用于高精度内孔加工的砂轮杆及加工方法

用于高精度内孔加工的砂轮杆及加工方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于高精度内孔加工的砂轮杆及加工方法。用于高精度内孔加工的砂轮杆，包括用于装配砂轮并沿待加工内孔轴向伸入待加工内孔内利用砂轮进行待加工内孔内壁面的磨削加工的砂轮装配段、用于引导带装有砂轮的砂轮装配段伸入待加工内孔的引导段以及用于连接驱动装置以进行转动磨削的连接段，砂轮装配段、引导段和连接段沿砂轮杆轴向依次排布；引导段的外表面开设有用于磨削过程中将冷却水导向砂轮装配段以使砂轮与冷却液充分接触的冷却液槽。防止零件内孔的烧伤、高温变形，防止砂轮杆由于磨削温度过高而产生变形等问题造成内孔无法达到高精度要求，使得零件内孔的最终尺寸能够得以保证。适用于各种高精度要求的管状结构的内孔加工。
【专利说明】
用于高精度内孔加工的砂轮杆及加工方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及航空发动机高精度零件加工技术领域，特别地，涉及一种用于高精度内孔加工的砂轮杆。此外，本发明还涉及一种包括上述用于高精度内孔加工的砂轮杆的航空发动机用零件的高精度内孔加工方法。
【背景技术】
[0002]管状零件是航空发动机的常用零件，而且作为航空发动机零件，其管状零件的内孔精度要求高。例如如图2所示为一种内孔精度高的管状零件，以此零件为例，零件的内孔精度非常的高，公差仅0.012，粗糙度要求0.4，圆柱度0.005，采用常规的方法对内孔进行磨削即采用小于直径5.9的砂轮磨削内孔，会存在以下几种问题:
[0003]1、零件磨削表面烧伤；
[0004]2、零件内孔磨削温度升高零件内孔变形；
[0005]3、加工出来的零件带锥，导致内孔无法达到设计要求。

【发明内容】

[0006]本发明提供了一种用于高精度内孔加工的砂轮杆及航空发动机用零件的高精度内孔加工方法，以解决现有的常规管状零件的内孔加工方法，会使零件内孔存在烧伤、高温变形等问题，零件的最终尺寸难以得到保证的技术问题。
[0007]根据本发明的一个方面，提供一种用于高精度内孔加工的砂轮杆，包括用于装配砂轮并沿待加工内孔轴向伸入待加工内孔内利用砂轮进行待加工内孔内壁面的磨削加工的砂轮装配段、用于引导带装有砂轮的砂轮装配段伸入待加工内孔的引导段以及用于连接驱动装置以进行转动磨削的连接段，砂轮装配段、引导段和连接段沿砂轮杆轴向依次排布；引导段的外表面开设有用于磨削过程中将冷却水导向砂轮装配段以使砂轮与冷却液充分接触的冷却液槽。
[0008]进一步地，引导段上与连接段接触的部位设有用于限制引导段的伸入距离的限位件。
[0009]进一步地，冷却液槽沿螺旋状分布于引导段的外表面并贯通引导段的两端，以使冷却液在磨削过程中沿冷却液槽呈螺旋状供应至砂轮并与砂轮充分接触。
[0010]进一步地，限位件采用锥尖朝向引导段的锥形结构。
[0011 ]进一步地，冷却液槽延伸至限位件的外表面。
[0012]进一步地，限位件与引导段之间采用向内凹陷的弧形平滑过渡构造;和/或引导段与砂轮装配段之间采用向内凹陷的弧形平滑过渡构造。
[0013]进一步地，砂轮装配段的径向尺寸小于引导段的径向尺寸。
[0014]进一步地，砂轮装配段、引导段和连接段三者之间采用过盈配合连接;或者砂轮装配段、引导段和连接段三者之间采用螺纹配合连接;或者砂轮装配段、引导段和连接段三者采用一体制作成型的整体结构。
[0015]进一步地，引导段的径向尺寸比待加工内孔的径向尺寸小引导段的轴向长度大于待加工内孔的1/2轴向尺寸长度。
[0016]根据本发明的另一方面，还提供了一种航空发动机用零件的高精度内孔加工方法，采用上述砂轮杆，包括以下步骤:a、将砂轮装配至砂轮装配段上并通过引导段将砂轮引导伸入待加工内孔;b、进行粗磨并通过冷却液槽持续注入冷却水;C、进行半粗磨并通过冷却液槽持续注入冷却水;d、进行精磨并通过冷却液槽持续注入冷却水;e、加工完毕，获得具有高精度内孔的零件。
[0017 ] 进一步地，精磨时，每次进刀0.0Olmm-0.003mm，加工直径直径为0.04mm-0.06mm的余量；半精磨时，每次进刀0.0Olmm-0.003mm，加工直径为0.03的余量;精磨时，每次进刀
0.000.Smm-Q.002mm，加工直径为0.0lmm-0.022 的余量。
[0018]本发明具有以下有益效果:
[0019]本发明用于高精度内孔加工的砂轮杆，采用三段式结构设计，利用引导段进行伸入零件的待加工内孔的引导，以防止砂轮杆与零件壁体之间发生相互作用力而造成零件磨损。利用装配于砂轮装配段的砂轮对零件的待加工内孔的内壁面进行磨削加工，以完成从粗磨到半粗磨到精磨的磨削工序。通过在引导段的外表面开设用于输送冷却液的冷却液槽，使得在磨削加工过程中，冷却液能够及时沿引导段的外壁面的冷却液槽传递至装配于砂轮装配段上的砂轮位置，使得砂轮在进行内孔磨削过程中均能够与冷却液进行充分的接触，以防止零件内孔的烧伤、高温变形等问题，同时也能够防止砂轮杆由于磨削温度过高而产生变形等问题造成内孔无法达到高精度要求，从而使得零件内孔的最终尺寸能够得以保证。通过连接段与驱动装置进行连接，从而实现扭矩的传递，方便连接及磨削控制。适用于各种高精度要求的管状结构的内孔加工。
[0020]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】
[0021]构成本申请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:
[0022]图1是本发明优选实施例的砂轮杆的结构示意图；
[0023]图2是本发明优选实施例的高精度内孔的管状零件的结构示意图；
[0024]图3是本发明优选实施例的航空发动机用零件的高精度内孔加工方法的步骤流程框图。
[0025]图例说明:
[0026]1、砂轮装配段;2、引导段;3、连接段;4、冷却液槽;5、待加工内孔;6、限位件;7、弧形平滑过渡构造。
【具体实施方式】
[0027]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。
[0028]图1是本发明优选实施例的砂轮杆的结构示意图；图2是本发明优选实施例的高精度内孔的管状零件的结构示意图；图3是本发明优选实施例的航空发动机用零件的高精度内孔加工方法的步骤流程框图。
[0029]如图1所示，本实施例的用于高精度内孔加工的砂轮杆，包括用于装配砂轮并沿待加工内孔5轴向伸入待加工内孔5内利用砂轮进行待加工内孔5内壁面的磨削加工的砂轮装配段1、用于引导带装有砂轮的砂轮装配段I伸入待加工内孔5的引导段2以及用于连接驱动装置以进行转动磨削的连接段3，砂轮装配段1、引导段2和连接段3沿砂轮杆轴向依次排布；引导段2的外表面开设有用于磨削过程中将冷却水导向砂轮装配段I以使砂轮与冷却液充分接触的冷却液槽4。本发明用于高精度内孔加工的砂轮杆，采用三段式结构设计，利用引导段2进行伸入零件的待加工内孔5的引导，以防止砂轮杆与零件壁体之间发生相互作用力而造成零件磨损。利用装配于砂轮装配段I的砂轮对零件的待加工内孔5的内壁面进行磨削加工，以完成从粗磨到半粗磨到精磨的磨削工序。通过在引导段2的外表面开设用于输送冷却液的冷却液槽4，使得在磨削加工过程中，冷却液能够及时沿引导段2的外壁面的冷却液槽4传递至装配于砂轮装配段I上的砂轮位置，使得砂轮在进行内孔磨削过程中均能够与冷却液进行充分的接触，以防止零件内孔的烧伤、高温变形等问题，同时也能够防止砂轮杆由于磨削温度过高而产生变形等问题造成内孔无法达到高精度要求，从而使得零件内孔的最终尺寸能够得以保证。通过连接段3与驱动装置进行连接，从而实现扭矩的传递，方便连接及磨削控制。适用于各种高精度要求的管状结构的内孔加工。可选地，砂轮外表面也开设有冷却液槽。以方便冷却液沿砂轮外表面传递，从而保证砂轮在磨削加工工程中冷却液与砂轮充分接触，防止零件内孔的烧伤、高温变形等问题。可选地，砂轮外表面的冷却液槽与引导段2外表面的冷却液槽相连通，或者砂轮外表面的冷却液槽与引导段2外表面的冷却液槽不连通。其中，高精度是指航空发动机零件制作领域中，对零件加工的精度要求达到小数点后一位数甚至三四位数，是相对于普通机械领域的零件加工精度而言的相对概念。
[0030]如图1和图2所示，本实施例中，引导段2上与连接段3接触的部位设有用于限制引导段2的伸入距离的限位件6。
[0031]如图1所示，本实施例中，冷却液槽4沿螺旋状分布于引导段2的外表面并贯通引导段2的两端，以使冷却液在磨削过程中沿冷却液槽4呈螺旋状供应至砂轮并与砂轮充分接触。
[0032]如图1所示，本实施例中，限位件6采用锥尖朝向引导段2的锥形结构。方便磨削加工，方便结构限位，并且通过锥形结构的限位件6与待加工内孔5之间的相互配合，能够实现砂轮杆相对于内孔的自动对中。
[0033]如图1所示，本实施例中，冷却液槽4延伸至限位件6的外表面。使得冷却液同时贯通于引导段2和限位件6的外表面，使得砂轮杆在磨削过程中磨削部位的砂轮能够与冷却液进行充分的接触，以防止零件内孔的烧伤、高温变形等问题。限位件6的能够防止冷却液向驱动装置泄露，同时能够使冷却液能够沿冷却液槽4往返运动，以实现磨削部位与外界的热交换，从而节约冷却液的用量。
[0034]如图1所示，本实施例中，限位件6与引导段2之间采用向内凹陷的弧形平滑过渡构造7;和/或引导段2与砂轮装配段I之间采用向内凹陷的弧形平滑过渡构造7。方便砂轮杆进入到零件内孔中，能够降低砂轮杆与零件之间的相互作用力，同时也能够实现砂轮杆相对于内孔的自动对中，从而提高内孔磨削的精度。引导段2与砂轮装配段I之间采用向内凹陷的弧形平滑过渡构造7，形成锥形的安装构造，能够方便砂轮的装配精度的控制。
[0035]如图1所示，本实施例中，砂轮装配段I的径向尺寸小于引导段2的径向尺寸。方便伸入内孔的引导;方便砂轮的装配和限位。
[0036]如图1所示，本实施例中，砂轮装配段1、引导段2和连接段3三者之间采用过盈配合连接;或者砂轮装配段1、引导段2和连接段3三者之间采用螺纹配合连接;或者砂轮装配段
1、引导段2和连接段3三者采用一体制作成型的整体结构。可以根据内孔采用不同的连接方式。砂轮装配段1、引导段2和连接段3之间采用组装的方式进行连接，可以根据内孔选择不同型号的砂轮装配段1、引导段2和连接段3，从而满足不同内孔的加工需要。采用一体制作成型的整体结构，整体性好。
[0037]如图1所示，本实施例中，引导段2的径向尺寸比待加工内孔5的径向尺寸小Imm-3mm。从而满足砂轮杆的刚性需要，同时也使得砂轮杆能够得到充分的冷却。引导段2的轴向长度大于待加工内孔5的1/2轴向尺寸长度。能够从零件两端实现内孔的加工，从而适应于贯通的内孔磨削加工。
[0038]如图1、图2和图3所示，本实施例的航空发动机用零件的高精度内孔加工方法，采用上述砂轮杆，包括以下步骤:a、将砂轮装配至砂轮装配段I上并通过引导段2将砂轮引导伸入待加工内孔5 ； b、进行粗磨并通过冷却液槽4持续注入冷却水;c、进行半粗磨并通过冷却液槽4持续注入冷却水;d、进行精磨并通过冷却液槽4持续注入冷却水;e、加工完毕，获得具有高精度内孔的零件。通过使用本发明加工方法，高精度内孔加工的合格率在95 %以上，大大提高了零件的合格率。砂轮杆的改进，不仅提高了加工的效率，更重要的是比较稳定的保证了零件的质量。
[0039]如图1、图2和图3所示，本实施例中，精磨时，每次进刀0.0Olmm-0.003mm，加工直径直径为0.04mm-0.06mm的余量;半精磨时，每次进刀0.0Olmm-0.003mm，加工直径为0.03的余量;精磨时，每次进刀0.0005mm-0.002mm，加工直径为0.0lmm-0.022的余量。通过使用本发明加工方法，高精度内孔加工的合格率在95 %以上，大大提高了零件的合格率。砂轮杆的改进，不仅提高了加工的效率，更重要的是比较稳定的保证了零件的质量。
[0040]实施时，高精度内孔的加工方法，即先特制专用砂轮杆，防止加工时零件的干涉、变形及烧伤，再制定专门的磨削参数及步骤:1、粗磨每次进刀0.002，加工直径0.05的余量；
2、半精磨每次进刀0.002，加工直径0.03的余量；3、精磨每次进刀0.001，加工直径0.01-
0.022的余量。
[0041]磨削加工具体步骤为:先沿零件径向对零件进行固定定位，通过砂轮杆沿零件内孔轴向伸入内孔中，持续通入冷却液，冷却液沿冷却液槽持续流动时磨削零件的贯通内孔；再磨削内孔中的变截面孔壁;然后磨削内孔两端开口部位的扩口；将零件沿竖直方向进行固定定位，沿零件的径向开孔，形成沿零件径向贯通内孔的侧向开孔，从而形成管状高精度内孔零件。当管状零件轴向尺寸过大时，采用砂轮杆从内孔两端分别对内孔进行磨削。
[0042]如果没有冷却液的话，加工面会烧伤，或温度过高变形，此砂轮杆专门设计了冷却液槽，保证冷却液可充分接触。杆部要保证足够的刚性，此零件为Φ 6的内孔，砂轮杆为Φ 5。砂轮槽大小要适中，太小的话冷却不充分，太大的话刚性不好。根据砂轮杆的粗细，确定粗精加工的进刀量，防止杆部由于用力过大杆部发弹。
[0043]高精度的内孔必须采用磨削的方法才能达到要求，而内孔磨削要求又更高，既要保证内孔细砂轮杆的刚性，又要保证零件内孔不会烧伤、高温变形，带锥等问题，零件的最终尺寸才能得以保证。本发明主要解决的问题:高精度内孔磨削时，如何保证零件无烧伤变形，无带锥，同时保证高精度的加工要求。
[0044]通过使用本发明加工方法，高精度内孔加工的合格率在95%以上，大大提高了零件的合格率。实践证明:这样的改进，不仅提高了加工的效率，更重要的是比较稳定的保证了零件的质量。
[0045]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。
【主权项】
1.一种用于高精度内孔加工的砂轮杆，其特征在于， 包括用于装配砂轮并沿待加工内孔(5)轴向伸入所述待加工内孔(5)内利用砂轮进行所述待加工内孔(5)内壁面的磨削加工的砂轮装配段(1)、用于引导带装有砂轮的砂轮装配段(I)伸入所述待加工内孔(5)的引导段(2)以及用于连接驱动装置以进行转动磨削的连接段⑶， 所述砂轮装配段(I)、所述引导段(2)和所述连接段(3)沿砂轮杆轴向依次排布； 所述引导段(2)的外表面开设有用于磨削过程中将冷却水导向所述砂轮装配段(I)以使砂轮与冷却液充分接触的冷却液槽(4)。2.根据权利要求1所述的用于高精度内孔加工的砂轮杆，其特征在于， 所述引导段(2)上与所述连接段(3)接触的部位设有用于限制所述引导段(2)的伸入距离的限位件(6)。3.根据权利要求2所述的用于高精度内孔加工的砂轮杆，其特征在于， 所述冷却液槽(4)沿螺旋状分布于所述引导段(2)的外表面并贯通所述引导段(2)的两端，以使冷却液在磨削过程中沿所述冷却液槽(4)呈螺旋状供应至砂轮并与砂轮充分接触。4.根据权利要求2所述的用于高精度内孔加工的砂轮杆，其特征在于， 所述限位件(6)采用锥尖朝向所述引导段(2)的锥形结构;所述冷却液槽(4)延伸至所述限位件(6)的外表面。5.根据权利要求2至4中任一项所述的用于高精度内孔加工的砂轮杆，其特征在于， 所述限位件(6)与所述引导段(2)之间采用向内凹陷的弧形平滑过渡构造(7);和/或 所述引导段(2)与所述砂轮装配段(I)之间采用向内凹陷的弧形平滑过渡构造(7)。6.根据权利要求1至4中任一项所述的用于高精度内孔加工的砂轮杆，其特征在于， 所述砂轮装配段(I)的径向尺寸小于所述引导段(2)的径向尺寸。7.根据权利要求1至4中任一项所述的用于高精度内孔加工的砂轮杆，其特征在于， 所述砂轮装配段(I)、所述引导段(2)和所述连接段(3)三者之间采用过盈配合连接;或者 所述砂轮装配段(I)、所述引导段(2)和所述连接段(3)三者之间采用螺纹配合连接;或者 所述砂轮装配段(I)、所述引导段(2)和所述连接段(3)三者采用一体制作成型的整体结构。8.根据权利要求1至4中任一项所述的用于高精度内孔加工的砂轮杆，其特征在于， 所述引导段⑵的径向尺寸比所述待加工内孔(5)的径向尺寸小 所述引导段(2)的轴向长度大于所述待加工内孔(5)的1/2轴向尺寸长度。9.一种航空发动机用零件的高精度内孔加工方法， 采用权利要求1至8中任一项所述的砂轮杆， 其特征在于，包括以下步骤: a、将砂轮装配至砂轮装配段(I)上并通过引导段(2)将砂轮引导伸入待加工内孔(5); b、进行粗磨并通过冷却液槽(4)持续注入冷却水； c、进行半粗磨并通过冷却液槽(4)持续注入冷却水； d、进行精磨并通过冷却液槽(4)持续注入冷却水；e、加工完毕，获得具有高精度内孔的零件。10.根据权利要求9所述的航空发动机用零件的高精度内孔加工方法，其特征在于，精磨时，每次进刀0.0Olmm-0.003mm，加工直径直径为0.04mm-0.06mm的余量；半精磨时，每次进刀0.00 Imm-0.003mm，加工直径为0.03的余量；精磨时，每次进刀0.0005mm-0.002_，加工直径为0.0lmm-0.022的余量。
【文档编号】B24B55/02GK105922090SQ201610267760
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】许必果, 姜新颖, 周争明, 刘高平, 田甜, 彭国平
【申请人】中航动力株洲航空零部件制造有限公司