一种长管型零件内孔珩磨器及其珩磨方法与流程

本发明属于切削加工技术领域，具体涉及一种可对任意长度管型零件的内孔进行磨削加工的内孔珩磨器及其珩磨方法。

背景技术：

珩磨加工是一种使工件加工表面达到高精度、高表面质量、高寿命的一种高效加工方法，可有效地提高尺寸精度、形状精度和减小Ra值，但不能提高孔与其他表面的位置精度。珩磨一般采用珩磨机，机床主轴与珩磨头一般是浮动联接；但为了提高纠正工件几何形状的能力，也可以用刚性联接。

为了增加其加工范围，现有珩磨设备通常都比较高大，制造成本高，适合成熟零件的批量生产，对于新品少量零件的生产，其成本太高，增加了研发费用。

而对于与机床主轴刚性联接的珩磨加工，由于珩磨杆的长度随管型零件长度的增加而加长，并由于内孔尺寸的限制，珩磨杆刀杆直径不可能无限制加大，因而位于远端的磨削点的刚度变弱，在切削力作用下其变形量也随长度的增加而增大，最终导致加工后的管内壁呈不规则的锥形，影响内孔的直线度和粗糙度。

针对上述问题，若能提出一种新结构的珩磨设备，并改变加工方法，使珩磨杆长度恒定，不用随内孔长度增加而加长，则可大幅提高刀具刚度，减少切削变形量，显著改善加工质量，降低加工成本，对根本解决长管型零件内壁的加工难题具有重要意义。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种长管型零件内孔珩磨器及其珩磨方法，其珩磨杆长度恒定、不用加长，可在任意长度的内孔内进行珩磨加工，以解决现有技术由于刀杆长度随零件长度的增加而加长所导致加工质量不高的问题。

为达到上述目的，本发明之一提供如下技术方案：

一种长管型零件内孔珩磨器，包括珩磨头组件和珩磨制动组件，所述珩磨头组件包括气动马达和与马达转轴可拆卸固定的珩磨头，所述珩磨制动组件包括外壳以及设置在外壳内的制动器和相互独立的驱动气路及行进气路，所述外壳为一端开口、一端封闭的圆柱筒，气动马达从开口端进入圆柱筒内与圆柱筒固定，所述驱动气路为设置在圆柱筒封闭端与气动马达连通的轴向进气孔，所述行进气路多个均布在所述圆柱筒筒体圆周方向与轴向方向呈一定夹角指向加工内壁的倾斜气孔，所述制动器包括弹性轮、转轴、固定架和移动导向杆，所述弹性轮通过转轴固定在固定架上，所述外壳上设置有用于所述移动导向杆在其径向移动的导向滑道，所述移动导向杆滑动设置在导向滑道上，一端与固定架固定，一端通过限位台阶限制在储气腔内，在储气腔的一端上设置有用于对弹性轮提供预紧力的预紧弹簧。

进一步，所述移动导向杆设置在弹性轮的中部。

进一步，所述一定夹角为0-30°。

进一步，外壳上还设置有可与加工内壁贴合固定的弹性制动气囊。

进一步，外壳后端设置有用于驱动珩磨设备在内壁移动的行进驱动翼。

进一步，移动导向杆一端一体设置有弹簧芯轴，所述预紧弹簧套装于所述弹簧芯轴上。

本发明之二提供如下技术方案：

采用如上所述的长管型零件内孔珩磨器的珩磨方法，包括如下步骤：

S1、根据不同孔径选择不同刚度系数的预紧弹簧，得到额定制动力；

S2、将驱动气路及行进气路分别与外部气源连通，并在连通的管路上设置控制阀；

S3、将打磨器放置在打磨始端，启动驱动气路的控制阀；

S4、打磨一段时间后，关闭驱动气路的控制阀，启动行进气路的控制阀；

S5、移动一段距离后，关闭行进气路的控制阀，启动驱动气路的控制阀；

S6、重复S4、S5，直至打磨至打磨末端；

S7、将打磨器放置在打磨末端，启动驱动气路的控制阀；

S8、打磨一段时间后，关闭驱动气路的控制阀，启动行进气路的控制阀；

S9、移动一段距离后，关闭行进气路的控制阀，启动驱动气路的控制阀；

S10、重复S8、S9，直至打磨结束。

进一步，所述一段时间是指珩磨头珩磨其与自身长度相当的内孔区域，其质量达到设定要求所花费的时间。

进一步，所述一段距离应小于珩磨头的长度。

本发明的有益效果在于：

1)本发明通过驱动气路提供打磨头的驱动力，实现在内孔内的打磨操作，并通过预紧弹簧对弹性轮提供预紧力，进而可将打磨器固定在工件的内壁上，防止打磨中位置的变化，从而保证加工精度，还通过行进气路提供向打磨方向的推力，驱使打磨设备的移动，从而实现移动作业。

2)本发明适用于任意长度的内孔加工，促进了长内孔加工的经济性、实用性及可靠性，是对切削加工的有益补充和丰富，具有较高的实用及经济价值。

3)本发明只有一个珩磨头和珩磨制动组件，其结构简单，且易于加工，其制造成本也可显著降低。

4)本发明通过正向和逆向珩磨，可避免珩磨末端无法珩磨的问题，同时，也可对接珩磨纹路，满足质量要求。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明的三维图；

图2为本发明的主视图；

图3为图2的左视图；

图4为本发明的剖视图；

图5为图4的局部放大图。

附图标记：

1-珩磨头组件；2-珩磨制动组件；3-气动马达；4-珩磨头；5-外壳；6-轴向进气孔；7-导向滑道；8-倾斜气孔；9-制动器；10-弹性轮；11-预紧弹簧；12-转轴；13-固定架；14-移动导向杆；15-限位凸阶；16-弹簧芯轴。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图1-5所示，一种长管型零件内孔珩磨器，包括珩磨头组件1和珩磨制动组件2，具体的，珩磨头组件包括气动马达3和与马达转轴可拆卸固定的珩磨头4，珩磨制动组件包括外壳5以及设置在外壳内的制动器和相互独立的驱动气路及行进气路，外壳为一端开口、一端封闭的圆柱筒，气动马达从开口端进入圆柱筒内与圆柱筒固定，驱动气路为设置在圆柱筒封闭端与气动马达连通的轴向进气孔6，压缩空气从轴向进气孔6进入，推动气动马达旋转，进而驱动珩磨头工作。

行进气路为多个均布在圆柱筒筒体圆周方向，且与轴向方向呈一定夹角并指向加工内壁的多个倾斜气孔8，本实施例的一定夹角α为0-30°，如图4所示，众所周知，与轴线呈任意夹角，均存在侧向分力，因此，理论上，平行于轴线方向其产生的空气推力是最大的，但本发明的行进实际上是一种倒退操作，其气孔前方存在珩磨头，珩磨头会对空气流产生阻挡，减弱空气推力，且珩磨头转轴长度又不能设计过长，因此，一定夹角α最优为10-20°，其大于这个角度则会产生过大的分力，轴向空气推力减小，小于这个角度则会受到珩磨头的阻挡，减弱空气推力。

制动器9包括弹性轮10、转轴12、固定架13和移动导向杆14，弹性轮通过转轴固定在固定架上，外壳上设置有用于所述移动导向杆在其径向移动的导向滑道7，移动导向杆滑动设置在导向滑道上，一端与固定架固定，一端通过限位台阶15限制在储气腔内，在储气腔的一端上设置有用于对弹性轮提供预紧力的预紧弹簧11，在预紧弹簧11的作用下，推动弹性轮垂直贴紧于加工内壁，如图5所述，同时，由于止制动器在圆周方向均均设置，因此，对珩磨制动组件的多个压紧力是均匀的，使其更固定效果更好。

作为本实施例的改进，外壳上还设置有可与加工内壁贴合固定的弹性制动气囊，弹性制动气囊也呈环状设置在外壳上，当需要进一步制动时，可对弹性制动气囊充气，其在气压作用下，其膨胀与加工内壁贴合固定，提高摩擦阻尼和摩擦力。

作为本实施例的改进，外壳后端设置有用于驱动珩磨设备在内壁移动的行进驱动翼，本实施例的行进驱动翼与气动马达连接，可在气动马达的作用下旋转工作，并产生向前或向后行进驱动力，可补充行进气路的行进驱动的不足，也可抵消行进气路的驱动力，提高或降低行进速度。

本实施例中，移动导向杆一端还一体设置有弹簧芯轴16，预紧弹簧套装于弹簧芯轴16上，可将弹性恢复力限制在轴向方向。

采用如上所述的长管型零件内孔珩磨器的珩磨方法，包括如下步骤：

S1、根据不同孔径选择不同刚度系数的预紧弹簧，得到额定制动力；

S2、将驱动气路及行进气路分别与外部气源连通，并在连通的管路上设置控制阀；

S3、将打磨器放置在打磨始端，启动驱动气路的控制阀，弹性轮在预紧弹簧的作用下，弹性轮弹性变形，将珩磨设备固定在珩磨位置；

S4、当珩磨头珩磨完成其与自身长度相当的内孔区域、且其质量达到设定要求时，关闭驱动气路的控制阀，启动行进气路的控制阀，在空气推力下，珩磨设备倒退；

S5、待珩磨设备倒退一个小于珩磨头长度的距离后，关闭行进气路的控制阀，启动驱动气路的控制阀；

S6、重复S4、S5，直至打磨至打磨末端；

S7、将打磨器放置在打磨末端，启动驱动气路的控制阀；

S8、当珩磨头珩磨完成其与自身长度相当的内孔区域、且其质量达到设定要求时，关闭驱动气路的控制阀，启动行进气路的控制阀；

S9、待珩磨设备倒退一个小于珩磨头长度的距离后，关闭行进气路的控制阀，启动驱动气路的控制阀；

S10、重复S8、S9，直至打磨结束。

当然，根据需要也可以采取边珩磨边倒退的方式进行。

本实施例的技术效果：

1)本发明本发明通过驱动气路提供打磨头的驱动力，实现在内孔内的打磨操作，并通过预紧弹簧对弹性轮提供预紧力，进而可将打磨器固定在工件的内壁上，防止打磨中位置的变化，从而保证加工精度，还通过行进气路提供向打磨方向的推力，驱使打磨设备的移动，从而实现移动作业。

2)本发明适用于任意长度的内孔加工，促进了长内孔加工的经济性、实用性及可靠性，是对切削加工的有益补充和丰富，具有较高的实用及经济价值。

3)本发明只有一个珩磨头和珩磨制动组件，其结构简单，且易于加工，其制造成本也可显著降低。

4)本发明通过正向和逆向珩磨，可避免珩磨末端无法珩磨的问题，同时，也可对接珩磨纹路，满足质量要求。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。