一种小直径法兰零件行星孔磨削工装及方法
阅读说明：本技术 一种小直径法兰零件行星孔磨削工装及方法 (Small-diameter flange part planet hole grinding tool and method ) 是由 何理论 姜建国 李瑞光 侍威 张兆晶 袁瑞贤 王民 于 2021-06-25 设计创作，主要内容包括：一种小直径法兰零件行星孔磨削工装及方法,包括锥柄固定盘、分度盘、压紧螺母、法兰盘、定位销、紧定螺钉、拔销、弹簧、弹簧座,通过新建的法兰零件行星孔磨削工装,巧妙的利用分度原理,实现了法兰盘分度孔的分度磨削,可保证高精度加工,同时通过每次加工过程中,法兰盘零件的一次装夹,可实现所有法兰孔的磨削,装夹便捷,加工效率高。(The tool comprises a taper shank fixing disc, an index plate, a compression nut, a flange plate, a positioning pin, a set screw, a pull pin, a spring and a spring seat.)
技术领域
本发明涉及一种小直径法兰零件行星孔磨削工装及方法，属于机械制造设计领域。
背景技术
小直径法兰盘是传动机构中一类重要的零件，除了自身需要参与运动外，还起到支撑、均布的作用，典型应用有滚柱丝杠滚柱保持用法兰盘、柱塞泵柱塞支撑用法兰盘，这类零件对行星的位置度要求非常高。滚柱丝杠的法兰盘的行星孔数量一般为10个或11个，其位置度需要优于Φ0.02mm，柱塞泵的法兰盘行星孔数量一般为7个，位置度也要优于Φ0.025mm。该行星孔零件目前最适合的加工设备为坐标磨床或坐标镗床，利用坐标变换功能实现真圆加工，这种工艺方法加工的行星孔位置度可优于Φ0.01mm，但这类高精度的设备非常昂贵，仅有模具、光学等领域制造商会配置该类能力。对于无坐标磨床或坐标镗床的生产单位，为了加工该类法兰盘零件，常采用慢走丝线切割加工或在带Y轴的车加工中心上进行钻铰加工。目前采用线切加工时，需要基准转换，该方法加工的位置度精度约为Φ0.02mm，尽管满足了设计要求，但慢走丝线切效率低、成本高，后续还需要对行星孔进行抛研等再加工。采用车加工中心钻铰加工，很难对有硬度要求零件进行高精密加工。
发明内容
本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，缺少对法兰盘零件进行高精度、满足设计要求的加工方法和工装的问题，提出了一种小直径法兰零件行星孔磨削工装及方法。
本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：
一种小直径法兰零件行星孔磨削工装，包括锥柄固定盘、分度盘、压紧螺母、法兰盘、定位销、紧定螺钉、拔销、弹簧、弹簧座，所述分度盘与锥柄固定盘通过紧定螺钉固定连接，法兰盘左侧面与分度盘接触，法兰盘右侧面与压紧螺母内槽底面接触，法兰盘通过压紧螺母与分度盘通过螺纹压紧，定位销销入分度盘与法兰盘同相位的分布孔中，拔销插入锥柄固定盘的销孔并销入分度盘的分度孔中以实现分度盘精准分度，进行行星孔磨削时，拔销插入锥柄固定盘，弹簧套入弹簧座并通过紧定螺钉将弹簧座固定于锥柄固定盘中，压紧螺母旋入拔销左侧作为手柄，装配拔销的锥柄固定盘与外圆磨床C轴头架通过莫氏锥连接。
所述锥柄固定盘包括连接锥面、平衡台、分度盘定位凸台、拔销孔，平衡台、分度盘定位凸台、拔销孔均设置于连接锥面同一侧，平衡台于加工工件时对工装进行质量平衡，分度盘定位凸台用于对分度盘进行定位，拔销孔配合拔销插拔。
所述分度盘定位凸台设置有回转轴线，与锥柄固定盘轴线同剖截面，两轴线距离为法兰盘行星孔分布圆半径；所述回转轴线的位置与分度盘的分度孔自身轴线位置一致。
所述分度盘左端面设置有与法兰盘行星孔数量相同的分度孔，分度孔位置与拔销孔匹配，分度盘中心设置有定位沉槽，用于与分度盘定位凸台配合连接，分度盘右端面上设置有与左端面数量一直的让刀沉槽，所述让刀沉槽尺寸大于分度孔直径，右端面上设置有台阶面，台阶面上设置有圆形凸台工件定位面，用于对法兰盘中心进行定位。
所述压紧螺母为筒状结构，右侧设置有沉孔，孔壁上设置有螺纹，左侧端面上设置有一字槽，用于固定法兰盘进行旋紧。
所述法兰盘一侧端面上设置有法兰孔，法兰盘内圆为分度盘接触面，法兰孔数量为10个或11个。
所述定位销为圆柱结构，定位销右端设置有定位锥面，用于与法兰盘的法兰孔孔口圆接触。
根据一种小直径法兰零件行星孔磨削工装，提出一种小直径法兰零件行星孔磨削方法，步骤如下：
(1)将拔销插入锥柄固定盘，装入弹簧并套入弹簧座，利用螺钉将弹簧座固定在锥柄固定盘中，将螺母旋入拔销左侧作为拉拔的手柄，将装配拔销的锥柄固定盘安装于机床头架C轴上，通过莫氏锥连接；
(2)将分度盘与法兰盘通过工件定位面连接，通过定位销销入分度盘与法兰盘的同相位孔，将压紧螺母与分度盘通过螺纹旋紧，之后取出定位销；
(3)拔出拔销，将步骤(2)中装配的组件安装于分度盘定位凸台上，松开拔销，将拔销插入分度盘的销孔中，用紧定螺钉将步骤(2)中装配的组件固定于锥柄固定盘上，结束工装安装；
(4)利用内孔磨床的内孔砂轮对与锥柄固定盘轴线共线的法兰盘的法兰孔进行磨削；
(5)松开紧定螺钉并拔出拔销，旋转步骤(2)中装配的组件至另一个分度孔位置处，并松开拔销，保持拔销销入分度盘的另一个分度孔中，旋紧紧定螺钉；
(6)重复步骤(4)及步骤(5)，直至法兰盘的所有的行星孔磨削完毕；
(7)重复步骤(2)至步骤(6)，完成工件更换及行星孔磨削。
本发明与现有技术相比的优点在于：
本发明提供的一种小直径法兰零件行星孔磨削工装及方法，通过新建的法兰零件行星孔磨削工装，巧妙的利用分度原理，实现了法兰盘分度孔的分度磨削，可保证高精度加工，同时通过每次加工过程中，法兰盘零件的一次装夹，可实现所有法兰孔的磨削，装夹便捷，加工效率高。
附图说明
图1为发明提供的法兰盘行星孔磨削工装示意图；
图2为发明提供的锥柄固定盘三维图；
图3为发明提供的分度盘三维图；
图4为发明提供的压紧螺母三维图；
图5为发明提供的法兰盘三维图；
图6为发明提供的定位销三维图；
具体实施方式
一种小直径法兰零件行星孔磨削工装，采用偏心定位、转子分度原理，实现工件的便捷装夹和行星孔高精度定位，解决小直径法兰盘行星孔的高位置度高精度加工问题，主要包括锥柄固定盘1、分度盘2、压紧螺母3、定位销5、紧定螺钉6、拔销7、弹簧8和弹簧座9，具体为：
锥柄固定盘1与外圆磨床C轴头架连接；分度盘2与锥柄固定盘1通过紧定螺钉6固定；法兰盘4左侧面与分度盘2接触，法兰盘4右侧面与压紧螺母内槽底面接触，法兰盘4通过压紧螺母3与分度盘2通过螺纹压紧；定位销5销入分度盘2与法兰盘4同相位的分布孔中；拔销7插入锥柄固定盘1销孔中，销入分度盘2分度孔中，实现分度盘的精准分度；
锥柄固定盘1，左侧布置有连接锥面11，为莫氏锥柄结构，用于与机床C轴连接，另一侧端面布置有平衡台12，分度盘定位凸台13和拔销孔14，其中平衡台12用于加工工件时，对工装进行质量平衡；分度盘定位凸台13用于对分度盘进行定位，分度盘定位凸台13的回转轴线与锥柄固定盘1轴线同剖截面，且两轴线距离为法兰盘4行星孔分布圆半径；拔销孔14，用于拔销7的插拔，其绕分度盘定位凸台13的回转轴线的位置与分度盘2的分度孔绕其自身轴线的位置一致。
锥柄固定盘1，其右侧台阶面与其自身回转轴线垂直，垂直度优于0.005mm；分度盘定位凸台13的回转面与台阶面垂直度优于0.003mm，且其回转轴线与锥柄固定盘1轴线同剖截面，位置度优于0.003mm，拔销销孔位置度优于0.005mm；
分度盘2，左端面布置有与法兰盘4行星孔数量相同的分度孔21，其位置与拔销孔14吻合，中心布置有定位沉槽24，用于与分度盘定位凸台13配合；另一端台阶面上布置与左端孔数量一致的让刀沉槽22，槽尺寸大于分度孔21的直径，台阶面上布置有圆形凸台工件定位面23，用于对法兰盘定中心；
分度盘2，相对左端沉孔外圆的行星孔位置度优于0.008mm；另一端凸台外圆与左端沉孔外圆同轴，同轴度优于0.004；
压紧螺母3，为筒装结构，右侧为沉孔，孔壁上布置有螺纹31，另一端面布置有一字槽，用于固定法兰盘4的旋紧。
法兰盘4，端面上一般分布有10个或11个法兰孔41，其相对外圆位置度要求优于0.015，内圆为分度盘接触面42，相对外圆的同轴度优于0.003mm；
定位销5，为圆柱结构，右端布置有一段定位锥面51，锥面用于与法兰盘4的法兰孔孔口圆接触。
小直径法兰零件行星孔磨削方法步骤具体如下：
(1)将拔销7插入锥柄固定盘1，装入弹簧8，套入弹簧座9，利用螺钉将弹簧座9固定在锥柄固定盘1中，将螺母旋入拔销7左侧，作为拉拔的手柄，将装配拔销7的锥柄固定盘7，安装于机床头架C轴上，通过莫氏锥连接；
(2)将分度盘2与法兰盘4通过工件定位面23连接，通过定位销5销入分度盘2与法兰盘4的同相位孔，将压紧螺母3与分度盘2通过螺纹旋紧，之后取出定位销5；
(3)拔出步骤(1)中的拔销7，将步骤(2)装配的组件通过安装于分度盘定位凸台13，松开拔销7，将拔销插入分度盘2的销孔中，用紧定螺钉6将步骤(2)的组件固定于步骤(1)的锥柄固定盘1上，工装安装结束；
(4)利用内孔磨床的内孔砂轮对与锥柄固定盘1轴线共线的法兰盘4孔进行磨削；
(5)松开紧定螺钉6，拔出拔销7，旋转步骤(2)中组件至另外一个孔位置，松开拔销7，保持拔销7销入分度盘2的另一个孔中，旋紧紧定螺钉6；
(6)重复步骤(4)(5)，直至法兰盘4中所有的行星孔磨削完毕；
(7)重复步骤(2)-(6)，实现工件更换并完成行星孔磨削。
下面结合具体实施例进行进一步说明：
在本实施例中，工装结构如图1所示，工装由锥柄固定盘1、分度盘2、压紧螺母3、定位销5、紧定螺钉6、拔销7、弹簧8和弹簧座9等几部分组成。其中锥柄固定盘1与外圆磨床C轴头架连接；分度盘2与锥柄固定盘1通过紧定螺钉6固定；法兰盘4左侧面与分度盘2接触，法兰盘4右侧面与压紧螺母内槽底面接触，法兰盘4通过压紧螺母3与分度盘2通过螺纹压紧；定位销5销入分度盘2与法兰盘4同相位的分布孔中；拔销7插入锥柄固定盘1销孔中，销入分度盘2分度孔中，实现分度盘的精准分度。
如图2所示，锥柄固定盘1，左侧布置有连接锥面11，为莫氏锥柄结构，用于与机床C轴连接，另一侧端面布置有平衡台12，分度盘定位凸台13和拔销孔14，其中平衡台12用于加工工件时，对工装进行质量平衡；分度盘定位凸台13用于对分度盘进行定位，分度盘定位凸台13的回转轴线与锥柄固定盘1轴线同剖截面，且两轴线距离为法兰盘4行星孔分布圆半径；拔销孔14，用于拔销7的插拔，其绕分度盘定位凸台13的回转轴线的位置与分度盘2的分度孔绕其自身轴线的位置一致。
其中，锥柄固定盘1，其右侧台阶面与其自身回转轴线垂直，垂直度优于0.005mm；分度盘定位凸台13的回转面与台阶面垂直度优于0.003mm，且其回转轴线与锥柄固定盘1轴线同剖截面，位置度优于0.003mm，拔销销孔位置度优于0.005mm。
如图3所示，分度盘2，左端面布置有与法兰盘4行星孔数量相同的分度孔21，其位置与拔销孔14吻合，中心布置有定位沉槽24，用于与分度盘定位凸台13配合；另一端台阶面上布置与左端孔数量一致的让刀沉槽22，槽尺寸大于分度孔21的直径，台阶面上布置有圆形凸台工件定位面23，用于对法兰盘定中心；
分度盘2，相对左端沉孔外圆的行星孔位置度优于0.008mm；另一端凸台外圆与左端沉孔外圆同轴，同轴度优于0.004。
如图4所示，压紧螺母3，为筒装结构，右侧为沉孔，孔壁上布置有螺纹31，另一端面布置有一字槽，用于固定法兰盘4的旋紧。
如图5所示，典型零件法兰盘4，端面上一般分布有10个或11个法兰孔41，其相对外圆位置度要求优于0.015，内圆为分度盘接触面42，相对外圆的同轴度优于0.003mm。
如图6所示，一种临时定位销5，用于零件法兰盘初始装夹定位用，为圆柱结构，右端布置有一段定位锥面51，锥面用于与法兰盘4的法兰孔孔口圆接触。
详细的工作过程如下：
(1)将拔销7插入锥柄固定盘1，装入弹簧8，套入弹簧座9，利用螺钉将弹簧座9固定在锥柄固定盘1中，将螺母旋入拔销7左侧，作为拉拔的手柄，将装配拔销7的锥柄固定盘7，安装于机床头架C轴上，通过莫氏锥连接；
(2)将分度盘2与法兰盘4通过工件定位面23连接，通过定位销5销入分度盘2与法兰盘4的同相位孔，将压紧螺母3与分度盘2通过螺纹旋紧，之后取出定位销5；
(3)拔出步骤(1)中的拔销7，将步骤(2)装配的组件通过安装于分度盘定位凸台13，松开拔销7，将拔销插入分度盘2的销孔中，用紧定螺钉6将步骤(2)的组件固定于步骤(1)的锥柄固定盘1上，工装安装结束；
(4)利用内孔磨床的内孔砂轮对与锥柄固定盘1轴线共线的法兰盘4孔进行磨削；
(5)松开紧定螺钉6，拔出拔销7，旋转步骤(2)中组件至另外一个孔位置，松开拔销7，保持拔销7销入分度盘2的另一个孔中，旋紧紧定螺钉6；
(6)重复步骤(4)(5)，直至法兰盘4中所有的行星孔磨削完毕；
(7)重复步骤(2)-(6)，实现工件更换并完成行星孔磨削。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知技术。
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