一种长轴类零件内壁积碳去除装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种长轴类零件内壁积碳去除装置和方法。本发明专利技术包括：床身和设置在床身上的床头箱Z向进给组件、床头箱组件、中心架、研磨抛光机构和研磨抛光进给组件，本发明专利技术加工前通过内窥镜对工件内壁的积碳沉积情况进行观察，根据内壁各个部位积碳厚度的不同确定对应的研磨抛光时间和工艺参数，提高了加工效率。通过磨料刷抛光进行快速高效的积碳去除粗加工，然后通过磁力研磨进行积碳去除精加工，从而保证加工完成后，工件内壁获得较好的表面粗糙度和积碳去除质量，从而取代传统的热强碱性溶液浸泡去除法。

A device and method for removing carbon deposition on the inner wall of long shaft parts

【技术实现步骤摘要】
一种长轴类零件内壁积碳去除装置和方法
本专利技术涉及航空发动机涡轮轴维修
，尤其涉及一种长轴类零件内壁积碳去除装置和方法。
技术介绍
航空发动机涡轮轴是航空发动机低压蜗轮部分的重要组成零件，也是航空发动机主要传动部件。航空发动机涡轮轴在高温环境工作一定时长后，流经涡轮轴内表面的燃油在内表面生成积碳层，造成航空发动机性能下降，同时积碳颗粒物可能参杂在燃油内并导致后续的流道堵塞，对飞行器的安全飞行存在严重影响，甚至造成航空安全事故。因此，需要定期对航空发动机涡轮轴进行拆洗，去除积碳和其他杂质。目前，针对该类涡轮轴零件所采用的内壁积碳去除工艺为热强碱性溶液浸泡去除法，主要经过人工刷洗、热水除油、温水漂洗、碱性溶液浸泡等过程完成积碳去除。该方法完成一根涡轮轴内表面积碳的去除需要十几个小时，效率很低且不适合批量涡轮轴的积碳去除处理。为了提高去除效率，操作者会在浸泡处理之前人工对积碳表面进行刮擦处理，但是会显著增加工人的劳动强度，而且会在工件内壁表面造成不同程度的划痕和损伤。由于航空发动机涡轮轴类零件结构具有长径比大、且内壁结构复杂等特点，因此工件内壁不同部位的积碳层厚度不一致，在相同的处理条件下，出现局部积碳未完全去除干净或局部涡轮轴金属表面已经接触到热强碱液导致工件表面组织结构被破坏等问题；由于所使用的热强碱液气味浓烈且温度较高，对操作工人的健康具有潜在的危害，同时大量的热强碱性废液会给环境带来污染，增加后续废液处理的成本。某些型号涡轮轴的内孔的深径比≥30，对工件内表面积碳去除质量的检测，操作者只能借助探照灯通过肉眼观察来评价是否合格，无法提供准确的积碳去除质量检测，造成积碳去除质量一致性差。因此，现有热强碱性溶液浸泡除积碳的方法已无法满足航空发动机涡轮轴类零件内壁积碳去除的实际生产需求。为此急需专利技术或开发一种新的长轴类零件内壁积碳去除装置。
技术实现思路
本专利技术针对以上提出的加工效率低、去除一致性差、工作环境恶劣、工人劳动强度大、易在工件表面产生划痕和损伤、以及内壁积碳去除质量检测难度大的问题，研究专利技术了一种长轴类零件内壁积碳的去除装置。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种长轴类零件内壁积碳去除装置，包括：床身和设置在床身上的床头箱Z向进给组件、床头箱组件、中心架、研磨抛光机构和研磨抛光进给组件，所述床头箱Z向进给组件，用于将固定在其上的床头箱组件在第一动力源的作用下，完成床头箱组件的Z向进给，所述床头箱组件，用于将工件的一端固定，同时在第二动力源的作用下驱动工件旋转，所述中心架，用于限制工件在研磨抛光时与研磨抛光机构处于同一直线，所述研磨抛光机构，包括抛光杆和设置在其上的内窥镜、设置在其上的可更换的研磨/抛光头，所述内窥镜安装在抛光杆前端，信号线从抛光杆内孔穿出。所述研磨抛光进给组件，用于将其上的研磨抛光机构在第三动力源的作用下，完成研磨抛光机构的X向进给，以及，在第四动力源的作用下，完成研磨抛光机构的Z向进给，进一步地，所述床头箱Z向进给组件包括安装在床身上的Z2直线模组和固定在Z2直线模组滑台上的床头箱安装座，所述床头箱安装座上安装所述床头箱，所述第一动力源包括直流减速电机，其通过联轴器与直线导轨的第一丝杠相连。进一步地，所述床头箱组件包括固定在床头箱Z向进给组件上的主轴座、穿过主轴座的工件主轴及安装在工件主轴前端的三爪卡盘，所述第二动力源包括主轴电机，所述工件主轴由主轴电机通过同步带驱动，所述主轴电机安装在电机支架上，所述电机支架固定在主轴座后端。进一步地，所述第三动力源为第一伺服电机，所述研磨抛光进给组件的X轴进给组件还包括固定在支座上的X1直线模组以及安装在X1直线模组滑台上的第一直线轴承和第二直线轴承及固定在第一直线轴承和第二直线轴承左右两端的刮油板；所述第四动力源为第二伺服电机，所述研磨抛光进给组件的Z轴进给组件还包括通过转接板安装在X1直线模组下方的Z1同步带模组；所述抛光杆穿过第一直线轴承和第二直线轴承，抛光杆尾端通过螺钉固定在连接板上，所述连接板通过螺钉连接在Z1同步带模组上。进一步地，所述Z1同步带模组通过第一滑块和第二滑块倒装在转接板上，所述转接板通过螺钉安装在第一立板和第二立板上，所述第一立板和第二立板固定在X1直线模组滑台的下方。进一步地，所述抛光杆滑动安装在第一直线轴承和第二直线轴承中，所述第二直线轴承通过微调螺钉进行X向微调。进一步地，所述可更换的研磨/抛光头包括磨料刷抛光头和磁力研磨头，所述磨料刷抛光头包括第一气动马达和磨料刷，所述磁力研磨头包括第二气动马达、磁极座、紧定螺钉和磁极，所述第一气动马达和第二气动马达通过涨套安装在抛光杆前端，所述磁极为圆形且沿径向开有凹槽，磁极通过紧定螺钉安装固定在磁极座中。本专利技术还提供上述长轴类零件内壁积碳去除装置的积碳去除方法，包括如下步骤：S1、通过床头箱Z向进给组件将床头箱组件移动至预设位置，通过三爪卡盘夹持工件；S2、床头箱组件驱动工件旋转；S3、研磨抛光进给组件带动内窥镜伸入工件内，观测并记录工件内壁各部位积碳沉积情况；S4、基于不同程度的积碳沉积情况选择对应的研磨/抛光头，基于内窥镜反馈的积碳沉积位置的X向和Z向坐标，控制抛光杆行进，对待清理位置进行研磨/抛光，其间，采用内窥镜多次观测，根据积碳去除质量判断是否继续清理或是更换研磨/抛光头继续清理。进一步地，所述步骤S4包括如下步骤：S41、磨料刷位置找正，确定磨料刷在机床坐标系中的X向和Z向坐标；S42、启动第一气动马达驱动磨料刷旋转，根据S3观测结果，针对各个部位积碳沉积情况不同，设置不同加工工艺参数，在研磨抛光X轴进给组件和研磨抛光Z轴进给组件的驱动下，进行工件内壁积碳去除的粗加工；S43、利用内窥镜观测粗加工后的工件内壁积碳去除情况；S44、取下磨料刷抛光头，并更换上磁力研磨头，在磁极处添加磁性磨料，使磁性磨料包裹住磁极；S45、启动第二气动马达驱动磁极旋转，根据S43观测结构，针对不同部位设置不同加工工艺参数，进行工件内壁积碳去除的精加工。S46、利用内窥镜观测精加工后工件内壁积碳去除情况；S47、判断积碳去除质量是否合格，是，执行步骤S48，否，执行步骤S45；S48、取下工件，完成加工。与现有技术比较，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术的一种长轴类零件内壁积碳去除装置，通过磨料刷抛光进行快速高效的积碳去除粗加工，然后通过磁力研磨进行积碳去除精加工，从而保证加工完成后，工件内壁获得较好的表面粗糙度和积碳去除质量，从而取代传统的热强碱性溶液浸泡去除法。在除积碳过程中使用少量的抛光液，在化学和机械的协同作用下，实现积碳的快速去除，提高了加工效率；避免了传统积碳去除方法中碱性溶液的大量使用，可大大降低后续废液的处理成本，并降低对环境的污染；同时也避免了传统积碳去除方法中，工件在不同的工序间地不断转移或搬运，大大降低了工人的劳动强度，并改善了工人的工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种长轴类零件内壁积碳去除装置，其特征在于，包括：/n床身和设置在床身上的床头箱Z向进给组件、床头箱组件、中心架、研磨抛光机构和研磨抛光进给组件。/n所述床头箱Z向进给组件，用于将固定在其上的床头箱组件在第一动力源的作用下，完成床头箱组件的Z向进给；/n所述床头箱组件，用于将工件的一端固定，同时在第二动力源的作用下驱动工件旋转；/n所述中心架，用于限制工件在研磨抛光时与研磨抛光机构处于同一直线；/n所述研磨抛光机构，包括抛光杆和设置在其上的内窥镜、设置在其上的可更换的研磨/抛光头，所述内窥镜安装在抛光杆前端，信号线从抛光杆内孔穿出。/n所述研磨抛光进给组件，用于将其上的研磨抛光机构在第三动力源的作用下，完成研磨抛光机构的X向进给，以及，在第四动力源的作用下，完成研磨抛光机构的Z向进给。/n

【技术特征摘要】
1.一种长轴类零件内壁积碳去除装置，其特征在于，包括：
床身和设置在床身上的床头箱Z向进给组件、床头箱组件、中心架、研磨抛光机构和研磨抛光进给组件。
所述床头箱Z向进给组件，用于将固定在其上的床头箱组件在第一动力源的作用下，完成床头箱组件的Z向进给；
所述床头箱组件，用于将工件的一端固定，同时在第二动力源的作用下驱动工件旋转；
所述中心架，用于限制工件在研磨抛光时与研磨抛光机构处于同一直线；
所述研磨抛光机构，包括抛光杆和设置在其上的内窥镜、设置在其上的可更换的研磨/抛光头，所述内窥镜安装在抛光杆前端，信号线从抛光杆内孔穿出。
所述研磨抛光进给组件，用于将其上的研磨抛光机构在第三动力源的作用下，完成研磨抛光机构的X向进给，以及，在第四动力源的作用下，完成研磨抛光机构的Z向进给。


2.根据权利要求1所述的长轴类零件内壁积碳去除装置，其特征在于，所述床头箱Z向进给组件包括安装在床身上的Z2直线模组和固定在Z2直线模组滑台上的床头箱安装座，所述床头箱安装座上安装所述床头箱，所述第一动力源包括直流减速电机，其通过联轴器与直线导轨的第一丝杠相连。


3.根据权利要求1所述的长轴类零件内壁积碳去除装置，其特征在于，所述床头箱组件包括固定在床头箱Z向进给组件上的主轴座、穿过主轴座的工件主轴及安装在工件主轴前端的三爪卡盘，所述第二动力源包括主轴电机，所述工件主轴由主轴电机通过同步带驱动，所述主轴电机安装在电机支架上，所述电机支架固定在主轴座后端。


4.根据权利要求1所述的长轴类零件内壁积碳去除装置，其特征在于，所述第三动力源为第一伺服电机，所述研磨抛光进给组件的X轴进给组件还包括固定在支座上的X1直线模组以及安装在X1直线模组滑台上的第一直线轴承和第二直线轴承及固定在第一直线轴承和第二直线轴承左右两端的刮油板；
所述第四动力源为第二伺服电机，所述研磨抛光进给组件的Z轴进给组件还包括通过转接板安装在X1直线模组下方的Z1同步带模组；
所述抛光杆穿过第一直线轴承和第二直线轴承，抛光杆尾端通过螺钉固定在连接板上，所述连接板通过螺钉连接在Z1同步带模组上。


5.根据权利要求4所述的长轴类零件内壁积碳去除装置，其特征在于，所述Z1同步带模组通过第一滑块和第二滑块倒装在转接板上，所述转接板通...

【专利技术属性】
技术研发人员：康仁科，朱祥龙，卢成，董志刚，高振铭，戴恒震，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21