CN106975988A - 主轴锥孔研磨机及其在线修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种主轴锥孔研磨机，下滑座固定在机床工作台面上，下滑座向上通过两组滚动直线导轨副与上滑座滚动连接，上滑座与下滑座之间另外设置有丝杠传动机构；上滑座上表面安装有主轴外壳，主轴外壳上部通孔两端轴承一中共同套装有主轴，主轴前端的莫氏2号锥柄安装有砂轮，主轴后端伸出通孔套装有主轴带轮，电机的电机带轮与主轴带轮传动连接；下滑座后端轴承二中套装有丝杠，丝杠尾端固定安装有手轮；上滑座后端下表面连接有上滑座丝母，丝杠圆周表面的外螺纹与上滑座丝母的内螺纹配合套接。本发明还公开了一种对主轴锥孔的在线修复方法。本发明的装置及方法，结构简单，工作可靠。

Description

主轴锥孔研磨机及其在线修复方法
技术领域
本发明属于金属加工及装备制造技术领域，涉及一种主轴锥孔研磨机，本发明还涉及对主轴锥孔的在线修复方法。
背景技术
目前各类数控铣镗床已经广泛应用于金属加工行业，以实现各种铸、锻、焊等结构复杂的高精度零件的粗、半精、精加工，机床具有铣削、镗削、钻孔、铰孔、攻丝、扩孔、锪孔等功能；配备各种附件铣头及回转工作台，实现工件一次装夹，多面加工，一机多用；具有节省工艺装备，缩短生产准备周期，提高工作效率，降低成产成本等优点，获得良好的经济效益。
虽然数控机床带来的好处较多，但是数控机床的故障诊断及维修相对复杂，对维修人员提出了更高的要求，特别是机床主轴锥孔由于长时间使用会出现不同程度的磨损，主轴锥孔磨损后与刀具锥柄部分的锥面配合就会变差，从而导致主轴旋转时刀具跳动变化增大，超出机床的精度要求，使得在金属切削过程中所加工的零部件尺寸精度和几何精度超差，零部件报废，严重时甚至无法正常工作。
随着数控机床的使用时间增大此类现象会越来越多，如果将主轴拆下来离线进行修复处理，不但费时费力，还耽误正常生产；而且机床主轴安装技术要求较高，机修工人的技术水平参差不齐，如果在修复完毕重新安装过程中各环节装配精度不高，也会导致主轴旋转精度下降。因此，机床主轴锥孔在线修复已经是个急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种主轴锥孔研磨机，解决了现有技术中数控铣镗床必须拆卸主轴才能对其锥孔进行修复，影响正常工作的问题。
本发明的另一目的是提供一种对主轴锥孔的在线修复方法。
本发明采用的技术方案是，一种主轴锥孔研磨机，包括下滑座，下滑座固定在机床工作台面上，下滑座向上通过两组滚动直线导轨副与上滑座滚动连接，上滑座与下滑座之间另外设置有丝杠传动机构；
上滑座上表面安装有主轴外壳，主轴外壳上表面靠前上部水平开有通孔，该通孔两端分别设置有一个轴承一，该两个轴承一中共同套装有主轴；主轴前端同轴连接有莫氏2号锥柄，莫氏2号锥柄前端安装有砂轮，主轴后端伸出通孔套装有主轴带轮；主轴带轮通过传送带与电机的电机带轮传动连接；
下滑座后端上表面的轴承座中设置有轴承二，轴承二中套装有丝杠，丝杠尾端固定安装有手轮；上滑座后端下表面连接有上滑座丝母，丝杠圆周表面的外螺纹与上滑座丝母的内螺纹配合套接。
本发明采用的另一技术方案是，一种对主轴锥孔的在线修复方法，利用上述的主轴锥孔研磨机，步骤包括：
首先，将下滑座平放于工作台面上，在主轴锥孔中***心轴，将千分表固定于机床主轴上，表头压在心轴上，开动机床主轴圈表找正，即将砂轮主轴回转中心与机床主轴回转中心同心；将下滑座与工作台面固定牢靠；
其次，在心轴上固定千分表，并将表头压在主轴锥孔侧母线上，松开主轴外壳下部与上滑座固定的四个T型螺钉，转动主轴外壳，同时转动手轮，使固定在上滑座上的主轴外壳前后移动，观察千分表读数，并不断调整主轴外壳的角度，使主轴外壳前后移动时与机床主轴锥孔侧母线平行，调整完后紧固各个T型螺钉；
然后，启动电机，使砂轮所在的主轴开始旋转，再开动机床，使机床主轴也开始旋转，砂轮与机床主轴锥孔的对刀依靠机床工作台移动及转动手轮来共同完成；对刀完成后，转动手轮将砂轮退出；然后手动操作机床工作台手轮，使机床工作台横向移动，实现横向进给；此时再转动手轮使得砂轮做纵向移动，完成一次锥孔磨削的操作循环。
本发明的有益效果是，不需要拆卸机床主轴就能对其锥孔进行修复，恢复其几何精度及形位精度，提高了机床的修复精度和产品的加工精度；降低了维修人员的劳动强度和维修费用，减少了机床停开时间，降低了停机导致的经济损失。
附图说明
图1是本发明装置的总装配前视图；
图2是本发明装置的总装配左侧视图；
图3是本发明装置的总装配俯视图；
图4是本发明装置中下滑座26的结构俯视图；
图5是图4中的A-A截面图；
图6是本发明装置中上滑座16的结构俯视图；
图7是图6中的B-B截面图；
图8是本发明装置中的滚动直线导轨副结构图；
图9是本发明装置中主轴外壳1的结构前视图；
图10是本发明装置中主轴外壳1的结构侧视图；
图11是本发明装置中主轴外壳1的结构俯视图；
图12是本发明装置中主轴组件的结构图；
图13是本发明装置中电机底座14的结构俯视图；
图14是图13中的C-C截面图。
图中，1.主轴外壳，2.隔套，3.主轴，4.弹簧，5.配磨垫一，6.配磨垫二，7.主轴带轮，8.轴承一，9.莫氏2号锥柄，10.砂轮压紧螺钉，11.橡胶垫片，12.电机带轮，13.电机，14.电机底座，15.紧固组件一，16.上滑座，17.直销，18.上滑座丝母，19.丝杠，20.轴承座，21.轴承二，22.手轮，23.滑块，24.压块，25.直线导轨，26.下滑座，27.环形T型槽，28.T型槽一，29.T型槽二。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
以下描述中假设砂轮安装位置在前，手轮22的安装位置在后，实际安装位置以此类推。
参照图1、图2、图3，本发明装置的结构是，包括下滑座26，下滑座26固定在机床工作台面上，下滑座26向上通过两组滚动直线导轨副与上滑座16滚动连接，上滑座16与下滑座26之间另外设置有丝杠传动机构；上滑座16上表面安装有主轴外壳1，主轴外壳1通过紧固组件一15与上滑座16连接；主轴外壳1上表面靠前上部水平开有通孔，该通孔两端分别设置有一个轴承一8，该两个轴承一8中共同套装有主轴3；主轴3前端同轴连接有莫氏2号锥柄9，莫氏2号锥柄9前端通过橡胶垫片11及砂轮压紧螺钉10安装有砂轮，主轴3后端伸出通孔套装有主轴带轮7；主轴外壳1上表面靠后位置安装有电机底座14，电机底座14上表面安装有电机13，电机13的电机带轮12通过传送带与主轴带轮7传动连接；
下滑座26后端上表面固定安装有轴承座20，轴承座20中设置有轴承二21，轴承二21中套装有丝杠19，丝杠19尾端固定安装有手轮22；上滑座16后端下表面连接有上滑座丝母18，上滑座丝母18通过直销17与上滑座16定位连接，丝杠19圆周表面的外螺纹与上滑座丝母18的内螺纹配合套接；
参照图2，上滑座16下表面两边分别固定安装有滑块23；下滑座26上表面两边分别固定安装有直线导轨25，每边的滑块23与该边的直线导轨25构成滚动直线导轨副，上滑座16与下滑座26之间总共设置有两套滚动直线导轨副；
参照图4、图5，下滑座26的结构是，下滑座26中间靠后端的两突出小平台用于安装轴承座20，两边凹槽处用于安装直线导轨25及压块24，其中两边凹槽靠里侧的一排螺钉孔用于固定直线导轨25(滚动直线导轨副)，靠外侧的一排螺钉孔用于固定压块24；压块24的主要作用就是用来调整两条直线导轨25在水平面的平行度。
参照图6、图7，上滑座16的结构是，上滑座16中间靠后方的一组螺钉孔用于把合上滑座丝母18，中间靠前方偏心位置设置有环形T型槽27，环形T型槽27用于安装主轴外壳1；当需要磨削内锥孔时，需要将固定螺钉松开，将主轴外壳1在水平面转过相应的角度，然后将固定螺钉拧紧将其固定牢靠，防止主轴外壳1在磨削过程中转动；上滑座16两边分别设置有两组螺钉孔用于固定直线导轨25上方的滑块23；每组螺钉孔都是四个。
参照图2、图8，滚动直线导轨副的结构是，包括直线导轨25和滑块23，属于精密滚滑动功能部件，其中滑块23固定在上滑座16下表面，直线导轨25固定在下滑座26上表面，滑块23与直线导轨25之间设置有多列滚珠，两者之间可相对滚动，通过丝杠19和上滑座丝母18之间的传动实现位置的移动。
参照图9、图10、图11，主轴外壳1的结构是，主轴外壳1前端上部水平的通孔用于安装主轴组件，主轴外壳1前端下部带有刻度的环形面与上滑座(16)的上平面配合，并通过四个螺钉孔用T型螺钉与上滑座(16)固定连接，当四个T型螺钉同时松开时主轴外壳1便可在上滑座16上平面环形T型槽27中转过需要的角度(因为主轴锥孔为7：24内锥孔，圆锥角为16°35”39.4”，所以磨削时需要转动角度，实现锥孔锥面的磨削)；主轴外壳1后部设置有两条平行的T型槽一28，该两条T型槽一28用于固定电机底座14，当固定螺钉松开时电机底座14可在主轴外壳1的两条T型槽一28中纵向移动，用来调整传送带与电机带轮12的咬合程度。
参照图12，主轴组件的结构是，包括套装在主轴3上的隔套2、弹簧4、配磨垫一5，隔套2向前与前端的轴承一8顶接，隔套2向后与弹簧4顶接，弹簧4向后与配磨垫一5顶接，配磨垫一5向后与后端的轴承一8顶接，后端的轴承一8尾端设置有配磨垫二6，配磨垫二6后端与后端圆螺母内端面顶接，前端的轴承一8外环前端面与前端圆螺母内端面顶接；
配磨垫一5的作用是，厚度增加后可以改变弹簧4的压缩量，从而增加两端轴承一8的相对预紧力，始终消除轴承一8的间隙。配磨垫二6的作用是，定位后端轴承一8的外环，并留有0.01mm以内的间隙，防止轴承一8发热膨胀。
主轴3前端内锥孔中装有莫氏2号锥柄9，主轴3后端通过外锥面(锥面比例为1：10)装有主轴带轮7；主轴3的旋转精度主要依靠轴承一8本身的精度、配磨垫一5和配磨垫二6的尺寸配磨、前后圆螺母的调整以及弹簧4的预紧等互相作用来调整轴承一8的间隙，从而保证主轴3的回转精度。
参照图13、图14，电机底座14的结构是，电机底座14沿纵向设置有两条平行的T型槽二29，电机13的支架通过固定螺钉安装在电机底座14的T型槽二29中，当固定螺钉松开时电机13可沿电机底座14的T型槽二29做横向移动，用来调整传送带的松紧；电机底座14两侧的“U”型槽通过螺钉固定在主轴外壳1的T型槽上，当松开螺钉时便可沿主轴外壳1上的T型槽做纵向移动，用来调整传送带与电机带轮12的咬合程度。
上滑座16及固定在其上面的主轴外壳1、电机底座14均可通过丝杠19传动前后整体移动；同时主轴外壳1在上滑座16上可实现360度旋转运动(松开紧固组件一15，手动旋转主轴外壳1)；电机13带动电机带轮12经传送带带动主轴带轮7旋转，从而主轴3带动砂轮高速旋转，实现磨削运动。
本发明装置实质上就是一台精密的小型内圆磨具，能够实现在线磨削，数控机床使用几年后，数控机床故障率会逐渐显现出来。工作时只需将其下滑座26固定于数控机床的工作台面上，找正后砂轮所在的主轴3回转中心与数控机床主轴回转中心同心，将其主轴外壳1旋转相应的角度，使其前后移动时与数控机床主轴锥孔母线平行；完成这两步工作后，便可启动电机使砂轮开始工作，实现数控机床主轴锥孔的在线磨削。
本发明装置的工作过程如下：
预备步骤，在磨削之前先要认真检查本发明装置的各个部件动作是否灵活可靠，检查其各项几何精度及运行精度是否在要求范围之内，如检查后均符合要求，本发明装置便可用于数控机床主轴锥孔的修复工作。
确定某台数控机床主轴锥孔需要修复时，需要将本发明装置安装到该数控机床的工作台面上，首先，将下滑座26平放于数控机床的工作台面上，在主轴3锥孔中***心轴，将千分表固定于数控机床主轴上，表头压在心轴上，开动数控机床主轴圈表找正，即将砂轮主轴3回转中心与数控机床主轴回转中心同心≤0.01mm；然后，用螺钉将下滑座26与工作台面固定牢靠；
其次，在心轴上固定千分表，并将表头压在主轴锥孔侧母线上，松开主轴外壳1下部与上滑座16固定的四个T型螺钉，转动主轴外壳1，同时转动手轮22，使固定在上滑座16上的主轴外壳1前后移动，观察千分表读数，并不断调整主轴外壳1的角度，使主轴外壳1前后移动时与数控机床主轴锥孔侧母线平行(误差≤0.01mm)，调整完后紧固各个T型螺钉；
然后，启动电机13，使砂轮所在的主轴3开始旋转，再开动数控机床，使数控机床主轴也开始旋转，砂轮与数控机床主轴锥孔的对刀依靠数控机床工作台移动及转动手轮22来共同完成；对刀完成后，转动手轮22将砂轮退出；然后手动操作数控机床工作台手轮(数控机床自带的手轮，可以实现手动进给)，使数控机床工作台横向移动0.005mm-0.01mm，实现横向进给；此时再转动手轮22使得砂轮做纵向移动，完成一次锥孔磨削的操作循环；
一次切削运动完成后，重复上述动作，并不断用标准锥度检验棒涂色检查锥孔的几何精度及配合精度，直到检验合格为止，完成修复工作，数控机床就可以正常运行使用。

Claims (5)

1.一种主轴锥孔研磨机，其特征在于：包括下滑座(26)，下滑座(26)固定在机床工作台面上，下滑座(26)向上通过两组滚动直线导轨副与上滑座(16)滚动连接，上滑座(16)与下滑座(26)之间另外设置有丝杠传动机构；
上滑座(16)上表面安装有主轴外壳(1)，主轴外壳(1)与上滑座(16)连接；主轴外壳(1)上表面靠前上部水平开有通孔，该通孔两端分别设置有一个轴承一(8)，该两个轴承一(8)中共同套装有主轴(3)；主轴(3)前端同轴连接有莫氏2号锥柄(9)，莫氏2号锥柄(9)前端安装有砂轮，主轴(3)后端伸出通孔套装有主轴带轮(7)；主轴带轮(7)通过传送带与电机(13)的电机带轮(12)传动连接；
下滑座(26)后端上表面的轴承座(20)中设置有轴承二(21)，轴承二(21)中套装有丝杠(19)，丝杠(19)尾端固定安装有手轮(22)；上滑座(16)后端下表面连接有上滑座丝母(18)，丝杠(19)圆周表面的外螺纹与上滑座丝母(18)的内螺纹配合套接。
2.根据权利要求1所述的主轴锥孔研磨机，其特征在于：所述的下滑座(26)的结构是，下滑座(26)中间靠后端的两突出小平台用于安装轴承座(20)，两边凹槽处用于安装直线导轨(25)及压块(24)，其中两边凹槽靠里侧的一排螺钉孔用于固定直线导轨(25)，靠外侧的一排螺钉孔用于固定压块(24)。
3.根据权利要求1所述的主轴锥孔研磨机，其特征在于：所述的上滑座(16)的结构是，上滑座(16)中间靠后方的一组螺钉孔用于把合上滑座丝母(18)，中间靠前方偏心位置设置有环形T型槽(27)，环形T型槽(27)用于安装主轴外壳(1)；上滑座(16)两边分别设置有两组螺钉孔用于固定直线导轨(25)上方的滑块(23)。
4.根据权利要求1所述的主轴锥孔研磨机，其特征在于：所述的主轴外壳(1)的结构是，主轴外壳(1)前端上部水平的通孔用于安装主轴组件，主轴外壳(1)前端下部带有刻度的环形面与上滑座(16)的上平面配合，并通过四个螺钉孔用T型螺钉与上滑座(16)固定连接；主轴外壳(1)后部设置有两条平行的T型槽一(28)，该两条T型槽一(28)用于固定电机底座(14)。
5.一种对主轴锥孔的在线修复方法，利用权利要求1-4任一所述的主轴锥孔研磨机，其特征在于，步骤包括：
首先，将下滑座(26)平放于工作台面上，在主轴(3)锥孔中***心轴，将千分表固定于机床主轴上，表头压在心轴上，开动机床主轴圈表找正，即将砂轮主轴(3)回转中心与机床主轴回转中心同心；将下滑座(26)与工作台面固定牢靠；
其次，在心轴上固定千分表，并将表头压在主轴锥孔侧母线上，松开主轴外壳(1)下部与上滑座(16)固定的四个T型螺钉，转动主轴外壳(1)，同时转动手轮(22)，使固定在上滑座(16)上的主轴外壳(1)前后移动，观察千分表读数，并不断调整主轴外壳(1)的角度，使主轴外壳(1)前后移动时与机床主轴锥孔侧母线平行，调整完后紧固各个T型螺钉；
然后，启动电机(13)，使砂轮所在的主轴(3)开始旋转，再开动机床，使机床主轴也开始旋转，砂轮与机床主轴锥孔的对刀依靠机床工作台移动及转动手轮(22)来共同完成；对刀完成后，转动手轮(22)将砂轮退出；然后手动操作机床工作台手轮，使机床工作台横向移动，实现横向进给；此时再转动手轮(22)使得砂轮做纵向移动，完成一次锥孔磨削的操作循环。
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