一種環(huán)形火焰筒浮動壁瓦片螺樁加工裝置及方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機械加工領(lǐng)域，尤其涉及一種環(huán)形火焰筒浮動壁瓦片螺粧加工裝置及方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]浮動壁瓦片是某新型航空發(fā)動機燃燒室環(huán)形火焰筒上的內(nèi)隔熱片，一個火焰筒上使用一百多個浮動壁瓦片，浮動壁瓦片貼靠在火焰筒流道壁面上，通過瓦片上的螺粧與火焰筒內(nèi)外壁相連。如圖1和圖2所示，一般有內(nèi)環(huán)瓦片和外環(huán)瓦片，而每一個瓦片上均帶有多個螺粧，螺粧在曲面各點的法線方向上，并與瓦片鑄造成一體。螺粧外徑精鑄到螺紋外徑尺寸，但螺粧上的螺紋需要切削加工。
[0003]由于鑄造誤差影響，瓦片上的幾個螺粧之間的相互位置誤差較大，螺粧到瓦片周邊距離誤差也較大，不能一次定位裝夾、靠數(shù)控編程或靠夾具精確定位加工所有螺粧螺紋。
[0004]由于瓦片是曲面片體，每個螺粧在曲面各點的法線方向，理論上講，最好采用帶工作臺旋轉(zhuǎn)和主軸頭旋轉(zhuǎn)的五坐標(biāo)加工中心加工。但實際上，由于幾個螺粧之間的位置誤差影響，必須分別找正每個螺粧的方向和位置，并將找正結(jié)果輸入專用程序，找正非常繁瑣，輸入耗時、且易出錯。
[0005]而要在三坐標(biāo)機床上加工螺粧螺紋，就必須分別使每個螺粧的方向與工作臺垂直，也就是與機床主軸方向一致。這需要借助夾具分別調(diào)整每個螺粧的方向，并通過找正確定每個螺粧的中心位置，調(diào)整和找正需要消耗較多時間，輔助工作時間太長，生產(chǎn)效率太低。
[0006]目前使用的一種方法是在搖臂鉆床上進行套絲，具體方法是:
[0007]I)將定位套筒夾持到主軸鉆夾中。
[0008]2)將定位套筒外圓與要套絲的螺粧外圓靠貼，采用夾具調(diào)整螺粧方位，觀察螺粧外圓與套筒外圓沿母線方向的間隙，使上、下間隙均勻，然后鎖住夾具位置，這樣就將螺粧調(diào)整到了與工作臺垂直。
[0009]3)然后抬起定位套筒，調(diào)整鉆床主軸位置，使瓦片螺粧順利插入定位套筒孔中，然后鎖緊鉆床主軸定位，這樣就將鉆床主軸中心線與瓦片螺粧中心線調(diào)整同心了。
[0010]4)卸下定位套筒。
[0011]5)換上裝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)換上裝有鉸刀的鉸刀架。
[0016]10)套鉸螺粧外圓。
[0017]11)卸下鉸刀架。
[0018]12)換上裝有板牙的板牙架。
[0019]13)套絲。
[0020]14)卸下板牙架。
[0021]這樣就完成了一個螺粧的套絲操作。重復(fù)以上步驟，分別加工其余4個螺粧，完成一個瓦片的加工。
[0022]這種方法有以下不足:
[0023]I)采用夾具調(diào)整螺粧方位，目視觀察定位套筒外圓與螺粧外圓間隙來調(diào)整螺粧與工作臺垂直，由于螺粧很短，目視觀察誤差較大。目視調(diào)整需仔細(xì)觀察，反復(fù)調(diào)整，比較耗時。
[0024]2)采用瓦片螺粧插入定位套筒內(nèi)孔的方法定中心，由于螺粧外圓存在鑄造誤差，配合間隙較大，定位誤差較大。
[0025]3)每一個螺粧需要“裝拆定位套筒、裝拆倒角刀架、裝拆鉸刀架、裝拆板牙架”這四個反復(fù)的拆裝過程，都要使用工具裝拆夾緊，消耗時間多，對生產(chǎn)效率影響很大。
[0026]經(jīng)過現(xiàn)場實際檢測，加工5個螺粧的一個瓦片平均工作時間27分鐘?？紤]工間休息等因素，一個鉗工一個工作班8小時內(nèi)僅能加工16個瓦片。而一臺火焰筒上需要一百多個瓦片，這樣的生產(chǎn)效率明顯不適合批產(chǎn)需求。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0027]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種環(huán)形火焰筒浮動壁瓦片螺粧加工裝置及方法，該裝置能夠快速準(zhǔn)確地對待加工的螺粧進行定位，加工方法效率高。
[0028]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明加工裝置采用如下技術(shù)方案:
[0029]包括用于加工瓦片上螺粧端部倒角的車床，以及用于加工螺粧上螺紋的搖臂鉆床；車床上設(shè)置有車床夾具和車刀，搖臂鉆床上設(shè)置有定位裝置、套絲裝置以及用于固定瓦片的套絲夾具；
[0030]車床夾具包括用于夾緊螺粧的自動定心兩爪卡盤，自動定心兩爪卡盤與車床主軸同心；
[0031]定位裝置包括一端安裝在搖臂鉆床主軸上的板牙架，以及同軸套在板牙架另一端上的定心套，定心套的端部設(shè)置有錐形的頂尖孔，螺粧端部的倒角能夠完全伸入該頂尖孔內(nèi)且與頂尖孔的內(nèi)壁相貼；
[0032]套絲裝置包括在板牙架內(nèi)同軸安裝的板牙。
[0033]進一步地，套絲裝置還包括能夠同軸套在板牙架上的鉸刀架，鉸刀架的端部安裝鉸刀。
[0034]進一步地，定心套和鉸刀架均能夠通過擋銷固定在板牙架上。
[0035]進一步地，車床夾具還包括固定在車床上的底座，自動定心兩爪卡盤安裝在底座上，自動定心兩爪卡盤上設(shè)置有能夠同步移動的第一卡爪和第二卡爪(14)。
[0036]進一步地，套絲夾具包括固定在搖臂鉆床上的定位座，在定位座上安裝有鉸鏈壓緊器。
[0037]進一步地，定位座上設(shè)置有用于支承瓦片的型面，型面與待加工的瓦片的曲面相匹配，在定位座上安裝有V型塊，V型塊位于型面的最低點或最高點處，且能夠沿型面最低點或最高點的縱剖面的切線方向滑動。
[0038]進一步地，V型塊通過引導(dǎo)板安裝在定位座上。
[0039]進一步地，瓦片為外環(huán)瓦片時，型面為凸弧面，V型塊位于型面的最高點；瓦片為內(nèi)環(huán)瓦片時，型面為凹弧面，V型塊位于型面的最低點。
[0040]本發(fā)明加工方法的技術(shù)方案是:包括以下步驟:
[0041]步驟一:將瓦片安裝在車床夾具上，通過車床夾具的自動定心兩爪卡盤夾持待加工的螺粧的外圓，然后通過車刀加工螺粧端部的倒角；
[0042]步驟二:將瓦片安裝在套絲夾具上定位并壓緊，然后將裝有板牙的板牙架安裝在搖臂鉆床的主軸上，在板牙架前端裝上定心套，移動鉆床主軸，將定心套端部的頂尖孔對準(zhǔn)螺粧端頭的倒角，鉆床主軸向下頂緊倒角，然后鎖緊鉆床主軸位置；卸下定心套，鉆床主軸直接向下使板牙對螺粧進行套絲，完成環(huán)形火焰筒浮動壁瓦片螺粧螺紋加工。
[0043]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0044]本發(fā)明在車床上采用與車床主軸同心的自動定心兩爪卡盤，分別以每個螺粧的外圓快速夾緊并定位，節(jié)約了找正時間；在螺粧端頭倒角，保證倒角與螺粧外圓同心；通過套絲夾具，能夠很好地固定瓦片，利于穩(wěn)定加工；通過設(shè)置帶有頂尖孔的定心套，能夠與螺粧上加工好的倒角相配合，使螺粧端部的倒角能夠完全伸入該頂尖孔內(nèi)且與頂尖孔的內(nèi)壁相貝占，從而定心，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]進一步地，本發(fā)明中的定心套和鉸刀架能夠共用板牙架，節(jié)省裝置部件。
[0046]進一步地，本發(fā)明通過在板牙架上設(shè)置擋銷，能夠徒手快速安裝和拆卸定心套及鉸刀架，使用方便。
[0047]進一步地，本發(fā)明通過采用鉸鏈壓緊器，能夠快速壓緊瓦片，換位、拆卸快捷。
[0048]進一步地，本發(fā)明通過設(shè)置與瓦片曲面相匹配的夾具型面，使瓦片能夠在該型面的周向上自由轉(zhuǎn)動；通過設(shè)置在型面最低點或最高點處的V型塊，與螺粧的外圓定位，快速將待加工的螺粧定位到與型面的垂直方向，且定位準(zhǔn)確。
[0049]本發(fā)明的加工方法，加工一個瓦片的時間不到15min，比現(xiàn)有加工方法減少工時50%以上；利于批量生產(chǎn)，適用于航空發(fā)動機環(huán)形火焰筒浮動壁瓦片上的螺粧的螺紋加工，也適用于航天發(fā)動機及其它行業(yè)有類似結(jié)構(gòu)要求的外螺紋的加工。
【【附圖說明】】
[0050]圖1是內(nèi)環(huán)瓦片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051]圖2是外環(huán)瓦片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0052]圖3是本發(fā)明車床夾具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0053]圖4是本發(fā)明套絲夾具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0054]圖5 (a)是本發(fā)明車床夾具的俯視圖；圖5 (b)是圖5 (a)中A-A向剖視圖；
[0055]圖6(a)是本發(fā)明套絲夾具的俯視圖；圖6(b)是圖6(a)中B-B向剖視圖；
[0056]圖7是本發(fā)明定心套與板牙架裝配的示意圖；
[0057]圖8是本發(fā)明鉸刀架與板牙架裝配的示意圖；
[0058]圖9是瓦片螺粧倒角的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0059]圖10是板牙架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0060]圖11 (a)是定心套的局部側(cè)視圖，圖11 (b)是定心套的剖視圖；
[0061]圖12是鉸刀架的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0062]其中:1-車床夾具；2_套絲夾具；3_瓦片；4_螺粧；
[0063]11-底座；12_自動定心兩爪卡盤；13_第--^爪；14_第二卡爪；
[0064]21-定位座；22_活動V形塊；23_引導(dǎo)板；24_鉸鏈壓緊器；
[0065]31-板牙架；32_擋銷；33_板牙；34_定心套；35_鉸刀架；36_鉸刀。
【【具體實施方式】】
[0066]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細(xì)說明。
[0067]參見圖3至圖4，本發(fā)明包括用于加工瓦片3上螺粧4端部倒角的數(shù)控車床，以及用于加工螺粧4上螺紋的搖臂鉆床；車床上設(shè)置有車床夾具I和能軸向和徑向移動的車刀，鉆床上設(shè)置有定位裝置、套絲裝置以及用于固定瓦片3的套絲夾具2。
[0068]參見圖5 (a)和圖5 (b)，車床夾具I安裝在與車床主軸相連的花盤上，工作時旋轉(zhuǎn)，包括固定在花盤上的底座11，底座11上安裝用于夾緊螺粧4的自動定心兩爪卡盤12，自動定心兩爪卡盤12與車床主軸同心；自動定心兩爪卡盤12上設(shè)置有同步移動的第—^爪13和第二卡爪14。在數(shù)控車床上倒角，利用自動定心兩爪卡盤12的自定心功能，通過第—爪13和第二卡爪14夾持螺粧4外圓，同時露出螺粧4的端部，便于加工倒角。優(yōu)點是提高了倒角與螺粧4外圓的同心度；節(jié)約了找正時間；利用數(shù)控車床的自動化優(yōu)勢，倒角速度快，尺寸一致性好。
[0069]參見圖6(a)和圖6(b)，套絲夾具2包括固定在鉆床上的定位座21，定位座21上設(shè)置有支承瓦片3的型面，型面與待加工的瓦片3的曲面相匹配，瓦片3能夠沿型面的周向滑動；在定位座21上通過引導(dǎo)板23安裝有V型塊22。沿型面周向調(diào)整瓦片，使待加工的螺粧4卡入V型塊22中，推動V型塊22，當(dāng)V型塊22的兩個面都與螺粧4的外圓相切，即可準(zhǔn)確定位。當(dāng)瓦片3為外環(huán)瓦片時，定位座21的型面為凸弧面，V型塊22位于凸弧面的最高點；瓦片3為內(nèi)環(huán)瓦片時，定位座21的型面為凹弧面，V型塊22位于凹弧面的最低點。
[0070]圖6 (a)中V型塊22的V型面夾角Θ = 90。；
[0071]圖6(b)中半徑r是指螺