用于实现高精密孔系零件自由浮动珩磨加工的快换夹具

摘要

本发明公开了一种用于实现高精密孔系零件自由浮动珩磨加工的快换夹具，包括统一基座和适配零件的安装座；统一基座由气动压紧元件、浮动环组件、第一支架、导向轴、底板、第二支架组成，安装座由导向轴、第一吸扭销、包裹套、基座、第二吸扭销等组成，导向轴安装在基座上，同时与统一基座上的浮动环组件相连接，第二吸扭销穿过基座插入包裹套，防止包裹套在加工过程中随珩磨杆转动，第一吸扭销穿过包裹套插入零件侧孔，防止零件在加工过程中随珩磨杆转动。本发明通过更改适配零件的安装座，完成不同结构零件内孔的珩磨，浮动环与座窝的机械式组合实现平面范围内一定的自由度，从而更好的保证零件精度要求。

说明书

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，涉及一种用于实现高精密孔系零件自由浮动珩磨加工的快换夹具。

背景技术

随着航空航天领域高精度孔系结构对精密加工技术的发展需求，各种精密加工工艺得到越来越广泛的应用，珩磨加工工艺是目前理想的工艺之一。伺服机构核心元部件中的内孔尺寸配合精度及表面粗糙度要求较高，不允许有轻微划痕，孔径范围广，且涉及多种难加工材料如高强度钢、硬质阳极化层等，加工难度大，内孔尺寸要求高，常规手工珩磨加工或者设备自动珩磨加工，往往满足不了零件的精度要求。

以某些典型阀套类精密内孔零件为例，其结构如图1所示，内孔尺寸Φ3mm，精度要求6级精度，且其内孔圆柱度要求极高，现行的加工方式难以满足零件批量化加工的要求。

对零件进一步分析优化，得出无论是手工珩磨或者自动珩磨，在珩磨装夹方式上都存在缺陷。手工珩磨是基于人工环握的方式进行零件的卧式珩磨加工，影响因素较多，如人的技能水平、疲劳程度、零件的外形等；而现有自动珩磨采用的固定式夹具，完全限制了零件的自由度，对尺寸精度影响较大。

与传统机械加工所用的固定式夹具不同，珩磨加工所需的理想工况为浮动自由状态，即零件不受自身重力、装夹压紧力等外力影响，在任意方向均可有微小位移，从而减小与珩磨芯轴之间的相互作用力。航空航天领域所涉及的零件多为精度要求较高，或者薄壁，如果完全压紧，往往在装夹压力得到释放的同时，零件会产生较大的形变，造成形状公差的丢失，且随着新型号产品的逐步上线，零件外形越来越复杂，尺寸精度要求越来越高，如何让零件在夹具中和珩磨杆之间更灵活的浮动定心，减少零件偏重带来的不利影响是夹具设计的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于实现高精密孔系零件自由浮动珩磨加工的快换夹具，满足高精密内孔零件的自动珩磨加工，且满足阀套类零件的柔性自由快速切换。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种用于实现高精密孔系零件自由浮动珩磨加工的快换夹具，包括统一基座和适配零件的安装座；

所述统一基座由气动压紧元件、浮动环组件、第一支架、第一导向轴、底板、第二支架组成，底板放置于设备工作台面，通过底面圆台与工作台面中心孔连接实现夹具中心的找正，第一支架、第二支架对称分布在底板四周，第一支架与气动压紧元件连接，第二支架上装有第一导向轴，与浮动环组件连接；

所述安装座由第二导向轴、第一吸扭销、包裹套、基座、第二吸扭销组成，第二导向轴安装在基座上，同时与统一基座上的浮动环组件相连接，第二吸扭销穿过基座插入包裹套，防止包裹套在加工过程中随珩磨杆转动，第一吸扭销穿过包裹套插入零件侧孔，防止零件在加工过程中随珩磨杆转动。

进一步的，安装座还包括限位板，所述限位板安装在基座上，方便零件装夹。

进一步的，所述气动压紧元件外接气源，用于控制安装座的工作状态。

进一步的，所述第一支架、第二支架数量均为两个。

进一步的，所述第一支架、第二支架间隔设置。

进一步的，所述第一支架与气动压紧元件通过螺钉连接。

与现有技术相比，本发明的显著优点为：

(1)通过设计使用新的珩磨夹具，解决了多种高精密孔系零件的自动珩磨加工，通过更改适配零件的安装座，完成不同结构零件内孔的珩磨，浮动环与座窝的机械式组合实现平面范围内一定的自由度，从而更好的保证零件精度要求；

(2)同样的机械式浮动设计原理也可以利用在卧式珩磨加工中，针对阀体的半精加工，制作适用于卧式珩磨机的夹具主体，通过螺纹连接使夹具主体与珩磨架集成于一体，圆形框架及零件安装座可以满足零件内孔径向范围内的微量移动，从而使阀体位置在加工过程中可随珩磨芯轴自动调整定心。

附图说明

图1是典型阀套类精密内孔零件示意图。

图2是统一基座示意图。

图3是适配阀套的安装座爆炸图。

具体实施方式

本发明提出一种用于多种小型精密内孔零件实现浮动自定心状态且针对不同类型零件能够快速更换的珩磨夹具。

结合珩磨加工原理，为实现零件精密内孔的加工，新型夹具首先需满足珩磨加工的理想工况，即在水平方向上较小的范围内具备一定的自由度，其次，需满足多种不同形状零件的柔性自由切换。因此，夹具分为两个部分，分别是夹具统一基座和适配零件的安装座。

统一基座由气动压紧元件1、浮动环组件2、第一支架3、第一导向轴4、底板5、第二支架6等组成，如图2，底板5放置于设备工作台面，通过底面圆台与工作台面中心孔连接实现夹具中心的找正，第一支架3、第二支架6对称分布在底板5四周，第一支架3与气动压紧元件1通过螺钉连接，第二支架6上装有第一导向轴4，与浮动环组件2连接。其中气动压紧元件1需要外接气源，控制安装座的工作状态。

安装座以零件外形为依据，进行包裹式设计，如图3，由第二导向轴a、限位板b、第一吸扭销c、包裹套d、基座e、第二吸扭销f组成，第二导向轴a安装在基座e上，同时与统一基座上的浮动环组件2相连接，限位板b安装在基座e上，方便零件装夹，第二吸扭销f穿过基座e插入包裹套d，防止包裹套d在加工过程中随珩磨杆转动，第一吸扭销c穿过包裹套d插入零件侧孔，防止零件在加工过程中随珩磨杆转动。

当零件在装夹调试过程中时，气动压紧元件1启动，两端气缸顶死安装座的第二导向轴a，保证其稳固牢靠，防止对刀过程中出现晃动导致芯轴卡死；当零件加工处于加工过程中时，气动压紧元件1停止工作，松开安装座两端的第二导向轴a，从而保证零件在加工过程中处于“悬浮”无外力状态。以阀体为例，圆柱度高达微米级，这要求加工过程中孔与珩磨芯轴具有高动态一致性，即珩磨过程中不可有水平方向的力作用，当装有零件的安装座装入统一基座内，安装座可沿第二导向轴a方向线性移动及转动，同时浮动环组件2也可沿其第一导向轴4线性移动及转动，即所装夹的零件在一定水平区域内拥有较高的自由度，而零件越接近自由浮动状态，加工所得的精度越高。

其中，为了充分保证零件在装夹过程中不受力或者受力均匀，采用整体包裹的方式装夹零件，包裹套中间有第一吸扭销c插入零件外圆的2mm孔内，提供吸扭力。

结合以上结构但均有高精度要求孔系零件的夹具设计可知，在统一基座尺寸可满足的情况下，可针对零件外形尺寸设计制作不同的安装座，实现更多零件的高精度内孔立式珩磨加工。

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

实施例

定制完成的夹具主体通过拉钉及与工作台中心孔配合，安装在珩磨设备的工作台上，两端气缸与设备气源连接。

应用新型夹具后，对零件进行试加工，结合高精度内孔珩磨工具，选取5件进行试加工，加工数据如表2所示：

表2加工检测表(um)

随机抽取3#零件进行圆柱度图形检测，内孔圆柱度实测0.9um，孔形参数完好，满足设计指标，对直线度进行检测，两条母线直线度均小于0.5um，表面内孔直线度较好。

以上对本发明及其实施方式进行了详细说明，文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。