本发明涉及研磨工具技术领域，特别地，涉及一种用于精密深孔加工的研磨器及精密深孔的研磨加工方法。
背景技术
在机械制造领域，常常需要对一些关键零件的内孔进行要求很严格的研磨和抛光。特别是对于航空零件中需要加工深径比大于10的深孔，这类零件的表面粗糙度要求0.2μm-0.8μm之间，圆柱度要求低于0.005mm，有些甚至要求更高。由于这类高精度细长孔零件在采用通用的内圆磨床加工时，受几何尺寸的限制，磨头的选择范围窄，无法保证零件加工精度。
现有技术中，目前采用研磨芯棒进行研磨加工，在研磨过程中存在两种需要更换研磨芯棒的情况：第一种情况是研磨芯棒在研磨过程受到磨损导致直径变小无法继续研磨，并且受磨损的研磨芯棒无法加工多个相同孔径的深孔；第二种情况是深孔在研磨过程中，深孔内表面余量减少，孔径会逐渐放大导致研磨芯棒与深孔不匹配，则需更换更大直径的研磨芯棒以确保深孔与研磨芯棒相匹配达到研磨效果；第三种情况是研磨芯棒在研磨过程中受到磨损后直径变小导致研磨芯棒与深孔不匹配，则需更换更大直径的研磨芯棒以确保深孔与研磨芯棒相匹配达到研磨效果。由于精密深孔的圆柱度和表面粗糙度的要求高，因此需要制作多组不同规格的研磨芯棒，并且在研磨过程中需要频繁更换，投入费用大的同时还耗费工时，加工效率低。并且由于深孔的粗加工的误差，深孔的孔径存在差别，因此也需要配备不同直径的研磨芯棒。
技术实现要素：
本发明提供了一种用于精密深孔加工的研磨器及精密深孔的研磨加工方法，以解决现有的深孔研磨加工效率低、适应性差的技术问题。
根据本发明的一个方面，提供一种用于精密深孔加工的研磨器，包括用于伸入至深孔内进行深孔精密加工的研磨芯棒、套于研磨芯棒的加工端上用于对深孔内壁面进行精密加工的研磨套以及固设于研磨芯棒的装配端上用于将研磨芯棒安装于研磨加工床上的安装座，研磨芯棒为径向尺寸由一端向另一端逐渐缩小的变截面棒体结构，安装座固设于研磨芯棒的大径端，研磨套弹性环箍于研磨芯棒的小径端，通过研磨套的弹性变形适应性调节研磨器的径向研磨直径以满足深孔内壁面精密加工要求。
进一步地，研磨套上沿轴线方向开有间隙，研磨套套于研磨芯棒上通过间隙的向外扩张使研磨器的研磨直径变大。
进一步地，研磨芯棒小径端的直径与未扩张的研磨套的内径相等。
进一步地，间隙的宽度根据深孔的设计孔径和圆柱度要求设定。
进一步地，研磨芯棒的锥度根据深孔的设计长度、孔径和圆柱度要求设定。
进一步地，研磨芯棒与研磨套之间沿轴向设有导向结构，导向结构用于限制研磨套在研磨芯棒上旋转并引导研磨套沿研磨芯棒的轴线方向移动以实现研磨器的研磨直径的适应性调节。
根据本发明的另一方面，还提供一种精密深孔的研磨加工方法，采用上述用于精密深孔加工的研磨器，包括以下步骤：通过安装座将研磨芯棒安装于研磨加工床上；根据深孔的孔径选择第一研磨套；将第一研磨套从研磨芯棒的小径端套入并将第一研磨膏填充至间隙内；将第一研磨套伸入深孔中并根据深孔的孔径通过压紧机构上压第一研磨套调整研磨器的研磨直径以与深孔相匹配；研磨加工床带动研磨器高速旋转以对深孔进行研磨，通过压紧机构上压第一研磨套调整研磨器的研磨直径以适应深孔在研磨过程中的孔径变化；通过第一研磨套完成研磨并停止旋转。
进一步地，通过第一研磨套对深孔完成研磨后，还包括以下步骤：将第一研磨套取下并将外径大于第一研磨套的第二研磨从研磨芯棒的小径端套入；将粒度小于第一研磨膏的第二研磨膏放置于间隙内；将第二研磨套伸入深孔中并根据深孔的孔径通过压紧机构上压第二研磨套调整研磨器的研磨直径与深孔相匹配；研磨加工床带动研磨器高速旋转对深孔进行研磨，通过压紧机构上压第二研磨套调整研磨器的研磨直径以适应深孔在研磨过程中的孔径变化；通过第二研磨套完成研磨并停止旋转。
进一步地，通过第二研磨套研磨完之后，还包括以下步骤：检验深孔的孔径、圆柱度、表面粗糙度是否合格。
进一步地，若深孔的实际孔径小于设计孔径，通过更换研磨套以增加研磨器的研磨直径对深孔进行研磨，直至合格；若深孔的表面粗糙度高于深孔所要求的表面粗糙度，通过采用粒度更小的研磨膏再次对深孔进行研磨从而降低深孔的表面粗糙度直至合格。
本发明具有以下有益效果：
本发明的用于精密深孔加工的研磨器，利用径向尺寸由一端向另一端逐渐缩小的变截面的研磨芯棒和研磨套的弹性变形将研磨套从研磨芯棒的小径端套入研磨芯棒的不同位置上，使研磨器具有不同的研磨直径，以匹配不同孔径的深孔，以及适应深孔在研磨过程中孔径逐渐变大的情况，通过在研磨过程中根据深孔孔径的变化进行同步的调节，从而保证深孔的加工精度及表面粗糙度符合要求。无需制备多组不同规格的研磨芯棒，研磨过程中无需频繁更换研磨芯棒，因此节约了工时。同时受磨损的研磨芯棒仍可通过研磨套增大研磨直径后重复使用。
本发明的精密深孔的研磨加工方法，通过将上述用于精密深孔加工的研磨器安装于研磨加工床上对深孔进行研磨加工，在研磨前将第一研磨膏放置于间隙内，当第一研磨套高速旋转后研磨膏均匀的涂覆于第一研磨套的外表面对深孔的内表面进行研磨，无需在研磨过程中添加研磨膏；将第一研磨套伸入深孔中进行研磨前通过压紧机构将可弹性变形的第一研磨套套于研磨芯棒的不同位置处使研磨器的研磨直径与深孔的孔径相匹配；在研磨过程中根据深孔孔径的变化通过压紧机构改变研磨套的位置，进行同步的调节，从而保证深孔的加工精度及表面粗糙度符合要求。无需制备多组不同规格的研磨芯棒，研磨过程中无需频繁更换研磨芯棒，因此节约了工时。
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
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：
图1是本发明优选实施例的用于精密深孔加工的研磨器的组合状态图；
图2是本发明优选实施例的用于精密深孔加工的研磨器的组合状态图。
图例说明：
1、安装座；2、研磨芯棒；3、研磨套；4、间隙。
具体实施方式
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。
图1是本发明优选实施例的用于精密深孔加工的研磨器的组合状态图；图2是本发明优选实施例的用于精密深孔加工的研磨器的组合状态图。
如图1-2所示，本实施例的用于精密深孔加工的研磨器，包括用于伸入至深孔内进行深孔精密加工的研磨芯棒2、套于研磨芯棒2的加工端上用于对深孔内壁面进行精密加工的研磨套3以及固设于研磨芯棒2的装配端上用于将研磨芯棒2安装于研磨加工床上的安装座1，研磨芯棒2为径向尺寸由一端向另一端逐渐缩小的变截面棒体结构，安装座1固设于研磨芯棒2的大径端，研磨套3弹性环箍于研磨芯棒2的小径端，通过研磨套3的弹性变形适应性调节研磨器的径向研磨直径以满足深孔内壁面精密加工要求。研磨套3为硬质合金或铸铁制成。优选灰口铸铁，灰口铸铁中含石墨，因此耐磨性和润滑性较好，减少研磨套3在研磨过程中受到的磨损。本发明的用于精密深孔加工的研磨器，利用径向尺寸由一端向另一端逐渐缩小的变截面的研磨芯棒2和研磨套3的弹性变形将研磨套3从研磨芯棒2的小径端套入研磨芯棒2的不同位置上，使研磨器具有不同的研磨直径，以匹配不同孔径的深孔，以及适应深孔在研磨过程中孔径逐渐变大的情况，通过在研磨过程中根据深孔孔径的变化进行同步的调节，从而保证深孔的加工精度及表面粗糙度符合要求。无需制备多组不同规格的研磨芯棒2，研磨过程中无需频繁更换研磨芯棒2，因此节约了工时。同时受磨损的研磨芯棒2仍可通过研磨套3增大研磨直径后重复使用。
研磨套3上沿轴线方向开有间隙4，研磨套3套于研磨芯棒2上通过间隙4的向外扩张使研磨器的研磨直径变大。间隙4的宽度根据深孔的设计孔径和圆柱度要求设定。研磨套3通过间隙4以实现其自身弹性，使得研磨套3能够在研磨芯棒2上进行适应性滑动以进行研磨器径向尺寸的适应性调节；通过在间隙4内填充研磨膏，以便于研磨套3对深孔内进行精密加工。可选地，间隙4为径向贯穿的贯穿缝隙，或者为底部由弹性膜连接的间隙槽。间隙4可为直线型、波浪形、锯齿形或其他形状。优选直线型的贯穿缝隙，加工简单，且间隙沿轴线方向的宽度一致，研磨套3的扩张程度一致，从而使研磨套3扩张后沿轴线方向的直径一致。若深孔粗加工后的孔径与深孔的设计孔径相差越大，即深孔在研磨过程中的最初孔径和最终孔径相差越大，则间隙4的宽度相应的越大，但必须保证研磨套3套于研磨芯棒2上的最大研磨直径与最小研磨直径之差大于或等于深孔在研磨过程中的最大孔径与最小孔径之差，以确保研磨过程中通过研磨套3的弹性变形适应深孔孔径的变化。还需保证研磨套3套于研磨芯棒2的最小研磨直径小于深孔的的最初孔径，最大研磨直径大于深孔的的最终孔径。
研磨芯棒2小径端的直径与未扩张的研磨套3的内径相等。将研磨套3稳固地套于研磨芯棒2上，避免研磨套3的下端内壁面与研磨芯棒2的间距较大导致研磨过程中研磨套3发生偏移影响深孔的加工精度。若研磨芯棒2小径端的直径大于研磨套3扩张后的最大内径，则研磨套3无法弹性箍于研磨芯棒2上。若研磨芯棒2的小径端大于未扩张的研磨套3的内径而小于研磨套3扩张后的最大内径，则研磨套3不易套与研磨芯棒2上，并且在研磨过程中调节操作比较困难，同时也缩小了研磨器研磨直径的调节范围。若研磨芯棒2的小径端小于未扩张的研磨套3的内径，在研磨过程中研磨套3逐渐上移内径变大而研磨套3的下端内壁面与研磨芯棒2的间距越来越大容易出现偏移，影响深孔的加工精度。
研磨芯棒2的锥度根据深孔的设计长度、孔径和圆柱度要求设定。深孔的设计长度越长，孔径越小即深孔的深径比越大，相应的圆柱度要求越高，则研磨芯棒2的锥度越小。
研磨芯棒2与研磨套3之间沿轴向设有导向结构，导向结构用于限制研磨套3在研磨芯棒2上旋转并引导研磨套3沿研磨芯棒2的轴线方向移动以实现研磨器的研磨直径的适应性调节。导向结构为设于研磨套3内壁面的凹槽和设于研磨芯棒2表面的与凹槽相匹配的凸条，或者设于研磨套3内壁面的凸条和设于研磨芯棒2表面的与凹槽相匹配的凹槽。使用时，研磨套3套于研磨芯棒2上，通过凸条和凹槽匹配连接，确保研磨过程中研磨套3沿轴线方向移动从而改变研磨器的研磨直径。
本实施例的精密深孔的研磨加工方法，采用上述用于精密深孔加工的研磨器，包括以下步骤：通过安装座1将研磨芯棒2安装于研磨加工床上；根据深孔的孔径选择第一研磨套；将第一研磨套从研磨芯棒2的小径端套入并将第一研磨膏填充至间隙4内；将第一研磨套伸入深孔中并根据深孔的孔径通过压紧机构上压第一研磨套调整研磨器的研磨直径以与深孔相匹配；研磨加工床带动研磨器高速旋转以对深孔进行研磨，通过压紧机构上压第一研磨套调整研磨器的研磨直径以适应深孔在研磨过程中的孔径变化；通过第一研磨套完成研磨并停止旋转。本发明的精密深孔的研磨加工方法，通过将上述用于精密深孔加工的研磨器安装于研磨加工床上对深孔进行研磨加工，在研磨前将第一研磨膏放置于间隙4内，当第一研磨套高速旋转后研磨膏均匀的涂覆于第一研磨套的外表面对深孔的内表面进行研磨，无需在研磨过程中添加研磨膏；将第一研磨套伸入深孔中进行研磨前通过压紧机构将可弹性变形的第一研磨套套于研磨芯棒2的不同位置处使研磨器的研磨直径与深孔的孔径相匹配；在研磨过程中根据深孔孔径的变化通过压紧机构改变第一研磨套的位置，进行同步的调节，从而保证深孔的加工精度及表面粗糙度符合要求。无需制备多组不同规格的研磨芯棒2，研磨过程中无需频繁更换研磨芯棒2，因此节约了工时。
压紧机构设于深孔的下方。研磨前，研磨套3套于研磨芯棒2上伸入深孔中，若研磨套3的直径小于深孔的孔径则研磨芯棒2带动研磨套3伸出深孔使研磨套3的下端面与深孔下方的压紧机构接触，压紧机构上压研磨套3使研磨套3的外径变大后，研磨芯棒2与研磨套3上移返回至深孔中开始研磨。研磨过程中，当研磨芯棒2带动研磨套3在深孔中进行一定次数的往复运动后便伸出深孔使研磨套3与深孔下方的压紧机构接触，压紧机构上压研磨套3使研磨套3的外径变大后，研磨芯棒2与研磨套3上移返回至深孔中继续研磨。可选地，在研磨过程中，当深孔内表面余量减少或研磨套3受到磨损导致研磨套3的外表面与深孔的内表面的距离较大不匹配时，研磨套3旋转的阻力减小，转速变快并趋于稳定时便伸出深孔与深孔下方的压紧机构接触，压紧机构上压研磨套3是研磨器的研磨直径变大。在本实施例中，压紧机构每次将研磨套3上压0.1mm，研磨器的研磨直径增加0.001mm。
通过第一研磨套对深孔完成研磨后，还包括以下步骤：将第一研磨套取下并将外径大于第一研磨套的第二研磨从研磨芯棒2的小径端套入；将粒度小于第一研磨膏的第二研磨膏放置于间隙4内；将第二研磨套伸入深孔中并根据深孔的孔径通过压紧机构上压第二研磨套3调整研磨器的研磨直径与深孔相匹配；研磨加工床带动研磨器高速旋转对深孔进行研磨，通过压紧机构上压第二研磨套3调整研磨器的研磨直径以适应深孔在研磨过程中的孔径变化；通过第二研磨套3完成研磨并停止旋转。其中，第二研磨套的外径略大于第一研磨套3的外径，当第二研磨套套于研磨芯棒2上伸入深孔中与深孔内壁面贴合得更紧密，并且使用粒度小于第一研磨膏的第二研磨膏对深孔的内壁面进行研磨，从而使深孔的表面粗糙度进一步降低，确保深孔完成研磨加工后的表面粗糙度符合设计要求，进一步地提高了深孔的加工精度。
通过第二研磨套研磨完之后，还包括以下步骤：检验深孔的孔径、圆柱度、表面粗糙度是否合格。若深孔的实际孔径小于设计孔径，通过更换研磨套3以增加研磨器的研磨直径对深孔进行研磨，直至合格；若深孔的表面粗糙度高于深孔所要求的表面粗糙度，通过采用粒度更小的研磨膏再次对深孔进行研磨从而降低深孔的表面粗糙度直至合格。若深孔的实际孔径大于设计孔径，则对后续深孔研磨加工的加工参数进行调整。
从以上的描述中，可以看出，本发明的上述实施例实现了如下技术效果：
本发明的用于精密深孔加工的研磨器，通过利用研磨套的弹性变形将研磨套从圆台状的研磨芯棒的小径端套入研磨芯棒的不同位置上，使研磨器具有不同的研磨直径，以匹配不同孔径的深孔，以及适应深孔在研磨过程中孔径逐渐变大的情况，通过在研磨过程中根据深孔孔径的变化进行同步的调节，从而保证深孔的加工精度及表面粗糙度符合要求。无需制备多组不同规格的研磨芯棒，研磨过程中无需频繁更换研磨芯棒，因此节约了工时。同时受磨损的研磨芯棒仍可通过研磨套增大研磨直径后重复使用。
本发明的精密深孔的研磨加工方法，通过将上述用于精密深孔加工的研磨器安装于研磨加工床上对深孔进行研磨加工，在研磨前将第一研磨膏放置于间隙内，当第一研磨套高速旋转后第一研磨膏均匀的涂覆于研磨套的外表面对深孔的内表面进行研磨，无需在研磨过程中添加研磨膏；将第一研磨套伸入深孔中进行研磨前通过压紧机构将可弹性变形的第一研磨套套于研磨芯棒的不同位置处使研磨器的研磨直径与深孔的孔径相匹配；在研磨过程中根据深孔孔径的变化通过压紧机构改变第一研磨套的位置，进行同步的调节，从而保证深孔的加工精度及表面粗糙度符合要求。无需制备多组不同规格的研磨芯棒，研磨过程中无需频繁更换研磨芯棒，因此节约了工时。
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。