一种超声振动辅助液压内孔珩磨装置及其工作方法与流程

[0001]
本发明涉及机械加工领域，具体的说，涉及一种超声振动辅助液压内孔珩磨装置及其工作方法。


背景技术：

[0002]
珩磨加工能够极大地提高工件的精度，提高工件的疲劳使用寿命，主要用于精加工表面的光整加工，也是对内孔表面精整加工的常用方法之一。
[0003]
虽然珩磨作为内孔表面的光整加工方式，但传统珩磨加工装置所加工孔的大小比较单一，加工效率也比较低，其主要是对固定孔径的普通孔进行内孔表面加工，对不同孔径的内孔进行加工就有了一定的限制。如今，许多机械结构件表面都存在大小不一的内孔，尤其是在汽车、飞机等的发动机外壳表面，因此提出一种在一定孔径范围内内孔表面的珩磨加工装置对提高加工效率以及保证内孔表面的加工精度具有重要的实际意义。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的是提供一种超声振动辅助液压内孔珩磨装置及其工作方法，本发明在珩磨加工内孔表面时附加了高频超声振动，极大地提高了加工效率和被加工表面的质量，能适应对不同孔径的内孔进行珩磨加工。
[0005]
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种超声振动辅助液压内孔珩磨装置，包括固定筒、换能器、变幅杆和珩磨头组件，固定筒、换能器、变幅杆和珩磨头组件的中心线均与机床主轴的中心线重合且竖向设置，固定筒的上侧和下侧均敞口，固定筒的上端固定连接在机床主轴上，换能器和变幅杆均设置在固定筒内，固定筒的内壁下部一体成型有同中心的环形安装座，珩磨头组件的上侧部同中心固定设置在环形安装座的内部，珩磨头组件的上端伸入到固定筒内下部，变幅杆的下端固定连接在珩磨头组件的上端，换能器固定安装在变幅杆的上端，变幅杆与机床主轴通过刀柄固定连接，珩磨头组件的下侧部伸出固定筒底部且位于环形安装座的下方。
[0006]
珩磨头组件包括液压缸体、若干块油石座、两个环形压簧、若干块油石和供油系统，液压缸体的上侧部同中心转动设置在环形安装座的内部，液压缸体的上侧部外圆与环形安装座的内圆密封接触，液压缸体的上端伸入到固定筒内下部，变幅杆的下端固定连接在液压缸体的上端，液压缸体的下侧部伸出固定筒底部且位于环形安装座的下方，液压缸体的上侧部右侧设有进油口，液压缸体的上侧部左侧设有出油口，固定筒的右侧下部沿径向开设有贯穿环形安装座右侧部的进油管道，固定筒的左侧下部沿径向开设有贯穿环形安装座左侧部的出油管道，进油管道的左端与液压缸体的进油口对接，出油管道沿径向贯穿环形安装座的左侧部，出油管道的右端与液压缸体的出油口对接，液压缸体的下侧部外圆周沿周向均匀开设有若干个安装槽，各块油石座分别对应嵌设在各个安装槽中，每个安装槽的槽底均开设有若干个与液压缸体内部连通的沉头孔，沉头孔中密封插接有t型柱塞，t型柱塞的内端伸入到液压缸体中，t型柱塞的外端与相应的油石座内侧面顶压接触，两个环
形压簧分别套装压紧在各块油石座的上部和下部，各块油石座的外侧面均开设有油石槽，各块油石分别对应固定设置在各块油石槽中，进油管道的右端伸出固定筒右侧外壁，出油管道的左端伸出固定筒的左侧外壁，进油管道的右侧部和出油管道的左侧部均设置有截止阀，进油管道的右端和出油管道的左端分别与供油系统的油管通过快速接头可拆卸连接变幅杆的上侧部为上大下小的圆台结构，变幅杆的下侧部为上大下小的t型圆柱结构，圆台结构的下端与t型圆柱结构的上端一体成型固定连接，t型圆柱结构的上端外圆周一体成型有与刀柄固定连接的法兰，t型圆柱结构的下端外圆周一体成型有环形板，环形板上沿周向均匀开设有若干个圆周阵列设置且上下通透的圆孔，液压缸体的上端面上开设有若干个与各个圆孔上下对应且上侧敞口的螺纹盲孔，环形板通过若干根穿过相应的各个圆孔且螺纹连接在各个螺纹盲孔中的紧固螺栓固定连接在液压缸体的上端面上。
[0007]
环形安装座的内圆周上侧和下侧分别一体设有定位环，上侧的定位环和下侧的定位环之间形成内侧敞口的环槽，液压缸体的外圆与上、下侧的定位环内圈之间均设有第一o型密封圈，液压缸体的进油口和出油口均对应位于环槽内。
[0008]
各个沉头孔中均安装有套设在相应t型柱塞上的第二o型密封圈。
[0009]
油石的外侧面为圆弧面。
[0010]
一种超声振动辅助液压内孔珩磨装置的工作方法，具体包括以下步骤：（1）、安装超声振动辅助液压内孔珩磨装置；（2）、通过供油系统向液压缸体内注入液压油，控制油压，调节珩磨头组件的外径；（3）、拧紧截止阀，拔下快速接头；（4）、启动机床，操控机床，使珩磨头组件的各块油石伸入到待加工工件内孔中，进行旋转及超声振动的珩磨作业。
[0011]
步骤（1）具体为：首先，将换能器固定安装在变幅杆上端，并将变幅杆上的法兰与刀柄固定连接，刀柄固定在机床主轴上，将两个第一o型密封圈分别上下间隔套在液压缸体外圆相应位置上，再使用各根紧固螺栓将变幅杆的下端和液压缸体的上端固定连接，再将连接好的变幅杆和液压缸体从固定筒的上端口安装到固定筒的内部，使液压缸体的进油口和进油管道的左端对接，液压缸体的出油口和出油管道的右端对接，且两个第一o型密封圈的外圆分别与上、下侧的定位环内圈密封接触，再将固定筒的上端固定安装在机床主轴上，进油管道的右端和出油管道的左端分别与供油系统的油管通过快速接头连接，再将各根t型柱塞和各个第二o型密封圈分别对应安装到各个沉头孔中，各个第二o型密封圈分别对应套在各根t型柱塞的外圆周上，将各块油石固定安装在各块油石座的油石槽内，再将各块油石座分别对应嵌设在各个安装槽中，再使用两个环形压簧套装压紧在各块油石座的上部和下部。
[0012]
步骤（2）具体为：通过供油系统向液压缸体中注入一定压力的液压油，根据待加工内孔的孔径调节油压，使各根t型柱塞在油压作用下沿各个沉头孔伸出，各根t型柱塞的外端与相应的油石座内侧面顶压接触，则油石座在t型柱塞的外端顶压力以及两个环形压簧的压紧力作用下在安装槽中沿液压缸体的径向移动，使各块油石的整体外径调节至与待加工内孔的孔径相适应，由于液压油进入液压缸体中也会在进油管道、出油管道、液压缸体的进油口、出油口以及环槽内储存，从而使液压缸体内的油压保持稳定，则各块油石的整体外径便会保持固定。
[0013]
步骤（4）具体为：启动机床，操控机床，使珩磨头组件的各块油石伸入到待加工工件内孔中，机床主轴带动变幅杆转动，变幅杆带动液压缸体转动，同时启动换能器，换能器在超声信号下超声振动，换能器带动变幅杆一起超声振动，变幅杆将超声振动传至液压缸体，液压缸体带动各块油石做超声振动，同时液压缸体带动各块油石同步转动，各块油石在工件内孔中进行旋转及超声振动的珩磨作业。
[0014]
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本发明在珩磨加工内孔表面时附加了高频超声振动，因此极大地提高了加工效率和被加工表面的质量；通过调节油压大小就可以调节各块油石座在径向上的位置，使各块油石的整体外径调节至合适大小，适应对不同孔径的内孔进行珩磨加工，进一步提高了工作效率，操作简单方便；由于油石的外侧面是圆弧面，因此能很好地保证被加工孔的精度以及同轴度，固定筒起到防尘作用。
附图说明
[0015]
图1为本发明的总体结构示意图；图2为本发明的珩磨头组件的结构示意图；图3为本发明的珩磨头组件的的俯视图；图4为本发明的变幅杆的结构示意图；图5为本发明的变幅杆的俯视图；图6为本发明的固定筒的俯视图。
[0016]
图7是图6中a-a向剖视图。
[0017]
图8是图6中b-b向剖视图。
具体实施方式
[0018]
以下结合附图进一步说明本发明的实施例。
[0019]
如图1-8所示，一种超声振动辅助液压内孔珩磨装置，包括固定筒1、换能器2、变幅杆3和珩磨头组件，固定筒1、换能器2、变幅杆3和珩磨头组件的中心线均与机床主轴的中心线重合且竖向设置，固定筒1的上侧和下侧均敞口，固定筒1的上端固定连接在机床主轴上，换能器2和变幅杆3均设置在固定筒1内，固定筒1的内壁下部一体成型有同中心的环形安装座4，珩磨头组件的上侧部同中心固定设置在环形安装座4的内部，珩磨头组件的上端伸入到固定筒1内下部，变幅杆3的下端固定连接在珩磨头组件的上端，换能器2固定安装在变幅杆3的上端，变幅杆3与机床主轴通过刀柄固定连接，珩磨头组件的下侧部伸出固定筒1底部且位于环形安装座4的下方。
[0020]
珩磨头组件包括液压缸体5、若干块油石座6、两个环形压簧7、若干块油石8和供油系统，液压缸体5的上侧部同中心转动设置在环形安装座4的内部，液压缸体5的上侧部外圆与环形安装座4的内圆密封接触，液压缸体5的上端伸入到固定筒1内下部，变幅杆3的下端固定连接在液压缸体5的上端，液压缸体5的下侧部伸出固定筒1底部且位于环形安装座4的下方，液压缸体5的上侧部右侧设有进油口9，液压缸体5的上侧部左侧设有出油口10，固定筒1的右侧下部沿径向开设有贯穿环形安装座4右侧部的进油管道11，固定筒1的左侧下部沿径向开设有贯穿环形安装座4左侧部的出油管道12，进油管道11的左端与液压缸体5的进
油口9对接，出油管道12沿径向贯穿环形安装座4的左侧部，出油管道12的右端与液压缸体5的出油口10对接，液压缸体5的下侧部外圆周沿周向均匀开设有若干个安装槽，各块油石座6分别对应嵌设在各个安装槽中，每个安装槽的槽底均开设有若干个与液压缸体5内部连通的沉头孔13，沉头孔13中密封插接有t型柱塞14，t型柱塞14的内端伸入到液压缸体5中，t型柱塞14的外端与相应的油石座6内侧面顶压接触，两个环形压簧7分别套装压紧在各块油石座6的上部和下部，各块油石座6的外侧面均开设有油石槽，各块油石8分别对应固定设置在各块油石槽中，进油管道11的右端伸出固定筒右侧外壁，出油管道12的左端伸出固定筒的左侧外壁，进油管道11的右侧部和出油管道12的左侧部均设置有截止阀，进油管道11的右端和出油管道12的左端分别与供油系统的油管通过快速接头可拆卸连接。
[0021]
变幅杆3的上侧部为上大下小的圆台结构，变幅杆3的下侧部为上大下小的t型圆柱结构，圆台结构的下端与t型圆柱结构的上端一体成型固定连接，t型圆柱结构的上端外圆周一体成型有与刀柄固定连接的法兰15，t型圆柱结构的下端外圆周一体成型有环形板16，环形板16上沿周向均匀开设有若干个圆周阵列设置且上下通透的圆孔17，液压缸体5的上端面上开设有若干个与各个圆孔17上下对应且上侧敞口的螺纹盲孔18，环形板16通过若干根穿过相应的各个圆孔17且螺纹连接在各个螺纹盲孔18中的紧固螺栓19固定连接在液压缸体5的上端面上。
[0022]
环形安装座4的内圆周上侧和下侧分别一体设有定位环23，上侧的定位环23和下侧的定位环23之间形成内侧敞口的环槽20，液压缸体5的外圆与上、下侧的定位环23内圈之间均设有第一o型密封圈21，液压缸体5的进油口9和出油口10均对应位于环槽20内。
[0023]
各个沉头孔13中均安装有套设在相应t型柱塞14上的第二o型密封圈22。
[0024]
油石8的外侧面为圆弧面。如此，油石8的外侧面与被加工内孔接触时，能够很好地保证被加工孔的精度以及同轴度。
[0025]
固定筒1还能起到防尘作用。
[0026]
机床主轴、刀柄、供油系统、截止阀和快速接头在图中未示出，换能器2、变幅杆3、机床主轴、刀柄、油石座6、油石8、环形压簧7、供油系统、第一o型密封圈21和第二o型密封圈22均是现有常规技术，供油系统主要由油箱、油泵、油管和油阀等组成，为液压缸体5提供液压油，油压控制为现有技术，不再赘述。
[0027]
一种超声振动辅助液压内孔珩磨装置的工作方法，具体包括以下步骤：（1）、安装超声振动辅助液压内孔珩磨装置；（2）、通过供油系统向液压缸体5内注入液压油，控制油压，调节珩磨头组件的外径；（3）、拧紧截止阀，拔下快速接头；（4）、启动机床，操控机床，使珩磨头组件的各块油石8伸入到待加工工件内孔中，进行旋转及超声振动的珩磨作业。
[0028]
步骤（1）具体为：首先，将换能器2固定安装在变幅杆3上端，并将变幅杆3上的法兰15与刀柄固定连接，刀柄固定在机床主轴上，将两个第一o型密封圈21分别上下间隔套在液压缸体5外圆相应位置上，再使用各根紧固螺栓19将变幅杆3的下端和液压缸体5的上端固定连接，再将连接好的变幅杆3和液压缸体5从固定筒1的上端口安装到固定筒1的内部，使液压缸体5的进油口9和进油管道11的左端对接，液压缸体5的出油口10和出油管道12的右端对接，且两个第一o型密封圈21的外圆分别与上、下侧的定位环23内圈密封接触，再将固
定筒1的上端固定安装在机床主轴上，进油管道11的右端和出油管道12的左端分别与供油系统的油管通过快速接头连接，再将各根t型柱塞14和各个第二o型密封圈22分别对应安装到各个沉头孔13中，各个第二o型密封圈22分别对应套在各根t型柱塞14的外圆周上，将各块油石8固定安装在各块油石座6的油石槽内，再将各块油石座6分别对应嵌设在各个安装槽中，再使用两个环形压簧7套装压紧在各块油石座6的上部和下部。
[0029]
步骤（2）具体为：通过供油系统向液压缸体5中注入一定压力的液压油，根据待加工内孔的孔径调节油压，使各根t型柱塞14在油压作用下沿各个沉头孔13伸出，各根t型柱塞14的外端与相应的油石座6内侧面顶压接触，则油石座6在t型柱塞14的外端顶压力以及两个环形压簧7的压紧力作用下在安装槽中沿液压缸体5的径向移动，使各块油石8的整体外径调节至与待加工内孔的孔径相适应，由于液压油进入液压缸体5中也会在进油管道11、出油管道12、液压缸体5的进油口9、出油口10以及环槽20内储存，从而使液压缸体5内的油压保持稳定，则各块油石8的整体外径便会保持固定。
[0030]
步骤（4）具体为：启动机床，操控机床，使珩磨头组件的各块油石8伸入到待加工工件内孔中，机床主轴带动变幅杆3转动，变幅杆3带动液压缸体5转动，同时启动换能器2，换能器2在超声信号下超声振动，换能器2带动变幅杆3一起超声振动，变幅杆3将超声振动传至液压缸体5，液压缸体5带动各块油石8做超声振动，同时液压缸体5带动各块油石8同步转动，各块油石8在工件内孔中进行旋转及超声振动的珩磨作业。
[0031]
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。