一种薄壁筒类工件内圆磨削径向定位单元及定位装卡装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机械加工工艺技术领域，涉及一种定位装卡装置，具体涉及一种薄壁筒类工件内圆磨削径向定位单元及定位装卡装置。
【背景技术】
[0002]在机械领域，通常会用到工件的壁厚与内径曲率半径之比小于1:20的薄壁筒类工件，且壁厚一般小于5_。薄壁筒工件具有刚性差的特点，在加工装夹过程中极容易变形，工件的加工质量不易保证。特别是在一些性能要求很高的航空航天领域，例如:起落架外筒等薄壁工件多数与飞行器的性能有关，工件内孔轮廓与其他零部件有复杂的配合关系，对尺寸精度和形状精度要求较高，需要对工件的内孔进行精密磨削加工，装夹变形是影响内孔加工精度的主要因素。
[0003]目前，针对薄壁筒类工件内孔磨削的定位装卡常用方法有:采用中心架或V型块进行径向定位。如采用中心架或V型块装卡工件时，较薄的管壁在夹紧力的作用下，会略微变形成三角形，内孔磨削后得到的是一个圆柱孔。但当取下工件后，内孔在弹性恢复后则变形成弧形三角形，内孔圆柱度难以满足要求。由于工件外径偏差，采用中心架或V型块装卡工件，为夹持中心不变，需要手动调整中心架或V型块，调整时间长，费时费力。调整的夹紧力大会造成工件的变形，夹紧力小则会导致固定不牢，在保证适中的夹紧力情况下，工件定位精度较低。对于线膨胀系数较大的金属薄壁工件，由磨削热引起工件的热变形，会对其尺寸精度和形状精度产生极大影响，甚至会使工装夹具将工件卡死。另一方面，中心架或V型块定位方式为点或线接触，极易造成工件表面和精度要求高的外圆加工面夹伤。
[0004]薄壁筒类工件内圆磨削定位装卡装置是非常关键的部分，直接影响到加工工件的尺寸精度与形位精度。因此，有必要提供一种新型的工件定位装卡装置，以克服上述现有定位装卡装置存在装夹变形、定位精度低、难以适应工件外径的变化而自动调节中心轴线、易划伤表面的不足，保证薄壁筒类工件的内孔精密磨削加工。
【发明内容】
[0005]本发明针对以上问题的提出，而研究设计一种薄壁筒类工件内圆磨削径向定位单元及定位装卡装置。本发明采用的技术手段如下:
[0006]—种薄壁筒类工件内圆磨削径向定位单元，包括支撑底座和支撑盖，所述支撑盖的一端枢接于支撑底座上，所述支撑底座上设有夹持曲面I，所述支撑盖上设有夹持曲面II，使所述支撑底座与支撑盖能在扣合时对工件进行夹持，所述支撑底座上设有能在支撑盖和支撑底座扣合时固定支撑盖的固定件，所述夹持曲面I上设有内凹结构，形成液压腔室I，所述夹持曲面II上也设有内凹结构，形成液压腔室II，所述支撑底座上设有与液压腔室I连通的下接口，所述支撑盖上设有与液压腔室II连通的上接口。
[0007]进一步地，所述支撑底座与支撑盖扣合状态下，夹持曲面I与夹持曲面II对接为圆柱面，所述圆柱面的直径比工件的外径大0.01mm?0.05mm。
[0008]进一步地，所述固定件包括固定在支撑底座上的压紧螺钉和能绕压紧螺钉旋转的固定把手，所述固定把手上设有楔块，所述楔块能将支撑盖压在支撑底座上。
[0009]进一步地，所述支撑盖内设有能监测工件外径的传感器。
[0010]—种薄壁筒类工件内圆磨削定位装卡装置，包括本发明所述的径向定位单元，还包括用于轴向定位并驱动工件转动的轴向定位驱动单元、用于夹紧工件的夹紧单元和用于为磨削区提供冷却液的冷却单元；
[0011]所述夹紧单元包括弹簧夹头、夹头套和锁紧螺母，所述弹簧夹头夹持工件，通过夹头套和锁紧螺母进行夹紧，所述弹簧夹头内壁和工件之间设有密封圈；
[0012]所述冷却单元包括套设于弹簧夹头端部的筒形转子和通过轴承套设于转子外的壳体，所述壳体上设有冷却液进口，所述转子的外壁上与冷却液进口对应的位置上设有周向的凹槽，所述凹槽底部设有冷却液通道，所述转子与壳体之间凹槽的两侧的位置均设有密封圈；
[0013]所述轴向定位驱动单元包括三爪卡盘和由三爪卡盘夹持的中心轴，所述中心轴上设有驱动圆盘，所述驱动圆盘上设有能驱动转子转动的拨叉，所述驱动圆盘上设有至少三个主动拉钉，所述转子上与主动拉钉对应的位置上设有从动拉钉，对应位置的主动拉钉和从动拉钉通过拉紧弹簧拉紧，所述中心轴的端部对转子进行支撑。
[0014]进一步地，所述中心轴中心设有通孔，所述中心轴端面处设有内凹结构，形成液压腔室III。
[0015]与现有技术比较，本发明所述的一种薄壁筒类工件内圆磨削径向定位单元及定位装卡装置具有以下优点:
[0016]1.径向定位采用液体静压的原理，保证工件轴线自动对中，提高了工件径向定位精度；
[0017]2.由于在工件的外圆周通过液体静压支撑，受力均匀，不易引起装夹变形；
[0018]3.针对工件外径一定尺寸偏差，供液压力可调，保证夹持刚度；
[0019]4.轴向定位采用液体静压原理和拉紧弹簧组成的闭环端面定位，提高了工件轴向定位精度；
[0020]5.通过液压膜支撑工件，不会造成工件表面划伤；
[0021 ] 6.端面采用液体静压支撑避免了主轴的运动误差传递到工件上，减小了主轴的跳动对工件运动精度的影响；
[0022]7.冷却液从工件端进入，更适合小直径工件内孔磨削，可有效冷却砂轮和工件，减小受热变形。
【附图说明】
[0023]图1是本发明实施例所述的径向定位单元的外部结构示意图。
[0024]图2是本发明实施例所述的径向定位单元的剖视示意图。
[0025]图3是图2的A-A剖视图。
[0026]图4是本发明实施例所述的定位装卡装置的结构示意图。
[0027]图5是本发明实施例所述的轴向定位驱动单元、冷却单元和夹紧单元的剖视示意图。
【具体实施方式】
[0028]如图1-图3所示，一种薄壁筒类工件内圆磨削径向定位单元，包括支撑底座20和支撑盖15，所述支撑盖15的一端枢接于支撑底座20上，支撑盖15可绕支撑底座20上的销轴14转动，所述支撑底座20上设有夹持曲面I 25，所述支撑盖15上设有夹持曲面II 26，使所述支撑底座20与支撑盖15能在扣合时对工件进行夹持，支撑盖15和支撑底座20之间设置成中空的，可以让工件7从中间通过，所述支撑底座20上设有能在支撑盖15和支撑底座20扣合时固定支撑盖15的固定件43，所述夹持曲面I 25上设有内凹结构，形成液压腔室I 18，所述夹持曲面II 26上也设有内凹结构，形成液压腔室II 24，所述支撑底座20上设有与液压腔室I 18连通的下接口 19，所述支撑盖15上设有与液压腔室II 24连通的上接口 17，从上接口 17和下接口 19向各液压腔室内通入高压液体，工件7在液体的支撑下悬浮，液体可使用冷却砂轮9的冷却液，从各液压腔室流出的冷却液同冷却用冷却液一起回收，循环利用。
[0029]根据不同工件外径选择不同中空内径的支撑盖板15和支撑底座20，保证每一种工件的夹持精度和夹持力，所述支撑底座20与支撑盖15扣合状态下，夹持曲面I 25与夹持曲面II 26对接为圆柱面，所述圆柱面的直径比工件7的外径大0.01mm?0.05mm。本实施例中，支撑盖15上设有两个液压腔室II 24，支撑底座20上设有两个液压腔室I 18，四个液压腔室在夹持端面对接成的圆柱面上均匀分布，使夹持工件7的力更均匀，每个液压腔室对应一个接口，与冷却液供应管相连，接口设置于径向定位单元的侧壁上。
[0030]所述固定件43包括固定在支撑底座上的压紧螺钉22和能绕压紧螺钉22旋转的固定把手23，所述固定把手23上设有楔块21，所述楔块21能将支撑盖15压在支撑底座20上。固定把手23可绕压紧螺钉22旋转，楔块21将支撑盖15压在支撑底座20上。在安装工件7前，松开固定把手23，将支撑盖15打开，将工件7嵌入夹持曲面I 25内，然后闭合支撑盖15，旋紧固定把手23，直到支撑盖15和支撑底座20的结合面贴死为止，保证两者紧密配合。
[0031]所述支撑盖15内设有能监测工件外径的传感器16。根据测量夹持后的工件7外径尺寸，调整液压腔内的冷却液压力，自动弥补一批工件7的外径误差，保证夹持一批工件7时具有相同的夹持刚度。