一種異形內孔珩磨頭及其構造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種內孔磨削加工工具，特別是用于異形內孔加工的珩磨頭及其構造方法。
【背景技術】
[0002]對于部分筒狀類零部件，如工程機械用高壓油缸、發動機用缸套等，其內孔長徑比大且內孔工作面精度指標要求較高，有的還有平臺網紋的要求，普通加工無法實現，目前常采用珩磨加工的方式。珩磨加工可以快速精確去除加工余量，保證內孔形狀、位置、表面形貌等精度符合圖紙和使用要求。
[0003]現有珩磨加工使用的珩磨頭結構型式較為單一，珩磨工藝也比較成熟。傳統的珩磨頭油石座、油石等沿珩磨頭軸線方向排列，頂緊裝置也為剛性頂緊，只適合于珩磨標準的單一孔徑圓柱形內孔，無法珩磨異形內孔，如鼓形、波浪形等內孔，但這些異形內孔類零部件在一些特殊工況用油缸、軍工或機車用特殊型號發動機缸套等產品中比較常見。目前這種類型的產品內孔只能人工打磨或采用成形砂輪磨削，加工精度差，加工效率低，表面質量難以精確控制，而且此類磨削無法加工出平臺網紋，批量生產難度較大，無法滿足圖紙要求，影響產品使用性能。經對現有技術的文獻檢索發現，均未涉及一種能夠珩磨異形內孔的磨頭結構與設計方法，例如“彈性平頂珩珩磨頭”(參見中國發明專利，公開號CN102248475A)涉及一種可同時實現精珩和平頂珩磨的珩磨頭，解決的僅是在普通珩磨設備上難以增加平頂珩磨的問題；“一種珩磨頭”(參見中國發明專利，公開號CN103495926A)涉及一種可以調節油石直徑的珩磨頭，僅能實現不同直徑標準內孔的珩磨；“內孔表面珩磨裝置及其使用方法”(參見中國發明專利，公開號CN102049725A)涉及一種可以在普通落地鏜床上珩磨重量大、內孔比較深的異形件上的內孔表面的珩磨頭；“可調珩磨頭”(參見中國發明專利，公開號CN101758453A)涉及一種油石條外徑可調，適應不同缸徑的缸套孔加工的珩磨頭；“活塞環外表面平臺網紋珩磨技術”(參見中國發明專利，公開號CN102039552A)涉及一種活塞環外表面平臺網紋珩磨技術，設計了一種珩磨外圓的珩磨頭，僅實現了珩磨圓周外圓的功能。同時，以上文獻所涉及的珩磨頭一次珩磨只能實現單一孔徑內孔或外圓的珩磨，無法實現異形內孔的珩磨。
【發明內容】
[0004]本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種加工精度高、結構簡單、制作成本低、維護保養方便的可以珩磨異形內孔的珩磨頭及其構造方法。
[0005]實現本發明目的的技術方案是:一種異形內孔珩磨頭，包括珩磨頭本體、油石座、油石和頂出機構;所述珩磨頭本體的外周面上設有多個定位槽，每個定位槽內均活動設置有一個油石座，每個油石座上均固定有至少一塊油石;所述頂出機構設置在珩磨頭本體內，并能為油石座上下兩端分別提供向外移動的力。
[0006]所述油石座包括沿珩磨頭本體軸向方向設置的定位座和垂直于珩磨頭本體軸向方向設置的油石槽;所述定位座和油石槽呈十字形相互固定。
[0007]所述油石座的油石槽的上下圍墻截面為圓弧形。
[0008]所述油石的磨削面的橫向截面和縱向截面均為圓弧形。
[0009]所述油石的長度方向垂直于珩磨頭本體軸線方向。
[0010]所述頂出機構包括漲芯體、上頂銷、彈簧和下頂銷;所述珩磨頭本體中心設有軸向貫穿的通孔;所述漲芯體設在珩磨頭本體的通孔內；所述漲芯體上設有上部錐形軸和下部錐形軸;所述珩磨頭本體的每個定位槽內均設有連通通孔的上部定位孔和下部定位孔;所述上頂銷和彈簧設置在上部定位孔中，上頂銷的內端與漲芯體的上部錐形軸外周面相配合，彈簧設置在上頂銷的外端與油石座之間;所述下頂銷設置在下部定位孔中，下頂銷的內端與漲芯體的下部錐形軸外側面相配合，下頂銷的外端抵住油石座。
[0011]所述上頂銷為臺階頂銷，其外端由外至內依次設有小徑端和大徑端;所述彈簧套裝在小徑端上，彈簧的外端抵住油石座，彈簧的內端抵住大徑端的軸肩端面;所述下頂銷為圓柱頂銷。所述油石座內側與彈簧相配合的位置設有裝配定位孔。
[0012]—種異形內孔珩磨頭，還包括彈性緊固件;所述彈性緊固件將油石座約束在珩磨頭本體的定位槽內。
[0013]所述彈性緊固件包括分別環繞在所有油石座上部和下部的上緊固彈簧和下緊固彈貪O
[0014]一種異形內孔珩磨頭的構造方法，包括以下步驟:
[0015]步驟①、根據待加工內孔的最大孔徑，制作珩磨頭本體，同時確定油石座、上頂銷、彈簧、下頂銷的數量。
[0016]步驟②、根據待加工內孔軸向和徑向截面曲線的曲率半徑，計算油石磨削面的軸向和徑向的曲率半徑并制作出相應結構的油石。
[0017]步驟③、根據待加工內孔軸向截面的最小曲率半徑，設計每個油石座上需裝配油石的數量。
[0018]步驟④、根據待加工內孔直徑的變化量，設計彈簧的尺寸。
[0019]步驟⑤、根據彈簧的尺寸，設計上頂銷的尺寸。
[0020]步驟⑥、根據異形內孔珩磨頭結構，構造組合得到滿足待加工內孔需求的異形內孔珩磨頭。
[0021]所述步驟②中油石磨削面的軸向的曲率半徑《被加工異形孔軸向截面的最小的曲率半徑，油石磨削面的徑向的曲率半徑《被加工異形孔徑向截面的曲率半徑。
[0022]所述步驟③中油石的寬度設定為10?15_，若油石磨削面的軸向的曲率半徑<I/2被加工異形孔軸向截面的最小的曲率半徑，則設置兩組以上油石，否則設置一組油石。
[0023]所述步驟④中彈簧的自然長度大于上頂銷的小徑端高度與定位座的背部上部定位孔深度之和，彈簧的伸縮量與被加工異形孔直徑的變化量相匹配。
[0024]與現有技術比，本發明的珩磨頭針對現有珩磨頭只能加工規則內圓孔的缺陷，提出了一種可以實現異形內孔珩磨的方法。該發明具體包括以下優點:
[0025](I)本發明中的臺階頂銷的外端通過彈簧抵住油石座，實現了油石的徑向柔性進給，保證油石在珩磨時能緊密貼合不規則變化的待加工表面。
[0026](2)本發明中的油石磨削面的橫向截面和縱向截面均為根據工況設計的圓弧形，保證珩磨時油石磨削面與工件待加工面接觸面積最大化。
[0027](3)本發明中的油石垂直珩磨頭軸線方向固定于油石座，與平行于珩磨頭軸線方向布置相比，可避免珩磨異形內孔時油石各部位受力不均而引起的油石破損，同時保證油石磨削面適應曲率半徑變化的待加工表面。
[0028](4)本發明加工精度高、結構簡單、制作成本低，保養維護方便。
【附圖說明】
[0029]為了使本發明的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例并結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明，其中
[0030]圖1為本發明的軸向截面結構示意圖。
[0031]圖2為本發明的橫向截面結構示意圖。
【具體實施方式】
[0032](實施例1)
[0033]如圖1和圖2所示，本實施例的異形內孔珩磨頭，包括珩磨頭本體1、油石座2、油石3和頂出機構4。
[0034]珩磨頭本體I的外周面上設有多個定位槽1-1，每個定位槽1-1內均活動設置有一個油石座2，每個油石座2上均固定有至少一塊油石3。油石座2包括沿珩磨頭本體I軸向方向設置的定位座2-1和垂直于珩磨頭本體I軸向方向設置的油石槽2-2，定位座2-1和油石槽2-2呈十字形相互固定。油石座2的油石槽2-2的上下圍墻截面為圓弧形。油石3的磨削面的橫向截面和縱向截面均為圓弧形。油石3的長度方向垂直于珩磨頭本體I軸線方向。
[0035]頂出機構4設置在珩磨頭本體I內，并能為油石座2上下兩端分別提供向外移動的力。頂出機構4包括漲芯體4-1、上頂銷4-2、彈簧4-3和下頂銷4-4。珩磨頭本體I中心設有軸向貫穿的通孔1-2。漲芯體4-1設在珩磨頭本體I的通孔1-2內。漲芯體4-1上設有上部錐形軸4-1-1和下部錐形軸4-1-2。珩磨頭本體I的每個定位槽1-1內均設有連通通孔1-2的上部定位孔1-3和下部定位孔1-4。上頂銷4-2和彈簧4-3設置在上部定位孔1-3中，上頂銷4-2的內端與漲芯體4-1的上部錐形軸4-1-1外周面相配合，彈簧4-3設置在上頂銷4-2的外端與油石座2之間。下頂銷4-4設置在下部定位孔1-4中，下頂銷4-4的內端與漲芯體4-1的下部錐形軸4-1-2外側面相配合，下頂銷4-4的外端抵住油石座2。上頂銷4-2為臺階頂