一种液胀式内孔精密研磨工装制造技术

本发明专利技术属于精密加工技术领域，本发明专利技术提供了一种液胀式内孔精密研磨工装，包括柱塞螺母、两套O型密封圈、两套Y型密封圈、膨胀套、研磨轴套、柱塞螺杆、油塞。该研磨工装采用薄壁的液压膨胀芯轴作为圆柱形薄壁研磨轴套的径向变形的驱动元件，通过拧动柱塞螺杆减小柱塞螺杆与柱塞螺母之间的距离，使膨胀芯轴腔室内的液压油压强增大，造成薄壁弹性膨胀套发生径向变形，进而驱动圆柱形弹性研磨轴套径向膨胀，从而实现了具有鼓形趋势内孔的精密研磨。该研磨工装可在车床上进行操作，具有结构简单、研磨轴套可更换、操作方便、内孔研磨精度高且不产生马鞍形误差等优点，能满足超高精度的内孔的研磨需求，具有良好的市场应用前景与推广价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于精密加工
，涉及一种液胀式内孔精密研磨工装。
技术介绍
研磨加工是一种超精密加工工艺，主要用于加工平面、圆柱面和球面等由简单几何元素构成的面形的超精密加工。目前，平面研磨的平面度一般能达到0.2～0.5μm；圆柱面研磨的圆度一般能达到0.2～0.5μm，圆柱度一般能达到0.5～1μm。内孔研磨需要外径略小于工件内孔直径且外径尺寸可在一定范围内微调的弹性轴套来实现。传统的内孔研磨工装多采用单圆锥面或双圆锥面轴和孔的相向运动，利用楔形运动的径向分量来实现研磨轴套的径向膨胀。这种研磨轴套的截面尺寸是变化的，致使研磨轴套各截面的刚度不一致，膨胀变形时很难保证研磨轴套外径的圆柱度；另外环形轴套一侧壁完全断开成C型，这种结构膨胀变形后很难保证研磨轴套外径的圆度。因此，目前的研磨工装不满足超精密内孔的研磨要求。内孔的微观结构形式主要有圆柱形、圆锥形、马鞍形和鼓形等几种。从内孔的使用角度上讲，零件上的高精度内孔主要用于加工或测试的基准，因此，在一定圆柱度下，圆柱形和鼓形的内孔更容易获得高的安装与定位精度，相反圆锥形和马鞍形内孔的定位精度就较差。采用传统的内孔研磨工装加工的内孔极容易产生圆锥形误差和马鞍形误差，在同等圆柱度下，该类误差降低了内孔的安装定位精度。
技术实现思路
为解决现有内孔研磨技术中存在的问题，本专利技术提供了一种液胀式内孔精密研磨工装，包括柱塞螺母、两套O型密封圈、两套Y型密封圈、膨胀套、研磨轴套、柱塞螺杆、油塞；柱塞螺母一端设有中心孔，另一端设有螺纹孔；柱塞螺母的柱塞段的外径大于其卡盘夹持段的外径，两段之间形成一个轴台；柱塞面的圆柱度不大于5μm，与膨胀套内孔的直径差小于5μm，表面粗糙度不大于Ra0.4；O型密封圈安装于柱塞螺母的柱塞段的径向U型环槽内，Y型密封圈安装于柱塞螺母靠近螺纹孔的端面环槽内，防止液压油泄漏；膨胀套整体为圆筒形状，壁厚为0.8～2mm，外套于柱塞螺母和柱塞螺杆外侧；膨胀套一端设有一轴台，与柱塞螺母的轴台配合实现轴向定位；研磨轴套整体为圆筒形状，外套于膨胀套外侧中部，壁厚2～5mm，其两端交替设有均布的且不断开的槽，槽的盲端为径向分布的直径大于槽宽度的通孔；柱塞螺杆端部与柱塞螺母螺纹连接，两者之间形成螺纹孔腔室；柱塞螺杆杆部、柱塞螺母底部和膨胀套围成膨胀芯轴腔室，通过拧动柱塞螺杆减小柱塞螺杆与柱塞螺母之间的距离，使膨胀芯轴腔室内的液压油压强增大，造成薄壁弹性膨胀套发生径向变形，进而驱动圆柱形弹性研磨轴套径向膨胀，从而实现具有鼓形趋势内孔的精密研磨；柱塞螺杆上设有连接螺纹孔腔室与膨胀芯轴腔室的油道，当柱塞螺杆和柱塞螺母的相对位置发生改变时，两腔室内的液压油能自由流通；另一个O型密封圈安装于柱塞螺杆的柱塞段的径向U型环槽内，另一个Y型密封圈安装于柱塞螺杆靠近螺纹孔的端面环槽内，防止液压油泄漏；柱塞螺杆上未被膨胀套覆盖的一端设有一出油孔，油塞用于封住出油孔；膨胀芯轴腔室与出油孔之间也设有油道，用于加油时腔室内部空气及多余的液压油的流出，也作为液压油泄漏后的补油通道。所述的柱塞螺母的卡盘夹持段为非精加工面，其上设有一通孔，用于旋紧柱塞螺杆时施加反向力矩。上述的膨胀套采用经过调制处理的40Cr或性能相近的材料，内孔的表面粗糙度不大于Ra0.4，圆柱度不大于5μm。上述的研磨轴套采用球墨铸铁材料，其外径等于工件内孔尺寸与两倍研磨剂颗粒大小之和。上述的柱塞螺杆远离螺纹一端有外径小于柱塞面直径的轴段，该轴段上设有两个平行的平面，用于实施夹持扭转。本专利技术的有益效果在于，专利技术了一种液胀式内孔精密研磨工装，用于零件内孔的精密研磨。该研磨工装采用薄壁的液压膨胀芯轴作为圆柱形薄壁研磨轴套的径向变形的驱动元件，通过拧动柱塞螺杆减小柱塞螺杆与柱塞螺母之间的距离，使膨胀芯轴腔室内的液压油压强增大，造成薄壁弹性膨胀套发生径向变形，进而驱动圆柱形弹性研磨轴套径向膨胀，从而实现了具有鼓形趋势内孔的精密研磨。本专利技术提供的液胀式内孔精密研磨工装可在车床上进行操作，具有结构简单、研磨轴套可更换、操作方便、内孔研磨精度高且不产生马鞍形误差等优点，能满足超高精度的内孔的研磨需求，具有良好的市场应用前景与推广价值。附图说明图1液胀式内孔精密研磨工装。图2.研磨轴套。图3柱塞螺母。图4柱塞螺杆。图中：1卡盘；2柱塞螺母；3O型密封圈；4Y型密封圈；5膨胀套；6研磨轴套；7工件；8柱塞螺杆；9油塞；10顶尖；11螺纹孔腔室；12膨胀芯轴腔室。具体实施方式一、精加工柱塞螺母和柱塞螺杆根据待研磨工件的孔径及选用的标准件O型密封圈3和Y型密封圈4的尺寸加工柱塞面、柱塞螺母2和柱塞螺杆8上面的U型槽和端面上的环槽并合理选择柱塞螺杆8的长度。二、精加工膨胀套首先精加工膨胀套5的内孔至设计尺寸；接着将套好密封圈的柱塞螺母2装入精加工完内孔的膨胀套5内，并竖直放置；加入合适量剂的46#或68#中等粘度的抗磨液压油后将柱塞螺杆8旋入柱塞螺母5内一半左右的距离并伴有液压油从出油孔流出，此时说明液压油已经充满膨胀心轴的腔室；然后将油塞9螺钉旋入出油孔把液压油封闭在膨胀芯轴的腔室里；旋入柱塞螺杆8使膨胀芯轴的腔室产生1～2Mpa的压强；然后精加工膨胀套5的外径至设计尺寸。三、精加工球磨铸铁研磨轴套首先精加工球磨铸铁研磨轴套6的内孔至设计尺寸，然后打孔、开槽、倒角；接着旋出柱塞螺杆8至初始位置，使膨胀芯轴腔室内液压油的压强降为0；研磨轴套上从两端开始交替加工有均布的1mm宽且不断开的槽，槽的长度约为研磨轴整体长度的95％左右，槽的盲端加工有径向分布的直径约为4mm的通孔；研磨轴套开槽的数量一般为8～12条；该槽在研磨过程中即可储存研磨剂和磨屑，一端开口的结构也便于过多的研磨剂和磨屑排出；将研磨轴套6装入膨胀芯轴中间部位后旋紧柱塞螺杆8使研磨轴套胀紧；然后精车研磨轴套外径并留磨量0.1mm；最后精磨研磨轴套的外径使其值等于或略小于工件内孔尺寸与两倍研磨剂颗粒大小的和，并控制研磨轴套工作状态下的外径圆柱度小于2μm。四、工件内孔的精密研磨将工件7套在本专利技术提供的液胀式内孔精密研磨工装上，然后利用车床的卡盘1和顶尖10将研磨工装加紧，同时利用车床卡盘1的驱动作为研磨轴套6旋转运动。将配好的研磨剂涂于研磨轴套上，手动或自动控制工件7在研磨轴套上的匀速旋转运动与往复平动。卡盘1的旋转方向的与柱塞螺母2螺纹的旋向相同，使柱塞螺杆8与柱塞螺母2有旋紧的趋势。通过改变柱塞螺杆8与柱塞螺母2的距离，控制膨胀芯轴腔室液压油的压强，进而控制研磨轴套6与工件7内孔的间隙。随着研磨的进行，工件7内孔增大与研磨轴套6的磨损致使研磨轴套与工件内孔的间隙过大，通过拧紧柱塞螺杆8使腔室内的液压油压强增大，以补偿研磨轴套6与工件7内孔之间的间隙。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液胀式内孔精密研磨工装，其特征在于，包括柱塞螺母(2)、O型密封圈、Y型密封圈、膨胀套(5)、研磨轴套(6)、柱塞螺杆(8)、油塞(9)；柱塞螺母(2)一端设有中心孔，另一端设有螺纹孔；柱塞螺母的柱塞段的外径大于其卡盘夹持段的外径，两段之间形成一个轴台；O型密封圈安装于柱塞螺母(2)的柱塞段的径向U型环槽内，Y型密封圈安装于柱塞螺母(2)靠近螺纹孔的端面环槽内，防止液压油泄漏；膨胀套(5)整体为圆筒形状，壁厚为0.8～2mm，外套于柱塞螺母(2)和柱塞螺杆(8)外侧；膨胀套(5)一端设有一轴台，与柱塞螺母(2)的轴台配合实现轴向定位；研磨轴套(6)整体为圆筒形状，外套于膨胀套(5)外侧中部，壁厚2～5mm，其两端交替设有均布的且不断开的槽，槽的盲端为径向分布的直径大于槽宽度的通孔；柱塞螺杆(8)端部与柱塞螺母(2)螺纹连接，两者之间形成螺纹孔腔室(11)；柱塞螺杆(8)杆部、柱塞螺母底部和膨胀套围成膨胀芯轴腔室(12)，通过拧动柱塞螺杆减小柱塞螺杆与柱塞螺母之间的距离，使膨胀芯轴腔室内的液压油压强增大，造成薄壁弹性膨胀套发生径向变形，进而驱动圆柱形弹性研磨轴套径向膨胀，从而实现具有鼓形趋势内孔的精密研磨；柱塞螺杆(8)上设有连接螺纹孔腔室(11)与膨胀芯轴腔室(12)的油道，当柱塞螺杆和柱塞螺母的相对位置发生改变时，两腔室内的液压油能自由流通；另一个O型密封圈安装于柱塞螺杆(8)的柱塞段的径向U型环槽内，另一个Y型密封圈安装于柱塞螺杆(8)靠近螺纹孔的端面环槽内，防止液压油泄漏；柱塞螺杆(8)上未被膨胀套(5)覆盖的一端设有一出油孔，油塞(9)用于封住出油孔；膨胀芯轴腔室(12)与出油孔之间也设有油道，用于加油时腔室内部空气及多余的液压油的流出，也作为液压油泄漏后的补油通道。...

【技术特征摘要】
1.一种液胀式内孔精密研磨工装，其特征在于，包括柱塞螺母(2)、O型密封圈、Y型密封圈、膨胀套(5)、研磨轴套(6)、柱塞螺杆(8)、油塞(9)；柱塞螺母(2)一端设有中心孔，另一端设有螺纹孔；柱塞螺母的柱塞段的外径大于其卡盘夹持段的外径，两段之间形成一个轴台；O型密封圈安装于柱塞螺母(2)的柱塞段的径向U型环槽内，Y型密封圈安装于柱塞螺母(2)靠近螺纹孔的端面环槽内，防止液压油泄漏；膨胀套(5)整体为圆筒形状，壁厚为0.8～2mm，外套于柱塞螺母(2)和柱塞螺杆(8)外侧；膨胀套(5)一端设有一轴台，与柱塞螺母(2)的轴台配合实现轴向定位；研磨轴套(6)整体为圆筒形状，外套于膨胀套(5)外侧中部，壁厚2～5mm，其两端交替设有均布的且不断开的槽，槽的盲端为径向分布的直径大于槽宽度的通孔；柱塞螺杆(8)端部与柱塞螺母(2)螺纹连接，两者之间形成螺纹孔腔室(11)；柱塞螺杆(8)杆部、柱塞螺母底部和膨胀套围成膨胀芯轴腔室(12)，通过拧动柱塞螺杆减小柱塞螺杆与柱塞螺母之间的距离，使膨胀芯轴腔室内的液压油压强增大，造成薄壁弹性膨胀套发生径向变形，进而驱动圆柱形弹性研磨轴套径向膨胀，从而实现具有鼓形趋势内孔的精密研磨；柱塞螺杆(8)上设有连接螺纹孔腔室(11)与膨胀芯轴腔室(12)的油道，当柱塞螺杆和柱塞螺母的相对位置发生改变时，两腔室内的液压油能自由流通；另一个O型密封圈安装于柱塞螺杆(8)的柱塞段的径向U型环槽内，另一个Y型密封圈安装于柱塞螺杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌四营，王坤，贾颖，于宝地，李军，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21