Description

涡轮转子上涡轮轴安装部加工的夹持方法

技术领域

本发明涉及涡轮转子加工技术领域，具体涉及一种涡轮转子上涡轮轴安装部加工的夹持方法。

背景技术

成品的涡轮由涡轮转子和涡轮轴B组成，通常情况下，涡轮转子通过铸造成型后，涡轮转子具有转子本体A，在转子本体A的一端具有涡轮轴安装部C，在转子本体A的另一端具有鼻头D，涡轮轴安装部C和鼻头D分别凸出于转子本体A的轴向端面，涡轮轴安装部C呈环形，即涡轮轴安装部具有中心孔E，涡轮轴B的一端设有凸起部F，在凸起部F与涡轮轴B之间形成轴肩G，安装时，将凸起部F插入到涡轮轴安装部C的中心孔中，轴肩G则与涡轮轴安装部C的轴向端面配合，将涡轮轴安装部C的轴向端面与涡轮轴B上的轴肩G焊接，使得涡轮转子和涡轮轴B固定成一体。

由于涡轮是高速旋转的零件，因此，对于涡轮转子与涡轮轴B的装配要求比较高，而涡轮转子是铸造件，因此，需对铸造成型的涡轮轴安装部C进行机加工，特别是涡轮轴安装部C的轴向端面和中心孔，然而，由于涡轮轴安装部C和鼻头D的长度均较短，采用现有技术中的三爪卡盘一类的夹持机构无法直接对涡轮轴安装部C和鼻头D进行夹持，因此，现有技术中通常采用三爪卡盘对转子本体A的外圆进行夹持，虽然，三爪卡盘可以夹持外圆或在夹持外圆时能够施以轴向的拉力，使转子本体A具有鼻头D一端的轴向端面与三爪卡盘形成抵顶，但是鼻头D和被夹持的外圆基本位于同一端，在加工另一端的涡轮轴安装部C，涡轮轴安装部C会受到径向的切削力，从而导致涡轮轴安装部C产生跳动，造成加工精度下降，在涡轮轴安装部C自身精度无法保证的情况下，涡轮轴安装部C与涡轮轴B的装配精度也无法达到相应要求。

另外，CN109986102 A公开了一种涡轮轴组件鼻头中心孔加工夹紧工装，这种夹紧工装在首先适用于鼻头的加工，而且是将涡轮转子和涡轮轴装配好之后才对于鼻头进行加工，在装夹时，需将涡轮轴插入到卡盘上的中心孔中，依靠涡轮轴与卡盘的配合形成初始定位，显然，当这种装夹工装用于装夹涡轮转子(装夹涡轮转子的鼻头与卡盘上的中心孔对应，涡轮轴安装部则暴露在装夹工装的外部)时，也与上面的三爪卡盘面临相同的问题，即只有一端获得了轴向定位，在加工过程中会造成涡轮转子跳动。

发明内容

本发明提供一种涡轮转子上涡轮轴安装部加工的夹持方法，本发明可以使涡轮转子两端分别获得轴向和径向定位，防止在切削涡轮轴安装部时使涡轮转子发生跳动。

解决上述技术问题的技术方案如下：

涡轮转子上涡轮轴安装部加工的夹持方法，包括以下步骤：

S1，将连接座与驱动装置连接，将弹性夹头与驱动装置上的直线驱动器固定；

S2，将涡轮转子的鼻头穿过收紧盖并与弹性夹头配合，弹性夹头对鼻头形成初步夹持，涡轮转子的基余部分暴露在收紧盖的外部；

S3，直线驱动器驱动弹性夹头直线进给，使弹性夹头的锥面与收紧盖锥孔配合，弹性夹头在直线驱动器的作用下继续直线进给，弹性夹头驱使涡轮转子、收紧盖以及与收紧盖固定的推力座向轴向限位组件直线进给，在弹性夹头与收紧盖以及推力座、弹性部件的配合下，使弹性夹头对鼻头进一步产生夹紧力；

S4，涡轮转子的涡轮轴安装部的至少一部分位于台阶孔中或穿过台阶孔，转子本体与台阶孔的台阶面形成抵顶时，直线驱动器停止直线进给。

采用了上述方案，由于涡轮转子的一端的鼻头被弹性夹头所夹持，涡轮转子的一端与收紧盖抵顶，因此，涡轮转子的一端被轴向限位，以及涡轮转子的一端无法径向移动。对于涡轮转子的另一端而言，由于转子本体与台阶孔配合，即转子本体周面的一部分与台阶孔间隙配合，使得涡轮转子的另一端无法径向移动，转子本体的轴向端面又与台阶孔的台阶面抵顶，使得涡轮转子的另一端无法轴向移动。在对涡轮轴安装部进行切削加工时，涡轮轴安装部受到径力作用力的情况下，由于涡轮转子的两端分别被形成轴向和径向定位，因此，涡轮转子无法形成径向跳动。与现有技术比较本发明的有益效果为：

1、夹持牢固，满足了产品加工需求，保证产品垂直度和同轴度，且适用于多种型号的涡轮转子加工。

2、更换产品相对简单方便。

3、结构简单，零部件少，具有较好的经济性。

附图说明

图1为成品涡轮的分解图。

图2为本发明中的涡轮转子上涡轮轴安装部加工的夹具的剖视图(对产品形成夹持状态)。

图3为涡轮转子上涡轮轴安装部加工的夹具的一部分结构图(非夹持状态)。

图4为套管与推力座以及弹性夹头的装配图。

图5为套管的立体图。

图6为弹性夹头的立体图。

图7为另一种轴向限位组件的结构图。

附图中的标记：

转子本体A，涡轮轴B，涡轮轴安装部C，鼻头D，中心孔E，凸起部F，轴肩G，连接座1，通孔1a，安装孔1b，套管2，盲孔2a，径向开口2b，推力座3，第一通孔3a，推力座本体3b，装配座3c，弹性夹头4，第二连接部4a，夹块4b，插接部4c，收紧盖5，第二通孔5a，弹性部件6，第一连接部7，让位空间7a，限位部8，台阶孔8，快拆式压紧机构9。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细地说明。

如图1至图6所示，本发明的涡轮转子上涡轮轴安装部加工的夹具，包括连接座1、套管2，推力座3，弹性夹头4，收紧盖5、弹性部件6、轴向限位组件，下面对每部分以及各部分之间的关系进行详细说明：

如图1至图6所示，连接座1优先采用法兰盘，连接座1上设有通孔1a和安装孔1b，直线驱动器(图中未示出)穿过通孔1a，套管2的一端与连接座1固定，螺钉穿过安装孔1b后与套管2上设置的螺纹孔螺纹连接，从而使套管2与连接座1固定。

如图1至图6所示，推力座3与套管2的内孔配合，推力座3上设有第一通孔3a。本实施例中，推力座3包括推力座本体3b、装配座3c，第一通孔3a设置在推力座本体3b上，装配座3c设置在推力座本体3b的周面上，弹性部件6的一端与装配座3c配合。

如图1至图6所示，弹性夹头4用于夹持涡轮转子上的鼻头D，弹性夹头4与第一通孔3a配合，弹性夹头4的一端呈锥形，弹性夹头4包括用于连接直线驱动器的第二连接部4a以及夹持部，夹持部包括多个沿着第二连接部4a周向间隔布置的夹块4b，这些夹块4b的一端与第二连接部4a固定，夹块4b的另一端为自由端，夹块4b的厚度小于第二连接部4a的半径，使多个夹块4b之间形成鼻头D插入的插接部4c。

如图1至图6所示，收紧盖5用于弹性夹头4移动时对弹性夹头4产生径向收紧力，收紧盖5上设有第二通孔5a，第二通孔5a的至少一部分为锥孔，收紧盖5与推力座3的另一端固定。本实施例中，收紧盖5的外周面的一部分为锥面，第二通孔5a由锥孔和直孔组成，在锥孔和直孔之间形成限位部，弹性夹头4的锥形部穿过直孔后与锥孔配合，当弹性夹头4的圆柱段与锥孔和直孔之间的限位部抵顶时，弹性夹头4相对收紧盖5无法进一步直线进给，此时弹性夹头4将进给的动力传递到收紧盖5，使收紧盖5随同弹性夹头4一同直线运动。

如图1至图6所示，弹性部件6用于推力座3移动时对推力座3产生弹性阻力的，弹性部件6的一端与推力座3配合，弹性部件6的另一端与套管2配合，弹性部件6为弹簧。弹簧可以采用螺旋弹簧，也可以采用气弹簧，本实施例中，弹簧优先采用螺旋弹簧。

如图1至图6所示，本实施例中，套管2上设有盲孔2a，所述弹性部件6的另一端与盲孔2a配合。套管2的内壁面上设有用于与推力座3配合的径向开口2b，径向开口2b与所述盲孔2a连通。所述装配座3c的一部分与径向开口2b配合，装配座3c的另一部分与盲孔2a配合。

如图1至图6所示，装配座3c由圆柱段和胫部组成，胫部的一端与推力座本体3b固定，胫部的另一端与圆柱段固定，胫部与径向开口2b间隙配合，圆柱段与盲孔2a间隙配合。胫部的宽度小于圆柱段的外径，这样，圆柱段被限制在盲孔2a内，使得装配座3c只能沿盲孔2a轴向运动，装配座3c无法沿套管2的周向和径向运动。

如图1至图6所示，轴向限位组件的至少一部分环绕在收紧盖5周围，轴向限位组件包括第一连接部7、限位部8，第一连接部7的一端与套管2的另一端固定，限位部8与第一连接部7的另一端固定，限位部8上设有用于与涡轮转子的转子本体A配合的台阶孔8a。

如图1至图6所示，当转子本体A与台阶孔8a的台阶部形成抵顶时，转子本体A无法进一步轴向进给，以及推力座3，弹性夹头4，收紧盖5也无法进一步轴向进给，此时，涡轮轴安装部C的至少一部分位于台阶孔8a中或穿过台阶孔8a，涡轮轴安装部C到达预定的加工位置，即可采用切削装置对涡轮轴安装部C进行加工。

如图1至图6所示，第一连接部7为多个，相邻两个第一连接部7之间设有供涡轮转子通过的让位空间7a。本实施例中，第一连接部7为两个，两个第一连接部7之间具有两个让位空间7a，涡轮转子通过让位空间7a进入到轴向限位组件内部后，再将涡轮转子的鼻头D插入到夹块4b之间的插接部4c中。

采用上述结构的第一连接部7，可以使第一连接部7和限位部采用整体成型的结构。当然，如果不需要整体成型的结构，或者不同第一连接部7之间让位空间7a，第一连接部7和限位部8还可以采用如下结构：

如图7所示，第一连接部7呈筒状，第一连接部7和限位部8铰接，或者将限位部8盖在第一连接部7上，第一连接部7和限位部8之间可以采用快拆式压紧机构9进行压紧，快拆式压紧机构9包括铰接座、螺杆、压紧螺母以及压紧座，铰接座设置在第一连接部7的外周面上，螺杆的一端与铰接座铰接，螺杆的另一端与压紧螺母螺纹连接，压紧座设置在限位部8的周面上，压紧座上设有开口，螺杆与压紧座上的开口配合后，旋转压紧螺母，使压紧螺母与压紧座配合，从而使限位部8被压紧。

如图1至图6所示，涡轮转子上涡轮轴安装部加工的夹持方法，采用上述实施例的夹具，包括以下步骤：

S1，将连接座1与驱动装置连接，将弹性夹头4与驱动装置上的直线驱动器固定。本步骤中，所述驱动装置为机床，直线驱动器为安装在机床上的油缸或气缸。

S2，将涡轮转子的鼻头D穿过收紧盖5并与弹性夹头4配合，弹性夹头4对鼻头D形成初步夹持，涡轮转子的基余部分暴露在收紧盖5的外部；

S3，直线驱动器驱动弹性夹头4直线进给，使弹性夹头4的锥面与收紧盖5锥孔配合，弹性夹头4在直线驱动器的作用下继续直线进给，弹性夹头4驱使涡轮转子、收紧盖5以及与收紧盖5固定的推力座3向轴向限位组件直线进给，在弹性夹头4与收紧盖5以及推力座3、弹性部件6的配合下，使弹性夹头4对鼻头D进一步产生夹紧力。

步骤S3中，弹性夹头4对鼻头D进一步产生夹紧力的过程为：弹性夹头4在继续的进给过程中，推力座3对弹性部件6施加作用力，弹性部件6对推力座3产生反向的阻力，直线驱动器输出的直线进给作用力大于弹性部件6产生的反向阻力。该阻力通过收紧盖5传递到弹性夹头4，收紧盖5对弹性夹头4产生径向收紧力，使弹性夹头4进一步夹紧鼻头D。

S4，涡轮转子的涡轮轴安装部C的至少一部分位于台阶孔8a中或穿过台阶孔8a，转子本体A与台阶孔8a的台阶面形成抵顶时，直线驱动器停止直线进给。转子本体A周面的一部分与台阶孔8a间隙配合，转子本体A的轴向端面与台阶孔8a的台阶面抵顶。

由于涡轮转子的一端的鼻头D被弹性夹头4所夹持，涡轮转子的一端与收紧盖5抵顶，因此，涡轮转子的一端被轴向限位，以及涡轮转子的一端无法径向移动。对于涡轮转子的另一端而言，由于转子本体A与台阶孔8a配合，即转子本体A周面的一部分与台阶孔8a间隙配合，使得涡轮转子的另一端无法径向移动，转子本体A的轴向端面又与台阶孔8a的台阶面抵顶，使得涡轮转子的另一端无法轴向移动。在对涡轮轴安装部C进行切削加工时，涡轮轴安装部C受到径力作用力的情况下，由于涡轮转子的两端分别被形成轴向和径向定位，因此，涡轮转子无法形成径向跳动。

最后应说明的是：以上各实施例仅仅为发明的较优实施例用以说明发明的技术方案，而非对其限制，更不是限制发明的专利范围；尽管参照前述各实施例对发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离发明各实施例技术方案的范围；另外，将发明的技术方案直接或间接的运用在其他相关的技术领域，均同理包括在发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.涡轮转子上涡轮轴安装部加工的夹持方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1,将连接座(1)与驱动装置连接，将弹性夹头(4)与驱动装置上的直线驱动器固定；

S2，将涡轮转子的鼻头(D)穿过收紧盖(5)并与弹性夹头(4)配合，弹性夹头(4)对鼻头(D)形成初步夹持，涡轮转子的基余部分暴露在收紧盖(5)的外部；

S3，直线驱动器驱动弹性夹头(4)直线进给，使弹性夹头(4)的锥面与收紧盖(5)锥孔配合，弹性夹头(4)在直线驱动器的作用下继续直线进给，弹性夹头(4)驱使涡轮转子、收紧盖(5)以及与收紧盖(5)固定的推力座(3)向轴向限位组件直线进给，在弹性夹头(4)与收紧盖(5)以及推力座(3)、弹性部件(6)的配合下，使弹性夹头(4)对鼻头(D)进一步产生夹紧力；

S4，涡轮转子的涡轮轴安装部(C)的至少一部分位于台阶孔(8a)中或穿过台阶孔(8a)，转子本体(A)与台阶孔(8a)的台阶面形成抵顶时，直线驱动器停止直线进给。

2.根据权利要求1所述的涡轮转子上涡轮轴安装部加工的夹持方法，其特征在于，步骤S1中，所述驱动装置为机床，直线驱动器为安装在机床上的油缸或气缸。

3.根据权利要求1所述的涡轮转子上涡轮轴安装部加工的夹持方法，其特征在于，步骤S3中，弹性夹头(4)对鼻头(D)进一步产生夹紧力的过程为：弹性夹头(4)在继续的进给过程中，推力座(3)对弹性部件(6)施加作用力，弹性部件(6)对推力座(3)产生反向的阻力，该阻力通过收紧盖(5)传递到弹性夹头(4)，收紧盖(5)对弹性夹头(4)产生径向收紧力，使弹性夹头(4)进一步夹紧鼻头(D)。

4.根据权利要求3所述的涡轮转子上涡轮轴安装部加工的夹持方法，其特征在于，所述直线驱动器输出的直线进给作用力大于弹性部件(6)产生的反向阻力。

5.根据权利要求1所述的涡轮转子上涡轮轴安装部加工的夹持方法，其特征在于，转子本体(A)周面的一部分与台阶孔(8a)间隙配合，转子本体(A)的轴向端面与台阶孔(8a)的台阶面抵顶。

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