CN102615559A - 大型铣齿机大锥孔主轴外圆精加工装置和加工方法 - Google Patents

大型铣齿机大锥孔主轴外圆精加工装置和加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种大型铣齿机大锥孔主轴外圆精加工装置和加工方法，包括芯轴体、堵、锥盘、锥套、锥面垫圈、球面垫圈、圆螺母、螺栓及垫圈。其特征是：芯轴体的一端的外圆周面上设有锥盘，该端部外侧还设有轴堵，锥盘、堵与芯轴体焊接成一体，并与主轴通过螺栓连接；芯轴体的另一端上，自芯轴体端部向中部依次穿装有螺母、球面垫圈、锥面垫圈和锥套，螺母与芯轴体的外螺纹连接，球面垫圈的球面与锥面垫圈的内侧锥面邻接，锥面垫圈的圆柱端面与锥套的圆柱端面邻接，锥套的锥面抵住主轴的内孔倒角面。优点是：本发明结构简单、易于制造、使用方便、安全可靠，保证了主轴的精度要求和加工质量，缩短了加工工时，提高了生产效率。

Description

大型铣齿机大锥孔主轴外圆精加工装置和加工方法
技术领域
本发明属于机械加工领域，特别是涉及一种大型铣齿机大锥孔主轴外圆精加工装置和加工方法。
背景技术
主轴是所有机床的关键件，铣齿机的主轴也不例外。主轴的设计要求很严格，无论尺寸精度还是锥孔与外锥及与装轴承的外圆的粗糙度和形位公差都很高。主轴的加工质量如何将直接影响机床的精度，甚至导致机床超标而报废。故主轴的加工很关键，特别是主轴外圆的精加工尤为重要。
目前，主轴外圆的精加工装置主要采用锥度分级芯轴或大顶尖。由于锥度芯轴是根据内孔的尺寸精度要求需分级制作，只做一个芯轴无法保证加工要求，因此需要制作数个芯轴。此外，锥度芯轴长度随着工件的长度而加长，产品规格加大带来主轴长度增大重量增加，甚至使生产厂的设备根本无法满足加工要求；芯轴内孔尺寸的增加也没有相应的大顶尖匹配。因此保证主轴的加工尺寸精度及形位公差具有很大难度，不仅操作繁琐、生产效率低，而且还存在安全隐患。特别是随着军工、风电、矿山等行业的需求，齿轮机床必须向大型、精密、高速方面发展。机床的高精度、大型化，带来零件的尺寸、重量加大和精度等级的提高，给加工带来诸多不便；大型零件特别是重要件、关键件及关键工序等的机加工就受到严重挑战。因此，如何应用新工艺新技术进行技术创新就迫在眉睫。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种大型铣齿机大锥孔主轴外圆精加工装置和加工方法，该装置和加工方法保证了主轴的精度要求和加工质量，减少了加工工时，提高了生产效率。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种大型铣齿机大锥孔主轴外圆精加工装置，包括芯轴体、堵、锥盘、锥套、锥面垫圈、球面垫圈、圆螺母、螺栓及垫圈。其特征是：芯轴体的一端的外圆周面上设有锥盘，该端部外侧还设有轴堵，锥盘、堵与芯轴体焊接成一体，并与主轴通过螺栓连接；芯轴体的另一端上，自芯轴体端部向中部依次穿装有螺母、球面垫圈、锥面垫圈和锥套，螺母与芯轴体的外螺纹连接，球面垫圈的球面与锥面垫圈的内侧锥面邻接，锥面垫圈的圆柱端面与锥套的圆柱端面邻接，锥套的锥面抵住主轴的内孔倒角面。
大型铣齿机大锥孔主轴外圆精加工方法，其特征在于：包括使用权利要求1所述的大锥孔主轴外圆精加工装置的四道工序：一、氮化-冰冷处理前的外磨序；二、氮化-冰冷处理后的外磨序；三、定性处理后的外磨序；四、超精磨序；使用本装置时应先检验或修磨芯轴的定位基面，利用被加工主轴端面的螺孔，使用紧固件将芯轴上的锥盘与主轴锥孔压紧，另一端采用锥面垫圈、球面垫圈和螺母将芯轴体的锥套与主轴内孔的倒角锁紧，使本装置与被加工主轴成为一体进行超精磨的加工。
本发明具有的优点和积极效果是：由于本发明采用上述技术方案，操作时，操作时，将被加工主轴装在芯轴体上，先以被加工主轴一端的锥孔锥面和锥孔端面为基准，利用被加工主轴端面的螺孔，使用螺栓、垫圈将芯轴上的锥盘与主轴锥孔压紧；再以被加工主轴另一端的内孔倒角面为基准，通过锥面垫圈、球面垫圈和圆螺母将芯轴体上的锥套与主轴内孔的倒角锁紧，使本装置与被加工主轴成为一体。采用本装置精加工主轴外圆无论尺寸精度还是形位公差均能达到要求，进而保证了主轴的加工质量。本装置不仅结构简单、易于制造、使用方便、安全可靠，还缩短了加工工时，大幅度提高加工质量和生产率，降低加工成本增加经济效益。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是采用本发明加工的主轴示意图。
图中：1、螺栓；2、垫圈；3、轴堵；4、锥盘；5、芯轴体；6、主轴；7、锥套；8、锥面垫圈；9、球面垫圈；10、圆螺母。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1，大型铣齿机大锥孔主轴外圆精加工装置，被加工主轴安装在芯轴体5上，芯轴体5的一端的外圆周面上设有锥盘4，该端部外侧还设有轴堵3，锥盘4、堵3与芯轴体5焊接成一体，且通过螺栓1、垫圈2与主轴6连接；芯轴体5的另一端上自芯轴体端部向中部依次穿装有圆螺母10、球面垫圈9、锥面垫圈8和锥套7，螺母10与芯轴体6的外螺纹连接，球面垫圈9的球面与锥面垫圈8的内侧锥面邻接，锥面垫圈8的圆柱端面与锥套7的圆柱端面邻接，锥套7的锥面抵住主轴6的内孔倒角面。
请参阅图2，图2为采用本装置加工的主轴6，其主要尺寸、公差及精度要求是，单位为mm：1、材质：38CrMoAlA；热处理：T275D0.5-900(螺纹除外)；2、尺寸：最大外圆直径
Figure BDA0000154884110000031
最大锥孔直径
Figure BDA0000154884110000032
锥度1∶20；最小内孔直径
Figure BDA0000154884110000033
倒角2×30°、粗糙度0.4；总长732；外锥大端尺寸
Figure BDA0000154884110000034
锥度1∶20；装轴承外圆
Figure BDA0000154884110000035
主轴两端面分别有6个螺钉孔；3要求：以两处装轴承外圆为基准A和B；粗糙度0.8；与轴承配磨间隙0.003-0.008；圆度、同轴度、平行度分别为：0.001、
Figure BDA0000154884110000036
0.002；外锥和锥孔粗糙度0.4；与基准A和B跳动0.002、同轴度
Figure BDA0000154884110000037
大端尺寸的端面与基准A和B垂直度
Figure BDA0000154884110000038
大型铣齿机大锥孔主轴外圆精加工方法
由图2可见主轴的设计要求很严格，无论尺寸精度还是锥孔与外锥及与轴承配合的外圆以及粗糙度和形位公差精度都很高。因此主轴的工艺很复杂，为保证加工精度使其组织稳定，主轴外圆的精加工需要如下四道工序。
包括使用权利要求1所述的大锥孔主轴外圆精加工装置的四道工序：一、氮化-冰冷处理前的外磨序；二、氮化-冰冷处理后的外磨序；三、定性处理后的外磨序；四、超精磨工序。使用本装置时应先检验或修磨芯轴的定位基面，利用被加工主轴端面的螺孔，使用紧固件将芯轴上的锥盘与主轴锥孔压紧，另一端采用锥面垫圈、球面垫圈和螺母将芯轴体的锥套与主轴内孔的倒角锁紧，使本装置与被加工主轴成为一体进行超精磨的加工。
为了减轻重量，将图1中的芯轴体5做成盲孔端面焊接轴堵3使芯轴体成为空心，锥盘4与芯轴体通过焊接的方法使之成为一体；二是将图2中所示的被加工主轴6装在芯轴体5上，首先以被加工主轴6一端的锥孔锥面和锥孔端面为基准，利用被加工主轴端面的螺孔，使用螺栓1、垫圈2将芯轴上的锥盘4与主轴锥孔压紧；然后以被加工主轴6另一端内孔倒角面为基准，采用锥面垫圈8、球面垫圈9和圆螺母10将芯轴体5的锥套7与主轴内孔的倒角锁紧，这样本装置与被加工主轴就成为一体。
主轴外圆精加工的步骤为：
一、氮化-冰冷处理前的外磨序。找正基准A、B两外圆跳动不大于0.03∶1、磨各外圆留磨0.18-0.20并要求基准A、B两外圆尺寸一致(工艺用)；2、1∶20锥外圆留磨0.18-0.20并与环规配接触面75％以上；3、各外圆跳动不大于0.01。
二、氮化-冰冷处理后的外磨序。找正基准A、B两外圆跳动不大于0.008∶1、磨各外圆留磨0.10-0.12并要求基准A、B两外圆尺寸一致(工艺用)；2、1∶20锥外圆留磨0.10-0.12并与环规配接触面80％以上；3、圆度允差、锥度允差均达到0.0015。
三、定性处理后的外磨序。找正基准A、B两外圆跳动不大于0.004∶1、磨各外圆留磨0.06-0.07并要求基准A、B两外圆尺寸一致(工艺用)；2、1∶20锥外圆留磨0.06-0.07并与环规配接触面85％以上；3、圆度允差、锥度允差均达到0.001。
四、超精磨序，此序首先检验或修磨芯轴的定位端面，平直度不大于0.001端面跳动不大于0.001，再将将图2中所示的被加工主轴6装在芯轴体5上，以被加工主轴一端的锥孔和锥孔端面为基准，利用被加工主轴端面的螺孔，使用螺栓1、垫圈2将芯轴上的锥盘4与主轴锥孔压紧；另一端采用锥面垫圈8、球面垫圈9和圆螺母10将芯轴体5的锥套7与主轴内孔的倒角锁紧，然后找正基准A、B两外圆跳动不大于0.0012∶1、磨各外圆至要求；2、磨基准A、B外圆分别与轴承配磨保证间隙0.003-0.008并做标记；3、磨1∶20锥外圆至要求并与环规配接触面90％以上。要求：基准A、B两外圆的同轴度
Figure BDA0000154884110000041
做至
Figure BDA0000154884110000042
锥外圆及其它重要外圆对基准A、B跳动允差0.0015；其余保证设计要求。最后通过该装置两端高精度的中心孔就确保了被加工主轴外圆的设计要求和加工质量，经检验无论尺寸精度还是形位公差均能达到要求收到了良好的效果。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种大型铣齿机大锥孔主轴外圆精加工装置，包括芯轴体、堵、锥盘、锥套、锥面垫圈、球面垫圈、圆螺母、螺栓及垫圈。其特征是：芯轴体的一端的外圆周面上设有锥盘，该端部外侧还设有轴堵，锥盘、堵与芯轴体焊接成一体，并与主轴通过螺栓连接；芯轴体的另一端上，自芯轴体端部向中部依次穿装有螺母、球面垫圈、锥面垫圈和锥套，螺母与芯轴体的外螺纹连接，球面垫圈的球面与锥面垫圈的内侧锥面邻接，锥面垫圈的圆柱端面与锥套的圆柱端面邻接，锥套的锥面抵住主轴的内孔倒角面。
2.一种大型铣齿机大锥孔主轴外圆精加工方法，其特征在于：包括使用权利要求1所述的大锥孔主轴外圆精加工装置的四道工序：一、氮化-冰冷处理前的外磨序；二、氮化-冰冷处理后的外磨序；三、定性处理后的外磨序；四、超精磨序；使用本装置时应先检验或修磨芯轴的定位基面，利用被加工主轴端面的螺孔，使用紧固件将芯轴上的锥盘与主轴锥孔压紧，另一端采用锥面垫圈、球面垫圈和螺母将芯轴体的锥套与主轴内孔的倒角锁紧，使本装置与被加工主轴成为一体进行超精磨的加工。
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