[发明专利]一种环形火焰筒浮动壁瓦片螺桩加工装置及方法

说明书

【技术领域】

本发明属于机械加工领域，尤其涉及一种环形火焰筒浮动壁瓦片螺桩加工装置及方法。

【背景技术】

浮动壁瓦片是某新型航空发动机燃烧室环形火焰筒上的内隔热片，一个火焰筒上使用一百多个浮动壁瓦片，浮动壁瓦片贴靠在火焰筒流道壁面上，通过瓦片上的螺桩与火焰筒内外壁相连。如图1和图2所示，一般有内环瓦片和外环瓦片，而每一个瓦片上均带有多个螺桩，螺桩在曲面各点的法线方向上，并与瓦片铸造成一体。螺桩外径精铸到螺纹外径尺寸，但螺桩上的螺纹需要切削加工。

由于铸造误差影响，瓦片上的几个螺桩之间的相互位置误差较大，螺桩到瓦片周边距离误差也较大，不能一次定位装夹、靠数控编程或靠夹具精确定位加工所有螺桩螺纹。

由于瓦片是曲面片体，每个螺桩在曲面各点的法线方向，理论上讲，最好采用带工作台旋转和主轴头旋转的五坐标加工中心加工。但实际上，由于几个螺桩之间的位置误差影响，必须分别找正每个螺桩的方向和位置，并将找正结果输入专用程序，找正非常繁琐，输入耗时、且易出错。

而要在三坐标机床上加工螺桩螺纹，就必须分别使每个螺桩的方向与工作台垂直，也就是与机床主轴方向一致。这需要借助夹具分别调整每个螺桩的方向，并通过找正确定每个螺桩的中心位置，调整和找正需要消耗较多时间，辅助工作时间太长，生产效率太低。

目前使用的一种方法是在摇臂钻床上进行套丝，具体方法是：

1)将定位套筒夹持到主轴钻夹中。

2)将定位套筒外圆与要套丝的螺桩外圆靠贴，采用夹具调整螺桩方位，观察螺桩外圆与套筒外圆沿母线方向的间隙，使上、下间隙均匀，然后锁住夹具位置，这样就将螺桩调整到了与工作台垂直。

3)然后抬起定位套筒，调整钻床主轴位置，使瓦片螺桩顺利插入定位套筒孔中，然后锁紧钻床主轴定位，这样就将钻床主轴中心线与瓦片螺桩中心线调整同心了。

4)卸下定位套筒。

5)换上装有倒角刀的倒角刀架。

6)倒角。

7)去除倒角毛刺。

8)卸下倒角刀架。

9)换上装有铰刀的铰刀架。

10)套铰螺桩外圆。

11)卸下铰刀架。

12)换上装有板牙的板牙架。

13)套丝。

14)卸下板牙架。

这样就完成了一个螺桩的套丝操作。重复以上步骤，分别加工其余4个螺桩，完成一个瓦片的加工。

这种方法有以下不足：

1)采用夹具调整螺桩方位，目视观察定位套筒外圆与螺桩外圆间隙来调整螺桩与工作台垂直，由于螺桩很短，目视观察误差较大。目视调整需仔细观察，反复调整，比较耗时。

2)采用瓦片螺桩插入定位套筒内孔的方法定中心，由于螺桩外圆存在铸造误差，配合间隙较大，定位误差较大。

3)每一个螺桩需要“装拆定位套筒、装拆倒角刀架、装拆铰刀架、装拆板牙架”这四个反复的拆装过程，都要使用工具装拆夹紧，消耗时间多，对生产效率影响很大。

经过现场实际检测，加工5个螺桩的一个瓦片平均工作时间27分钟。考虑工间休息等因素，一个钳工一个工作班8小时内仅能加工16个瓦片。而一台火焰筒上需要一百多个瓦片，这样的生产效率明显不适合批产需求。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种环形火焰筒浮动壁瓦片螺桩加工装置及方法，该装置能够快速准确地对待加工的螺桩进行定位，加工方法效率高。

为了达到上述目的，本发明加工装置采用如下技术方案：

包括用于加工瓦片上螺桩端部倒角的车床，以及用于加工螺桩上螺纹的摇臂钻床；车床上设置有车床夹具和车刀，摇臂钻床上设置有定位装置、套丝装置以及用于固定瓦片的套丝夹具；

车床夹具包括用于夹紧螺桩的自动定心两爪卡盘，自动定心两爪卡盘与车床主轴同心；

定位装置包括一端安装在摇臂钻床主轴上的板牙架，以及同轴套在板牙架另一端上的定心套，定心套的端部设置有锥形的顶尖孔，螺桩端部的倒角能够完全伸入该顶尖孔内且与顶尖孔的内壁相贴；

套丝装置包括在板牙架内同轴安装的板牙。

进一步地，套丝装置还包括能够同轴套在板牙架上的铰刀架，铰刀架的端部安装铰刀。

进一步地，定心套和铰刀架均能够通过挡销固定在板牙架上。

进一步地，车床夹具还包括固定在车床上的底座，自动定心两爪卡盘安装在底座上，自动定心两爪卡盘上设置有能够同步移动的第一卡爪和第二卡爪(14)。