專利名稱：可脹式組合鏜磨頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可在鏜磨操作中作一定范圍調(diào)節(jié)的可脹式鏜磨頭或稱鏜磨心軸，更具體地，涉及一種組合式鏜磨心軸，它含有一個在其一側(cè)沿其全長延伸一條縱長切口的管式研磨套筒，一個用來在鏜磨操作時將上述套筒固定在工作位置內(nèi)的籠形件，一個管狀驅(qū)動件，和一個導(dǎo)圈或稱導(dǎo)引件，上述全部構(gòu)件同軸地安裝，構(gòu)成鏜磨頭的標(biāo)準(zhǔn)化組件部分。裝配后，該組合式鏜磨頭有一穿透其全長的內(nèi)通道，協(xié)同地承接一縱長擴(kuò)張件或稱楔形件，該擴(kuò)張件或楔形件可在上述標(biāo)準(zhǔn)化組件內(nèi)作軸向移動，使研磨套筒沿其全長均勻地?cái)U(kuò)張，以增大或減小它的直徑。本發(fā)明的鏜磨心軸結(jié)構(gòu)特別適用于多行程搪磨工藝，其特點(diǎn)是在鏜磨操作過程中可以增大或減小鏜磨頭的直徑。采用本發(fā)明的鏜磨頭可以加工出均勻而精確地搪磨的工件表面，而且具有大得多的搪磨直徑調(diào)節(jié)范圍。與此同時，它還可以快速而方便地拆卸和更換鏜磨頭的各種零件。
過去，已經(jīng)設(shè)計(jì)出和制造出多種類型廣泛應(yīng)用的鏜磨心軸和其他鏜磨裝置。美國專利No.5，022，196公開和闡述的多行程可調(diào)鏜磨心軸是十分值得注意的這類裝置。這些鏜磨心軸結(jié)構(gòu)使操作者可獲得比早先公知的可調(diào)式鏜磨頭結(jié)構(gòu)特別是單道直通的鏜磨裝置更均勻、更精確地鏜磨的工件表面，并且有大得多的鏜磨直徑調(diào)節(jié)范圍，上述這些大都在美國專利No.5，022，196中認(rèn)可和討論過。
雖然在一種鏜磨頭中的這些特征代表了鏜磨技術(shù)的重要進(jìn)步，但是仍然希望改善可脹式鏜磨頭的設(shè)計(jì)，以便使之更容易和更經(jīng)濟(jì)地加工、更簡便地操作、在搪磨操作中更快速和方便地進(jìn)行調(diào)節(jié)，與此同時，仍要保持所加工的工件質(zhì)量。本發(fā)明組合式鏜磨頭體現(xiàn)了上述的全部特點(diǎn)，并代表對于美國專利No.5，022，196所述的用于某種搪磨工藝的鏜磨頭結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)。
本發(fā)明提出一種可安裝在鏜床上轉(zhuǎn)動的組合式鏜磨頭或鏜磨心軸的結(jié)構(gòu)和操作，所述鏜磨心軸含有一個同軸地安裝在一個組合式的大致為管狀的鏜磨組件內(nèi)的管狀研磨套筒，所述鏜磨組件有一個穿透全長的內(nèi)通道用來可插入地接納一個可在其內(nèi)作軸向移動的長形擴(kuò)張件或楔形件。管狀鏜磨組件包含一個位于其一端部上并做成可由與普通鏜床相聯(lián)的心軸機(jī)構(gòu)來支持和剛性固緊的驅(qū)動件，一個帶有用來螺紋連接驅(qū)動件的相對端部的一個端部和用來接納研磨套筒的另一相對端部的籠形件，一個固定在籠形件的相對的端部用來支持和固緊研磨套筒于其工作位置上的導(dǎo)圈或稱導(dǎo)引件。
上述研磨套筒有內(nèi)表面和外表面，其內(nèi)表面沿基本上整個長度帶有錐度、而外表面則有若干沿圓周隔開并徑向向外凸起的縱長部分或凸塊，該凸塊與沿圓周隔開公布的縱向凹入部分或溝道相鄰接，每個溝道的溝道面沿其幾乎全長帶有縱向錐度，該錐度的大小與上述套筒之內(nèi)表面的縱向錐度相同。這種錐度關(guān)系對于本發(fā)明鏜磨心軸結(jié)構(gòu)是很重要的，因?yàn)檎沁@種研磨套筒的內(nèi)表面與溝道面間的特殊結(jié)構(gòu)關(guān)系形成了沿套筒長度上的均勻的壁厚，而這種均勻的壁厚則保證了在擴(kuò)張件沿軸向移動時研磨套筒可更均勻的擴(kuò)張和收縮。同時，研磨套筒的一個溝道面包括一條穿透套筒壁厚沿其全長延伸的狹縫或槽，以便當(dāng)擴(kuò)張件在其內(nèi)部作軸向前進(jìn)和后縮時能夠使該零件作徑向的擴(kuò)張和收縮，如果套筒的壁厚不能保持沿其長度大體上均勻而是有其他變化的話，便會嚴(yán)重影響套筒的均勻擴(kuò)張和收縮。
注意到下面一點(diǎn)是很重量的，研磨套筒上沿圓周隔開分布的縱向凸塊之最外表面不像相鄰的凹入溝道部分那樣帶有縱向錐度，而是與研磨套筒的軸線平行地延伸的。這些凸塊的最外表面是粘附有磨料粒子的鏜磨表面，這些表面全部位于沿研磨套筒全長的大體上為圓柱形的鏜磨包絡(luò)面上。這就使凸塊的研磨表面在鏜磨操作時保持與工件表面的有效接合，而且，重要的是，還允許這些研磨凸塊表面在鏜磨操作中均勻地沿它們的長度作徑向的擴(kuò)張(這一點(diǎn)下文將要說明)，因此，可加工出更均勻更精確的鏜磨的工件表面。
上述籠形件有若干沿圓周隔開分布的在其一端縱向延伸的指狀件，當(dāng)上述研磨套筒與籠形件強(qiáng)制地接合時，每個指狀件與套筒上相應(yīng)的各溝道相匹配并位于相應(yīng)的溝道中?；\形指狀件有一內(nèi)表面和一外表面，其內(nèi)表面沿其基本上整個長度也帶有錐度，該錐度的大小與研磨套筒的溝道面的縱向錐度相同。上述籠形件的結(jié)構(gòu)使得在研磨套筒完全進(jìn)入工作接合、而且每個指狀件置入各相應(yīng)的套筒溝道時，每個溝道面與每個對應(yīng)指狀件的內(nèi)表面相對著，并相隔一定間距。這一點(diǎn)也是重要的，其理由將在下面說明。
上述的導(dǎo)圈或?qū)б谄湟欢藥в型咕墸硪欢藙t做成斜面。導(dǎo)引件的凸緣的大小使它能在導(dǎo)圈與籠形件同軸對準(zhǔn)時可固定在籠形件的相對端部上。導(dǎo)圈的斜面端用作一導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，將鏜磨心軸導(dǎo)入待鏜磨工件的孔內(nèi)。
上述擴(kuò)張件或稱楔形件的一部分外表面也帶有縱向錐度，該錐度的大小與置入擴(kuò)張件的研磨套筒之內(nèi)表面的錐度相同，當(dāng)擴(kuò)張件裝入鏜磨頭時其帶錐度的部分穿入套筒并與套筒同心地對準(zhǔn)。擴(kuò)張件的其余部分則是沿全長度呈圓柱形，該部分的直徑小于它的帶錐度部分的最小直徑。這就意味著，當(dāng)擴(kuò)張件置入組合式鏜磨頭內(nèi)時，它的帶錐度部分的外表面便與研磨套筒之內(nèi)表面處于表面之間接觸的狀態(tài)。擴(kuò)張件與研磨套筒之間的這種特殊的結(jié)構(gòu)安排使得套筒的直徑能夠在擴(kuò)張件穿過它作軸向移動時沿其全長作均勻的脹大和縮小。另外，擴(kuò)張件的一端固定到與鏜床相聯(lián)的機(jī)構(gòu)上，通過該機(jī)構(gòu)使擴(kuò)張件與研磨套筒間產(chǎn)生相對的軸向移動，以改變套筒外表面的直徑。
在搪磨操作時，上述鏜磨心軸繞其轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動。由于在搪磨操作時包括研磨套筒和擴(kuò)張件在內(nèi)的全部心軸組件都在轉(zhuǎn)動，同時擴(kuò)張件又在其中作軸向移動，所以，阻止研磨套筒與擴(kuò)張件間的相對轉(zhuǎn)動是很重要的。在美國專利No.5，022，196中，公開了幾種阻止這種相對轉(zhuǎn)動的鍵控機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)有專利所公開的每一種這樣的結(jié)構(gòu)都納入本發(fā)明的研磨套筒和擴(kuò)張件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，以便使上述每個構(gòu)件在擴(kuò)張件插入套筒內(nèi)時可與另一構(gòu)件協(xié)同地接合。上述這些鍵控機(jī)構(gòu)使鏜磨心軸的制造成本提高，并且規(guī)定對于給定的研磨套筒只能用一種程度的擴(kuò)張件。
本發(fā)明的鏜磨心軸結(jié)構(gòu)不采用上述美國專利公開的鍵控結(jié)構(gòu)，而是相反，上述磨頭的鍵控機(jī)構(gòu)設(shè)在與心軸連接的轉(zhuǎn)動構(gòu)件上，因此在心軸本身無需包括特定的鍵控機(jī)構(gòu)，這就使制造上述心軸的成本比現(xiàn)有技術(shù)有所降低，而且還具有更大的通用性，因?yàn)樗辉傩枰褂锰囟ǖ墓苁界M磨組件和帶有給定的擴(kuò)張件的研磨套筒。上述結(jié)構(gòu)還允許若干不同的研磨套筒用于同一籠形件上，這些套筒分別具有處于不同鏜磨直徑上的研磨表面?？梢灶A(yù)料，對于本發(fā)明的給定的驅(qū)動件同樣可以互換地使用不同尺寸的籠形件以及不同尺寸的擴(kuò)張件和導(dǎo)引件。這就大大提高了上述鏜磨頭的性能。
因此，本發(fā)明的主要目的是提出一種用于精確而均勻地精磨加工工件表面的組合式的、并可脹大和收縮的鏜磨心軸的結(jié)構(gòu)和操作方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種組合式鏜磨頭，其中研磨套筒的結(jié)構(gòu)可使之在鏜磨操作時能均勻地?cái)U(kuò)張和收縮。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種組合式鏜磨頭，可以在不從鏜床上卸下整個心軸的情況下拆卸和更換鏜磨構(gòu)件。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種組合式鏜磨頭，可以在不從鏜床上卸下整個心軸的情況下拆卸和更換磨頭的各種零件。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種組合式鏜磨頭，它無需在研磨件與擴(kuò)張件之間使用特別的鍵控機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種組合式鏜磨頭，其結(jié)構(gòu)允許若干個研磨套筒以及若干個擴(kuò)張件與一個給定的心軸組件互換地使用。
本發(fā)明的又一個目的是提出一種可脹式組合鏜磨頭的結(jié)構(gòu)，該磨頭具有改進(jìn)的機(jī)構(gòu)使冷卻液在鏜磨操作時環(huán)繞研磨套筒流過，以便沖走從被鏜磨工件上磨下來的坯料，這些坯料如果積累在研磨套筒的溝道內(nèi)時會劃傷或擦傷鏜磨工件的表面。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種可脹式鏜磨頭，它特別適用于搪磨較大直徑的孔例如往復(fù)式發(fā)動機(jī)用的連桿軸頸孔。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種可脹式組合鏜磨頭，它可以在同一個籠形件上有效地裝上各種不同鏜磨表面直徑的研磨套筒。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種更容易而且更經(jīng)濟(jì)地制造的鏜磨心軸。
通過下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說明，熟悉本專業(yè)的人員將會對本發(fā)明的上述的和其他的目的以及優(yōu)點(diǎn)更加了解，附圖中

圖1是按照本發(fā)明構(gòu)成的組合式鏜磨心軸的側(cè)視圖;
圖2是本發(fā)明的可脹式研磨套筒的端視圖，該視圖是該套筒插入擴(kuò)張件的一端的視圖;
圖3是從圖2的3-3線切開的研磨套筒的軸向剖視圖;
圖4是本發(fā)明協(xié)同地接納圖2、3所示研磨套筒的籠形件的放大端視圖，該視圖是籠形件插入研磨套筒的一端的端視圖;
圖5是沿圖4的5-5線剖切的籠形件的軸向剖視圖;
圖6是分解側(cè)視圖，示出驅(qū)動件、籠形件、研磨套筒和導(dǎo)引件是如何定位而彼此互相接合的。
圖7是沿圖1的7-7線截取的局部剖視圖;
圖8是擴(kuò)張件或稱楔形件的側(cè)視圖，該擴(kuò)張件被圖6所示組合件的各個零件共同地接納在它們之內(nèi);
圖9是圖8擴(kuò)張件的端視圖，示出它的六角形頭部形狀;和圖10是沿圖1的10-10線剖切的本發(fā)明的鏜磨心軸的放大橫剖面圖。
參看附圖，尤其要注意它們的標(biāo)號，在這些圖中，相同的標(biāo)號代表同樣的零件，圖1的標(biāo)號10代表按本發(fā)明設(shè)計(jì)的鏜磨頭或稱鏜磨心軸，該心軸10包含一個帶有共用通道的組合式管狀搪磨組件12，所述通道穿透整個組件12，并協(xié)同地接納一個長形擴(kuò)張件或稱楔形組件14。組合式搪磨組件含有一個驅(qū)動件13(見圖1和6)、一個籠形件18(見圖1、4、5、6和10)、和一個導(dǎo)圈或稱導(dǎo)引件20(見圖1、6和7)。驅(qū)動件13(見圖56)有一個端部17，其形狀做成連接到普通鏜床的主軸機(jī)構(gòu)(未示出)上并剛性地固緊，在它的相對端部有一帶螺紋的構(gòu)件15，用來與籠形件18的一端實(shí)行螺紋連接。導(dǎo)圈或稱導(dǎo)引件20由若干穿過埋頭小孔23的螺釘或其他固緊件22固定在籠形件18的另一端部，上述埋頭小孔23沿圓周分布在籠形件的指狀件44上，這一點(diǎn)下面再加說明。研磨套筒24可轉(zhuǎn)動地安裝在籠形件18之內(nèi)，這一點(diǎn)也在下面再加說明。
如圖2和3所示，研磨套筒24有一個內(nèi)表面26和一個外表面28，所述內(nèi)表面26形成一個穿透套筒24整個長度的通道27，所述外表面則有若干沿圓周隔開分布的縱向溝道29，每條溝道29有一個凹入在相對并平行的側(cè)壁32之間的平面溝道面30，所有的溝道面30是彼此等寬的。外表面28還有若干沿圓周隔開分布的縱長凸塊34，每個凸塊34隔開一對溝道29，并帶有一沿其全長延伸的縱向搪磨表面36，該鏜磨表面36由每個凸塊34徑向上距離研磨套筒24之縱軸線最遠(yuǎn)處的部位形成。在最佳實(shí)施例中，搪磨表面36基本上是平的，在該平面上至少有一部分涂覆或涂敷一種研磨材料例如加入適宜粘結(jié)劑的金剛石顆粒材料或立方體氮化硼顆粒材料或其他的硬質(zhì)材料，這些研磨材料的用途在現(xiàn)有搪磨技術(shù)中是眾所周知的。雖然圖2和3示出的帶磨料的搪磨表面36是按彼此隔開的溝槽式排列的，但也可用其他的許多種不同的磨具形式，這取決于所要求的具體用途和所用的研磨材料的類型。
研磨套筒24還有一條穿過一條溝道29的溝道面30的狹長切口38(見圖2和6)。下面將帶有切口38的溝道29稱為可脹式溝道29′，如圖2所示。狹長切口38延伸過套筒24一側(cè)的全長，以便當(dāng)擴(kuò)張件14在通道27內(nèi)作軸向移動時使套筒24作均勻的膨脹和收縮。為了便于下面的討論，下文將直接與可脹式溝道29′相對的那條溝道29稱為驅(qū)動溝道29″。
重要的一點(diǎn)是，研磨套筒24的內(nèi)表面26在有整個長度上帶有錐度，在圖3以角度標(biāo)號A更清楚地示出這一點(diǎn)。套筒通道27的橫截面直徑在插入擴(kuò)張件14的端部40具有最大值，而在其相對的另一端42則有最小值。注意，圖3所示的套筒內(nèi)表面的錐度是為了清楚起見而作了一些夸張的，在實(shí)際的裝置中，這一錐度是相當(dāng)微小的。由于在套筒24的全長上壁厚均勻時它可達(dá)到均勻的脹大和收縮，所以溝道平面30在縱向也帶有與內(nèi)表面26相同的錐度，這就保證了套筒24可能在最大程度上具有壁厚均勻性。
參看圖4和5，若干個沿圓周隔開分布的指狀件44從籠形件18的管部50的一端縱向伸出，對應(yīng)于研磨套筒24的每條溝道29，就有一個指狀件44，每個指狀件44有一個橫向凹入的內(nèi)表面46、一個橫向凸出的外表面48和兩個相對且平行的側(cè)面49。每個指狀件44的寬度小于構(gòu)成各溝道29的相對側(cè)壁32之間的距離。每對相鄰指狀件44構(gòu)成在它們之間的縱長切口或開口45，若干縱長切口45沿圓周彼此隔開分布于各指狀件44之間，如圖5和6所示。
指狀件44的內(nèi)表面46也沿縱向帶有與研磨套筒溝道面30相同的錐度，在圖5用角度標(biāo)號A示出這一錐度。從圖4和10可以更清楚地看出，籠形指狀件44彼此是按照隔開相對的關(guān)系沿圓周分布的。兩相對指狀件44的內(nèi)表面46之間的距離是這樣的當(dāng)研磨套筒24相對于籠形件18定位和取向，而使每個指狀件44與各溝道29對準(zhǔn)，而且各溝道面30構(gòu)形的錐體處在平行于由各指狀件44的內(nèi)表面46構(gòu)成的錐體的狀態(tài)時，研磨套筒24可完全插入并接納在籠形指狀件44之間，以便使溝道面30定位于與指狀件內(nèi)表面46對準(zhǔn)的位置，如圖6和10所示。這樣定位和連接后，指狀件內(nèi)表面46與溝道面30并不處于同平面鄰接的關(guān)系，而是相反，在該兩個相配面之間存在一個空間。設(shè)計(jì)這個空間是由于要使套筒24可在籠形件18內(nèi)作一定程度的向前滑動，而這一有限的移動是借助套筒24之相對端42緊靠籠形管部分50而實(shí)現(xiàn)的，而且，重要的是，允許套筒24可在溝道面30不與指狀件44直接接觸的情況下產(chǎn)生擴(kuò)張。這就阻止了在套筒24擴(kuò)張過程中指狀件44發(fā)生彎曲或其他變形。
必須注意，指狀件44的外表面48是平行于籠形件18的縱軸線的，這就意味著指狀件44的一端比另一端厚些，每個指狀件44的較厚的端部形成了帶有籠形管狀部分50的一端并從該端部縱向延伸的均勻結(jié)構(gòu)的基準(zhǔn)，如圖5和6所示。因此可知每個指狀件44的內(nèi)表面46是呈錐狀的，且每個指狀件44的最厚處位于該指狀件44與籠形管部50合并的基準(zhǔn)處。這也就提高了每個指狀件44在它與籠形管部50連接點(diǎn)上的強(qiáng)度和剛度，同時，也防止了在套筒24滑動地安裝到籠形件18時指狀件內(nèi)表面46與套筒溝道面30之間發(fā)生結(jié)構(gòu)干擾。
如圖1、5和6所示，沿每個指狀件44的長度上有若干小孔52，這些小孔52用來使冷卻液在搪磨過程中循環(huán)流過和包圍研磨套筒24，以便在搪磨過程中所產(chǎn)生的坯料切屑未堆積起來之前便將落在套筒24上或粘附在套筒24上的切屑沖掉，設(shè)置小孔52大大減少了堆積和集中在套筒溝道29內(nèi)以及側(cè)壁32與指狀件44之間的坯料切屑，或使這些部位積存的坯料切屑減至最少，從而可望有助于防止搪磨工件表面的擦傷或劃傷，否則，切屑堆積起來時便會擦傷或劃傷工件的表面。還應(yīng)注意到，指狀件44的內(nèi)表面46的凹度能保證，即使套筒24擴(kuò)張到使溝道面30緊壓在它們各自的指狀件44上的程度，也會在每一指狀件44的凹狀內(nèi)表面46與相對應(yīng)的溝道平面30之間形成一種隧道式的通道，使搪磨冷卻液連續(xù)地流過這種通道。
如圖5所示，在籠形管部50上與指狀件44相對的一端還設(shè)置了一個帶螺紋的構(gòu)件54，該構(gòu)件54與位于驅(qū)動件13上相對應(yīng)的構(gòu)件15協(xié)同地連接，以便將籠形件18活動地固定于其上。這種結(jié)構(gòu)使操作者在需要的時候快速而方便地從鏜磨頭10卸下并更換籠形件18，而不必從鏜床上卸下驅(qū)動件13?？紤]到這一點(diǎn)，籠形管部50還包含一條從一端至另一端穿透管部的通道51(見圖6)，該通道51用來接納擴(kuò)張件14的至少一部分，這在下面還要說明。
圖6示出驅(qū)動件13、籠形件18、磨具套筒24和導(dǎo)圈或?qū)б?0是如何定位以及如何互相對準(zhǔn)以便協(xié)同地接合的。當(dāng)套筒24與籠形件8同軸對準(zhǔn)時，搪磨表面36與套筒24的縱軸線在徑向上的距離比指狀件44的內(nèi)表面46與該軸線的距離更遠(yuǎn)。這就意味著，各指狀件44必須對準(zhǔn)各套筒溝道29，凸起的搪磨凸塊34必須對準(zhǔn)各縱長切口45，套筒24才可在它們之間滑動地插入籠形件18內(nèi)?？紤]到這一點(diǎn)，籠形件切口45的尺寸必須做成能夠容納上述搪磨凸塊34。由于指狀件44比套筒24的長度長，所以，當(dāng)各指狀件44在其各套筒溝道29內(nèi)定位并且相對的套筒端部42靠緊籠形管部50時，每個指狀件44帶有埋頭小孔23的一部分便凸出在套筒端部40之外。然后，使導(dǎo)引件20同軸地對準(zhǔn)籠形件18，并將導(dǎo)引件20上的凸緣55可滑動地裝入籠形件18內(nèi)，從而使指狀件44上的埋頭小孔23疊合在凸緣55上(見圖1)。位于凸緣55上的螺孔56沿圓周隔開分布，當(dāng)導(dǎo)引件20與籠形件18同軸地對準(zhǔn)并且接合時，螺孔56與埋頭孔23重合并對準(zhǔn)。這就意味著孔56要設(shè)置成與埋頭小孔23對準(zhǔn)，從而使螺釘或其他緊固件22可以分別地通過它們而插入，以便牢牢地固緊與籠形件18接合的導(dǎo)引件20，如圖7所示。導(dǎo)引件20也包含一條完全穿通的通道21(見圖6)，用來可插入地接納擴(kuò)張件14。
示于圖8和9的擴(kuò)張件或稱楔入組件14可滑動地套入研磨套筒24的通道27和管式搪磨組件12內(nèi)，包括插入到導(dǎo)圈20的通道21和籠形管部50的通道51內(nèi)，并穿過驅(qū)動件13的通道16內(nèi)。擴(kuò)張件14之一端有一個帶外螺紋的部分57，用來固定到鏜床的構(gòu)件(未示出)上，以便使擴(kuò)張件14相對于研磨套筒24作軸向移動。在擴(kuò)張件14之另一端有一個六角形頭部58，該六角形頭部58用來以比擴(kuò)張件14工作時所受扭矩更大的扭矩將帶螺紋端部57固緊在鏜床上，這樣就可防止擴(kuò)張件14在工作時從鏜床上脫離。
擴(kuò)張件14還有一個從六角形頭部58向其中間部位逐漸變小的軸向圓錐形外表面60(見圖8)，和一個從其帶螺紋端部57局部延伸的大致為圓柱形的外表面62。該圓柱形外表面62的橫截面直徑小于圓錐擴(kuò)張表面部分60的最小橫截面直徑，并且小于延伸穿過管式搪磨組件12的互相對準(zhǔn)的通道21、51和16的最小橫截面的直徑和穿過研磨套筒24的通道27的最小橫截面的直徑。因此，當(dāng)擴(kuò)張件14沿軸向插入管式搪磨件12和研磨套筒24時，其圓柱形外表面62可穿過組件20、24、18和13各自的通道而不受阻礙。
擴(kuò)張件14的圓錐形外表面60的錐度與研磨套筒24的內(nèi)表面26的錐度是相同的。這就意味著當(dāng)研磨套筒24在籠形件18內(nèi)正確地取向，并且擴(kuò)張件14穿過鏜磨組件12及在通道21、27、51和16內(nèi)滑動地定位時(見圖1)，擴(kuò)張件14的圓錐形外表面60便與套筒組件24的內(nèi)表面26處于表面間接觸的狀態(tài)。正是表面26和60的這種表面間的匹配使得研磨套筒24能夠在擴(kuò)張件14穿過其內(nèi)部作軸向移動時沿其整個長度均勻地?cái)U(kuò)張和收縮，這就是說，套筒24的全長(包括凸起的搪磨表面36)均勻地?cái)U(kuò)張和收縮。套筒24的均勻擴(kuò)張使得沿搪磨表面36長度上的搪磨壓力保持基本恒定，因此可產(chǎn)生更均勻和更精確的搪磨工件表面。
如上所述并從圖10可清楚看出，籠形件18的指狀件44是沿圓周排列組成對置的指狀件對，有一對這樣的對置的指狀件44是彼此等寬的，而且比其它指狀件44對要寬些。為了下文所述的理由，當(dāng)套筒24滑動地置于籠形件18內(nèi)時，需要將一對較寬的指狀件44放入可脹式溝道29內(nèi)。在這方面必須注意到，當(dāng)套筒24擴(kuò)張時，驅(qū)動溝道29″的位置比其他溝道29的變化小。因此，很顯然，除了可脹式溝道29′外，每個其他溝道都要求在它們各自側(cè)壁32與位于側(cè)壁間的相對指狀件側(cè)邊49之間有足夠的空間，以防止在研磨套筒24遭受最大擴(kuò)張時每個側(cè)壁32與相鄰指狀件的邊緣49接觸。這樣，就可防止指狀件44受套筒24的擴(kuò)張的干擾，同時，保護(hù)指狀件44不會受到來自套筒24的橫向壓力，這種壓力會使指狀件44彎曲、斷裂或疲勞，并在搪磨操作中發(fā)生材料失效。
將一對較寬的指狀件44置入可脹式溝道29′內(nèi)不會有損壞指狀件44的危險(xiǎn)，也不會有關(guān)于套筒擴(kuò)張的任何問題，因?yàn)榭擅浭綔系?9′的側(cè)壁32在套筒24擴(kuò)張時會因受力而彼此離開從而離開相對的指狀件側(cè)邊表面49。同樣地，在驅(qū)動溝道29″置入另一個較寬的指狀件44也不可能損壞指狀件44，也不會出現(xiàn)任何干擾套筒擴(kuò)張的問題，因?yàn)樵谔淄矓U(kuò)張時，驅(qū)動溝道29″的位置極少變化或者根本沒有變化。但是，將較寬的指狀件44置入任何其他的溝道29時便會侵犯防止這些溝道29的側(cè)壁32與較寬指狀件44的各相對側(cè)邊表面49相接觸所需要的空間，這就是說，套筒24沿其全長的均勻擴(kuò)張可能受到阻礙或妨礙，這取決于在具體的搪磨操作時所要求的套筒擴(kuò)張的量。因此，重要的是，當(dāng)套筒24置入籠形件18內(nèi)時，永遠(yuǎn)要使較寬的指狀件44與溝道29′和29″套準(zhǔn)。
由于研磨套筒24是自由地在管式搪磨組件12內(nèi)自由浮動的，所以，轉(zhuǎn)動力從管式搪磨組件12傳遞到套筒24的唯一途徑是通過由任何指狀件側(cè)邊表面49對任何相對溝道側(cè)壁32施加的力。根據(jù)上述理由，只有置入可脹式溝道29′和驅(qū)動溝道29″的較寬指狀件44才能分別與鄰近的套筒側(cè)壁32接觸，而不會在套筒24擴(kuò)張時發(fā)生損壞，而且不會減小套筒24的最大擴(kuò)張范圍。在這方面，當(dāng)研磨套筒24擴(kuò)張時，置入可脹式溝道29′內(nèi)的指狀件44將不再與其側(cè)壁32接觸，因此，該指狀件不能將轉(zhuǎn)動力從籠形件18傳到套筒24上。所以，只有置入驅(qū)動溝道29″的指狀件44才能將轉(zhuǎn)動力從籠形件18傳遞到研磨套筒24上。從籠形件18到套筒24以它們間最小的轉(zhuǎn)差率傳遞轉(zhuǎn)動力也是本裝置的優(yōu)點(diǎn)，所以轉(zhuǎn)差率與置入驅(qū)動溝道29″的指狀件44的寬度成反比。因此，在驅(qū)動溝道29″內(nèi)設(shè)置一個較寬的指狀件，也是重要的。由于置入驅(qū)動溝道29″內(nèi)的指狀件44在搪磨操作時要承受比其他指狀件44更大的應(yīng)力，故也應(yīng)提高設(shè)在驅(qū)動溝道29″內(nèi)的較寬指狀件的強(qiáng)度及工作壽命。
應(yīng)當(dāng)注意，較窄的指狀件44的唯一功用是使套筒24在搪磨操作時處于穩(wěn)定狀態(tài)。還應(yīng)注意，使置入可脹式溝道29′的指狀件44的寬度與在籠形件18與套筒24之間傳遞轉(zhuǎn)動力的相對指狀件44的寬度相同的理由有二，即(1)如果相對的指狀件44是等寬的，制造籠形件18就更容易而且更經(jīng)濟(jì)，(2)如果置入驅(qū)動溝道29″的相對指狀件44在使用中損壞或表現(xiàn)出磨損或撕裂，它可作為附加的具有適宜于傳輸轉(zhuǎn)動力的寬度的指狀件44。也就是說，如果置于驅(qū)動溝道29″的較寬的指狀件44由于某種原因出了故障，那么就可以從籠形件18卸下套筒24并重新調(diào)整取向，使原先置于可脹式溝道29′的相對的指狀件44處在驅(qū)動溝道29″內(nèi)，這不僅可延長籠形件18的使用壽命，而且在成本效益上也合算。
通過理想地施加一個比管式搪磨件12在搪磨操作中遭受到的扭力矩大得多的摩擦力，將驅(qū)動件13固定在鏜床上。在一般的搪磨操作中，擴(kuò)張件14很少經(jīng)受扭轉(zhuǎn)載荷。但是，如果在特殊的搪磨操作中受到的扭矩克服了將管式搪磨件12固定到鏜床上的磨擦力時，擴(kuò)張件14的錐形外表面60與研磨套筒24之內(nèi)表面26之間的摩擦力也足以克服這種扭矩，從而對套筒24和管式搪磨件12提供所需的轉(zhuǎn)動力。必須注意，這是擴(kuò)張件14受到扭矩的唯一情況，即使在這種少見的情況下，本發(fā)明的研磨套筒24也可以沿其全長均勻地?cái)U(kuò)張和收縮。
籠形件18的管部50也有一對分別穿過該件側(cè)壁的相對小孔64，用來形成一種可插入一長形件(未示出)的機(jī)構(gòu)，使長形件起到一個連桿或板手的作用，以便使籠形件18固緊在驅(qū)動件13上或從驅(qū)動件13松開。因此，籠形件18可輕而易舉地快速從驅(qū)動件13卸下或固定到驅(qū)動件13上，就使操作者能方便地更換不同尺寸的籠形件18，或者換下一個損壞的籠形件，而不必花時間從鏜床卸下驅(qū)動件13，再將驅(qū)動件13裝到鏜床上去。同樣地，導(dǎo)引件20可以容易地從籠形件18卸下，使操作者可以快速更換研磨套筒24而不必卸下籠形件18或驅(qū)動件13，因此，很快就看得出本發(fā)明的管式搪磨組件12由于標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)帶來的節(jié)省時間的優(yōu)點(diǎn)。
再一點(diǎn)也很重要，本發(fā)明的鏜磨心軸10的標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)使得若干個帶有位于不同半徑高度或不同搪磨直徑上的凸起搪磨表面36的不同研磨套筒24可以互換地用于同一籠形件18，以擴(kuò)大本發(fā)明的鏜磨頭10的搪磨的直徑的正常范圍?？梢灶A(yù)料，若干不同的擴(kuò)張件以及若干不同的導(dǎo)引件同樣地可互換地與本發(fā)明的鏜磨頭10的各種標(biāo)準(zhǔn)件一起使用，以便進(jìn)一步增大采用這種鏜磨頭10可達(dá)到的搪磨直徑的范圍。在這方面，任何一組不同的套筒24、不同的籠形件18、不同的擴(kuò)張件14和不同的導(dǎo)引件20都可以做成不同的尺寸和形狀，以便互相交換地連接，并與同一驅(qū)動件13連接。事實(shí)上，一個套筒24可用來鏜出某一范圍的搪磨直徑，然后，用其他的套筒來增大和達(dá)到更大的搪磨直徑范圍。還可以認(rèn)識并預(yù)料到，對研磨套筒24以及對籠形件18和導(dǎo)引件20的其他結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)同樣可以達(dá)到這一目的。上述這種性能大大地增加本發(fā)明鏜磨頭10的可用性和多用性。
可以認(rèn)識并預(yù)料到，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，組合件18、13和20可能以各種相互組合形式而作成整體，盡管上面所述的本發(fā)明鏜磨心軸10的組合性能的好處和優(yōu)點(diǎn)可能有所犧牲。例如，管式搪磨組件12可制成整體件、兩塊件或三塊件結(jié)構(gòu)。同理，驅(qū)動件13和籠形件18也可制成一個整體件，籠形件18和導(dǎo)引件20同樣可按某些改型做成一個整體件，或者13、18和20全部三個件做成一個可協(xié)同地接納研磨套筒24的一個整體件。本發(fā)明心軸的各零件的其他變化和組合也是同樣可以預(yù)料到的。
因此，上面已經(jīng)展示并描述了一種新型的鏜磨頭結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可滿足力圖達(dá)到的全部目的和優(yōu)點(diǎn)。但是，熟悉本技術(shù)的人們在了解本說明書和附圖以后將會明白本發(fā)明裝置的許多變化、改進(jìn)、改變和其他應(yīng)用和用途。所有這些不違背本發(fā)明精神和范圍的改變、改進(jìn)、變化和其他應(yīng)用和用途都應(yīng)認(rèn)為是包含在僅由下述權(quán)利要求限定的本發(fā)明之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在搪磨操作時可以調(diào)節(jié)的鏜磨心軸，含有一個長形管式件，在其一端帶有將它連接到鏜床上的機(jī)構(gòu)，它有若干沿圓周相隔分布的縱向延伸的切口；一個管式搪磨件，它有內(nèi)表面和外表面，所述內(nèi)表面沿其長度帶有錐度，所述外表面帶有若干徑向向外凸起的沿圓周隔開分布的搪磨部分，它們分別與上述長形管式件的縱長切口的空間相對應(yīng)，上述的每個徑向向外凸起的搪磨部分有一個在其上面形成的研磨表面；通過上述管狀搪磨件的一端的機(jī)構(gòu)，它允許該搪磨件的直徑在鏜磨操作時沿其大致整個長度均勻地?cái)U(kuò)張和縮??；和一個穿過上述長形管式件設(shè)置的長形擴(kuò)張件，該擴(kuò)張件有一個沿其長度之至少一部分帶有錐度的外表面，該外表面的錐度與上述管式搪磨件內(nèi)表面的錐度相同，上述擴(kuò)張件的錐形部分與上述搪磨件的錐形內(nèi)表面按表面之間相接觸的形式可滑動地接合，在上述擴(kuò)張件的一端帶有連接機(jī)構(gòu)，用來將它連接到使該擴(kuò)張件產(chǎn)生相對于上述長形管式件的縱向移動的機(jī)構(gòu)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的鏜磨心軸，其特征在于，通過上述長形管式搪磨件的一側(cè)的上述機(jī)構(gòu)是一條沿其全長延伸的狹長開口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的鏜磨心軸，其特征在于，在上述長形管式件的一端用來將它連接在鏜床上的上述機(jī)構(gòu)包含一個驅(qū)動件，該驅(qū)動件與上述長形管式件是協(xié)同地接合的。
4.根據(jù)權(quán)利要求的鏜磨心軸，其特征在于，它含有保持管式搪磨件與長形管式件在搪磨操作時的有效接合的機(jī)構(gòu)。
5.一種在搪磨操作時可以調(diào)節(jié)并可繞其轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動的鏜磨心軸，包括一個長形管式組件，該組件有一內(nèi)表面、一外表面、若干個沿圓周相隔并沿其一部分縱向延伸的切口，和鄰近該組件之一端用來將該轉(zhuǎn)動組件連接到鏜床上的機(jī)構(gòu);一個大致為管式的套筒，可置入上述管式組件內(nèi)，該套筒有一個大致沿其全長帶有錐度的內(nèi)表面，并有一個帶有若干徑向向外凸起的沿圓周隔開分布的凸塊的外表面，它與上述管式組件中的縱長切口的間隔相對應(yīng)，每一個上述的徑向凸起的搪磨凸塊有一與工件接合的研磨表面，該凸塊表面沿套筒的至少一部分，并且分別位于上述管式組件的縱長切口內(nèi)，上述的與工件接合的研磨表面全部在一個基本上為圓柱形的包絡(luò)面上;穿透上述套筒件之一側(cè)沿其全長延伸的機(jī)構(gòu)，它允許上述套筒在鏜磨操作時沿徑向大致均勻地?cái)U(kuò)張和縮小;和一個長形擴(kuò)張件，穿過上述管式組件內(nèi)，它有至少一部分是帶錐度的外表面，當(dāng)上述擴(kuò)張件置入并延伸穿過上述管式組件時，上述套筒的錐形內(nèi)表面就按表面間相接合的方式與上述擴(kuò)張件的帶錐度的外表面接觸，上述擴(kuò)張件的一端具有與鏜床的機(jī)構(gòu)連接以使在轉(zhuǎn)動時使上述管式組件與上述擴(kuò)張件之間產(chǎn)生相對的縱向移動的機(jī)構(gòu)，從而在搪磨操作時改變上述套筒的外表面的直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的鏜磨心軸，其特征在于，穿透上述套筒之一側(cè)的上述機(jī)構(gòu)是一條沿其長度方向延伸的縱長開口。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的鏜磨心軸，其特征在于，上述管式組件包含一個驅(qū)動件、一個籠形件、和一個導(dǎo)圈，上述每個零件都有一條穿透的內(nèi)通道，并各自帶有可使它們彼此縱向?qū)?zhǔn)并固緊在一起的機(jī)構(gòu)，所以，當(dāng)上述各零件固緊在一起時，上述穿通各零件的通道處于互相對準(zhǔn)的狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的鏜磨心軸，其特征于，上述的多個沿圓周隔開分布的縱向延伸的切口位于上述籠形件上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的鏜磨心軸，其特征在于，上述導(dǎo)圈支持著在搪磨操作時有效地接合在上述籠形件內(nèi)的上述套筒。
10.一種在鏜磨操作中可以調(diào)節(jié)的鏜磨心軸，含有一個長形管式件，該管式件之一端部鄰接有用來安裝到鏜床上的機(jī)構(gòu)，在該長形管式件之另一端有若干沿圓柱相隔分布的縱向延伸的指狀件，該多個指狀件之間各構(gòu)成若干個沿圓周相隔分布的縱向延伸的切口;一個管式搪磨件可滑動地置于上述多個沿圓周相隔分布的縱向指狀件之間，它有內(nèi)表面和外表面，上述內(nèi)表面沿其全長帶有錐度，上述外表面有若干沿圓周隔開分布的向外凸起的搪磨表面，上述的每一個搪磨表面都定位于并且容納在上述長形管式件的相應(yīng)的縱長切口內(nèi);一條通過上述管式搪磨件并沿其全長延伸的長形切口，它使上述管式件的直徑在搪磨操作時要以擴(kuò)大和縮小;和一個可穿過上述管式搪磨組件和上述長形管式件而設(shè)置的長形擴(kuò)張件，該擴(kuò)張件有一個至少沿其部分長度帶有錐度的外表面，該外表面的錐度與上述鏜磨件之內(nèi)表面的錐度是相同的，從而，使上述擴(kuò)張件的帶錐度部分可按表面間接觸的方式與上述搪磨件的帶錐度的內(nèi)表面滑動地接合，上述擴(kuò)張件還有支持與上述長形管式件有效地接合的上述搪磨件的機(jī)構(gòu)，和連接到上述擴(kuò)張件的一端上使上述擴(kuò)張件相對于上述搪磨件作縱向移動的機(jī)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的鏜磨心軸，其特征在于，上述的管式搪磨件有若干沿圓周隔開分布的溝道，每條溝道分別位于各對相鄰的搪磨表面之間，其尺寸做成可滑動地容納一個與上述長形管式件相連的對應(yīng)的縱長指狀件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的鏜磨心軸，其特征在于，每一條上述的溝道沿其長度上帶有縱向錐度，該錐度的大小與上述搪磨件的內(nèi)表面對應(yīng)的錐度相同。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的鏜磨心軸，其特征在于，上述的多個指狀件分別帶有一內(nèi)表面，每一個上述的指狀件的內(nèi)表面帶有縱向錐度，該錐度的大小與上述溝道的縱向錐度相同。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的鏜磨心軸，其特征在于，上述的多個指狀件分別帶有若干小孔。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的鏜磨心軸，其特征在于，上述的多個指狀件是成對地對置安排的，每一對對置的指狀件具有相同的寬度。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的鏜磨心軸，其特征在于，在上述對置的指狀件對中，有一對指狀件的寬度大于其他對的指狀件的寬度。
17.一種在搪磨操作時可以調(diào)節(jié)的并繞其轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動的鏜磨心軸，含有一個長形管式件，該管式件的一個端部具有用來將它安裝到鏜床上并與鏜床構(gòu)件一起轉(zhuǎn)動的機(jī)構(gòu)，另一端上則帶有若干沿圓周分布并縱向延伸的指狀件，上述的多個縱長指狀件之間形成了管式件上的空間;一個大致2為管狀的套筒件，它可滑動地置于由上述多個指狀件形成的管的空間內(nèi)，上述的管式套筒件具有內(nèi)表面和外表面，該內(nèi)表面沿其全長帶有錐度，上述外表面有若干沿圓周隔開分布的縱向延伸的溝道和若干沿圓周隔開分布的徑向向外凸出的搪磨部分，每一個上述的搪磨部分有一個在其上形成的研磨表面，每一個上述的沿圓周隔開分布的縱向延伸的溝道的位置在上述套筒件滑動地置入由上述的若干指狀件形成的管的空間內(nèi)時可分別接納一個對應(yīng)的縱長指狀件;穿透上述套筒件沿其全長延伸并可使之在搪磨操作時進(jìn)行擴(kuò)張或收縮的機(jī)構(gòu);和一個穿過上述套筒件設(shè)置的長形擴(kuò)張件，該擴(kuò)張件有一個沿其長度的至少一部分帶有錐度的外表面，所述錐度與上述套筒件的內(nèi)表面的錐度相同，當(dāng)上述擴(kuò)張件穿入上述套筒件時，它的帶有上述錐度的外表面與上述套筒件的帶錐度的內(nèi)表面處于表面-表面接觸的狀態(tài)，在上述擴(kuò)張件的一個端部帶有一個用來將它連接到一種機(jī)構(gòu)上的機(jī)構(gòu)，以便在該機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動時使擴(kuò)張件產(chǎn)生相對于上述套筒件的縱向移動，從而在搪磨操作時改變上述套筒件的直徑。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的鏜磨心軸，其特征在于，上述的穿透上述套筒件的一側(cè)沿其全長延伸的機(jī)構(gòu)是一條縱長切口。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的鏜磨心軸，其特征在于，上述多個指狀件的各自內(nèi)表面都帶有錐度，該錐度的大小與上述管式套筒件內(nèi)表面的錐度相同。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的鏜磨心軸，其特征在于，上述的多條溝道中每一條都大致沿其長度帶有縱向錐度，該錐度的大小與上述多個指狀件的內(nèi)表面的錐度相同。
21.根據(jù)權(quán)利要求17的鏜磨心軸，其特征在于，上述的多個指狀件帶有隔開分布的小孔。
22.根據(jù)權(quán)利要求17的鏜磨心軸，其特征在于，上述擴(kuò)張件在靠近其相對端部有一種機(jī)構(gòu)用來承接一種機(jī)床以便將擴(kuò)張件牢牢固定在該機(jī)床上，從而使上述擴(kuò)張件產(chǎn)生相對于上述套筒件的縱向移動。
全文摘要
鏜磨心軸有一個由驅(qū)動件、可與搪磨套筒滑動連接的籠形件和用來將套筒固定在籠形件上的導(dǎo)圈組成的管狀組合式搪磨組件。穿透全長的內(nèi)通道裝入了一個沿軸向移動的擴(kuò)張件。上述套筒的內(nèi)表面帶有錐度、外表面帶有沿圓周隔開分布的、形成研磨表面的縱長凸塊，套筒上還有一可徑向地?cái)U(kuò)張或收縮的、沿全長延伸的縱長切口。上述擴(kuò)張件的部分外表面帶有與套筒內(nèi)表面相同的縱向錐度，在鏜磨操作中，當(dāng)擴(kuò)張件作軸向移動時，就均勻地改變套筒的直徑。
文檔編號B24B33/08GK1093963SQ9311708
公開日1994年10月26日 申請日期1993年9月1日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月22日
發(fā)明者約翰·J·斯齊莫格 申請人:森南產(chǎn)品公司