阅读说明：本技术 一种轴瓦内表面精密刮研的加工装置及方法 (Machining device and method for precise scraping of inner surface of bearing bush ) 是由 樊玉杰 姚康林 周元凯 苏宇 刘志强 夏晶 于 2019-11-06 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种轴瓦内表面精密刮研的加工装置及方法,该加工装置包括“<Image he="61" wi="54" file="DDA0002262163260000011.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>”型结构的底座,所述底座的左侧支柱内设凹槽,安装有纵向升降机构,所述纵向升降机构上设置有旋转机构,所述旋转机构右侧设置有定位夹紧机构,所述底座的中部平面内凹,设置有横向移动机构,所述横向移动机构上设置有刀架机构。本发明的加工装置可大大提高刮研加工效率,省时省力,降低工人劳动强度,还可利用自动化、高精度的刮研方法在轴瓦内表面加工出微织构,提高轴瓦的动压润滑性能和摩擦磨损性能,延长轴瓦的使用寿命。(The invention provides a processing device and a method for precisely scraping the inner surface of a bearing bush, wherein the processing device comprises " The base of "type structure, establish the recess in the left side pillar of base, install vertical elevating system, be provided with rotary mechanism on the vertical elevating system, the rotary mechanism right side is provided with the positioning and clamping mechanism, the middle part plane indent of base is provided with lateral shifting mechanism, the last knife rest mechanism that is provided with of lateral shifting mechanism. The processing device can greatly improve the scraping processing efficiency, save time and labor, reduce the labor intensity of workers, and also can process microtexture on the inner surface of the bearing bush by utilizing an automatic and high-precision scraping method, thereby improving the dynamic pressure lubrication performance and the frictional wear performance of the bearing bush and prolonging the service life of the bearing bush.)

一种轴瓦内表面精密刮研的加工装置及方法

技术领域

本发明涉及一种轴瓦内表面精密刮研的加工装置及方法，属于精密加工技术领域。

背景技术

轴瓦是由金属材料的钢背与减摩材料的轴承衬结合构成的一种零件，广泛应用于汽轮机、内燃机等中高速重载旋转机械，其主要作用是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，保证其回转精度。

在轴承加工过程中，轴瓦刮研是提高其接触精度和几何精度的重要工序。目前，刮研加工基本停留在手工操作的水平，除了可以人工手持动力刮刀代替人力刮去高点，其他工作基本全由人力完成，工人劳动量大，对工人的经验和技术水平要求较高，加工效率非常低，加工质量难以保证，许多机械由此产生重大的质量问题和安全事故，影响设备正常运行，严重制约着该工艺的应用和发展。

随着工业技术的快速发展，轴瓦面临着更为严苛的工作环境，对于其性能也有了更高的要求。为了提高刮研技术的加工效率和加工质量，降低对工人技术水平和实践经验的要求，众多学者也进行探索轴瓦的刮研加工工艺，如申请号为201610852095.9的发明专利提供了一种大型径向滑动轴颈轴承的轴瓦刮研装置，但其自动化程度较低，仍需人工进行操作，申请号为201621110391.3的发明专利提供了一种新型滑动轴承轴瓦，其内表面为沟槽状微织构，但缺乏轴瓦内表面相应精度的加工装置及加工方法，从经济效益和加工工艺方面考虑，缺乏实用价值。本发明的一种轴瓦内表面精密刮研的加工装置，不仅提高刮研工艺的加工效率，降低工人劳动强度，省时省力，提高刮研自动化程度；还可利用自动化、高精度的刮研方法在轴瓦内表面加工出微织构，提高轴瓦的动压润滑性能，微织构可储存工作中产生的微小磨粒，降低磨粒磨损，延长轴瓦的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种轴瓦内表面精密刮研的加工装置及方法，从而提高刮研的加工效率，利用刮研的方法在轴瓦内表面加工出微织构，实现加工高精度化、自动化。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种轴瓦内表面精密刮研的加工装置，包括

型结构的底座，所述底座的左侧支柱前平面上沿水平方向设有凹槽，凹槽中安装有纵向升降机构，所述纵向升降机构上设置有旋转机构，所述旋转机构右侧设置有定位夹紧机构，所述底座的中部为凹槽结构，凹槽中设置有横向移动机构，所述横向移动机构上设置有刀架机构；所述刀架机构由刀柄、刀架盘、第四电机、电机支架、支撑台、粗刮刀、细刮刀、精刮刀、齿形精刮刀、刀柄架和内六角螺栓组成；其中：所述支撑台上通过电机支架安装有与刀架盘相连接的第四电机，所述刀架盘为设有4个矩形凹槽的多边柱体，刀架盘的每个矩形凹槽内均通过刀柄架安装有刀柄，所述刀柄为圆形轴，一端设有螺纹，与刀柄架相连接，另一端的端面设有双凹槽，安装有两个位置相对可调的刮刀，并通过内六角螺栓紧固，所述刮刀包括在刀架盘上按逆时针方向依次安装的粗刮刀、细刮刀、精刮刀和齿形精刮刀，齿形精刮刀的主刮面由等距的凹槽组成，槽宽W为0.5-0.8mm，槽深H为1-2mm，槽间距L为0.5-1mm。

进一步，所述纵向升降机构由第一电机、纵向丝杠、左燕尾型导轨、右燕尾型导轨、燕尾型滑块和升降台组成；其中：所述底座左侧支柱的上平面安装有与纵向丝杠相连接的第一电机，支柱的中部平面安装左燕尾型导轨和右燕尾型导轨，左燕尾型导轨和右燕尾型导轨均通过燕尾型滑块安装有升降台，所述升降台为安装有旋转机构的空腔体；第一电机带动纵向丝杠旋转，进而带动升降台在左燕尾型导轨和右燕尾型导轨上进行纵向升降运动。

进一步，所述旋转机构由第二电机、第二联轴器、第二轴承透盖、第二轴承、阶梯轴和过渡盘组成；其中：所述阶梯轴通过第二轴承和第二轴承透盖固定于所述升降台上，阶梯轴的一端通过第二联轴器与第二电机相连接，另一端设有螺纹，与安装有定位夹紧机构的过渡盘相连接；第二电机通过第二联轴器带动阶梯轴旋转，进而带动定位夹紧机构进行旋转运动。

进一步，所述定位夹紧机构包含夹片，所述夹片由上、下两部分组成，将相对的两块轴瓦通过螺栓和螺母紧固，安装于卡盘式夹具上，所述卡盘式夹具为利用移动卡爪对轴瓦定位夹紧的结构，如三爪卡盘、四爪卡盘等。

进一步，所述横向移动机构由V型滑块、横向丝杠、第三轴承、第三电机、第三轴承透盖、第三联轴器、导轨座、螺母座和螺丝组成；其中：所述导轨座为内设肋板的凹腔体，安装于底座的中部平面上，导轨座前、后两平面的顶部设有V型导轨，V型导轨上通过V型滑块安装有刀架机构，刀架机构下侧安装有与横向丝杠相啮合的螺母座，横向丝杆通过第三轴承和第三轴承透盖固定于底座的左、右两侧平面上，第三电机通过第三联轴器与横向丝杠相连接；第三电机带动横向丝杠旋转，进而通过螺母座带动刀架机构在V型导轨上横向运动。

利用上述的一种轴瓦内表面精密刮研的加工装置加工轴瓦内表面的方法，包括以下步骤：

第一步，将两半轴瓦清扫干净，并通过夹片和螺栓紧固，安装于卡盘式夹具上；

第二步，用酒精把主轴颈清洗干净，涂上一层薄而均匀的红丹粉显示剂，并放到轴瓦的表面上并转动2-3圈，使得轴瓦凸出处通过涂料显示出来；

第三步，通过第一电机调整轴瓦的纵向位置，使其内表面的中心与上方的刀柄中心在同一水平线上；

第四步，调整第四电机使得粗刮刀正对轴瓦内表面，通过第二电机控制轴瓦的横向运动，以及第三电机控制轴瓦的旋转运动，进而对轴瓦上的红丹粉显示区域进行粗刮至表面粗糙度为Ra2.5-Ra3.2；

第五步，调整第四电机使得细刮刀正对轴瓦内表面，通过第二电机控制轴瓦的横向运动，以及第三电机控制轴瓦的旋转运动，进而对轴瓦的粗刮区进行细刮至表面粗糙度为Ra1.6-Ra2.5；

第六步，调整第四电机使得精刮刀正对轴瓦内表面，通过第二电机控制轴瓦的横向运动，以及第三电机控制轴瓦的旋转运动，进而对轴瓦的细刮区进行精刮至表面粗糙度为Ra0.8-Ra1.6；

第七步，调整第四电机使得齿形精刮刀正对轴瓦内表面，通过控制第二电机和第三电机，使用齿形精刮刀对轴瓦内表面进行矩形状凹槽织构，每次刮研去除材料厚度约为8-10μm；

第八步，加工完成，取下轴瓦，并用装有乙醇的超声波清洗机进行清洗15-20min，在温度为105-110℃的干燥箱中干燥20min。

进一步，第七步中的轴瓦内表面的矩形凹槽织构为典型斜花纹的加工参数：槽宽W₁为0.5-0.8mm，槽深H₁为10-30μm，槽间距L₁为0.5-1mm，精刮次数为1-3次；矩形凹槽织构为典型网格状的加工参数：槽宽W₂为0.5-0.8mm，槽深H₂为10-30μm，槽间距L₂为0.5-1mm，精刮次数为1-3次；矩形状凹槽织构可以根据装置的旋转运动、横向运动和纵向升降运动得到斜花纹、网格状等各种阵列分布。

本发明的一种轴瓦内表面精密刮研的加工装置及方法，具有以下优点和有益效果：

(1)本发明中的一种轴瓦内表面精密刮研的加工装置，实现了对轴瓦内表面的精密刮研以及织构的自动加工，减轻工人劳动强度，提高工作效率。

(2)本发明的轴瓦内表面织构方式可根据装置的旋转运动、横向运动和纵向升降运动控制得到网格状、折线状等各种阵列分布，微织构可作为储油槽和储屑槽，提高轴瓦的动压润滑性能和降低磨粒磨损，延长轴瓦的使用寿命；

附图说明

图1为本发明的轴瓦精密刮研的加工装置轴测视图。

图2为本发明的轴瓦精密刮研的加工装置主视图。

图3为本发明的轴瓦精密刮研的加工装置左视图。

图4为本发明的定位夹紧机构主视图。

图5为图4的A-A方向剖视图。

图6为本发明的刀架机构安装轴测视图。

图7为本发明的刮刀安装轴测视图。

图8为本发明的齿形精刮刀轴测视图。

图9为本发明典型斜花纹状织构示例图。

图10为本发明典型网格状织构示例图。

其中：1.为底座、2.为纵向升降机构、3.为旋转机构、4.为定位夹紧机构、5.为横向移动机构、6.为刀架机构、2-1.为第一电机、2-2.为纵向丝杠、2-3.为左燕尾型导轨、2-4.为右燕尾型导轨、2-5.为升降台、2-6.为燕尾型滑块、3-1.为第二电机、3-2.为第二联轴器、3-3.为第二轴承透盖、3-4.为第二轴承、3-5.为阶梯轴、3-6.为过渡盘、4-1.为卡盘式夹具、4-2.为夹片、4-3.为螺母、4-4.为螺栓、4-5.为轴瓦、5-1.为V型滑块、5-2.为横向丝杠、5-3.为第三轴承、5-4.为第三电机、5-5.为第三轴承透盖、5-6.为第二联轴器、5-7.为导轨座、5-8.为螺母座、5-9.为螺丝、6-1.为刀柄、6-2.为刀架盘、6-3.为第四电机、6-4.为电机支架、6-5.为支撑台、6-6.为粗刮刀、6-7.为细刮刀、6-8.为精刮刀、6-9.为齿形刮刀、6-10.为刀柄架、6-11.为内六角螺栓。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和方向术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。

实施例1：一种轴瓦内表面精密刮研的加工装置，其技术方案是：

如图1所示，该加工装置包括

型结构的底座1，所述底座1的左侧支柱内设凹槽，安装有纵向升降机构2，所述纵向升降机构2上设置有旋转机构3，所述旋转机构3右侧设置有定位夹紧机构4，所述底座1的中部平面内凹，设置有横向移动机构5，所述横向移动机构5上设置有刀架机构6。

如图2和图3所示，所述纵向升降机构2由第一电机2-1、纵向丝杠2-2、左燕尾型导轨2-3、右燕尾型导轨2-4、燕尾型滑块2-5和升降台2-6组成；其中：所述底座1左侧支柱的上平面安装有与纵向丝杠2-2相连接的第一电机2-1，支柱的中部平面安装左燕尾型导轨2-3和右燕尾型导轨2-4，左燕尾型导轨2-3和右燕尾型导轨2-4均通过燕尾型滑块2-5安装有升降台2-6，所述升降台2-6为安装有旋转机构3的空腔体；第一电机2-1带动纵向丝杠2-2旋转，进而带动升降台2-6在左燕尾型导轨2-3和右燕尾型导轨2-4上进行纵向升降运动。

如图2和图3所示，所述旋转机构3由第二电机3-1、第二联轴器3-2、第二轴承透盖3-3、第二轴承3-4、阶梯轴3-5和过渡盘3-6组成；其中：所述阶梯轴3-5通过第二轴承3-2和第二轴承透盖3-3固定于所述升降台2-6上，阶梯轴3-5的一端通过第二联轴器3-2与第二电机3-1相连接，另一端设有螺纹，与安装有定位夹紧机构4的过渡盘3-6相连接；第二电机3-1通过第二联轴器3-2带动阶梯轴3-5旋转，进而带动定位夹紧机构4进行旋转运动。

如图4和图5所示，所述定位夹紧机构4包含夹片4-2，所述夹片4-2由上、下两部分组成，将相对的两块轴瓦4-5通过螺栓4-4和螺母4-3紧固，安装于卡盘式夹具4-1上，所述卡盘式夹具4-1为利用移动卡爪对轴瓦4-5定位夹紧的结构，如三爪卡盘、四爪卡盘等。

如图2和图3所示，所述横向移动机构5由V型滑块5-1、横向丝杠5-2、第三轴承5-3、第三电机5-4、第三轴承透盖5-5、第三联轴器5-6、导轨座5-7、螺母座5-8和螺丝5-9组成；其中：所述导轨座5-7为内设肋板的凹腔体，安装于底座1的中部平面上，导轨座5-7前、后两平面的顶部设有V型导轨，V型导轨上通过V型滑块5-1安装有刀架机构6，刀架机构6下侧安装有与横向丝杠5-2相啮合的螺母座5-8，横向丝杆5-2通过第三轴承5-3和第三轴承透盖5-5固定于底座1的左、右两侧平面上，第三电机5-4通过第三联轴器5-6与横向丝杠5-2相连接；第三电机5-4带动横向丝杠5-2旋转，进而通过螺母座5-8带动刀架机构6在V型导轨上横向运动。

如图2、图6、图7和图8所示，所述刀架机构6由刀柄6-1、刀架盘6-2、第四电机6-3、电机支架6-4、支撑台6-5、粗刮刀6-6、细刮刀6-7、精刮刀6-8、齿形精刮刀6-9、刀柄架6-10和内六角螺栓6-11组成；其中：所述支撑台6-5上通过电机支架6-4安装有与刀架盘6-2相连接的第四电机6-3，所述刀架盘6-2为设有4个矩形凹槽的多边柱体，刀架盘6-2的每个矩形凹槽内均通过刀柄架6-10安装有刀柄6-1，所述刀柄6-1为圆形轴，一端设有螺纹，与刀柄架6-10相连接，另一端的端面设有双凹槽，安装有两个位置相对可调的刮刀，并通过内六角螺栓6-11紧固，所述刮刀包括在刀架盘6-2上按逆时针方向依次安装的粗刮刀6-6、细刮刀6-7、精刮刀6-8和齿形精刮刀6-9，齿形精刮刀6-9的主刮面由等距的凹槽组成，槽宽W为0.5-0.8mm，槽深H为1-2mm，槽间距L为0.5-1mm。

实施例2：利用一种轴瓦内表面精密刮研的加工装置的方法，包括以下步骤：

第一步，将两半轴瓦4-5清扫干净，并通过夹片4-2和螺栓4-4紧固，安装于卡盘式夹具4-1上；

第二步，用酒精把主轴颈清洗干净，涂上一层薄而均匀的红丹粉显示剂，并放到轴瓦4-5的表面上并转动2-3圈，使得轴瓦4-5凸出处通过涂料显示出来；

第三步，通过第一电机2-1调整轴瓦4-5的纵向位置，使其内表面的中心与上方的刀柄6-1中心在同一水平线上；

第四步，调整第四电机6-3使得粗刮刀6-6正对轴瓦4-5内表面，通过第二电机3-1控制轴瓦4-5的横向运动，以及第三电机5-4控制轴瓦4-5的旋转运动，进而对轴瓦4-5上的红丹粉显示区域进行粗刮至表面粗糙度为Ra2.5-Ra3.2；

第五步，调整第四电机6-3使得细刮刀6-7正对轴瓦4-5内表面，通过第二电机3-1控制轴瓦4-5的横向运动，以及第三电机5-4控制轴瓦4-5的旋转运动，进而对轴瓦4-5的粗刮区进行细刮至表面粗糙度为Ra1.6-Ra2.5；

第六步，调整第四电机6-3使得精刮刀6-8正对轴瓦4-5内表面，通过第二电机3-1控制轴瓦4-5的横向运动，以及第三电机5-4控制轴瓦4-5的旋转运动，进而对轴瓦4-5的细刮区进行精刮至表面粗糙度为Ra0.8-Ra1.6；

第七步，调整第四电机6-3使得齿形精刮刀6-9正对轴瓦4-5内表面，通过控制第二电机3-1和第三电机5-4，使用齿形精刮刀对轴瓦4-5内表面进行矩形状凹槽织构，每次刮研去除材料厚度约为8-10μm；

第八步，加工完成，取下轴瓦4-5，并用装有乙醇的超声波清洗机进行清洗15-20min，在温度为105-110℃的干燥箱中干燥20min。

进一步，第七步中的轴瓦4-5内表面的矩形凹槽织构为典型斜花纹的加工参数(如图9示例)：槽宽W₁为0.5-0.8mm，槽深H₁为10-30μm，槽间距L₁为0.5-1mm，精刮次数为1-3次；矩形凹槽织构为典型网格状的加工参数(如图10示例)：槽宽W₂为0.5-0.8mm，槽深H₂为10-30μm，槽间距L₂为0.5-1mm，精刮次数为1-3次；矩形状凹槽织构可以根据装置的旋转运动、横向运动和纵向升降运动得到斜花纹、网格状等各种阵列分布。

以上所述仅为本发明的优选实施例，但并不限制本发明。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。