一种环形火焰筒浮动壁瓦片螺桩加工装置及方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明属于机械加工领域，尤其涉及一种环形火焰筒浮动壁瓦片螺粧加工装置及方法。
【【背景技术】】
[0002]浮动壁瓦片是某新型航空发动机燃烧室环形火焰筒上的内隔热片，一个火焰筒上使用一百多个浮动壁瓦片，浮动壁瓦片贴靠在火焰筒流道壁面上，通过瓦片上的螺粧与火焰筒内外壁相连。如图1和图2所示，一般有内环瓦片和外环瓦片，而每一个瓦片上均带有多个螺粧，螺粧在曲面各点的法线方向上，并与瓦片铸造成一体。螺粧外径精铸到螺纹外径尺寸，但螺粧上的螺纹需要切削加工。
[0003]由于铸造误差影响，瓦片上的几个螺粧之间的相互位置误差较大，螺粧到瓦片周边距离误差也较大，不能一次定位装夹、靠数控编程或靠夹具精确定位加工所有螺粧螺纹。
[0004]由于瓦片是曲面片体，每个螺粧在曲面各点的法线方向，理论上讲，最好采用带工作台旋转和主轴头旋转的五坐标加工中心加工。但实际上，由于几个螺粧之间的位置误差影响，必须分别找正每个螺粧的方向和位置，并将找正结果输入专用程序，找正非常繁琐，输入耗时、且易出错。
[0005]而要在三坐标机床上加工螺粧螺纹，就必须分别使每个螺粧的方向与工作台垂直，也就是与机床主轴方向一致。这需要借助夹具分别调整每个螺粧的方向，并通过找正确定每个螺粧的中心位置，调整和找正需要消耗较多时间，辅助工作时间太长，生产效率太低。
[0006]目前使用的一种方法是在摇臂钻床上进行套丝，具体方法是:
[0007]I)将定位套筒夹持到主轴钻夹中。
[0008]2)将定位套筒外圆与要套丝的螺粧外圆靠贴，采用夹具调整螺粧方位，观察螺粧外圆与套筒外圆沿母线方向的间隙，使上、下间隙均匀，然后锁住夹具位置，这样就将螺粧调整到了与工作台垂直。
[0009]3)然后抬起定位套筒，调整钻床主轴位置，使瓦片螺粧顺利插入定位套筒孔中，然后锁紧钻床主轴定位，这样就将钻床主轴中心线与瓦片螺粧中心线调整同心了。
[0010]4)卸下定位套筒。
[0011]5)换上装有倒角刀的倒角刀架。
[0012]6)倒角。
[0013]7)去除倒角毛刺。
[0014]8)卸下倒角刀架。
[0015]9)换上装有铰刀的铰刀架。
[0016]10)套铰螺粧外圆。
[0017]11)卸下铰刀架。
[0018]12)换上装有板牙的板牙架。
[0019]13)套丝。
[0020]14)卸下板牙架。
[0021]这样就完成了一个螺粧的套丝操作。重复以上步骤，分别加工其余4个螺粧，完成一个瓦片的加工。
[0022]这种方法有以下不足:
[0023]I)采用夹具调整螺粧方位，目视观察定位套筒外圆与螺粧外圆间隙来调整螺粧与工作台垂直，由于螺粧很短，目视观察误差较大。目视调整需仔细观察，反复调整，比较耗时。
[0024]2)采用瓦片螺粧插入定位套筒内孔的方法定中心，由于螺粧外圆存在铸造误差，配合间隙较大，定位误差较大。
[0025]3)每一个螺粧需要“装拆定位套筒、装拆倒角刀架、装拆铰刀架、装拆板牙架”这四个反复的拆装过程，都要使用工具装拆夹紧，消耗时间多，对生产效率影响很大。
[0026]经过现场实际检测，加工5个螺粧的一个瓦片平均工作时间27分钟。考虑工间休息等因素，一个钳工一个工作班8小时内仅能加工16个瓦片。而一台火焰筒上需要一百多个瓦片，这样的生产效率明显不适合批产需求。
【
【发明内容】
】
[0027]本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种环形火焰筒浮动壁瓦片螺粧加工装置及方法，该装置能够快速准确地对待加工的螺粧进行定位，加工方法效率高。
[0028]为了达到上述目的，本发明加工装置采用如下技术方案:
[0029]包括用于加工瓦片上螺粧端部倒角的车床，以及用于加工螺粧上螺纹的摇臂钻床；车床上设置有车床夹具和车刀，摇臂钻床上设置有定位装置、套丝装置以及用于固定瓦片的套丝夹具；
[0030]车床夹具包括用于夹紧螺粧的自动定心两爪卡盘，自动定心两爪卡盘与车床主轴同心；
[0031]定位装置包括一端安装在摇臂钻床主轴上的板牙架，以及同轴套在板牙架另一端上的定心套，定心套的端部设置有锥形的顶尖孔，螺粧端部的倒角能够完全伸入该顶尖孔内且与顶尖孔的内壁相贴；
[0032]套丝装置包括在板牙架内同轴安装的板牙。
[0033]进一步地，套丝装置还包括能够同轴套在板牙架上的铰刀架，铰刀架的端部安装铰刀。
[0034]进一步地，定心套和铰刀架均能够通过挡销固定在板牙架上。
[0035]进一步地，车床夹具还包括固定在车床上的底座，自动定心两爪卡盘安装在底座上，自动定心两爪卡盘上设置有能够同步移动的第一卡爪和第二卡爪(14)。
[0036]进一步地，套丝夹具包括固定在摇臂钻床上的定位座，在定位座上安装有铰链压紧器。
[0037]进一步地，定位座上设置有用于支承瓦片的型面，型面与待加工的瓦片的曲面相匹配，在定位座上安装有V型块，V型块位于型面的最低点或最高点处，且能够沿型面最低点或最高点的纵剖面的切线方向滑动。
[0038]进一步地，V型块通过引导板安装在定位座上。
[0039]进一步地，瓦片为外环瓦片时，型面为凸弧面，V型块位于型面的最高点；瓦片为内环瓦片时，型面为凹弧面，V型块位于型面的最低点。
[0040]本发明加工方法的技术方案是:包括以下步骤:
[0041]步骤一:将瓦片安装在车床夹具上，通过车床夹具的自动定心两爪卡盘夹持待加工的螺粧的外圆，然后通过车刀加工螺粧端部的倒角；
[0042]步骤二:将瓦片安装在套丝夹具上定位并压紧，然后将装有板牙的板牙架安装在摇臂钻床的主轴上，在板牙架前端装上定心套，移动钻床主轴，将定心套端部的顶尖孔对准螺粧端头的倒角，钻床主轴向下顶紧倒角，然后锁紧钻床主轴位置；卸下定心套，钻床主轴直接向下使板牙对螺粧进行套丝，完成环形火焰筒浮动壁瓦片螺粧螺纹加工。
[0043]与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果:
[0044]本发明在车床上采用与车床主轴同心的自动定心两爪卡盘，分别以每个螺粧的外圆快速夹紧并定位，节约了找正时间；在螺粧端头倒角，保证倒角与螺粧外圆同心；通过套丝夹具，能够很好地固定瓦片，利于稳定加工；通过设置带有顶尖孔的定心套，能够与螺粧上加工好的倒角相配合，使螺粧端部的倒角能够完全伸入该顶尖孔内且与顶尖孔的内壁相贝占，从而定心，定位精度高，定位直接、速度快，利于提高螺粧的加工精度和加工效率。
[0045]进一步地，本发明中的定心套和铰刀架能够共用板牙架，节省装置部件。
[0046]进一步地，本发明通过在板牙架上设置挡销，能够徒手快速安装和拆卸定心套及铰刀架，使用方便。
[0047]进一步地，本发明通过采用铰链压紧器，能够快速压紧瓦片，换位、拆卸快捷。
[0048]进一步地，本发明通过设置与瓦片曲面相匹配的夹具型面，使瓦片能够在该型面的周向上自由转动；通过设置在型面最低点或最高点处的V型块，与螺粧的外圆定位，快速将待加工的螺粧定位到与型面的垂直方向，且定位准确。
[0049]本发明的加工方法，加工一个瓦片的时间不到15min，比现有加工方法减少工时50%以上；利于批量生产，适用于航空发动机环形火焰筒浮动壁瓦片上的螺粧的螺纹加工，也适用于航天发动机及其它行业有类似结构要求的外螺纹的加工。
【【附图说明】】
[0050]图1是内环瓦片的结构示意图；
[0051]图2是外环瓦片的结构示意图；
[0052]图3是本发明车床夹具的结构示意图；
[0053]图4是本发明套丝夹具的结构示意图；
[0054]图5 (a)是本发明车床夹具的俯视图；图5 (b)是图5 (a)中A-A向剖视图；
[0055]图6(a)是本发明套丝夹具的俯视图；图6(b)是图6(a)中B-B向剖视图；
[0056]图7是本发明定心套与板牙架装配的示意图；
[0057]图8是本发明铰刀架与板牙架装配的示意图；
[0058]图9是瓦片螺粧倒角的结构示意图；
[0059]图10是板牙架的结构示意图；
[0060]图11 (a)是定心套的局部侧视图，图11 (b)是定心套的剖视图；
[0061]图12是铰刀架的结构示意图。
[0062]其中:1-车床夹具；2_套丝夹具；3_瓦片；4_螺粧；
[0063]11-底座；12_自动定心两爪卡盘；13_第--^爪；14_第二卡爪；
[0064]21-定位座；22_活动V形块；23_引导板；24_铰链压紧器；
[0065]31-板牙架；32_挡销；33_板牙；34_定心套；35_铰刀架；36_铰刀。
【【具体实施方式】】
[0066]下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0067]参见图3至图4，本发明包括用于加工瓦片3上螺粧4端部倒角的数控车床，以及用于加工螺粧4上螺纹的摇臂钻床；车床上设置有车床夹具I和能轴向和径向移动的车刀，钻床上设置有定位装置、套丝装置以及用于固定瓦片3的套丝夹具2。
[0068]参见图5 (a)和图5 (b)，车床夹具I安装在与车床主轴相连的花盘上，工作时旋转，包括固定在花盘上的底座11，底座11上安装用于夹紧螺粧4的自动定心两爪卡盘12，自动定心两爪卡盘12与车床主轴同心；自动定心两爪卡盘12上设置有同步移动的第—^爪13和第二卡爪14。在数控车床上倒角，利用自动定心两爪卡盘12的自定心功能，通过第—爪13和第二卡爪14夹持螺粧4外圆，同时露出螺粧4的端部，便于加工倒角。优点是提高了倒角与螺粧4外圆的同心度；节约了找正时间；利用数控车床的自动化优势，倒角速度快，尺寸一致性好。
[0069]参见图6(a)和图6(b)，套丝夹具2包括固定在钻床上的定位座21，定位座21上设置有支承瓦片3的型面，型面与待加工的瓦片3的曲面相匹配，瓦片3能够沿型面的周向滑动；在定位座21上通过引导板23安装有V型块22。沿型面周向调整瓦片，使待加工的螺粧4卡入V型块22中，推动V型块22，当V型块22的两个面都与螺粧4的外圆相切，即可准确定位。当瓦片3为外环瓦片时，定位座21的型面为凸弧面，V型块22位于凸弧面的最高点；瓦片3为内环瓦片时，定位座21的型面为凹弧面，V型块22位于凹弧面的最低点。
[0070]图6 (a)中V型块22的V型面夹角Θ = 90。；
[0071]图6(b)中半径r是指螺