一种用于柱塞马达的柱塞孔镗削加工装置的制作方法

1.本发明涉及镗削加工技术领域，特别涉及一种适合用于多孔环列结构的柱塞马达缸体的柱塞孔镗削加工装置。


背景技术：

2.新一代特种车辆速度、加速度及机动灵活性能的提升，对无极转向系统液力机械综合传动装置提出更高的要求，高压大功率柱塞马达作为无极转向系统的核心组成部分，必须在高速、高压及交变载荷工作条件下可靠、平稳运行。高压大功率柱塞马达是一个高度集成的精密机械液压系统，必须在高速、高压及交变载荷工作条件下可靠平稳运行。严苛的服役环境必然导致柱塞孔严重的摩擦磨损，使缸体组件的内表面过早形成疲劳裂纹，因此必须提高其深盲孔内表面的加工精度和表面质量。
3.现有的柱塞马达的转子部件主要由缸体组件和柱塞体等零件组成，而缸体组件由缸体、马达轴组成。如图1所示，现有马达缸体1上有多个并行的柱塞孔11，需要进行超精密加工来满足精度和质量要求，为了更好地保证装配体的轴向平行精度，计划在缸体与马达轴过盈装配后进行镗削精加工。因此在加工盲孔时，刀具运动空间受马达轴尺寸的限制，形成了狭小空间，成为深盲孔结构，致使表面质量、位置精度和圆柱度都极难保证。柱塞缸体的深盲孔超精密加工具有以下工艺难点：
4.1、镗削刀具受到马达轴尺寸影响，需要采用长径比较大的刀杆，进而造成镗削刀具刚性差，强度低，切削时易产生振动、波纹，从而影响柱塞孔加工表面粗糙度；
5.2、细长刀具杆加工时存在让刀问题，将导致加工出大小头锥形圆柱孔，使得柱塞体与孔间隙不一致，影响供油压力，极大削弱柱塞马达整体工作性能；
6.3、柱塞马达缸体是典型多孔环列结构，为了保证马达的平稳运行，柱塞孔相对中轴线的位置精度要求很高，必须保证缸体的工装定位精度和对刀精度；
7.4、不同于分体加工模式，马达装配体的加工容错率较低，为了降低孔系的平行度误差，需要避免多次装夹对平行孔系加工位置精度的影响。
8.目前，国内柱塞马达采用缸体与马达轴分体加工，然后组装的技术方式加工制造，整体精度降低，影响柱塞马达的使用性能和使用寿命；为保证每个柱塞孔的精度，需要缸体与马达轴过盈配合后再精加工柱塞孔，所以形成了柱塞孔深盲孔，造成了加工难度。
9.因此，需要对现有技术作进一步改进。


技术实现要素：

10.本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种具有较高的精度、效率和灵活性的用于柱塞马达的柱塞孔镗削加工装置。
11.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于柱塞马达的柱塞孔镗削加工装置，包括有：
12.底座，用于供待柱塞马达的马达轴和缸体一上一下地布置其上；
13.其特征在于：还包括有：
14.分度盘，套设于所述马达轴外，与马达轴同轴设置并被布置成能绕其自身中轴线转动；
15.内部中空的轴套，设于分度盘的上表面并位于所述缸体的上方，并随分度盘转动而能分别与所述缸体上的每个柱塞孔上下对齐；以及
16.镗削件，包括镗刀和用于加长镗刀的刀杆，所述刀杆的下端与镗刀相连接，所述刀杆穿设于所述轴套内，并且所述刀杆的上端至少局部伸出于轴套外而与外部动力源的输出轴相连接，所述镗刀与所述轴套同轴布置。
17.为有效减少由于刀杆产生的弱刚度挠曲变形，降低外部动力源的输出轴回转误差，所述刀杆的上端和所述外部动力源的输出轴之间还设有联轴器。
18.为对马达轴起到保护，所述马达轴外还套设有套筒，所述分度盘设于所述套筒的上表面。
19.为锁定分度盘的回转自由度，还包括用于供分度盘定位的定位机构，并在分度盘定位的状态下，所述轴套能与所述缸体上待加工的柱塞孔对齐。
20.本方案中，所述定位机构包括定位杆和供定位杆的头部约束其中的定位槽，所述定位槽设于所述分度盘的外周壁，所述定位杆与分度盘基本水平，所述定位槽的数量与柱塞孔的数量相对应，每个定位槽与位于其投影方向上的一个柱塞孔相对应。
21.优选地，所述定位槽呈开口朝外的v形。
22.为实现分度盘的固定，以防止镗削加工时分度盘转动而影响加工效果，还包括用于压紧分度盘的第一压紧机构。
23.还包括用于压紧缸体的第二压紧机构。
24.为增加刀杆的刚度，优选地所述轴套为气体静压轴套。
25.与现有技术相比，本发明的优点在于：可以实现柱塞马达装配体深盲孔的超精密镗削加工，为此类加工难点提供了稳定可靠的加工装置解决方案；采用回转分度盘装置，在一次工装中加工所有平行柱塞孔，从而极大程度地保证加工位置精度，减少多次工序带来的时间成本，提高加工效率，降低劳动强度；采用轴套可以有效减少刀具振动和让刀问题，提高了柱塞孔加工表面粗糙度和圆柱度；该装置拆装检修方便，互换性高，可根据不同的柱塞孔数量或者加工精度更换分度盘，针对此类型缸体的盲孔镗削加工具备较高的普适性和灵活性。
附图说明
26.图1为本发明实施例中柱塞马达的缸体结构示意图；
27.图2为本发明实施例中柱塞孔镗削加工装置的结构示意图；
28.图3为图2的另一视角示意图；
29.图4为图2的另一视角示意图；
30.图5为图3中沿a-a方向的剖视图；
31.图6为图4中沿b-b方向的剖视图。
具体实施方式
32.以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
33.本实施例中将柱塞马达的缸体1和马达轴2过盈配合后再精加工柱塞孔11。如图5所示，本实施例中的马达轴2和缸体1呈一上一下布置，并且马达轴2与缸体1的中央柱塞孔11同轴布置。
34.如图1～6所示，本实施例中用于柱塞马达的柱塞孔镗削加工装置包括底座3、分度盘4、内部中空的轴套5和镗削件。
35.其中马达轴2和缸体1一上一下地布置在底座3上；其中如图5和图6所示，底座3包括底板31和内部中空的柱状定位座32，定位座32的中央设有支承体33，缸体1的底部支承于支承体33的上表面并且与缸体1的中央柱塞孔11相同轴设置。
36.分度盘4套设于马达轴2外，分度盘4与马达轴2同轴设置并被布置成能绕其自身中轴线转动；另外为了对马达轴2进行保护，避免分度盘4转动时对其造成影响，马达轴2外还套设有套筒9，分度盘4设于套筒9的上表面；优选地分度盘4和套筒9采用一体成型结构。
37.轴套5设于分度盘4的上表面并位于缸体1的上方，并随分度盘4转动而能分别与缸体1上的每个柱塞孔11上下对齐；另外镗削件包括镗刀61和用于加长镗刀61的刀杆62，刀杆62的下端与镗刀61相连接，刀杆62穿设于轴套5内，并且刀杆62的上端至少局部伸出于轴套5外而与外部动力源的输出轴7相连接，镗刀61与轴套5同轴布置。本实施例中超精密镗削刀具采用微调精镗刀装夹金刚石刀片，用于调整刀具角度参数。
38.另外为依次实现各个柱塞孔11的镗削加工，还包括用于供分度盘4定位的定位机构，并在分度盘4定位的状态下，轴套5能与缸体1上待加工的柱塞孔11对齐。如图3和图5所示，本实施例中的定位机构包括定位杆101和供定位杆101的头部约束其中的定位槽102，定位槽102设于分度盘4的外周壁，优选地定位槽102呈开口朝外的v形，当然也可以采用其他形状；定位杆101与分度盘4基本水平，定位槽102的数量与柱塞孔11的数量相对应，每个定位槽102与位于其投影方向上的一个柱塞孔11相对应，这样在分度盘4转动至定位杆101约束于任一定位槽102时，由于轴套5能随之一起转动，从而能使轴套5下方的镗刀61能对应加工不同柱塞孔11，因此该方法无需缸体1转动。如图5所示，本实施例中定位杆101的装配方式可采用导向块向前推动定位杆101，以实现定位杆101前后直线运动。
39.如图2和图3所示，刀杆62的上端和外部动力源的输出轴7之间还设有联轴器8。本实施例中联轴器8采用柔性十字滑块联轴器，减少刀具振动和让刀问题，提高了柱塞孔加工表面粗糙度和圆柱度。将镗刀61与气体静压轴套同轴配合，实现高精度旋转运动和直线进给运动。
40.当然为了柱塞孔镗削加工时的稳定性，本实施例中还包括用于压紧分度盘4的第一压紧机构和用于压紧缸体1的第二压紧机构。如图4所示，第一压紧机构包括至少两个围绕分度盘4布置的第一压紧头4a，并通过旋紧第一压紧头4a上穿插的第一螺钉4b即可完成对分度盘4的装夹；另外第二压紧机构包括至少两个围绕缸体1布置的第二压紧头1a，并通过旋紧第二压紧头1a上穿插的第二螺钉2b即可完成对缸体1的装夹；当然也可以采取现有气动的方式实现第一压紧头4a和第二压紧头1a的压紧。
41.本实施例中利用高精度的马达轴2作为分度盘4的定位基准，并且缸体1固定，无需转动，并且将气体静压轴套安装在分度盘4上，利用分度盘4上的定位槽102和定位杆101的
配合约束回转自由度，可根据不同的柱塞孔11数量更换分度盘4，同时也可实现气体静压轴套与柱塞孔的对齐定位，保证加工孔位精度；另外采用气体静压轴套与分度盘4固定连接的方式，为刀杆62增加支撑和导向，降低刀杆62的实际悬伸长度，实现超精密镗孔定位功能。
42.本实施例中轴套5为采用气浮静压轴套增加刀杆刚度，以主轴兼代刀杆，将高精度的刀杆作为气体静压轴套的主轴，既可以旋转运动，保证刀具的旋转精度，又可以作为直线轴保证刀具上下往复运动的直线精度。气体静压轴套安装固定在分度盘上，与镗刀动力头形成了双主轴结构。利用柔性十字滑块联轴器将机床动力源与气体静压轴套主轴刀柄柔性连接，消除动力源产生的轴向和径向误差传递，保证深盲孔加工精度；分度盘拆卸方便，可根据不同的柱塞孔数量或者加工精度更换分度转台，针对此类型缸体的盲孔镗削加工具备较高的普适性和灵活性。
43.本实施例中柱塞孔镗削加工装置的具体工作过程：
44.第一步：启动机床，将柱塞马达的缸体1和马达轴2过盈配合后安装在底座3上；
45.第二步：使用第二压紧机构压紧缸体1；
46.第三步；安装套筒9以及分度盘4；
47.第四步：在分度盘4上安装气体静压轴套5；
48.第五步：调整分度盘4，使得气体静压轴套5与第一个加工的柱塞孔11同轴设置，利用定位杆101约束在定位槽102内，以锁定分度盘4的位置，利用第一压紧机构固定分度盘4；
49.第六步：调整好镗刀61上的刀具角度，将刀杆62通过联轴器8与外部动力源的输出轴7相连接；
50.第七步：将精密镗刀61对齐穿过气体静压轴套5，调整并输入工艺参数(主轴转速、进给速度)，外部动力源的输出轴7启动，开始加工；
51.第八步：完成第一个柱塞孔加工后，进行空走抬刀步骤，外部动力源的输出轴7停转；
52.第九步：松开分度盘4，并转动分度盘4，调整下一个柱塞孔，重复步骤五～八；
53.第十步：完成所有柱塞孔加工工序，关闭机床，拆卸部件。
54.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。