一种长轴类零件磨加工外圆的找正工具及其使用方法与流程

本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种长轴类零件磨加工外圆的找正工具及其使用方法。

背景技术：

航空发动机细长涡轮轴外圆磨加工，由于受零件壁薄机械加工带来变形的影响、零件结构敞开性差，被加工零件材料为易变形材料，车加工后变形比较大，尺寸精度和位置精度难以保证，给后工序加工带来困难。各种零件的外圆跳动0.02mm，同轴度为外圆端面相对于基准垂直度为0.01mm，因此，加工难度极大，精密直径公差0.015mm，相对基准位置度原来采用普通的设备和数控设备组合加工，零件变形严重，受零件结构限制占用设备较多，生产周期长，难以保证批量生产的进度要求。

此外，采用传统的车加工存在诸多不利因素：细长涡轮轴由于加工过程中机械加工的径向力非常大，刀具径向进给力非常大，粗糙度加工不符合设计要求。在高速切削加工范围内，切削力随着切削速度的提高而减小，根据切削速度的提高幅度，切削力平均可减少30％以上，有利于对刚性较差的零件和薄壁零件的切削加工。高速切削加工时，切削以很高的速度排出，可带走大量的切削热，切削速度越高，带走的热量越多(90％以上)，传给工件的热量大幅度减少，有利于减小加工零件的内应力和热变形，提高加工精度。从动力学的角度，在高速切削加工过程中，切削力随切削速度的提高而降低，而切削力正是切削过程中产生振动的主要激动源。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种长轴类零件磨加工外圆的找正工具及其使用方法，主要应用于新一代航空发动机细长涡轮轴与轴承配合外圆磨加工，保证精密技术条件，解决细长涡轮轴靠芯棒加工的传统加工方法，短轴类零件加工过程中需要双顶加工时采用该工具加工更加方便快捷。

具体技术方案如下：

一种长轴类零件磨加工外圆的找正工具，所述找正工具安装在长轴零件安装端的一侧外侧，靠近磨床床头的一端，包括一体连接的套管和开口环，所述开口环内径等于长轴零件安装端的外径；所述套管内部可以插入安装可换顶尖座，可换顶尖座的锥形凹槽与顶尖匹配；所述开口环均匀对称开带有四个内螺纹的通孔，可与顶紧螺丝螺纹配合挤紧长轴零件的安装端。

一种长轴类零件磨加工外圆的找正工具的使用方法，使用上述找正工具，利用对称四点90°夹紧零件交叉找正方法，具体步骤如下：

(1)先将外圆磨床用于驱动零件旋转的主轴夹箍安装到找正工具上，再将找正工具套管内部插入安装可换顶尖座，可换顶尖座的锥形凹槽与顶尖匹配，顶尖与外圆磨床旋主轴安装好；

(2)测量好长轴零件右端内孔的尺寸，选配好相应的尾座顶尖，将选配好的尾座顶尖与外圆磨床旋主轴安装好；

(3)根据需要磨加工的长轴零件的轴向长度，调整好磨床尾顶尖与外圆磨床主轴的合适距离，调整好后将长轴零件安装到外圆磨床上；

(4)将外圆磨床调到手动状态，将百分表检测测头压到需要磨加工零件找正基准面上，在百分表量程范围内压紧两圈，使找正范围足够用，开动外圆磨床使长轴零件转动起来，观察百分表，长轴零件转动一圈后，百分表表针转动指示出跳动的高低点，在长轴零件上标注出高低点具体位置，在长轴零件高点位置的对称点，松动顶紧螺丝，同时零件转动180°，压紧顶紧螺丝，重复调整顶紧螺丝；

(5)按照步骤(4)反复操作，时刻观察找正百分表指针变化范围，直至零件找正基准面的跳动符合找正要求为止，然后可以对长轴零件磨加工。

所述夹箍可以替换成三爪卡盘或可实现旋转功能的拨叉。

与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：

(1)本发明采用外圆磨加工方法，将零件一次装夹过程中，以解决零件加工变形的问题、周期长、使用工装多、零件合格率低等技术问题。利用对称四点90°夹紧零件交叉找正方法，可消除长轴类外圆磨床制造间隙，在新一代航空发动机细长低压涡轮轴、短轴、鼓筒轴、柔性轴的制造中，以及传动减震系统、低压转子中具有广阔的应用前景。

(2)本发明可以节约磨加工需要的专用芯棒夹具的费用，满足了精度技术要求，克服零件的变形，有效缩短了零件的加工周期，节省夹具费用，在新一代航空发动机细长涡轮轴外圆磨加工工作的制造中，取得了明显的技术效果和经济效益。

(3)本发明的找正原理为：将找正工具安装到零件的左端(靠近磨床床头的一端)，在磨床床头一端安装三爪卡盘或可实现旋转功能的拨叉，零件右端采用尾座顶尖直接顶紧的安装方式，将零件安装到磨床上，采用磁力表加百分表打表找正方法。首先需要找正的基准面整圈跳动范围量为多少，如果百分表显示零件跳动量大，证明零件安装不正确，需要重新安装零件。将找正工具的四个找正顶紧螺钉重新调整顶紧位置，使四个顶紧螺钉行程的直径范围与零件外圆配合面直径相当，在零件装夹面安装在找正工具内，再将零件和找正工具一同安装到磨床上，用百分表找正零件找正面，将零件找正面利用找正工具的对称四点找正方法，达到要求后可以磨加工零件，找正精准，误差极低。

附图说明

图1为本发明找正工具与长轴零件的安装示意图；

图2为本发明找正工具的结构示意图。

图中，1—找正工具；2—顶紧螺丝；3—开口环；4—可换顶尖座；5—待磨加工面；6—尾座顶尖顶紧座；7—长轴零件；8—找正基准面；9—套管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围不受实施例所限。本实施例中需要磨加工的长轴零件7的表面待磨加工面5呈各种台阶面，变径尺寸共6处部位。

实施例1

图1为本发明找正工具与长轴零件的安装示意图，图2为本发明找正工具的结构示意图，如图所示：

本发明长轴类零件磨加工外圆的找正工具，安装在长轴零件安装端的一侧外侧，靠近磨床床头的一端，包括一体连接的套管9和开口环3，所述开口环3内径等于长轴零件安装端的外径；所述套管9内部可以插入安装可换顶尖座4，可换顶尖座4的锥形凹槽与顶尖匹配；所述开口环3均匀对称开四个带有内螺纹的通孔，可与顶紧螺丝2螺纹配合挤紧长轴零件7的安装端。

本发明长轴类零件磨加工外圆的找正工具的使用方法：使用上述找正工具，利用对称四点90°夹紧零件交叉找正方法：

(1)先将外圆磨床用于驱动零件旋转的主轴夹箍安装到找正工具上，再将找正工具套管9内部插入安装可换顶尖座4，可换顶尖座4的锥形凹槽与顶尖匹配，顶尖与外圆磨床旋主轴安装好；

(2)测量好长轴零件7右端内孔的尺寸，选配好相应的尾座顶尖，将选配好的尾座顶尖与外圆磨床旋主轴安装好；

(3)根据需要磨加工的长轴零件7的轴向长度，调整好磨床尾顶尖与外圆磨床主轴的合适距离，调整好后将长轴零件7安装到外圆磨床上；

(4)将外圆磨床调到手动状态，将百分表的检测测头压到需要磨加工零件找正基准面8上，在百分表量程范围内压紧两圈，使找正范围足够用，开动外圆磨床使长轴零件7转动起来，观察百分表，长轴零件7转动一圈后，百分表表针转动指示出高低点，在长轴零件7上标注出高低点具体位置，在长轴零件7高点位置的对称点，松动顶紧螺丝2，同时零件转动180°，压紧顶紧螺丝2，重复调整顶紧螺丝2；

(5)按照步骤(4)更换找正基准面8反复操作，将每个变径处逐一对正，时刻观察找正百分表指针变化范围，直至零件找正基准面的跳动符合找正要求为止，然后可以对长轴零件7磨加工。

实施例2

与实施例1不同之处在于，夹箍替换成三爪卡盘。

实施例3

与实施例1不同之处在于，夹箍替换成可实现旋转功能的拨叉。