阅读说明：本技术 一种用于控制薄壁空心细长轴磨削变形的装置 (Device for controlling grinding deformation of thin-wall hollow slender shaft ) 是由 鲁攀 黄艳松 章灿 于 2019-10-20 设计创作，主要内容包括：一种用于控制薄壁空心细长轴磨削变形的装置,其包括,心棒、第一橡胶条、第二橡胶条、第三橡胶条和手柄。所述心棒包括顺序连接的第一棒身部、第二棒身部和第三棒身部,所述第一橡胶条用于套接在所述第一棒身部上,所述第二橡胶条用于套接在所述第二棒身部上,第三橡胶条用于套接在所述第三棒身部上,所述心棒与所述手柄可拆卸连接。本发明所提供的用于控制薄壁空心细长轴磨削变形的装置,能够对零件形成有效支撑,从而增强零件的整体刚性,有效控制了磨床夹持及磨削加工时零件薄壁部分的变形,也就可提高磨削参数,大大减少了磨削所需工时,从而大大提升了生产效率。此外还有效控制住了密封圈的连接位置分离的风险。(A device for controlling grinding deformation of a thin-wall hollow slender shaft comprises a mandrel, a first rubber strip, a second rubber strip, a third rubber strip and a handle. The utility model discloses a heart-piece, including the handle, the heart-piece includes first body portion, second body portion and third body portion that the order is connected, first rubber strip is used for cup jointing on the first body portion, the second rubber strip is used for cup jointing on the second body portion, the third rubber strip is used for cup jointing on the third body portion, the heart-piece with the handle can be dismantled and be connected. The device for controlling the grinding deformation of the thin-wall hollow slender shaft can effectively support parts, so that the integral rigidity of the parts is enhanced, the deformation of the thin-wall part of the parts during clamping and grinding of a grinding machine is effectively controlled, the grinding parameters can be improved, the working hours required by grinding are greatly reduced, and the production efficiency is greatly improved. In addition, the risk of separation of the connection positions of the sealing rings is effectively controlled.)

一种用于控制薄壁空心细长轴磨削变形的装置

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及一种在对薄壁空心细长轴零件的轴身的凸台外圆面进行磨削加工时，控制变形的装置。

背景技术

图1为一种用于航空发动机的薄壁空心细长轴零件的剖视结构原理示意图，参见图1所示，该薄壁空心细长轴零件1包括壁厚0.5mm的轴身11，所述轴身11上焊接有五个圆环状的凸台12，所述轴身11的两端分别焊接连接有第一端头件13和第二端头件14，靠近所述第一端头件13的所述凸台12设置有一个与所述轴身11粘接的密封圈15，所述第一端头件13设置有与所述轴身11的内孔连通的盲孔131，所述第二端头件14顺序设置有与所述轴身11的内孔直径相同的第一连通孔141和更大直径的第二连通孔142，所述第二连通孔142侧壁设置有壁厚0.85mm的薄壁段143。

所述轴身11的外径φ1为15mm，长度L1大于900mm，所述薄壁空心细长轴零件1的整体长度L2大于990mm，所述盲孔131的深度L3为10mm，所述薄壁段141的长度L4大于40mm，所述凸台12的外圆面为半径R等于12mm的弧面，所述凸台12的厚度L5为5mm。

在生产过程中，所述凸台12的外圆面需要进行磨削加工，且加工后，所述凸台12的外圆面跳动要求为不大于0.038，由于所述轴身11以及所述薄壁空心细长轴零件1的长径比均超过了60，而且所述轴身11的壁厚仅为0.5mm，因此，在现有加工过程中，只能以最小的磨削加工参数进行加工，且加工过程还需要随时进行测量以保障跳动要求，从而使得生产效率极低。

此外，由于所述轴身11壁厚只有0.5mm，磨削过程中很容易发生变形造成所述密封圈15脱落，当密封圈15整体脱落时，风险还容易控制，当密封圈15仅发生局部连接位置分离时，则很不容易被检测出来，从而会给使用了该零件的航空发动机造成极大的隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于控制薄壁空心细长轴磨削变形的装置，以减少或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于控制薄壁空心细长轴磨削变形的装置，所述薄壁空心细长轴零件包括壁厚0.5mm的轴身，所述轴身上焊接有五个圆环状的凸台，所述轴身的两端分别焊接连接有第一端头件和第二端头件，靠近所述第一端头件的所述凸台设置有一个与所述轴身粘接的密封圈，所述第一端头件设置有与所述轴身的内孔连通的盲孔，所述第二端头件顺序设置有与所述轴身的内孔直径相同的第一连通孔和更大直径的第二连通孔，所述第二连通孔侧壁设置有壁厚0.85mm的薄壁段。其用于在对所述凸台的外圆面进行磨削加工时，控制所述薄壁空心细长轴零件的变形，其包括，心棒、第一橡胶条、第二橡胶条、第三橡胶条和手柄。

所述心棒包括顺序连接的第一棒身部、第二棒身部和第三棒身部，所述第一棒身部用于***所述盲孔，所述第二棒身部用于***所述轴身的内孔，所述第三棒身部用于***所述第二连通孔，

所述第一棒身部的直径比所述盲孔的直径小1.8mm，长度比所述盲孔的长度长1.5mm，所述第一棒身部顶面及侧壁设置有十字交叉的第一凹槽，

所述第二棒身部的直径比所述轴身的内孔的直径小2mm，长度比所述轴身的内孔除去与所述第一端头件的连接部位之后和所述第一连通孔长度之和长1mm，所述第二棒身部在与所述第一棒身部相邻的端面设置有同心的第一环槽和第二环槽，所述第一环槽设置在所述第一棒身部与所述第二棒身部的相交处，所述第一环槽和所述第二环槽之间设置有四个与所述第一凹槽对应的第一连通槽，所述第二棒身部的外圆面设置有第一螺旋凹槽，所述第一螺旋凹槽的两端分别连接有第三环槽。

所述第三棒身的直径比所述第二连通孔的直径小2mm，长度比所述第二连通孔的长度小20mm，所述第三棒身的外圆面设置有第二螺旋凹槽，所述第二螺旋凹槽的两端分别连接有第四环槽。所述第三棒身的端面设置有用于连接手柄的螺纹连接孔。

所述第一橡胶条用于套接在所述第一棒身部上，所述第二橡胶条用于套接在所述第二棒身部上，第三橡胶条用于套接在所述第三棒身部上，

所述第一橡胶条分别对应所述第一凹槽、所述第一环槽、所述第二环槽和所述第一连通槽设置有相互连接的十字交叉部、第一环形部、第二环形部和第一连通部，所述第一橡胶条各部分的长度尺寸分别比对应的槽的长度尺寸小1-2mm，

所述第二橡胶条和所述第三橡胶条结构类似，仅尺寸不同，均包括通过连接胶条连接的两个圆环胶条。

所述心棒通过所述螺纹连接孔与所述手柄可拆卸连接。

优选地，所述第三环槽的截面的深度不小于所述第二橡胶条的圆环胶条的截面半径的两倍。

优选地，所述第四环槽的截面的深度不小于所述第三橡胶条的圆环胶条的截面半径的两倍。

优选地，所述第三环槽和所述第四环槽是截面深度为3mm的凹槽。

优选地，所述第一环槽和所述第二环槽均设置为向所述心棒的轴线倾斜的截面，且深度可大于所述第一环形部和所述第二环形部的直径的2/3。

优选地，所述第一橡胶条、所述第二橡胶条和所述第三橡胶条均与所述心棒粘接。

优选地，所述心棒使用超硬铝合金7075-T6制备，热处理状态为固溶时效。

优选地，所述第一橡胶条、所述第二橡胶条和所述第三橡胶条均为通过注塑成型方式制成的截面为圆形的橡胶条。

优选地，所述第一橡胶条、所述第二橡胶条和所述第三橡胶条的截面半径均设置为1.5mm。

优选地，所述第一凹槽、所述第一连通槽、所述第一螺旋凹槽和所述第二螺旋凹槽均设置有半径为1.5mm的弧面，且弧面的弧长为半径为1.5mm的半圆面的弧长的6/7至13/14。

本发明所提供的用于控制薄壁空心细长轴磨削变形的装置，能够对零件形成有效支撑，从而增强零件的整体刚性，有效控制了磨床夹持及磨削加工时零件薄壁部分的变形，也就可提高磨削参数，大大减少了磨削所需工时，从而大大提升了生产效率。此外还有效控制住了密封圈的连接位置分离的风险。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，

图1为一种用于航空发动机的薄壁空心细长轴零件的剖视结构原理示意图；

图2为根据本发明的一个具体实施例的一种用于控制薄壁空心细长轴磨削变形的装置的使用状态的原理示意图；

图3为图2的心棒的结构原理示意图；

图4为图3的第一棒身部和部分第二棒身部的立体结构原理示意图；

图5为图4的半剖结构原理示意图；

图6为图2的第一橡胶条的结构原理示意图；

图7为图2的第二橡胶条(第三橡胶条)的结构原理示意图；

图8为图2的手柄的立体结构原理示意图；

图9为图3的第一螺旋凹槽在螺旋方向的轴线的截面方向上的局部剖面结构原理示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

图1为一种用于航空发动机的薄壁空心细长轴零件的剖视结构原理示意图；图2为根据本发明的一个具体实施例的一种用于控制薄壁空心细长轴磨削变形的装置的使用状态的原理示意图；图3为图2的心棒的结构原理示意图；图4为图3的第一棒身部和部分第二棒身部的立体结构原理示意图；图5为图4的半剖结构原理示意图；图6为第一橡胶条的结构原理示意图；图7为第二橡胶条(第三橡胶条)的结构原理示意图；图8为图2的手柄的立体结构原理示意图；图9为图3的第一螺旋凹槽在螺旋方向的轴线的截面方向上的局部剖面结构原理示意图。参见图1-9所示，

本发明提供了一种用于控制薄壁空心细长轴磨削变形的装置，所述薄壁空心细长轴零件1包括壁厚0.5mm的轴身11，所述轴身11上焊接有五个圆环状的凸台12，所述轴身11的两端分别焊接连接有第一端头件13和第二端头件14，靠近所述第一端头件13的所述凸台12设置有一个与所述轴身11粘接的密封圈15，所述第一端头件13设置有与所述轴身11的内孔连通的盲孔131，所述第二端头件14顺序设置有与所述轴身11的内孔直径相同的第一连通孔141和更大直径的第二连通孔142，所述第二连通孔142侧壁设置有壁厚0.85mm的薄壁段143。其用于在对所述凸台12的外圆面进行磨削加工时，控制所述薄壁空心细长轴零件1的变形，其包括，心棒2、第一橡胶条3、第二橡胶条4、第三橡胶条5和手柄6。

所述心棒2包括顺序连接的第一棒身部21、第二棒身部22和第三棒身部23，所述第一棒身部21用于***所述盲孔131，所述第二棒身部22用于***所述轴身11的内孔，所述第三棒身部23用于***所述第二连通孔142，

所述第一棒身部21的直径比所述盲孔131的直径小1.8mm，长度L8比所述盲孔131的长度L3长1.5mm，所述第一棒身部21顶面及侧壁设置有十字交叉的第一凹槽211，

所述第二棒身部22的直径比所述轴身11的内孔的直径小2mm，长度L9比所述轴身11的内孔除去与所述第一端头件13的连接部位之后和所述第一连通孔141长度之和L6长1mm，所述第二棒身部22在与所述第一棒身部21相邻的端面设置有同心的第一环槽221和第二环槽222，所述第一环槽221设置在所述第一棒身部21与所述第二棒身部22的相交处，所述第一环槽221和所述第二环槽222之间设置有四个与所述第一凹槽211对应的第一连通槽223，所述第二棒身部22的外圆面设置有第一螺旋凹槽224，所述第一螺旋凹槽224的两端分别连接有第三环槽225。

所述第三棒身23的直径比所述第二连通孔142的直径小2mm，长度L10比所述第二连通孔142的长度L7小20mm，所述第三棒身23的外圆面设置有第二螺旋凹槽231，所述第二螺旋凹槽231的两端分别连接有第四环槽232。所述第三棒身23的端面设置有用于连接手柄6的螺纹连接孔233。

所述第一橡胶条3用于套接在所述第一棒身部21上，所述第二橡胶条4用于套接在所述第二棒身部22上，第三橡胶条5用于套接在所述第三棒身部23上，

所述第一橡胶条3分别对应所述第一凹槽211、所述第一环槽221、所述第二环槽222和所述第一连通槽223设置有相互连接的十字交叉部31、第一环形部32、第二环形部33和第一连通部34，所述第一橡胶条3各部分的长度尺寸分别比对应的槽的长度尺寸小1-2mm，

所述第二橡胶条4和所述第三橡胶条5结构类似，仅尺寸不同，均包括通过连接胶条41(51)连接的两个圆环胶条42(52)。

所述心棒2通过所述螺纹连接孔233与所述手柄6可拆卸连接。

本发明通过提供一个可在所述薄壁空心细长轴零件1内***贯通的所述心棒2来提升所述薄壁空心细长轴零件1的刚性，具体来说，通过对应所述薄壁空心细长轴零件1的型腔特点，制备特定的所述心棒2，然后在所述心棒2上装配上所述第一橡胶条3、所述第二橡胶条4和所述第三橡胶条5，从而使得所述心棒2能够对所述薄壁空心细长轴零件1形成有效刚性支撑，从而有效控制在对所述凸台12的外圆面的磨削加工过程中，所述薄壁空心细长轴零件1的变形。

所述心棒2的材料可以使用超硬铝合金7075-T6，热处理状态为固溶时效，经微弧氧化后表面硬度可以达到HRC60，采用该材料可以大幅减小所述心棒2的重量，且保障有很高的刚性；

所述第一橡胶条3、所述第二橡胶条4和所述第三橡胶条5均为通过注塑成型方式制成的截面为圆形的橡胶条。截面半径可以设置为相同，例如均设置为1.5mm。

参见图9所示，在图9中，还显示了与所述第一螺旋凹槽224对应的连接胶条41的剖面结构示意图，所述螺第一螺旋凹槽224可以设置有与所述连接胶条41半径R1相同的弧面，所述第一螺旋凹槽224的弧面过小则不能保证所述连接胶条41与所述第一螺旋凹槽224的贴合力，过大又不利于所述连接胶条41的装配，因此，所述第一螺旋凹槽224的弧面可设置为不超过所述连接胶条41的半圆面，且所述第一螺旋凹槽224的弧面的弧长可以设置为所述连接胶条41的半圆面的弧长的6/7至13/14。

所述第二橡胶条4的截面半径(也即是所述连接胶条41的半径R1)可以设置为1.5mm，这样即可确保所述连接胶条41与所述第一螺旋凹槽224紧密贴合后，装配后所述连接胶条41高出所述第一螺旋凹槽224边缘的部分不小于1.5mm，从而可确保所述心棒2装入所述薄壁空心细长轴零件1后，能够利用所述连接胶条41的弹性变形对所述轴身11形成有效支撑。

同样的，所述第一凹槽211与所述十字交叉部31之间，所述第一连通槽223与所述第一连通部34之间，所述第二螺旋凹槽224与所述第三橡胶条5的连通胶条51之间，均可参照所述第一螺旋凹槽224与所述第二橡胶条4的连接胶条4之间的尺寸关系进行设定。也就是说，所述第一凹槽211、所述第一连通槽223和所述第二螺旋凹槽224也可设置有与对应的所述所述十字交叉部31、所述第一连通部34和所述第三橡胶条5的所述连通胶条51半径R1相同的弧面(例如半径均设置为1.5mm)，且弧面的弧长可以设置为对应的半圆面(即半径为1.5mm的半圆面)的弧长的6/7至13/14。

所述第一棒身部21的直径比所述盲孔131的直径小1.8mm，装配所述第一橡胶条3后，所述十字交叉部31高出所述第一凹槽211边缘的部分不小于1.5mm，这也就意味着所述第一棒身部21的顶面至少具有1.5mm的橡胶部分缓冲，从而可避免所述第一棒身部21的顶面与所述盲孔131的底面发生刚性接触，所述第一凹槽211在所述第一棒身部21的侧壁均布设置，这样就意味着在***所述盲孔131时，周向均布的所述第一橡胶条3的凸出所述第一凹槽211的部分可以保障所述第一棒身部21与所述盲孔131的同轴度，且可确保所述薄壁空心细长轴零件1夹持在磨床上时，所述第一端头件13的受力能够有效传递至所述心棒2。

所述第一棒身部21长度L8比所述盲孔131的长度L3长1.5mm，这样可避免所述第二棒身部22的端面与所述盲孔131的端面发生刚性接触。此外，所述第一连通槽223处凸出的所述第一连通部34的橡胶部分也可进一步保障避免所述第二棒身部22的端面与所述盲孔131的端面发生刚性接触。

所述盲孔131在所述薄壁空心细长轴零件1的型腔深处(深度超过900mm)，为了避免操作过程中，所述第一橡胶条3发生脱落，本发明通过设置第一环槽221和第二环槽222来确保所述第一橡胶条3的结构稳定，参见图5所示，所述第一环槽221和所述第二环槽222均可设置为向所述心棒2的轴线倾斜的截面，且深度可大于所述第一环形部32和所述第二环形部33的直径的2/3，这样可对所述第一橡胶条3形成一个卡扣连接，此外，所述第一橡胶条3各部分的长度尺寸分别比对应的槽的长度尺寸小1-2mm，也就意味着所述第一橡胶条3装配后，各部分均保持张紧状态，从而可有效保障所述第一橡胶条3的连接稳固。

为了便于***所述心棒2的过程中，型腔内的空气排出，所述第三环槽225和所述第四环槽232均可设置得更深一些，例如截面的深度可以是分别不小于所述第二橡胶条4的所述圆环胶条42和所述第三橡胶条5的所述圆环胶条52的截面半径的两倍。从而确保所述第二橡胶条4两端的圆环胶条42以及所述第三橡胶条5两端的圆环胶条52均不与所述薄壁空心细长轴零件1的内腔接触。例如，当所述第二橡胶条4和所述第三橡胶条5的截面半径均设置为1.5mm时，所述第三环槽225和所述第四环槽232可以是设置为截面深度为3mm的凹槽。这样可有效保留排气通道，利于所述心棒2的***和取出。

对于所述第二橡胶条4，其两端的圆环胶条42的内径可设置为比所述第三环槽225的直径小1-2mm，其连接胶条41的长度可设置为略小于所述第一螺旋凹槽224在螺旋方向的螺旋轴线上的长度(例如短2-4mm)，这样在装配后，所述第二橡胶条4也会发生拉伸变形，从而保障所述第二橡胶条4的稳定贴合。所述第三环槽225的截面参数可参照图9，也即是可设置为与所述第一螺旋凹槽224相同。

同样的，对于所述第三橡胶条5，其两端的圆环胶条52的内径可设置为比所述第四环槽232的直径小1-2mm，其连接胶条51的长度可设置为略小于所述第二螺旋凹槽231在螺旋方向的螺旋轴线上的长度(例如短2-4mm)，这样在装配后，所述第三橡胶条5也会发生拉伸变形，从而保障所述第三橡胶条5的稳定贴合。所述第四环槽232的截面参数可参照图9，也即是可设置为与所述第二螺旋凹槽231相同。

所述第一橡胶条3、所述第二橡胶条4和所述第三橡胶条5在装配时，均可涂抹粘胶，这样可通过粘结进一步保障装配后的连接稳固。

所述第二棒身部22的直径比所述轴身11的内孔的直径小2mm，长度L9比所述轴身11的内孔除去与所述第一端头件13的连接部位之后和所述第一连通孔141长度之和L6长1mm，这样可有效避免所述心棒2***到位后，所述第三棒身部23与所述第二棒身部22相接的端面不会与所述第二连通孔142的底部发生刚性接触。

所述第三棒身23的直径比所述第二连通孔142的直径小2mm，长度L10比所述第二连通孔142的长度L7小20mm，这样可确保通过所述第三橡胶条5的弹性变形，装配后所述第三胶条5的连接胶条51高出所述第二螺旋凹槽231边缘的部分不小于1.5mm，这样可确保所述第三棒身23能够对所述薄壁段143形成有效支撑，且能够在所述薄壁空心细长轴零件1夹持在磨床上时，确保将从所述第一端头件13一侧传递过来的夹持力，有效的传递至所述第二端头件14的刚性夹持部位(即所述第二端头件14的用于夹持的壁厚大的刚性部位)。从而有效避免装夹力对所述轴身11和所述薄壁段143的影响。

通过所述手柄6，可将所述心棒2塞入所述薄壁空心细长轴零件1，并使得所述第三棒身23的端面与所述第二连通孔142的端面的距离大于15mm，之后卸下所述手柄6，将所述薄壁空心细长轴零件1装在磨床上，即可完成对所述凸台12的外圆面的磨削加工。

所述心棒2塞入所述薄壁空心细长轴零件1后，需保障所述第三棒身23的端面与所述第二连通孔142的端面的距离大于15mm，一方面可避免装夹过程对磨床的顶针造成干涉，另一方面，通过控制所述第三棒身23的端面与所述第二连通孔142的端面的距离，可确保至少大部分所述第一棒身部21能够进入所述盲孔131，从而确保夹持力的传递。

在应用本发明的技术方案时，对于磨床的顶针通常需要进行一定的处理，例如把标准的顶针进行去除尖端的操作，从而保障两端的顶针对所述第一端头件13和所述第二端头件14进行夹持时，进入型腔的部分不超过10mm。

所述手柄6的柄部可设置有网状花纹，这样可增大操作时的摩擦力。利于所述心棒2的***和取出。

所述第一螺旋凹槽224如果设置得太密，则过多的所述第二橡胶条4会增加***所述心棒2的难度，如果设置得太稀疏，则不能很好的保障所述心棒2对所述轴身11的支撑效果。发明人通过实践发现，当所述第一螺旋凹槽224的倾斜角α设置为30°时，可获得较好的实施效果。

同样的，对于所述第二螺旋凹槽231，也可将倾斜角设置为30°。

本发明所提供的用于控制薄壁空心细长轴磨削变形的装置，能够对零件形成有效支撑，从而增强零件的整体刚性，有效控制了磨床夹持及磨削加工时零件薄壁部分的变形，也就可提高磨削参数，大大减少了磨削所需工时，从而大大提升了生产效率。此外还有效控制住了密封圈的连接位置分离的风险。

本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本发明的保护范围。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。