[實用新型]一種金剛石鍍層超高精度同軸研鉸棒

有效

• 申請號: 200720187358.5
• 申請日: 2007-12-21
• 公開（公告）號: CN201186401Y
• 公開（公告）日: 2009-01-28
• 發明（設計）人: 孫剛;王超穎;束京
• 申請（專利權）人: 北京機電院高技術股份有限公司
• 主分類號: B24B5/48
• 分類號: B24B5/48;B24B41/04
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所
• 代理人: 毛燕生

技術領域

本實用新型涉及一種金剛石鍍層超高精度同軸研鉸棒，為金剛石鍍層(或燒結層)超高精度同軸研鉸棒，屬于研鉸工藝技術領域中加工高精度同軸孔系的新型研鉸工具。

背景技術

各類中小型數控機床關鍵的高精度主軸部件，其中最難達到精度要求的主軸套筒零件，如圖2其同軸孔系的前后軸承座孔A和B的同軸度、圓度、圓柱度、端面垂直度以及表面粗糙度等各項精度均有很高的要求，主軸套筒的加工質量直接影響到精密高速主軸的使用精度，對于主軸套筒高精度同軸孔系的機械加工方法，歸納起來有如下不同的加工方案，但各有各自的不可克服的難點和薄弱環節，其分析如下：

1.主軸套筒類高精度同軸孔系的前后軸承座孔一次懸鏜的加工方案：

以Φ165外圓定心，以C端面定位，最后精鏜和用CBN刀片的組合長鏜桿不換刀僅使用機床Z軸運動一次先后將B孔及A孔精鏜出，工藝上可以保證兩孔同軸度，加工效率高，但存在以下問題：

由于懸鏜的鏜桿過長，這也正是加工機床難以保證加工質量的難點，其遠端B孔的加工質量將低于前端A孔。即使使用精密機床加工，其機床主軸的回轉精度和剛度再好在長鏜桿懸鏜情況下也很難保證圓度和圓柱度3μ的要求，而表面粗糙度使用新刀片在最好的加工條件下只能保證Ra0.8，很難保證Ra0.4的要求，尤其懸鏜遠端孔難度則最大。

2.180°調頭鏜套筒兩端軸承座孔加工方案：

用精密臥式加工中心或臥式坐標鏜床，采用180°調頭精鏜套筒前后兩端軸承座孔的加工方法，很難保證套筒兩端軸承座孔的同軸度，其原因如下：

a.任何精密轉臺都有±2”的轉角誤差，調頭轉角180°其轉角誤差就直接造成所鏜兩孔中心線不在同一條軸線上，而產生調頭鏜兩孔的不同軸誤差。調頭轉角后工作臺的鎖緊又會引起新的誤差。

b.精密轉臺旋轉后，其工作臺的上平面必然有端面跳動，其跳動值就直接造成調頭鏜兩孔中心線的不等高，也會引起加工后的兩孔不同軸。

c.利用精密轉臺180°調頭鏜套筒兩端軸承座孔，其套筒不可能正好安裝在轉臺中心上，必然有偏置，所以轉臺180°調頭后，工作臺X軸就會有位移自動跟蹤以保證兩孔中心線同軸，工作臺有移動就會產生位移誤差，其位移誤差值也直接造成兩孔的同軸度誤差。

綜合前述a、b、c三個原因，要想達到主軸套筒兩端軸承座孔5μm的同軸度高精度要求是根本不可能的，一般調頭鏜最好情況下只能達到10μm的同軸度。

因此調頭鏜只能作為粗鏜、半精鏜用，而不能作為精鏜主軸套筒兩端軸承座孔用。

3.利用精密內圓磨床調頭磨主軸套筒兩端軸承座孔的加工方案：

因主軸套筒兩端軸承座孔軸向尺寸跨度大，不可能用長砂輪桿在一次定位下磨出主軸套筒前后兩端軸承座孔，而普遍都采用調頭磨的加工方案。

由于主軸套筒軸向尺寸長，調頭磨必須用剛性足、微量調整精度高、支承穩定的中心架，其磨削精度不僅取決于機床工作主軸回轉精度，還與主軸套筒的裝卡及中心架所支承的套筒外圓精度(圓柱度、同軸度)以及調整找正精度有關。

(1)調頭磨削主軸套筒類型的高精度同軸孔系對工藝支承用外圓的工藝要求：

a圓度要求：

要想磨出圓度≤3μm的孔，其中心架所支承用的外圓必須≤1.5μm，否則外圓的不圓度將復映到所磨的孔中；

b同軸度要求：

要想磨出主軸套筒兩端軸承座孔的同軸度≤5μm，其中心架兩端支承用的外圓同軸度必須≤2μm；

c找正精度要求：

精密內圓磨床磨削主軸套筒兩端軸承座孔，一般都采用以外圓定位，卡一端，中心架架另一端進行調頭磨，裝卡要求找正遠近端支承外圓跳動≤2μm，并找正遠近端外圓上母線及側母線≤2μm，否則磨不出圓度、圓柱度≤3μm，同軸度≤5μm的主軸套筒的兩端軸承座孔。

(2)對加工設備加工精度要求：

a對精密外圓磨床要求：

瑞士STUDER公司產的精密外圓磨床，其磨削圓度可達0.4μm，表面粗糙度可滿足Ra≤0.2μm要求，如果外圓磨床自身精度滿足不了1.5μm圓度要求，就不能達到磨削主軸套筒內圓作為工藝用支承外圓精度要求。

b對精密內圓磨床要求：

瑞士VOUMARD公司產的精密內圓磨床，其所磨削內圓的圓柱度可達0.5μm，表面粗糙度Ra值可達0.2μm，如果內圓磨床自身精度滿足不了2μm圓度磨削要求，就不能用于磨削高精度主軸套筒前后軸承座孔。