動靜壓混合軸承徑向軸瓦階梯淺腔鉸削加工裝置制造方法
【專利摘要】動靜壓混合軸承徑向軸瓦階梯淺腔鉸削加工裝置，包括靠模芯軸、定位法蘭、定位機構、驅動機構和刀具安裝機構，靠模芯軸豎直設置于待加工軸瓦內部，定位法蘭外側通過第一定位銷與待加工軸瓦外側軸承基體套筒連接，定位法蘭中間部分與靠模芯軸上端通過第二定位銷同軸連接；定位機構對稱設置于靠模芯軸兩端，定位機構由外錐壓套和內錐彈性脹緊套組成，外錐壓套和內錐彈性脹緊套均套設于靠模芯軸上，外錐壓套與內錐彈性脹緊套配合連接，且外錐壓套靠近靠模芯軸端部。
【專利說明】動靜壓混合軸承徑向軸瓦階梯淺腔鉸削加工裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種動靜壓混合軸承加工裝置，尤其涉及動靜壓混合軸承徑向軸瓦階梯淺腔鉸削加工裝置。
【背景技術】
[0002]動靜壓混合軸承是一種油潤滑的高精度、高剛度支承功能部件，廣泛應用于精密加工機械、高精度儀器儀表、航天航空、空分設備、渦輪增壓器等以及高速重載場合。其特點是集成靜壓軸承和動壓軸承的優勢，在低速和高速都具有較好的承載能力和動態特性，有較寬廣的速度范圍和無摩擦工作區域，極高的位置精度和旋轉精度、高穩定性以及較高的吸振性和抗振性等特點；是一種高效節能旋轉機械的支承元件。
[0003]歷經數十年的發展，目前動靜壓混合軸承的加工方法已趨于穩定，常用的方法一是磨削成型法，二是鏜削成型法。這兩種加工方法雖然成熟，但受到多種因素的限制，生產效率低，不能大批量生產。一是由于動靜壓混合軸承加工精度要求高，對技術工人的操作水平要求也很高，這是不能形成規模化生產的重要原因之一 ；二是動靜壓軸承加工工藝繁瑣、生產周期長，生產成本較高，市場接受程度有限，限制了產量；三是由于加工精度要求高，難以控制幾何尺寸一致性，零部件互換性差，軸頸與軸瓦基本屬于單件配做工藝，難以規模化生產。因此這項新技術新產品雖經國家各部委多次推廣，但未能得到廣泛推廣應用。
[0004]動靜壓混合軸承中圓錐軸承的生產量較少，多數產品是以徑向圓柱軸承加平面推力軸承的組合形式對旋轉機械或轉子系統進行支承。圓柱加推力軸承的轉子系統中，推力軸承的加工相對較為容易實現，徑向圓柱軸承加工較為復雜繁瑣，其精度的差異將直接影響旋轉精度、徑向剛度。
[0005]動靜壓混合軸承的徑向圓柱軸承，常見的磨削或鏜削工藝中，內圓柱面的加工是成熟的工藝過程。油腔中深腔的深度是軸承半徑間隙的15~20倍以上，尺寸精度相對易于保證，加工工藝也基本成熟。而淺腔的深度僅是軸承半徑間隙的1.2~1.6倍以內，最大也不超過2倍(常見的中小型軸承的單層淺腔深度為2% mm左右)，其工藝難度較大，工藝周期較長。另外上述兩種切削方法在切削加工油腔的起止點時，均會在內圓柱面上擠壓出微小的凸峰(鏜削時產生的擠壓凸峰較大，磨削是產生的擠壓凸峰較小)，就是這微小的凸峰足以影響軸承的旋轉精度、承載剛度及精度壽命，若要解決這個問題就必須增加工序，應用油石、金相砂紙等手工操作清理凸峰和毛刺。再有這兩種工藝在加工過程中或清理毛刺過程中，多多少少會使磨料遺留、鑲嵌在軸瓦上，影響其精度壽命。
[0006]現行的動靜壓混合徑向軸承工藝路線主要有兩類，第一類是加工出兩端殼體內孔，根據內孔尺寸精配軸瓦外徑同時加工出軸瓦油腔，待軸瓦與殼體裝配后，精研兩軸瓦內孔以保證兩軸瓦同軸度。這種工藝方法較為簡單，但最大的問題是極易造成軸瓦淺腔深度誤差過大，使各腔承載力不均衡最終致使承載能力下降。另外在軸瓦淺腔、封油邊位置會殘留磨料，降低精度壽命。
[0007]第二類是將兩端軸瓦外徑加工完成與殼體過盈裝配在一起，以殼體或軸承基體套筒外徑定位加工軸瓦內徑和油腔，這種工藝方法可以較好的保證兩軸瓦的同心度。常見的切削形式有磨削和鏜削，這兩種切削加工中均會在油腔的起止點形成擠壓突起影響油腔結構形狀，尤其在淺腔位置表現地更為顯著，其結果將改變承載峰值的偏位角。為減少這種影響常采取手工清除，但總會產生理論設計與生產加工間誤差；另外，這類加工方法要求加工設備和工件均處于溫度熱平衡的環境下加工才能保證高精密加工的品質，所以工藝周期較長。
[0008]
【發明內容】
[0009]為克服現有技術存在的不足，本發明針對動靜壓混合軸承中圓柱徑向軸承低硬度材質軸瓦單層階梯腔結構，提供一種淺腔鉸削加工裝置以及相應的工藝方法。
[0010]具體技術方案為:動靜壓混合軸承徑向軸瓦階梯淺腔鉸削加工裝置，包括靠模芯軸、定位法蘭、定位機構、驅動機構和刀具安裝機構，靠模芯軸豎直設置于待加工軸瓦內部，定位法蘭外側通過第一定位銷與待加工軸瓦外側軸承基體套筒連接，定位法蘭中間部分與靠模芯軸上端通過第二定位銷同軸連接；定位機構對稱設置于靠模芯軸兩端，定位機構由外錐壓套和內錐彈性脹緊套組成，外錐壓套和內錐彈性脹緊套均套設于靠模芯軸上，外錐壓套與內錐彈性脹緊套配合連接，且外錐壓套靠近靠模芯軸端部；驅動系統由驅動軸和驅動齒輪組成，驅動齒輪套設于驅動軸上且水平設置于靠模芯軸內；刀具安裝機構由轉動體和鉸刀回位彈性鋼環組成，轉動體內側面設置有與驅動齒輪配合的齒牙，轉動體套設于靠模芯軸上并通過內側面齒牙與驅動齒輪配合連接，轉動體徑向設置有鉸刀，鉸刀末端通過滾針緊貼于靠模芯軸外表面，鉸刀回位彈性鋼環設置于轉動體上。
[0011]動靜壓混合軸承徑向軸瓦階梯淺腔鉸削加工裝置，還包括刀具進給系統，刀具進給系統包括滑環銷軸、軸向滑環、刀具進給絲杠、回位彈簧、調刀斜鐵和進給螺母，刀具進給絲杠上部豎直設置于靠模芯軸內，進給螺母設置于刀具進給絲杠下端，進給螺母外側面周向設置有凹槽，進給螺母通過圓柱銷與靠模芯軸連接；圓柱銷中部位于凹槽內，其兩端與靠模芯軸固定連接；靠模芯軸上設置有沿徑向的滑孔，軸向滑環套設于靠模芯軸上；滑環銷軸與刀具進給絲杠上端固定連接，其兩端貫穿滑槽且與軸向滑環內側固定連接；調刀斜鐵上端位于鉸刀和滾針之間，其下端通過支撐鋼球與軸向滑環上端連接，回位彈簧一端與轉動體下端連接，另一端與調刀斜鐵下部連接。
[0012]動靜壓混合軸承徑向軸瓦階梯淺腔鉸削加工裝置還包括切削液循環系統，切削液循環系統由切削液通道、橡膠密封圈和回流接頭組成，切削液通道設置于靠模芯軸內部，其上端進口位于靠模芯軸上端面，其下端出口與靠模芯軸內部安裝驅動齒輪的第一腔體連通；橡膠密封圈位于靠模芯軸和待加工軸瓦之間，且橡膠密封圈位于轉動體下方；靠模芯軸位于橡膠密封圈上方的部分和待加工軸瓦外側軸承基體套筒之間構成第二腔體，回流接頭進口與第二腔體連通，出口與外部過濾設備連接。
[0013]所述刀具進給絲杠上套設有活動刻度盤，活動刻度盤通過鎖緊螺釘與刀具進給絲杠連接，且活動刻度盤位于進給螺母下方。
[0014]所述刀具進給絲杠上設置有鎖緊螺母，鎖緊螺母位于活動刻度盤下方。
[0015]所述定位法蘭上端帶有刻度線，所述驅動軸上設置有與刻度線對應的轉角指針。
[0016]所述驅動軸下端面通過轉動鋼球與靠模芯軸連接。
[0017]所述內錐彈性脹緊套上設置有軸向定位環。
[0018]所述外錐壓套和內錐彈性脹緊套的外側端面均設置有套設于靠模芯軸上的螺母。
[0019]所述外錐壓套與其外側端面的螺母之間設置有套設于靠模芯軸上的球面墊圈組。
[0020]本發明結構簡單，制造成本低，易于操作，可推廣性強；本裝置能在保證高加工精度的前提下，應用軸瓦加工過的內圓柱面進行定位、應用加工過的深腔起刀實現鉸銷加工，集工裝定位、靠模驅動、寬刃鉸刀切削、無刃擠壓鉸刀光整等功能為一體，既解決了現有工藝中存在的不足，又降低了工藝難度，大幅度縮短了工藝周期，降低了加工成本，提高了生產效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明結構示意圖；
圖2為圖1中A-A向結構剖視圖；
圖3為圖1中B-B向結構剖視圖；
圖4為圖1中C-C向結構剖視圖；
圖5為圖1中D向結構示意圖；
圖6為圖1中E向結構示意圖；
圖7為本發明軸瓦油腔結構示意圖；
圖8為本發明靠模芯軸截面剖視圖。
【具體實施方式】
[0022]如圖1、圖2、圖3和圖4所示，動靜壓混合軸承徑向軸瓦階梯淺腔鉸削加工裝置，包括靠模芯軸1、定位法蘭2、定位機構、驅動機構和刀具安裝機構，靠模芯軸I豎直設置于待加工軸瓦5內部，待加工軸瓦5內表面經過初步加工，以待加工軸瓦5內表面作為定位基準，定位法蘭2外側通過第一定位銷6與待加工軸瓦5外側軸承基體套筒7連接，定位法蘭2中間部分與靠模芯軸I上端通過第二定位銷8同軸連接；定位機構對稱設置于靠模芯軸I兩端，定位機構由外錐壓套3和內錐彈性脹緊套4組成，內錐彈性脹緊套4和外錐壓套3套設于靠模芯軸I上，且外錐壓套3靠近靠模芯軸I端部，外錐壓套3和內錐彈性脹緊套4的外側端面分別設置有套設于靠模芯軸I上的螺母20，外錐壓套3與其同側的螺母20之間設置有套設于靠模芯軸I上的球面墊圈組41，通過旋緊螺母20將外錐壓套3壓入內錐彈性脹緊套4內從而產生彈性膨脹，此時本裝置的軸向位置被確定，并徑向定心；內錐彈性脹緊套4與靠模芯軸I為零間隙或小過盈配合，依靠旋緊螺母20將內錐彈性脹緊套4與靠模芯軸I固定為一體，靠模芯軸I也隨之定心，由于內錐彈性脹緊套4帶有軸向定位環，在完成定心過程的同時，裝置的軸向位置也被固定；如圖5所示，驅動系統由驅動軸9和驅動齒輪10組成，驅動齒輪10套設于驅動軸9上且水平設置于靠模芯軸I內；刀具安裝機構由轉動體11和鉸刀回位彈性鋼環12組成，轉動體11內側面設置有與驅動齒輪10配合的齒牙，轉動體11套設于靠模芯軸I上并通過內側面齒牙與驅動齒輪10配合連接，轉動體11徑向設置有鉸刀，鉸刀末端通過滾針14緊貼于靠模芯軸I外表面，鉸刀回位彈性鋼環12設置于轉動體11上，鉸刀回位彈性鋼環12為鉸刀提供指向靠模芯軸I的壓力，當轉動體11轉動時，鉸刀的運動軌跡沿靠模芯軸I外表面，如圖8所示，通過靠模芯軸I外表面上的凹凸變化實現鉸刀對待加工軸瓦5特定區域的切削加工，鉸刀包括專用寬刃切削鉸刀13和專用無刃擠壓鉸刀36，專用無刃擠壓鉸刀36在轉動體11轉動方向上位于專用寬刃切削鉸刀13后方，在工作過程中，專用寬刃切削鉸刀13先進行切削加工，隨后專用無刃擠壓鉸刀36對切削后的加工面進行擠壓光整，從而提高加工面質量，避免毛刺、微小切削凸峰產生，使鉸削和擠壓光整同步完成，簡化了加工工序，提高了加工效率。刀具進給系統包括滑環銷軸15、軸向滑環16、刀具進給絲杠17、回位彈簧18、調刀斜鐵19和進給螺母21，刀具進給絲杠17上部豎直設置于靠模芯軸I內，進給螺母21設置于刀具進給絲杠17下端，進給螺母21外側面周向設置有凹槽22，進給螺母21通過圓柱銷23與靠模芯軸I連接；圓柱銷23中部位于凹槽22內，其兩端與靠模芯軸I固定連接；靠模芯軸I上設置有沿徑向的滑孔24，軸向滑環16套設于靠模芯軸I上；滑環銷軸15與刀具進給絲杠17上端固定連接，其兩端貫穿滑孔24且與軸向滑環16內側固定連接，滑環銷軸15對刀具進給絲杠17的旋轉自由度限制，使刀具進給絲杠17不能發生轉動，進給螺母21上設置有進給螺母用扳杠37，利用進給螺母用扳杠37旋轉進給螺母21，進給螺母21在圓柱銷23的支撐下沿凹槽22轉動，刀具進給絲杠17沿軸向與進給螺母21發生相對運動，滑環銷軸15在滑孔24內移動，并帶動軸向滑環16上下運動；調刀斜鐵19上端位于鉸刀和滾針14之間，其下端通過支撐鋼球25與軸向滑環16上端連接，當軸向滑環16向上運動時，調刀斜鐵19隨之向上運動，回位彈簧18 —端與轉動體11下端連接，另一端與調刀斜鐵19下部連接，當軸向滑環16向下運動時，調刀斜鐵19在回位彈簧18作用下向下運動，通過調刀斜鐵19的上下移動改變鉸刀和滾針14之間的距離，從而改變鉸刀的進給量。
[0023]動靜壓混合軸承徑向軸瓦階梯淺腔鉸削加工裝置還包括切削液循環系統，切削液循環系統由切削液通道26、橡膠密封圈27和回流接頭28組成，切削液通道26設置于靠模芯軸I內部，其上端進口位于靠模芯軸I上端面，其下端出口與靠模芯軸I內部安裝驅動齒輪10的第一腔體29連通；橡膠密封圈27位于靠模芯軸I和待加工軸瓦5之間，且橡膠密封圈27位于轉動體11下方；靠模芯軸I位于橡膠密封圈27上方的部分和外側軸承基體套筒7之間構成第二腔體30，回流接頭28進口與第二腔體30連通，出口與外部過濾設備連接。如圖6所示，刀具進給絲杠17上套設有活動刻度盤31，活動刻度盤31通過鎖緊螺釘32與刀具進給絲杠17連接，且活動刻度盤31位于進給螺母21下方。刀具進給絲杠17上設置有鎖緊螺母33，鎖緊螺母33位于活動刻度盤31下方。定位法蘭2上端帶有刻度線，所述驅動軸9上設置有與刻度線對應的轉角指針34。
[0024]驅動軸9下端面通過轉動鋼球35與靠模芯軸I連接，可避免驅動軸9與靠模芯軸I直接摩擦，提高設備的使用壽命。
[0025]如圖7所示，在本裝置使用時先根據待加工軸瓦5的規格選取對應的靠模芯軸1，各部件組裝完畢后，將淺腔38加工區域對應于靠模芯軸I的凸模相位，將專用寬刃切削鉸刀13轉至已加工好的深腔39內且位于起始深腔39邊緣，同時專用無刃擠壓鉸刀36也轉至封油邊40相位區域，通過轉角指針34在定位法蘭2的刻度線上記錄其相角，調整刀具進給系統使專用無刃擠壓鉸刀36緊貼封油邊40表面，實現刀具的進給零點位置；旋轉轉動體11，使專用寬刃切削鉸刀13和專用無刃擠壓鉸刀36均轉至深腔39相域，根據活動刻度盤31調整刀具進給系統，使專用寬刃切削鉸刀13和專用無刃擠壓鉸刀36達到進給深度，此加工方法宜保證淺腔38深度的一致性，在刀具進給系統調節完畢后，旋緊鎖緊螺母33，將刀具進給絲杠17固定。
[0026]驅動軸9下端橫截面為矩形，驅動軸9下端通過驅動齒輪10上的矩形連接孔與驅動齒輪10連接，驅動軸9帶動驅動齒輪10轉動，驅動齒輪10帶動轉動體11旋轉，從而使鉸刀沿靠模芯軸I外表面軌跡進行切削，同時切削液從切削液通道26流入第一腔體29內，對設備進行潤滑和冷卻，并帶走加工過程中產生的切肩進入第二腔體30，然后通過回流接頭28進入外部過濾設備過濾后循環使用。
[0027]當待加工軸瓦5 —端加工完畢時，松開鎖緊螺母33，反向旋轉進給螺母21，同時旋轉驅動軸9帶動轉動體11旋轉，調整鉸刀位置，使鉸刀位于靠模芯軸I的靠模凹處，縮回刀具及其附件，然后依次拆除各部件，將待加工軸瓦5掉頭，對另一端進行加工。
[0028]以上實施例僅用以說明而非限制本發明的技術方案，盡管參照上述實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本發明進行修改或者等同替換，而不脫離本發明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.動靜壓混合軸承徑向軸瓦階梯淺腔鉸削加工裝置，其特征在于:包括靠模芯軸、定位法蘭、定位機構、驅動機構和刀具安裝機構，靠模芯軸豎直設置于待加工軸瓦內部，定位法蘭外側通過第一定位銷與待加工軸瓦外側軸承基體套筒連接，定位法蘭中間部分與靠模芯軸上端通過第二定位銷同軸連接；定位機構對稱設置于靠模芯軸兩端，定位機構由外錐壓套和內錐彈性脹緊套組成，外錐壓套和內錐彈性脹緊套均套設于靠模芯軸上，外錐壓套與內錐彈性脹緊套配合連接，且外錐壓套靠近靠模芯軸端部；驅動系統由驅動軸和驅動齒輪組成，驅動齒輪套設于驅動軸上且水平設置于靠模芯軸內；刀具安裝機構由轉動體和鉸刀回位彈性鋼環組成，轉動體內側面設置有與驅動齒輪配合的齒牙，轉動體套設于靠模芯軸上并通過內側面齒牙與驅動齒輪配合連接，轉動體徑向設置有鉸刀，鉸刀末端通過滾針緊貼于靠模芯軸外表面，鉸刀回位彈性鋼環設置于轉動體上。
2.如權利要求1所述的動靜壓混合軸承徑向軸瓦階梯淺腔鉸削加工裝置，其特征在于:還包括刀具進給系統，刀具進給系統包括滑環銷軸、軸向滑環、刀具進給絲杠、回位彈簧、調刀斜鐵和進給螺母，刀具進給絲杠上部豎直設置于靠模芯軸內，進給螺母設置于刀具進給絲杠下端，進給螺母外側面周向設置有凹槽，進給螺母通過圓柱銷與靠模芯軸連接；圓柱銷中部位于凹槽內，其兩端與靠模芯軸固定連接；靠模芯軸上設置有沿徑向的滑孔，軸向滑環套設于靠模芯軸上；滑環銷軸與刀具進給絲杠上端固定連接，其兩端貫穿滑槽且與軸向滑環內側固定連接；調刀斜鐵上端位于鉸刀和滾針之間，其下端通過支撐鋼球與軸向滑環上端連接，回位彈簧一端與轉動體下端連接，另一端與調刀斜鐵下部連接。
3.如權利要求1所述的動靜壓混合軸承徑向軸瓦階梯淺腔鉸削加工裝置，其特征在于:還包括切削液循環系統，切削液循環系統由切削液通道、橡膠密封圈和回流接頭組成，切削液通道設置于靠模芯軸內部，其上端進口位于靠模芯軸上端面，其下端出口與靠模芯軸內部安裝驅動齒輪的第一腔體連通；橡膠密封圈位于靠模芯軸和待加工軸瓦之間，且橡膠密封圈位于轉動體下方；靠模芯軸位于橡膠密封圈上方的部分和待加工軸瓦外側軸承基體套筒之間構成第二腔體，回流接頭進口與第二腔體連通，出口與外部過濾設備連接。
4.如權利要求2所述的動靜壓混合軸承徑向軸瓦階梯淺腔鉸削加工裝置，其特征在于:所述刀具進給絲杠上套設有活動刻度盤，活動刻度盤通過鎖緊螺釘與刀具進給絲杠連接，且活動刻度盤位于進給螺母下方。
5.如權利要求4所述的動靜壓混合軸承徑向軸瓦階梯淺腔鉸削加工裝置，其特征在于:所述刀具進給絲杠上設置有鎖緊螺母，鎖緊螺母位于活動刻度盤下方。
6.如權利要求1所述的動靜壓混合軸承徑向軸瓦階梯淺腔鉸削加工裝置，其特征在于:所述定位法蘭上端帶有刻度線，所述驅動軸上設置有與刻度線對應的轉角指針。
7.如權利要求1所述的動靜壓混合軸承徑向軸瓦階梯淺腔鉸削加工裝置，其特征在于:所述驅動軸下端面通過轉動鋼球與靠模芯軸連接。
8.如權利要求1所述的動靜壓混合軸承徑向軸瓦階梯淺腔鉸削加工裝置，其特征在于:所述內錐彈性脹緊套上設置有軸向定位環。
9.如權利要求1所述的動靜壓混合軸承徑向軸瓦階梯淺腔鉸削加工裝置，其特征在于:所述外錐壓套和內錐彈性脹緊套的外側端面均設置有套設于靠模芯軸上的螺母。
10.如權利要求9所述的動靜壓混合軸承徑向軸瓦階梯淺腔鉸削加工裝置，其特征在于:所述外錐壓套與其外側端面的螺母之間設置有套設于靠模芯軸上的球面墊圈組。
【文檔編號】B23D75/00GK104493296SQ201410618548
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月6日 優先權日:2014年11月6日
【發明者】張紹林, 夏伯乾, 郭紅, 岑繼東, 梁存真, 于衛東, 李瑞珍, 王迎佳, 李峰, 金偉, 劉繼軍, 朱新賓, 楊安, 李海龍, 李敏, 岑少起 申請人:鄭州大學