[发明专利]具有可更换双弓形浮动套筒夹头的精密顶尖

说明书

技术领域

本发明涉及精密加工机械零件的工具，尤其是涉及配有可更换双弓形浮动套筒夹头的精密顶尖，用于精密加工机械零件，它有效地建立精密制造基准面并允许使用较小轴向加工力。

发明背景

像齿轮、轴承座圈、轴颈、螺纹等等之类的机械零件的精密加工，在许多应用中尤其是在航空航天工业的应用中属于最重要的应用。为保证机械零件的精密加工，大多数制造工业使用计算机数字控制(CNC)加工技术，其中的计算机系统用于控制和校准加工器件，如刀具、砂轮，它们用在特定的加工工序中。在应用CNC技术以一种可重复的方式保证机械零件的精密加工有极精确的公差的同时，在机械零件精密加工中成功地应用CNC技术的先决条件是，需要相对于加工设备建立工件的精密制造基准面(本文中使用的工件是精密加工之前的机械零件)。虽然计算机系统能够以极精确的公差和可重复性控制和校准加工设备的操作，但是如果相对于加工设备的工件的实际位置，即加工基准不能建立并不能从高的精度和可重复性被保持，这种计算机控制的精度和可重复性意义不大。

专业化工具一般应用于精密机械加工和尤其CNC精密机械加工，以便将工件可加工的与加工设备安装固定在一起。这类专业化工具具有双重功用。这类专业化工具的首要功用是根据工件为精密机械加工建立加工基准。为此，这类专业化工具以高精度即精确公差制造，以便使这类专业化工具“合格”，即签定保证它们具有为工件精确建立所需制造基准的构形。第二，这类专业化工具用于在机械加工中对工件施加轴向机械力。轴向机械力是借助于精加工工件的加工设备使工件精确分度的先决条件。

目前，在机械零件精密加工中用于建立制造基准的一种专业化工具示范性地表示在图1。该工具包括头架顶尖HC和尾架顶尖TC，可操作地相配合以确定固定在它们之间的工件WP的精密加工制造基准，并对工件WP施加一轴向机械力，其中工件WP能够分度，以便精密机械加工。作为示范性地表示在图1的工件WP，它是本专利申请的受让人Sikosky飞机公司设计的，S-92^TM直升机传动装置中3级复合行星齿轮系的一个复合行星齿轮，复合行星齿轮WP要经过几个分开的精密机械加工，包括切削加工形成第一行星齿轮1PP和第二行星齿轮2PP的齿，和磨削加工确定轴承组件的轴承座圈RW，这些轴承在S-92^TM3级复合行星齿轮系中支承复合行星齿轮。

头架顶尖HC和尾架顶尖TC作为实心的构件，由任何普通的工具钢或不锈钢的金属坯料精密制造而成，其分别包括啮合部ES_HC、ES_TC和整体部IS_HC、IS_TC。整体部IS_HC、IS_TC成形以便头架顶尖HC和尾架顶尖TC能够容易与普通的加工设备结合成为一体。由于头架顶尖HC和尾架顶尖TC与加工设备结合成一体，头架顶尖HC和尾架顶尖TC对工件WP施加轴向机械力AMF，以便借助于加工设备，头架顶尖HC的旋转运动使工件WP的分度，即工件WP的精确旋转运动，以便工件WP的精密加工。在轴向机械力AMF作用期间，尾架顶尖TC仍是“死的”，即在尾架顶尖TC和工件WP之间有相对转动；或是“活的”，即含有轴承，这样根据通过尾架顶尖TC施加的轴向机械力AMF，尾架顶尖TC和工件WP之间无相对转动，这在下文的进一步细节中讨论。

各啮合部分ES_HC、ES_TC被精密制造，即通过磨削以便具获得基准面DS_HC、DS_TC。对于本文已描述的工具实施例，所制造的基准面DS_HC、DS_TC，它相对于由头架和尾架顶尖HC、TC与加工设备结合在一起所确定的中心线C_L形成30度(30°)标准角度。本领域的技术人员应知道其他标准角度如38°(或甚至非标准角度)，也可以用于确定其他头架顶尖HC、尾架顶尖TC结合的基准面DS_HC、DS_TC，以便精密机械加工。