本發(fā)明屬于精密加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種液脹式內(nèi)孔精密研磨工裝。

背景技術(shù)：

研磨加工是一種超精密加工工藝，主要用于加工平面、圓柱面和球面等由簡(jiǎn)單幾何元素構(gòu)成的面形的超精密加工。目前，平面研磨的平面度一般能達(dá)到0.2～0.5μm；圓柱面研磨的圓度一般能達(dá)到0.2～0.5μm，圓柱度一般能達(dá)到0.5～1μm。內(nèi)孔研磨需要外徑略小于工件內(nèi)孔直徑且外徑尺寸可在一定范圍內(nèi)微調(diào)的彈性軸套來(lái)實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的內(nèi)孔研磨工裝多采用單圓錐面或雙圓錐面軸和孔的相向運(yùn)動(dòng)，利用楔形運(yùn)動(dòng)的徑向分量來(lái)實(shí)現(xiàn)研磨軸套的徑向膨脹。這種研磨軸套的截面尺寸是變化的，致使研磨軸套各截面的剛度不一致，膨脹變形時(shí)很難保證研磨軸套外徑的圓柱度；另外環(huán)形軸套一側(cè)壁完全斷開(kāi)成C型，這種結(jié)構(gòu)膨脹變形后很難保證研磨軸套外徑的圓度。因此，目前的研磨工裝不滿(mǎn)足超精密內(nèi)孔的研磨要求。

內(nèi)孔的微觀結(jié)構(gòu)形式主要有圓柱形、圓錐形、馬鞍形和鼓形等幾種。從內(nèi)孔的使用角度上講，零件上的高精度內(nèi)孔主要用于加工或測(cè)試的基準(zhǔn)，因此，在一定圓柱度下，圓柱形和鼓形的內(nèi)孔更容易獲得高的安裝與定位精度，相反圓錐形和馬鞍形內(nèi)孔的定位精度就較差。采用傳統(tǒng)的內(nèi)孔研磨工裝加工的內(nèi)孔極容易產(chǎn)生圓錐形誤差和馬鞍形誤差，在同等圓柱度下，該類(lèi)誤差降低了內(nèi)孔的安裝定位精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有內(nèi)孔研磨技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種液脹式內(nèi)孔精密研磨工裝，包括柱塞螺母、兩套O型密封圈、兩套Y型密封圈、膨脹套、研磨軸套、柱塞螺桿、油塞；

柱塞螺母一端設(shè)有中心孔，另一端設(shè)有螺紋孔；柱塞螺母的柱塞段的外徑大于其卡盤(pán)夾持段的外徑，兩段之間形成一個(gè)軸臺(tái)；柱塞面的圓柱度不大于5μm，與膨脹套內(nèi)孔的直徑差小于5μm，表面粗糙度不大于Ra0.4；O型密封圈安裝于柱塞螺母的柱塞段的徑向U型環(huán)槽內(nèi)，Y型密封圈安裝于柱塞螺母靠近螺紋孔的端面環(huán)槽內(nèi)，防止液壓油泄漏；

膨脹套整體為圓筒形狀，壁厚為0.8～2mm，外套于柱塞螺母和柱塞螺桿外側(cè)；膨脹套一端設(shè)有一軸臺(tái)，與柱塞螺母的軸臺(tái)配合實(shí)現(xiàn)軸向定位；

研磨軸套整體為圓筒形狀，外套于膨脹套外側(cè)中部，壁厚2～5mm，其兩端交替設(shè)有均布的且不斷開(kāi)的槽，槽的盲端為徑向分布的直徑大于槽寬度的通孔；

柱塞螺桿端部與柱塞螺母螺紋連接，兩者之間形成螺紋孔腔室；柱塞螺桿桿部、柱塞螺母底部和膨脹套圍成膨脹芯軸腔室，通過(guò)擰動(dòng)柱塞螺桿減小柱塞螺桿與柱塞螺母之間的距離，使膨脹芯軸腔室內(nèi)的液壓油壓強(qiáng)增大，造成薄壁彈性膨脹套發(fā)生徑向變形，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)圓柱形彈性研磨軸套徑向膨脹，從而實(shí)現(xiàn)具有鼓形趨勢(shì)內(nèi)孔的精密研磨；柱塞螺桿上設(shè)有連接螺紋孔腔室與膨脹芯軸腔室的油道，當(dāng)柱塞螺桿和柱塞螺母的相對(duì)位置發(fā)生改變時(shí)，兩腔室內(nèi)的液壓油能自由流通；另一個(gè)O型密封圈安裝于柱塞螺桿的柱塞段的徑向U型環(huán)槽內(nèi)，另一個(gè)Y型密封圈安裝于柱塞螺桿靠近螺紋孔的端面環(huán)槽內(nèi)，防止液壓油泄漏；柱塞螺桿上未被膨脹套覆蓋的一端設(shè)有一出油孔，油塞用于封住出油孔；膨脹芯軸腔室與出油孔之間也設(shè)有油道，用于加油時(shí)腔室內(nèi)部空氣及多余的液壓油的流出，也作為液壓油泄漏后的補(bǔ)油通道。

所述的柱塞螺母的卡盤(pán)夾持段為非精加工面，其上設(shè)有一通孔，用于旋緊柱塞螺桿時(shí)施加反向力矩。

上述的膨脹套采用經(jīng)過(guò)調(diào)制處理的40Cr或性能相近的材料，內(nèi)孔的表面粗糙度不大于Ra0.4，圓柱度不大于5μm。

上述的研磨軸套采用球墨鑄鐵材料，其外徑等于工件內(nèi)孔尺寸與兩倍研磨劑顆粒大小之和。

上述的柱塞螺桿遠(yuǎn)離螺紋一端有外徑小于柱塞面直徑的軸段，該軸段上設(shè)有兩個(gè)平行的平面，用于實(shí)施夾持扭轉(zhuǎn)。

本發(fā)明的有益效果在于，發(fā)明了一種液脹式內(nèi)孔精密研磨工裝，用于零件內(nèi)孔的精密研磨。該研磨工裝采用薄壁的液壓膨脹芯軸作為圓柱形薄壁研磨軸套的徑向變形的驅(qū)動(dòng)元件，通過(guò)擰動(dòng)柱塞螺桿減小柱塞螺桿與柱塞螺母之間的距離，使膨脹芯軸腔室內(nèi)的液壓油壓強(qiáng)增大，造成薄壁彈性膨脹套發(fā)生徑向變形，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)圓柱形彈性研磨軸套徑向膨脹，從而實(shí)現(xiàn)了具有鼓形趨勢(shì)內(nèi)孔的精密研磨。本發(fā)明提供的液脹式內(nèi)孔精密研磨工裝可在車(chē)床上進(jìn)行操作，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、研磨軸套可更換、操作方便、內(nèi)孔研磨精度高且不產(chǎn)生馬鞍形誤差等優(yōu)點(diǎn)，能滿(mǎn)足超高精度的內(nèi)孔的研磨需求，具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景與推廣價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1液脹式內(nèi)孔精密研磨工裝。

圖2.研磨軸套。

圖3柱塞螺母。

圖4柱塞螺桿。

圖中：1卡盤(pán)；2柱塞螺母；3O型密封圈；4Y型密封圈；5膨脹套；6研磨軸套；7工件；8柱塞螺桿；9油塞；10頂尖；11螺紋孔腔室；12膨脹芯軸腔室。

具體實(shí)施方式

一、精加工柱塞螺母和柱塞螺桿

根據(jù)待研磨工件的孔徑及選用的標(biāo)準(zhǔn)件O型密封圈3和Y型密封圈4的尺寸加工柱塞面、柱塞螺母2和柱塞螺桿8上面的U型槽和端面上的環(huán)槽并合理選擇柱塞螺桿8的長(zhǎng)度。

二、精加工膨脹套

首先精加工膨脹套5的內(nèi)孔至設(shè)計(jì)尺寸；接著將套好密封圈的柱塞螺母2裝入精加工完內(nèi)孔的膨脹套5內(nèi)，并豎直放置；加入合適量劑的46#或68#中等粘度的抗磨液壓油后將柱塞螺桿8旋入柱塞螺母5內(nèi)一半左右的距離并伴有液壓油從出油孔流出，此時(shí)說(shuō)明液壓油已經(jīng)充滿(mǎn)膨脹心軸的腔室；然后將油塞9螺釘旋入出油孔把液壓油封閉在膨脹芯軸的腔室里；旋入柱塞螺桿8使膨脹芯軸的腔室產(chǎn)生1～2Mpa的壓強(qiáng)；然后精加工膨脹套5的外徑至設(shè)計(jì)尺寸。

三、精加工球磨鑄鐵研磨軸套

首先精加工球磨鑄鐵研磨軸套6的內(nèi)孔至設(shè)計(jì)尺寸，然后打孔、開(kāi)槽、倒角；接著旋出柱塞螺桿8至初始位置，使膨脹芯軸腔室內(nèi)液壓油的壓強(qiáng)降為0；研磨軸套上從兩端開(kāi)始交替加工有均布的1mm寬且不斷開(kāi)的槽，槽的長(zhǎng)度約為研磨軸整體長(zhǎng)度的95％左右，槽的盲端加工有徑向分布的直徑約為4mm的通孔；研磨軸套開(kāi)槽的數(shù)量一般為8～12條；該槽在研磨過(guò)程中即可儲(chǔ)存研磨劑和磨屑，一端開(kāi)口的結(jié)構(gòu)也便于過(guò)多的研磨劑和磨屑排出；將研磨軸套6裝入膨脹芯軸中間部位后旋緊柱塞螺桿8使研磨軸套脹緊；然后精車(chē)研磨軸套外徑并留磨量0.1mm；最后精磨研磨軸套的外徑使其值等于或略小于工件內(nèi)孔尺寸與兩倍研磨劑顆粒大小的和，并控制研磨軸套工作狀態(tài)下的外徑圓柱度小于2μm。

四、工件內(nèi)孔的精密研磨

將工件7套在本發(fā)明提供的液脹式內(nèi)孔精密研磨工裝上，然后利用車(chē)床的卡盤(pán)1和頂尖10將研磨工裝加緊，同時(shí)利用車(chē)床卡盤(pán)1的驅(qū)動(dòng)作為研磨軸套6旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。將配好的研磨劑涂于研磨軸套上，手動(dòng)或自動(dòng)控制工件7在研磨軸套上的勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與往復(fù)平動(dòng)?？ūP(pán)1的旋轉(zhuǎn)方向的與柱塞螺母2螺紋的旋向相同，使柱塞螺桿8與柱塞螺母2有旋緊的趨勢(shì)。通過(guò)改變柱塞螺桿8與柱塞螺母2的距離，控制膨脹芯軸腔室液壓油的壓強(qiáng)，進(jìn)而控制研磨軸套6與工件7內(nèi)孔的間隙。隨著研磨的進(jìn)行，工件7內(nèi)孔增大與研磨軸套6的磨損致使研磨軸套與工件內(nèi)孔的間隙過(guò)大，通過(guò)擰緊柱塞螺桿8使腔室內(nèi)的液壓油壓強(qiáng)增大，以補(bǔ)償研磨軸套6與工件7內(nèi)孔之間的間隙。