一种全时浮动装置的制作方法

本发明涉及一种装置，尤其是一种珩磨全时浮动装置，属于机械加工技术领域。

背景技术：
申请人在长期工作实践中始终感到，零件中心孔珩磨作业时，很难保证工件中心孔与珩磨杆完全同轴，因此不时导致珩磨精度偏差较大，并且珩磨精度还会随操作人员每次装夹的位置不同而变化，无法稳定，给批量生产带来麻烦。检索可知，借助浮动实现定心的装置已被广泛采用，尤其是申请号为201310488471.7的中国专利申请公开了一种汽缸浮动珩磨夹具，对于解决工件与珩磨杆同轴度在平行情况下的偏心问题效果十分理想。该装置包括设置在珩磨机床上的万向浮动夹头及弹性顶压装置，万向浮动夹头包括定位浮动内环及浮动外环，浮动外环内壁上设有四个周向均布的径向通孔，各径向通孔内分别设有轴杆，其中两根同轴设置的轴杆为固定轴杆，另外两根同轴设置的轴杆为浮动轴杆；两固定轴杆固定在珩磨机床上，两固定轴杆上、位于浮动外环与珩磨机床之间分别设有第一预应力弹簧；两浮动轴杆的内端固定在定位浮动内环外侧面上，两浮动轴杆上、位于浮动外环与定位浮动内环之间分别设有第二预应力弹簧。然而，由于该装置通过四个径向弹簧实现的二维水平面浮动基本不具有角向自由度，因此适应性受限。实践表明，由于安装台面及装置平面间的定位误差会引起珩磨杆中心轴线与工件中心轴线存在一定的角向误差，因此采用具有水平二维浮动功能、而角向自由度受限的上述装置难以保证珩磨加工精度。此外，上述现有技术的浮动装置使用弹簧顶杆限位，其支撑强度和定位精度难以满足特殊工件的高精度要求。

技术实现要素：
本发明的目的在于：针对上述现有存在的不足之处，提供一种在可以实现角向浮动的同时，具有适当三维浮动自由度，并且支撑强度和定位精度高的全时浮动装置，从而切实保证特殊工件的高精度珩磨质量。为了达到上述目的，本发明全时浮动装置包括具有中央穿孔的底座和上端盖，所述底座径向延伸出盘体，所述盘体的底面和顶面中央分别延伸出夹持固定端和轴承台，所述轴承台内安装调心球轴承；所述上端盖的中部朝下延伸出空心轴，所述空心轴插装固连于调心球轴承的内孔，所述上端盖的外圆周圈朝下延伸出套圈，所述套圈的下端径向延伸出裙边，所述盘体和裙边的相对表面分别制有对应的周向均布定位凹，所述盘体和裙边对应的定位凹之间装有浮动弹簧。采用本发明的装置后，底座固定于珩磨机而工件固定于上端盖，当珩磨头插入工件待珩磨的孔后，由于调心球轴承具有以轴承中心为圆心的θ约5°圆锥范围的自由度，因此可以满足角向浮动的需求，同时调心球轴承自身具有比珩磨精度低一个数量级的径向游隙(通常为0.04-0.06mm，而常规珩磨精度则为0.003-0.004mm)，因此还具有水平方向的浮动自由度，因此本发明具有可以同时纠正水平面、角向误差的三维浮动功能。本发明的核心在于特制浮动装置、摆动轴承以及与弹簧的有机结合，通过调心球轴承的自适应偏摆性能和设置全方位弹簧保证珩磨加工精度。当进行中心孔珩磨时，浮动装置中的调心球轴承即可根据珩磨杆与工件中心孔轴线偏差进行自适应柔性调制，而不是刚性接触，即在加工过程中原本处于压缩状态的弹簧即可根据偏摆角度的不同、受力情况不同而自动伸缩，始终保持加工过程中的同轴度。进一步，所述调心球轴承内圈外圆具有轴向间隔分布的两道环形限位圆弧凹槽，所述圆弧凹槽的半径与嵌入其中的滚珠半径相配，所述内圈对应环形限位圆弧凹槽的内侧安置截面为内钩状的滚珠隔篮；所述调心球轴承的外圈内孔形成弧形滚道。进一步，所述调心球轴承的径向单边游隙d为0.04-0.05毫米。进一步，所述上端盖上固定安置待珩磨工件的盘状定位座，所述盘状定位座具有中心孔，且两侧具有朝上延伸的立柱；两立柱之一的上端铰装中央装有空心顶紧螺母的压板一端，所述压板的另一端固定在另一立柱上；所述空心顶紧螺母压紧固定工件。进一步，所述上端盖的上表面具有与定位座中心孔等径的圆凹，其中嵌入延伸至定位座中心孔的定位环。进一步，所述轴承台内安装外圈通过孔用挡圈轴向限位的调心球轴承。附图说明图1是本发明实施例一的偏摆状态结构示意图。图2是图1实施例的非偏摆状态结构示意图(略去弹簧)。图3是图1实施例极限偏摆状态的结构示意图。图4是图3的侧视图。图5是采用图1实施例的珩磨加工状态示意图。具体实施方式实施例一本实施例的全时浮动装置如图1、图2所示，包括具有中央穿孔的底座4和上端盖1，底座4径向延伸出盘体4-1，盘体4-1的底面和顶面中央分别延伸出夹持固定端4-2和轴承台4-3，轴承台4-3内安装外圈通过孔用挡圈2轴向限位的调心球轴承3。上端盖1的中部朝下延伸出空心轴1-1，该空心轴1-1插装固连于调心球轴承3的内孔。上端盖1的外圆周圈朝下延伸出套圈1-1，套圈1-1的下端径向延伸出裙边1-2，盘体4-1和裙边1-2的相对表面分别制有对应的周向均布定位凹，且盘体4-1和裙边1-2对应的定位凹之间装有浮动弹簧5。特制的调心球轴承3内圈3-1外圆具有轴向间隔分布的两道环形限位圆弧凹槽，圆弧凹槽的半径与嵌入其中的滚珠3-2半径相配，内圈3-1对应环形限位圆弧凹槽的内侧安置截面为内钩状的滚珠隔篮3-3，因此与凹槽结合具有理想的轴向隔离效果。调心球轴承3的外圈3-4内孔形成弧形滚道，从而允许内外圈相对可以角向位移θ大约5°，调心球轴承3的径向单边游隙d为0.04-0.05毫米，因此使该装置的角向位置和平面补偿结合，可以实现一定范围的三维关联浮动。实践表明，本实施例的全时浮动装置可以保证零件中心孔珩磨过程自适应定中心，保持同轴，使得精度满足设计公差要求，其工作使用过程如下(参见图3、4、5)：将待珩磨工件(中间体)11安置在具有中心孔的盘状定位座12上，该定位座12的两侧具有朝上延伸的立柱13，两立柱之一的上端铰装中央装有空心顶紧螺母15的压板14一端，该压板14的另一端借助锁紧螺钉16固定在另一立柱上，空心顶紧螺母15压紧固定工件11后，将定位座12定位固定在全时浮动装置的上端盖1，再将该装置的底座4夹持固定在机床的工作台上；为保证夹具与装置定位准确，上端盖1的上表面具有与定位座12中心孔等径的圆凹，其中嵌入延伸至定位座12中心孔的定位环17。将珩磨杆18插入工件11的中心孔进行珩磨加工，如因珩磨杆18与工件11中心孔不同轴而产生偏心力时，全时浮动装置的调心球轴承3即发挥作用，随偏心力进行自适应调整姿态，使偏心力趋于最小，结果使得工件11中心孔与珩磨杆18中心线自适应同轴。在调心球轴承3自适应过程中，弹簧5始终处于压缩状态，但各处的压缩量有所不同，产生的作用力也不同，这样可以自动保证浮动装置与珩磨杆加工过程的实时随动性，始终保持工件中心孔与珩磨杆同轴。珩磨加工完毕，珩磨杆8退出中心孔，弹簧5自动复位，调心球轴承3恢复原有位置(参见图2)，以便进行下一个循环作业。技术效果：本发明中的加工方法巧妙利用了调心球轴承及弹簧，解决了工件珩磨加工时同轴度难以保证的技术难题，在不具备专用珩磨加工机床的情况下，实现了自适应珩磨加工，为此类批量性中心孔珩磨精度较高的工件提供了效率高、精度好的加工方法。与上述现有技术相比，本实施例具有如下特点：1)不是通过四个方向的弹簧实现平面浮动，而是轴向万向浮动，一次自适应性更好。2)弹簧不仅起到平面浮动复位作用，而且相互配合起到轴向浮动复位作用。3)无需弹簧顶杆进行限位，而是采用调心球轴承进行支撑，不仅支撑强度更高、定位精度更好，并且适于弹性顶杆顶压无法进行的贯穿孔类工件珩磨加工。4)不仅可以解决工件与珩磨杆同轴度在平行情况下的偏离问题，而且解决了工件与珩磨杆同轴度的角向偏差难题。5)现有技术通过轴杆支撑浮动外圈，然后再通过轴杆将内圈支撑在外圈上，因此结构脆弱，一旦发生冲撞必然损坏轴杆，而本实施例浮动装置的调心球轴承自身刚性支撑，可承受一定程度的撞击，保持正常实现浮动功能，且只需要将工件固定在装置上即可实现浮动功能，对工件的外形没有任何要求，适用范围广。实践证明，本实施例的装置巧妙利用了调心球轴承与弹簧的有机结合，解决了工件珩磨加工时由于角向和/或径向定位误差导致的同轴度无法保证的技术难题，在不具备专用珩磨加工机床的情况下，实现了自适应珩磨加工，为此类批量性中心孔珩磨精度较高的工件提供了高效优质的加工手段。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。