本發(fā)明屬于切削加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可對(duì)任意長(zhǎng)度的內(nèi)孔進(jìn)行磨削加工的內(nèi)孔打磨設(shè)備及其打磨方法。

背景技術(shù)：

在切削加工中，長(zhǎng)管型零件的內(nèi)壁加工是一個(gè)長(zhǎng)期困擾所有機(jī)械人的難題，其主要原因在于刀桿的長(zhǎng)度隨管型零件長(zhǎng)度的增加而加長(zhǎng)，并由于內(nèi)孔尺寸的限制，刀桿直徑不可能無限制加大，因而位于遠(yuǎn)端的切削點(diǎn)的剛度變?nèi)酰谇邢髁ψ饔孟缕渥冃瘟恳搽S長(zhǎng)度的增加而增大，最終導(dǎo)致加工后的管內(nèi)壁呈不規(guī)則的錐形，影響內(nèi)孔的直線度和粗糙度。

針對(duì)上述問題，若能提出一種新結(jié)構(gòu)的打磨設(shè)備，并改變加工方法，使刀具長(zhǎng)度恒定，不用隨內(nèi)孔長(zhǎng)度增加而加長(zhǎng)，則可大幅提高刀具剛度，減少切削變形量，顯著改善加工質(zhì)量，對(duì)根本解決長(zhǎng)管型零件內(nèi)壁的加工難題具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種內(nèi)孔打磨設(shè)備及其打磨方法，其刀具長(zhǎng)度恒定、不用加長(zhǎng)，可在任意長(zhǎng)度的內(nèi)孔內(nèi)進(jìn)行磨削加工，以解決現(xiàn)有技術(shù)由于刀桿長(zhǎng)度隨零件長(zhǎng)度的增加而加長(zhǎng)所導(dǎo)致加工質(zhì)量不高的問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明之一提供如下技術(shù)方案：

一種內(nèi)孔打磨設(shè)備，包括打磨頭組件和打磨制動(dòng)組件，所述打磨頭組件包括氣動(dòng)馬達(dá)和與馬達(dá)轉(zhuǎn)軸可拆卸固定的打磨頭，所述打磨制動(dòng)組件包括外殼和設(shè)置在外殼內(nèi)相互獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)氣路、制動(dòng)氣路及行進(jìn)氣路，所述外殼為一端開口、一端封閉的圓柱筒，氣動(dòng)馬達(dá)從開口端進(jìn)入圓柱筒內(nèi)與圓柱筒固定，所述驅(qū)動(dòng)氣路為設(shè)置在圓柱筒封閉端與氣動(dòng)馬達(dá)連通的軸向進(jìn)氣孔，所述行進(jìn)氣路為多個(gè)均布在所述圓柱筒筒體圓周方向與軸向方向呈一定夾角指向加工內(nèi)壁的傾斜氣孔，所述制動(dòng)氣路包括設(shè)置在外殼外表面上與外部氣源連通的環(huán)狀儲(chǔ)氣腔和多個(gè)均布在儲(chǔ)氣腔圓周方向垂直指向加工內(nèi)壁的徑向氣道，任一所述徑向氣道上設(shè)置有止動(dòng)器，所述止動(dòng)器包括彈性輪、轉(zhuǎn)軸、固定架和滑塊，所述彈性輪通過轉(zhuǎn)軸固定所述固定架上，所述滑塊可滑動(dòng)設(shè)置在徑向氣道上，一端與彈性輪固定架固定，一端通過限位塊限制在儲(chǔ)氣腔內(nèi)。

進(jìn)一步，外殼內(nèi)設(shè)置有一與外部氣源連通的環(huán)狀儲(chǔ)氣腔，多個(gè)所述徑向氣道與環(huán)狀儲(chǔ)氣腔連通。

進(jìn)一步，所述一定夾角為0-30°。

進(jìn)一步，外殼上還設(shè)置有可與加工內(nèi)壁貼合固定的彈性制動(dòng)氣囊。

進(jìn)一步，外殼后端設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)打磨設(shè)備在內(nèi)壁移動(dòng)的行進(jìn)驅(qū)動(dòng)翼。

進(jìn)一步，所述徑向氣道與限位塊的限位處設(shè)置有限位凸臺(tái)，限位凸臺(tái)與限位塊設(shè)置有彈性墊。

本發(fā)明之二提供如下技術(shù)方案：

采用如上所述的內(nèi)孔打磨設(shè)備的打磨方法，包括如下步驟：

S1、將驅(qū)動(dòng)氣路、制動(dòng)氣路及行進(jìn)氣路分別與外部氣源連通，并在連通的管路上設(shè)置控制閥；

S2、將打磨設(shè)備放置在打磨初始端，啟動(dòng)制動(dòng)氣路和驅(qū)動(dòng)氣路的控制閥；

S3、打磨一段時(shí)間后，關(guān)閉制動(dòng)氣路和驅(qū)動(dòng)氣路的控制閥，啟動(dòng)行進(jìn)氣路的控制閥；

S4、移動(dòng)一段距離后，關(guān)閉行進(jìn)氣路的控制閥，啟動(dòng)制動(dòng)氣路和驅(qū)動(dòng)氣路的控制閥；

S5、重復(fù)S3、S4，直至打磨至打磨末端；

S6、將打磨設(shè)備放置在打磨末端，啟動(dòng)制動(dòng)氣路和驅(qū)動(dòng)氣路的控制閥；

S7、打磨一段時(shí)間后，關(guān)閉制動(dòng)氣路和驅(qū)動(dòng)氣路的控制閥，啟動(dòng)行進(jìn)氣路的控制閥；

S8、移動(dòng)一段距離后，關(guān)閉行進(jìn)氣路的控制閥，啟動(dòng)制動(dòng)氣路和驅(qū)動(dòng)氣路的控制閥；

S9、重復(fù)S7、S8，直至打磨結(jié)束。

進(jìn)一步，所述一段時(shí)間是指打磨頭打磨其與自身長(zhǎng)度相當(dāng)?shù)膬?nèi)孔區(qū)域，其質(zhì)量達(dá)到設(shè)定要求所花費(fèi)的時(shí)間。

進(jìn)一步，所述一段距離應(yīng)小于打磨頭的長(zhǎng)度。

本發(fā)明的有益效果在于：

1)本發(fā)明通過三個(gè)相互獨(dú)立的氣路分別提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力、制動(dòng)動(dòng)力及移動(dòng)動(dòng)力，并通過彈性輪提供制動(dòng)阻尼實(shí)現(xiàn)在內(nèi)孔內(nèi)的打磨操作，實(shí)現(xiàn)在內(nèi)孔內(nèi)的打磨操作，取消了現(xiàn)有技術(shù)的長(zhǎng)刀桿，其切削點(diǎn)剛度得到大幅增加，加工質(zhì)量得到顯著改善，可有效解決長(zhǎng)管型零件的內(nèi)壁加工存在的加工質(zhì)量問題。

2)本發(fā)明適用于任意長(zhǎng)度的內(nèi)孔加工，促進(jìn)了長(zhǎng)內(nèi)孔加工的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性及可靠性，是對(duì)切削加工的有益補(bǔ)充和豐富，具有較高的實(shí)用及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

3)本發(fā)明只有一個(gè)打磨頭和打磨制動(dòng)組件，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且易于加工，其制造成本也可顯著降低。

4)本發(fā)明通過正向和逆向打磨，可避免打磨末端無法打磨的問題，同時(shí)，也可對(duì)接打磨紋路，滿足質(zhì)量要求。

本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說明書來實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說明：

圖1為本發(fā)明的三維圖；

圖2為本發(fā)明的主視圖；

圖3為圖2的左視圖；

圖4為本發(fā)明的剖視圖；

圖5為圖4的局部放大圖。

附圖標(biāo)記：

1-打磨頭組件；2-打磨制動(dòng)組件；3-氣動(dòng)馬達(dá)；4-打磨頭；5-外殼；6-軸向進(jìn)氣孔；7-徑向氣道；8-傾斜氣孔；9-環(huán)狀儲(chǔ)氣腔；10-彈性輪；11-進(jìn)氣孔；12-轉(zhuǎn)軸；13-固定架；14-滑塊；15-限位塊；16-彈性墊；17-限位凸臺(tái)。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

如圖1-4所示，一種內(nèi)孔打磨設(shè)備，包括打磨頭組件1和打磨制動(dòng)組件2，具體的，打磨頭組件包括氣動(dòng)馬達(dá)3和與馬達(dá)轉(zhuǎn)軸可拆卸固定的打磨頭4，打磨制動(dòng)組件包括外殼5和設(shè)置在外殼內(nèi)相互獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)氣路、制動(dòng)氣路及行進(jìn)氣路，本實(shí)施例的外殼為一端開口、一端封閉的圓柱筒，氣動(dòng)馬達(dá)從開口端進(jìn)入圓柱筒內(nèi)與其固定，驅(qū)動(dòng)氣路為設(shè)置在圓柱筒封閉端與氣動(dòng)馬達(dá)氣路連通的軸向進(jìn)氣孔6，壓縮空氣從軸向進(jìn)氣孔進(jìn)入，推動(dòng)氣動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)打磨頭工作，

如圖5所示，制動(dòng)氣路包括設(shè)置在外殼外表面上與外部氣源連通的環(huán)狀儲(chǔ)氣腔9和多個(gè)均布在儲(chǔ)氣腔圓周方向垂直指向加工內(nèi)壁的徑向氣道7，任一所述徑向氣道上設(shè)置有止動(dòng)器，止動(dòng)器包括彈性輪10、轉(zhuǎn)軸12、固定架13和滑塊14，彈性輪通過轉(zhuǎn)軸固定所述固定架上，滑塊可滑動(dòng)設(shè)置在徑向氣道上，一端與彈性輪固定架固定，一端通過限位塊15限制在儲(chǔ)氣腔內(nèi)，限位塊與滑塊可拆卸連接固定，其尺寸應(yīng)大于徑向氣道的直徑，壓縮空氣從徑向氣道吹出氣流，氣流推動(dòng)限位塊、滑塊及固定架，并推動(dòng)彈性輪垂直貼緊于加工內(nèi)壁，如圖5所述，同時(shí)，由于止動(dòng)器在圓周方向均均設(shè)置，因此，對(duì)打磨制動(dòng)組件的多個(gè)壓緊力是均勻的，使其更固定效果更好。

行進(jìn)氣路為多個(gè)均布在圓柱筒筒體圓周方向與軸向方向呈一定夾角指向加工內(nèi)壁的傾斜氣孔8，本實(shí)施例的一定夾角α為0-30°，如圖4所示，眾所周知，與軸線呈任意夾角，均存在側(cè)向分力，因此，理論上，平行于軸線方向其產(chǎn)生的空氣推力是最大的，但本發(fā)明的行進(jìn)實(shí)際上是一種倒退操作，其氣孔前方存在打磨頭，打磨頭會(huì)對(duì)空氣流產(chǎn)生阻擋，減弱空氣推力，且打磨頭轉(zhuǎn)軸長(zhǎng)度又不能設(shè)計(jì)過長(zhǎng)，因此，一定夾角α最優(yōu)為10-20°，其大于這個(gè)角度則會(huì)產(chǎn)生過大的分力，軸向空氣推力減小，小于這個(gè)角度則會(huì)受到打磨頭的阻擋，減弱空氣推力。

作為本實(shí)施例的改進(jìn)，環(huán)狀儲(chǔ)氣腔9通過進(jìn)氣孔11與外部氣源連通，如圖3所示，多個(gè)徑向氣道與環(huán)狀儲(chǔ)氣腔連通，通過環(huán)狀儲(chǔ)氣腔可保證多個(gè)徑向氣道的出氣壓力的一致性，從而使打磨制動(dòng)組件的多個(gè)作用力更加均勻一致，進(jìn)一步提高其工作的可靠性。

作為本實(shí)施例的改進(jìn)，外殼上還設(shè)置有可與加工內(nèi)壁貼合固定的彈性制動(dòng)氣囊，彈性制動(dòng)氣囊也呈環(huán)狀設(shè)置在外殼上，當(dāng)需要進(jìn)一步制動(dòng)時(shí)，可對(duì)彈性制動(dòng)氣囊充氣，其在氣壓作用下，其膨脹與加工內(nèi)壁貼合固定，提高摩擦阻尼和摩擦力。

作為本實(shí)施例的改進(jìn)，外殼后端設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)打磨設(shè)備在內(nèi)壁移動(dòng)的行進(jìn)驅(qū)動(dòng)翼，本實(shí)施例的行進(jìn)驅(qū)動(dòng)翼與氣動(dòng)馬達(dá)連接，可在氣動(dòng)馬達(dá)的作用下旋轉(zhuǎn)工作，并產(chǎn)生向前或向后行進(jìn)驅(qū)動(dòng)力，可補(bǔ)充行進(jìn)氣路的行進(jìn)驅(qū)動(dòng)的不足，也可抵消行進(jìn)氣路的驅(qū)動(dòng)力，提高或降低行進(jìn)速度。

本實(shí)施例中，徑向氣道與限位塊限位處設(shè)置有一限位凸臺(tái)17，限位凸臺(tái)17與限位塊設(shè)置有彈性墊16，止動(dòng)器停止工作時(shí)，在彈性墊的彈力恢復(fù)力作用下，彈性輪退回作為移動(dòng)滾輪，通過合適的設(shè)計(jì)，其變形可以很小，由面接觸變?yōu)辄c(diǎn)接觸或線接觸，可大幅減小打磨設(shè)備移動(dòng)時(shí)與加工內(nèi)壁之間的摩擦力，從而減小移動(dòng)阻力。

采用如上的內(nèi)孔打磨設(shè)備的打磨方法，包括如下步驟：

S1、將驅(qū)動(dòng)氣路、制動(dòng)氣路及行進(jìn)氣路分別與外部氣源連通，并在連通的管路上設(shè)置控制閥；

S2、將打磨設(shè)備放置在打磨初始端，啟動(dòng)制動(dòng)氣路和驅(qū)動(dòng)氣路的控制閥，打磨設(shè)備開始工作，并在制動(dòng)氣路的作用下，彈性輪彈性變形，將打磨設(shè)備固定在打磨位置；

S3、當(dāng)打磨頭打磨完成其與自身長(zhǎng)度相當(dāng)?shù)膬?nèi)孔區(qū)域、且其質(zhì)量達(dá)到設(shè)定要求時(shí)，關(guān)閉制動(dòng)氣路和驅(qū)動(dòng)氣路的控制閥，彈性輪彈性恢復(fù)，與加工內(nèi)壁之間的摩擦力減小，啟動(dòng)行進(jìn)氣路的控制閥，在空氣推力下，打磨設(shè)備倒退；

S4、打磨設(shè)備倒退一個(gè)小于打磨頭長(zhǎng)度的距離后，關(guān)閉行進(jìn)氣路的控制閥，啟動(dòng)制動(dòng)氣路和驅(qū)動(dòng)氣路的控制閥，彈性輪彈性變形，將打磨設(shè)備固定在打磨位置；

S5、重復(fù)S3、S4，直至打磨至打磨末端，由于制動(dòng)組件退出打磨末端無法制動(dòng)，因此，需要反向打磨；

S6、將打磨設(shè)備放置在打磨末端，啟動(dòng)制動(dòng)氣路和驅(qū)動(dòng)氣路的控制閥，彈性輪彈性變形，將打磨設(shè)備固定在打磨位置；

S7、當(dāng)打磨頭打磨完成其與自身長(zhǎng)度相當(dāng)?shù)膬?nèi)孔區(qū)域、且質(zhì)量達(dá)到設(shè)定要求時(shí)，關(guān)閉制動(dòng)氣路和驅(qū)動(dòng)氣路的控制閥，啟動(dòng)行進(jìn)氣路的控制閥，彈性輪彈性恢復(fù)，與加工內(nèi)壁之間的摩擦力減小，啟動(dòng)行進(jìn)氣路的控制閥，在空氣推力下，打磨設(shè)備倒退；

S8、打磨設(shè)備倒退一個(gè)小于打磨頭長(zhǎng)度的距離后，關(guān)閉行進(jìn)氣路的控制閥，啟動(dòng)制動(dòng)氣路和驅(qū)動(dòng)氣路的控制閥，彈性輪彈性變形，將打磨設(shè)備固定在打磨位置；

S9、重復(fù)S7、S8，直至打磨結(jié)束。

當(dāng)然，根據(jù)需要也可以采取邊打磨邊倒退的方式進(jìn)行。

本實(shí)施例的技術(shù)效果：

1)本發(fā)明通過三個(gè)相互獨(dú)立的氣路分別提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力、制動(dòng)動(dòng)力及移動(dòng)動(dòng)力，并通過彈性輪提供制動(dòng)阻尼，實(shí)現(xiàn)在內(nèi)孔內(nèi)的打磨操作，取消了現(xiàn)有技術(shù)的長(zhǎng)刀桿，其切削點(diǎn)剛度得到大幅增加，加工質(zhì)量得到顯著改善，可有效解決長(zhǎng)管型零件的內(nèi)壁加工存在的加工質(zhì)量問題。

2)本發(fā)明適用于任意長(zhǎng)度的內(nèi)孔加工，促進(jìn)了長(zhǎng)內(nèi)孔加工的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性及可靠性，是對(duì)切削加工的有益補(bǔ)充和豐富，具有較高的實(shí)用及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

3)本發(fā)明只有一個(gè)打磨頭和打磨制動(dòng)組件，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且易于加工，其制造成本也可顯著降低。

4)本發(fā)明通過正向和逆向打磨，可避免打磨末端無法打磨的問題，同時(shí)，也可對(duì)接打磨紋路，滿足質(zhì)量要求。

最后說明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。