航空发动机气缸内孔珩磨装置及珩磨设备的制作方法

1.本发明涉及航空发动机气缸内孔加工技术领域，特别地，涉及一种航空发动机气缸内孔珩磨装置和采用所述航空发动机气缸内孔珩磨装置的航空发动机气缸内孔珩磨设备。


背景技术：

2.航空发动机气缸内孔的珩磨质量直接影响发动机在运行过程中的滑油消耗，因此对珩磨装置的珩磨精度、稳定性的要求极高。现有珩磨装置一般是将珩磨油石安装至珩磨工具上，由珩磨机床主轴带动珩磨工具做旋转和往复运动，并通过珩磨工具中的胀缩机构使油石伸缩伸调节珩磨内径，通过油石向气缸内孔的孔壁施加压力并作进给运动，从而磨削去除气缸内孔上极薄的一层金属，形成交叉而不重复的网纹结构，通过网纹结构利于气缸油膜的形成和保持，在发动机运行过程中起到更好的润滑、冷却、散热作用。
3.然而，现有珩磨装置无法实现灵活浮动，当珩磨机床的主轴与气缸内孔的中心对中存在误差时，无法通过珩磨工具的浮动运动来消除误差，经常会导致气缸内孔在珩磨加工之后的圆柱度无法满足设计要求，珩磨加工质量不稳定，需要多次抛修。


技术实现要素：

4.本发明首要提供一种航空发动机气缸内孔珩磨装置，以解决现有珩磨装置无法自适应气缸内孔而影响加工质量的技术问题。
5.本发明还提供一种航空发动机气缸内孔珩磨设备，采用上述航空发动机气缸内孔珩磨装置。
6.根据本发明的第一方面，提供一种航空发动机气缸内孔珩磨装置，包括用于与珩磨机床连接的安装机构、与所述安装机构连接的传动轴、与所述传动轴连接并用于伸入气缸内孔中的珩磨机构，所述传动轴分别相对所述安装机构和所述珩磨机构周向固定，所述珩磨机构设有第一球窝结构，所述传动轴包括嵌设于所述第一球窝结构内并用于相对所述第一球窝结构转动的第一球头；所述安装机构包括用于与所述珩磨机床连接的安装座和与所述传动轴连接的安装组件，所述安装座设有第二球窝结构，所述安装组件包括嵌设于所述第二球窝结构内并用于相对所述第二球窝结构转动的第二球头。
7.优选地，所述珩磨机构包括珩磨座和限位组件，所述珩磨座上的朝向所述传动轴的一面开设有第一弧形槽，所述限位组件设有用于与所述第一弧形槽拼接形成所述第一球窝结构的第二弧形槽，所述限位组件用于沿所述传动轴的轴向移动调节所述第二弧形槽和所述第一弧形槽之间的间距。
8.更优地，所述限位组件包括限位块、压紧环和调节螺母，所述第二弧形槽开设于所述限位块上，所述压紧环套设于所述限位块上并用于将所述限位块压设于所述传动轴的外周，所述压紧环的外周开设有外螺纹，所述调节螺母与所述压紧环螺纹连接并用于转动地驱动所述压紧环沿所述传动轴的轴向移动，从而通过所述压紧环带动所述限位块沿所述传
动轴的轴向移动。
9.进一步地，所述限位块设有多块，多块限位块沿所述传动轴的周向排布。
10.进一步地，所述第一球头开设有第一限位槽，所述珩磨座于所述第一弧形槽和所述第二弧形槽之间的位置开设有第二限位槽，所述珩磨机构还包括分别嵌设于所述第一限位槽和所述第二限位槽内的限位钢珠，所述传动轴通过所述限位钢珠相对所述珩磨机构周向固定。
11.进一步地，所述珩磨机构包括珩磨座、设于所述珩磨座内并用于沿所述珩磨座轴向移动的锥形轴、布设于所述珩磨座的外周并用于在所述锥形轴的推动下沿所述珩磨座的径向移动的油石，以及将所述油石弹压于所述珩磨座上的弹簧；所述传动轴包括与所述珩磨座连接的主轴和设于所述主轴内的芯轴，第一球头设于所述主轴上，所述锥形轴朝向所述传动轴的一端设有第三球窝结构，所述芯轴包括嵌设于所述第三球窝结构内并用于相对所述第三球窝结构转动的第三球头。
12.优选地，所述珩磨机构还包括调节块，所述锥形轴沿其轴向设有至少两个椎体，所述调节块包括抵接于所述椎体的斜面上的传动柱，所述传动柱与所述椎体一一对应设置，所述调节块远离所述锥形轴的一面抵接所述油石并用于在所述椎体的驱动下推动所述油石沿所述珩磨座的径向移动。
13.更优地，所述弹簧设有多个，多个弹簧沿所述油石的长度方向间隔设置。
14.优选地，所述安装组件包括固定座和与所述固定座可转动连接的调节环，所述固定座与所述主轴连接，所述芯轴的外周设有外螺纹，所述调节环设有内螺纹并与所述芯轴螺纹连接，所述调节环用于相对所述固定座转动并驱动所述芯轴轴向移动，所述安装组件还包括可滚动地设于所述固定座和所述调节环之间的导向钢珠。
15.根据本发明的第二方面，还提供一种航空发动机气缸内孔珩磨设备，包括珩磨机床，以及上述航空发动机气缸内孔珩磨装置，所述航空发动机气缸内孔珩磨装置通过所述安装机构安装于所述珩磨机床上。
16.本发明具有以下有益效果：
17.本发明提供的航空发动机气缸内孔珩磨装置通过第一球头和第一球窝结构的配合实现珩磨机构的万向转动调节，再通过第二球头和第二球窝结构的配合实现安装机构的万向转动调节，使传动轴的两端位置均能自由转动，从而在珩磨机床的主轴与气缸内孔的中心对中存在误差时，珩磨机构能够自适应转动至气缸内孔的中心位置，并通过两个万向调节结构使珩磨机构在转动调节后仍能保持相对气缸内孔的轴线平行的状态，有效消除装配误差，避免出现珩磨不均匀的问题，提升珩磨精度，进而提高航空发动机气缸的润滑、冷却及散热效果。
18.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
19.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
20.图1为本发明实施例提供的航空发动机气缸内孔珩磨装置的结构示意图；
21.图2为图1所示的航空发动机气缸内孔珩磨装置中的珩磨机构的剖视图。
22.图例说明：
23.1、安装机构；11、安装座；12、安装组件；121、固定座；122、调节环；123、导向钢珠；1231、第一导向钢珠；1232、第二导向钢珠；124、限位销；125、缓冲弹簧；
24.2、传动轴；21、主轴；211、第一球头；2111、第一限位槽；22、芯轴；221、第三球头；
25.3、珩磨机构；31、珩磨座；311、第一弧形槽；312、第二限位槽；313、安装槽；32、限位组件；321、限位块；3211、第二弧形槽；322、压紧环；323、调节螺母；33、限位钢珠；34、锥形轴；341、第三球窝结构；342、椎体；35、油石；36、弹簧；37、调节块；371、传动柱；38、底座；39、垫块；300、第一球窝结构。
具体实施方式
26.以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
27.图1和图2共同示出了本发明实施例提供的航空发动机气缸内孔珩磨装置，其用于安装至珩磨机床的主轴上并在珩磨机床的驱动下对航空发动机气缸的内孔进行珩磨作业，以提升航空发动机气缸内孔的加工精度，从而提高航空发动机气缸的润滑、冷却及散热效果。
28.如图1所示，所述航空发动机气缸内孔珩磨装置包括安装机构1、传动轴2和珩磨机构3，所述安装机构1用于与所述珩磨机床的主轴连接并可在所述珩磨机床的驱动下旋转运动，所述传动轴2的第一端与所述安装机构1连接，所述传动轴2的第二端与所述珩磨机构3连接，并且所述传动轴2的两端分别相对所述安装机构1和所述珩磨机构3周向固定，从而可通过所述传动轴1将所述安装机构1的旋转驱动力传递至所述珩磨机构3上，所述珩磨机构3用于伸入气缸内孔中并在所述传动轴2的传动下对所述气缸内孔进行珩磨加工。
29.优选地，所述珩磨机构3设有第一球窝结构300，所述传动轴2包括嵌设于所述第一球窝结构300内并用于相对所述第一球窝结构300转动的第一球头211，所述第一球窝结构300环绕所述第一球头211设置并将所述第一球头211定位于一个固定的球心位置，从而使所述第一球头211沿所述传动轴2的轴线相对所述第一球窝结构300轴向固定，并使所述第一球头211能够在所述第一球窝结构300中万向转动。
30.所述安装机构1包括安装座11和安装组件12，所述安装座11用于安装至所述珩磨机床的主轴上，并且所述安装座11的内部设有第二球窝结构(图未示，下同)，所述安装组件12与所述传动轴2连接，并且所述安装组件12包括嵌设于所述第二球窝结构内并用于相对所述第二球窝结构转动的第二球头(图未示，下同)，所述第二球窝结构与所述第一球窝结构300相类似，通过所述第二球窝结构包裹所述第二球头以实现所述第二球头的轴向固定，并使所述第二球头能够在所述第二球窝结构中万向转动。
31.所述航空发动机气缸内孔珩磨装置通过所述第一球头211和所述第一球窝结构300的配合实现所述珩磨机构3在所述传动轴2上的万向转动调节，再通过所述第二球头和所述第二球窝结构的配合实现所述安装机构1在所述珩磨机床上的万向转动调节，使所述传动轴2的两端位置均能自由转动，从而在所述珩磨机床的主轴与所述气缸内孔的中心对中存在误差时，所述珩磨机构3能够自适应转动至所述气缸内孔的中心位置，并通过两个万
向调节结构使所述珩磨机构3在转动调节后仍能保持相对所述气缸内孔的轴线平行的状态，即使所述珩磨机构3能够自适应调整至与所述气缸内孔同轴设置的状态，有效消除装配误差，避免出现珩磨不均匀的问题，提升珩磨精度，进而提高航空发动机气缸的润滑、冷却及散热效果。
32.优选地，所述珩磨机构3包括珩磨座31和限位组件32，所述珩磨座31上的朝向所述传动轴2的一面开设有第一弧形槽311，所述限位组件32设有第二弧形槽3211，所述第二弧形槽3211用于与所述第一弧形槽311共同拼接形成所述第一球窝结构300，所述限位组件32用于沿所述传动轴2的轴向移动调节所述第二弧形槽3211和所述第一弧形槽311之间的间距。当所述第二弧形槽3211和所述第一弧形槽311之间的间距越大时，所述第一球头211在所述第一球窝结构300内活动的自由度就越大，同理，当所述第二弧形槽3211和所述第一弧形槽311之间的间距越小时，所述第一球头211在所述第一球窝结构300内活动的自由度就越小，通过所述限位组件32调节所述第二弧形槽3211和所述第一弧形槽311之间的间距，能够灵活调整所述第一球头211在所述第一球窝结构300内活动的自由度，进而控制所述珩磨机构3的转动行程和转动松紧度，使其适用不同的珩磨需求。
33.具体地，所述限位组件32包括限位块321、压紧环322和调节螺母323，所述第二弧形槽3211开设于所述限位块321上，所述压紧环322套设于所述限位块321上并用于将所述限位块321压设于所述传动轴2的外周，所述限位块321上设有卡接所述压紧环322并用于供所述压紧环322推动所述限位块321整体移动的卡槽，所述压紧环322的外周开设有外螺纹，所述调节螺母323与所述压紧环322螺纹连接，所述调节螺母323用于被驱动转动并在转动时通过螺纹配合结构带动所述压紧环322沿所述传动轴2的轴向移动，从而通过所述压紧环322带动所述限位块321沿所述传动轴2的轴向移动，进而沿所述传动轴2的轴向调节所述第二弧形槽3211和所述第一弧形槽311之间的间距。
34.进一步地，所述限位块321设有多块，多块所述限位块321沿所述传动轴2的周向排布，多个所述限位块321沿朝向所述第一球头211的方向移动时能够被所述第一球头211依次撑开，即相邻两个所述限位块321之间的间距能够灵活调整，以更好地适配所述第一球头211，使所述第二弧形槽3211保持贴合所述第一球头211的状态，避免由于所述第一球头211的干涉而导致所述限位块321无法顺畅移动，
35.进一步地，所述第一球头211开设有第一限位槽2111，所述珩磨座31于所述第一弧形槽311和所述第二弧形槽3211之间的位置开设有第二限位槽312，所述珩磨机构3还包括限位钢珠33，所述限位钢珠33的两端分别嵌设于所述第一限位槽2111和所述第二限位槽312内，以使所述传动轴2通过所述限位钢珠33相对所述珩磨机构3周向固定。所述限位钢珠33不仅能够周向固定的作用，还能在所述第一球头211相对所述第一球窝结构300转动时被带动滚动，通过滚动摩擦的方式减少所述第一球头211的滑动摩擦，从而提升所述第一球头211转动的顺畅性，避免所述珩磨机构3的自适应转动发生卡滞现象。
36.进一步地，所述珩磨机构3还包括锥形轴34、油石35和弹簧36，所述锥形轴34设于所述珩磨座31的内部并用于沿所述珩磨座31轴向移动，所述油石35布设于所述珩磨座31的外周并用于在所述锥形轴34的推动下沿所述珩磨座31的径向移动，所述弹簧36套设于所述珩磨座31的外周并将所述油石35弹压于所述珩磨座31上，以实现所述油石35相对所述珩磨座31的限位固定，避免所述油石35松脱，并可在所述锥形轴34回退时通过所述弹簧36的弹
力驱使所述油石35沿所述珩磨座31的径向缩回。
37.更进一步地，所述传动轴2包括主轴21和芯轴22，所述主轴21采用圆筒状结构，所述芯轴22相对所述主轴21同轴地穿设于所述主轴21的内部并可相对所述主轴21轴向移动，所述主轴21与所述珩磨座31连接，即所述第一球头211设于所述主轴21上，所述芯轴22与所述锥形轴34连接并用于驱动所述锥形轴34轴向移动。
38.优选地，所述锥形轴34朝向所述传动轴2的一端设有第三球窝结构341，所述芯轴22包括嵌设于所述第三球窝结构341内并用于相对所述第三球窝结构341转动的第三球头221，所述第三球窝结构341与所述第一、第二球窝结构相类似，通过所述第三球窝结构341包裹所述第三球头221以实现所述第三球头221的轴向固定，并使所述第三球头221能够在所述第三球窝结构341中万向转动，从而使所述锥形轴34能够随所述珩磨机构3整体同步转动，在所述芯轴22能够带动所述锥形轴34轴向移动的前提下，避免所述芯轴22和所述锥形轴34之间的连接结构干涉所述珩磨机构3的转动动作。
39.优选地，所述珩磨机构3还包括调节块37，所述锥形轴34沿其轴向设有至少两个椎体342，所述椎体342设为圆锥或者棱锥结构，所述调节块37包括多个传动柱371，所述传动柱371抵接于所述椎体342的斜面上，并且所述传动柱371与所述椎体342一一对应设置，所述调节块37远离所述锥形轴34的一面抵接所述油石35并用于在所述椎体341的驱动下推动所述油石34沿所述珩磨座31的径向移动。由于所述椎体341设有多个，在所述锥形轴34轴向移动时，能够通过多个所述椎体342能够同步推动多个所述传动柱371沿所述珩磨座31的径向移动，以使所述调节块37在移动时能够保持平直状态，避免所述调节块37发生倾斜而影响所述油石35的伸缩效果，从而保证所述油石35的稳定性，确保珩磨精度。
40.更优地，所述弹簧36设有多个，多个所述弹簧36沿所述油石35的长度方向间隔设置，通过多个所述弹簧36共同将所述油石35箍紧于所述珩磨座31上，使所述油石35受力平衡，进一步所述油石35的稳定性。
41.如图2所示，所述珩磨机构3还包括用于夹持固定所述油石35的底座38，相比常规的粘接固定方式，采用所述底座38能够更加稳定牢固地装夹所述油石35，提升所述油石35的安装精度。其次，还能在所述底座38上刻印编号，方便区分对应的油石35，便于将所述油石35安装至预设位置，提升更换油石的效率。
42.进一步地，所述珩磨座31的外周开设有沿所述珩磨座31的径向延伸的安装槽313，所述底座38与所述安装槽313相适配并用于沿所述安装槽313滑动，以通过所述底座38和所述安装槽313之间的限位作用精准安装所述油石35，并提升所述油石35沿所述珩磨座31的径向伸缩移动的稳定性。
43.进一步地，所述珩磨机构3还包括沿所述珩磨座31的圆周方向均匀排布于所述珩磨座31外周的多个垫块39，所述垫块39设于相邻两个油石35之间并突出于所述珩磨座31的外表面，所述垫块39优选采用夹布胶木，通过所述垫块39限制所述珩磨机构3的最小外径并保护所述珩磨机构3及气缸内孔，避免所述油石35发生损耗时导致所述珩磨座31直接与所述气缸内孔摩擦而产生不可修复的磨损。
44.如图1所示，所述安装组件12包括固定座121和与所述固定座121可转动连接的调节环122，所述固定座121与所述主轴21连接，所述芯轴22的外周设有外螺纹，所述调节环121设有内螺纹并与所述芯轴21螺纹连接，所述调节环122用于相对所述固定座121转动并
在转动时通过螺纹配合结构驱动所述芯轴21轴向移动，从而通过所述芯轴21带动所述锥形轴34轴向移动，进而驱动所述油石35伸缩。
45.优选地，所述安装组件12还包括可滚动地夹设于所述固定座121和所述调节环122之间的导向钢珠123，所述调节环122通过所述导向钢珠123抵接所述固定座121，以通过所述导向钢珠123的滚动动作减少所述调节环122的转动阻力，使所述调节环122能够更加省力顺畅地旋转并驱动所述油石35伸缩移动。
46.进一步地，所述调节环122包括沿其轴向设置的第一节段和第二节段，所述第一节段环绕所述固定座121的外周设置，所述第二节段抵接所述固定座121朝向所述珩磨机构3一端的端面，所述调节环122通过所述第一节段和所述第二节段共同卡接所述固定座121，以提升所述调节环122转动的稳定性。
47.更进一步地，所述导向钢珠123包括设于所述第一节段与所述固定座121之间的第一导向钢珠1231和设于所述第二节段与所述固定座121之间的第二导向钢珠1232，通过所述第一导向钢珠1231和所述第二导向钢珠1232分别抵接所述调节环122的不同方向，避免所述调节环122与所述固定座121之间产生滑动摩擦，从多个方向上减少调节环122的转动阻力。
48.更进一步地，所述安装组件12还包括限位销124，所述调节环122对应所述导向钢珠123的位置开设有限位孔，所述限位销124穿设于所述限位孔内并抵接所述导向钢珠123，通过调整所述限位销124相对所述限位孔的安装深度，能够调整所述导向钢珠123在所述安装座121上的抵紧力度，从而调整所述调节环122的转动阻力，提升使用手感。
49.优选地，所述安装组件12还包括弹压于所述限位销124与所述导向钢珠123之间的缓冲弹簧125，在所述调节环122的转动阻力过大时，所述导向钢珠123能够通过所述缓冲弹簧125自行弹动避让，避免所述调节环122完全卡滞。
50.根据本发明的第二方面，还提供一种航空发动机气缸内孔珩磨设备(图未示，下同)，包括珩磨机床和上述航空发动机气缸内孔珩磨装置，所述航空发动机气缸内孔珩磨装置通过所述安装机构11安装于所述珩磨机床上。
51.由于所述航空发动机气缸内孔珩磨装置能够自适应转动调整至气缸内孔相适配的状态，有效提升所述航空发动机气缸内孔珩磨设备的珩磨加工精度，并降低所述珩磨机床的主轴与所述气缸内孔的中心的对中难度，有效消除装配误差，提升加工效率，进而提高航空发动机气缸的润滑、冷却及散热效果。
52.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。