CN102706264A - 电主轴中后轴承座在匀速转动时其内孔同轴度的检测方法 - Google Patents

Abstract

一种电主轴中后轴承座在匀速转动时其内孔同轴度的检测方法，电主轴包含前轴承座(1)、转轴(2)、后轴承座(4)、滚动导套(5)，检测方法涉及到定位架(7)、锥轴(8)、辅助基体(9)、定位销(10)、伺服控制装置、千分表，伺服控制装置使锥轴在所述某一匀速转动值下转动，千分表分别对准第一被测点①及第二被测点②并测出第一同轴度值及第二同轴度值，将第一同轴度值及第二同轴度值与设定的0.0015mm进行比较，当第一同轴度值和第二同轴度值同时≤0.0015mm，才能保证后轴承座(4)相对前轴承座(1)在转轴(2)高速转动时的同轴度≤0.002mm，本发明的准确性较高，能用于其它套类零件的同轴度检测。

Description

电主轴中后轴承座在匀速转动时其内孔同轴度的检测方法

技术领域

本发明属于同轴度检测技术领域，尤其是一种电主轴中后轴承座在匀速转动时其内孔同轴度的检测方法。

背景技术

图1是电主轴的基本结构示意简图，前轴承座1安装在壳体3的前部，后轴承座4通过滚动导套5安装在壳体3后端的中部，在前轴承座1的内孔以及后轴承座4的内孔中均通过各自配置的轴承组联接着一根转轴2，转轴2的输出端与砂轮6或者刀具配合，其中前轴承座1与壳体3的配合间隙控制在-0.003～0.003mm之间，后轴承座4与滚动导套5的配合间隙控制在0.012～0.015mm之间，滚动导套5与壳体3采用过盈配合，滚动导套5是在铝基套上嵌入密集均布的G4级精度的钢球而形成的一种滚动体，利用滚动导套5上密集均布的钢球滚动特点，可以使后轴承座4沿转轴2轴线实现微量轴向移动，避免转轴2引起微量振动。

要保证电主轴的输出精度，转轴2在高速转动时要求后轴承座4相对前轴承座1的同轴度≤0.002mm，而后轴承座4的内孔圆度和尺寸公差可以在静止状态时测出，但后轴承座4在匀速转动时其内孔同轴度的检测还没有相关方法，只有后轴承座4在匀速转动时其内孔同轴度≤0.0015mm，才能保证后轴承座4相对前轴承座1在转轴2高速转动时的同轴度≤0.002mm，在这种假想状态下才能认定后轴承座4符合电主轴的输出精度。

截至目前，对后轴承座在匀速转动时其内孔同轴度的检测方法还未见相关报道。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种电主轴中后轴承座在匀速转动时其内孔同轴度的检测方法，利用本发明的检测装置并在匀速转动下实现后轴承座内孔的同轴度检测。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

     一种电主轴中后轴承座在匀速转动时其内孔同轴度的检测方法，所述电主轴包含前轴承座、转轴、壳体、后轴承座以及滚动导套，设定后轴承座具有相关的结构尺寸和形位公差，与后轴承座配合的滚动导套也具有相关的结构尺寸和形位公差，后轴承座与滚动导套的配合间隙控制在0.012～0.015mm之间，要求后轴承座在匀速转动时其内孔同轴度≤0.0015mm，才能保证后轴承座相对前轴承座在转轴高速转动时的同轴度≤0.002mm，所述匀速转动设定在30～80r/min之间，本发明的检测方法包含如下内容：

Ⅰ、制作辅助基体和锥轴

辅助基体呈圆筒状，辅助基体的内孔直径与滚动导套的外径匹配且为过盈配合，所述过盈配合控制在0.003～0.005mm，辅助基体的内孔宽度大于滚动导套的宽度，辅助基体内孔所在的内封闭端面配置有定位销，在辅助基体封闭端面的对称中心线上设置有圆锥孔，所述圆锥孔的孔径、锥度和长度与锥轴联接端的轴径、锥度和长度匹配，辅助基体通过螺栓与锥轴联结，要求：

辅助基体内孔的圆度≤0.0015mm，所述圆锥孔的锥度误差≤0.0015mm，所述圆锥孔和锥轴联接端进行着色检查且锥轴联接端相对所述圆锥孔的接触面≥85%； 

Ⅱ、安装匀速转动装置并检测相关值

匀速转动装置包含定位架、P4级轴承、压盖、测试平台以及伺服控制装置，定位架的内孔设置有一组所述P4级轴承，锥轴通过所述P4级轴承安装在定位架内孔中，所述P4级轴承通过所述压盖得到固定，锥轴传动端与所述伺服控制装置联接，锥轴联接端通过螺栓与辅助基体联接，在该螺栓紧固下检查辅助基体外封闭端面与锥轴的大锥径向配合端面间隙为零，所述伺服控制装置提供30～80r/min之间某一匀速转动值，定位架通过其配套螺栓定位在所述测试平台上；

在靠近所述P4级轴承的定位架外圆端面设置E处检测点，在靠近锥轴联接端的外圆端面设置A处检测点，在辅助基体外圆端面的正中设置B处检测点，在辅助基体内孔的最外端面设置C处检测点，当所述伺服控制装置在所述某一匀速转动值转动下，要求检测并满足：

所述E处的振动速度值≤0.008mm/s，所述A处的跳动值≤0.005mm，所述B处的跳动值≤0.005mm,所述C处的跳动值≤0.0015mm；

Ⅲ、在辅助基体的内孔中同时装入滚动导套和后轴承座，并预先在后轴承座的任一端面加工出定位孔，所述定位孔的中心距与辅助基体内封闭端配置的定位销中心距匹配，转动后轴承座使所述定位孔插接在定位销内，插接后的后轴承座两端面与滚动导套两端面要相互平齐，沿后轴承座内孔的宽度方向设置第一被测点和第二被测点，所述第一被测点和所述第二被测点平分后轴承座内孔的宽度，此时后轴承座处于静止状态，将千分表的触头分别对准所述第一被测点以及所述第二被测点并分别调整千分表的指针对准到零位；

Ⅳ、启动所述伺服控制装置并使锥轴在所述某一匀速转动值下转动，先将千分表的触头对准所述第一被测点并读出千分表的最大指针偏转读数且标记为第一测值，再将千分表的触头对准所述第二被测点并读出千分表的最大指针偏转读数且标记为第二测值，所述第一测值即为后轴承座在所述第一被测点所测出的第一同轴度值，所述第二测值即为后轴承座在所述第二被测点所测出的第二同轴度值，将所述第一同轴度值以及所述第二同轴度值与所述0.0015mm进行比较，当所述第一同轴度值和所述第二同轴度值同时≤0.0015mm，才能保证后轴承座相对前轴承座在转轴高速转动时的同轴度≤0.002mm；

当所述第一同轴度值＞0.0015mm或是所述第二同轴度值＞0.0015mm时，不能保证后轴承座相对前轴承座在转轴高速转动时的同轴度≤0.002mm。 

由于采用如上所述技术方案，本发明具有如下优越性：

1、本发明涉及到一套检测装置，检测装置在匀速转动下能够实现后轴承座内孔的同轴度检测。

2、辅助基体通过所述圆锥孔联结在锥轴的联接端并通过螺栓将辅助基体固定在锥轴的联接端，通过数个均布螺栓的紧固使辅助基体封闭端端面与锥轴的大锥径向配合端面紧紧接触且相互平行，可以减小人为安装误差。

3、锥轴的联接端是一种短圆锥体，该短圆锥体与所述封闭端对称中心线上设置的圆锥孔是过盈配合，这种配合使锥轴与辅助基体的定位方式非常稳定，即便重复装配锥轴和辅助基体其定位方式也是非常稳定的，能够实现不同规格尺寸辅助基体的装配，同时又保证锥轴具有较高的定位精度。

4、改变辅助基体的内孔直径就可以装配不同规格尺寸的滚动导套以及与其相配的后轴承座，也就是说一种辅助基体的内孔直径只能适应于一种与之相配的滚动导套。

5、利用滚动导套上钢球的滚动特点，后轴承座和滚动导套可以同时推入辅助基体内孔中，再通过定位销进行定位，就可以防止辅助基体在某一匀速转动过程中后轴承座产生相对转动，以避免千分表触头引起相对振动，提高了后轴承座检测其内孔同轴度的准确性。

6、本发明所使用的伺服控制装置是一种旋转平稳的驱动装置，伺服控制装置能够实现转速恒定，这为锥轴和辅助基体的匀速转动提供了可能，而且30～80r/min之间某一匀速转动值其转速并不高，能延长锥轴上P4级轴承的使用寿命，降低检测成本。

7、本发明的检测方法还能用于其它套类零件的同轴度检测。

附图说明

图1是电主轴的基本结构示意简图；

     图2是本发明的检测方法示意简图；

     上述图中：1-前轴承座；2-转轴；3-壳体；4-后轴承座；5-滚动导套；6-砂轮；7-定位架；8-锥轴；9-辅助基体；10-定位销；11-螺栓；①-第一被测点；②-第二被测点；A-锥轴外圆端面检测点；B-辅助基体外圆端面检测点；C-辅助基体内孔最外端面检测点；E-定位架外圆端面检测点。

具体实施方式

     本发明是一种电主轴中后轴承座在匀速转动时其内孔同轴度的检测方法。结合图1，电主轴包含前轴承座1、转轴2、壳体3、后轴承座4以及滚动导套5，设定后轴承座4具有相关的结构尺寸和形位公差，与后轴承座4配合的滚动导套5也具有相关的结构尺寸和形位公差，后轴承座4与滚动导套5的配合间隙控制在0.012～0.015mm之间，要求后轴承座4在匀速转动时其内孔同轴度≤0.0015mm，才能保证后轴承座4相对前轴承座1在转轴2高速转动时的同轴度≤0.002mm，由于所述0.0015mm＜所述0.002mm，在这种假想状态下才能认定后轴承座4符合电主轴的输出精度并得到相关验证和许可，证明这种假想状态是可以设定的。所述匀速转动设定在30～80r/min之间符合人工检测需求。

结合图2，本发明的检测方法涉及到一套检测装置，检测装置主要包含辅助基体9、锥轴8、匀速转动装置以及检测同轴度使用的千分表，检测方法包含如下内容：

Ⅰ、制作辅助基体和锥轴

辅助基体9呈圆筒状，辅助基体9的内孔直径与滚动导套5的外径匹配且为过盈配合，所述过盈配合控制在0.003～0.005mm，辅助基体9的内孔宽度大于滚动导套5的宽度，辅助基体9内孔所在的内封闭端面配置有定位销10，定位销10用于后轴承座4的定位并防止后轴承座4转动，在辅助基体9封闭端面的对称中心线上设置有圆锥孔，所述圆锥孔的孔径、锥度和长度与锥轴8联接端的轴径、锥度和长度匹配，辅助基体9通过螺栓11与锥轴8联结，辅助基体9通过所述圆锥孔联结在锥轴8的联接端并通过螺栓11将辅助基体9固定在锥轴8的联接端，通过数个均布螺栓11的紧固使辅助基体9封闭端端面与锥轴8的大锥径向配合端面紧紧接触且相互平行，可以减小人为安装误差。

要求：

辅助基体9内孔的圆度≤0.0015mm，所述圆锥孔的锥度误差≤0.0015mm，所述圆锥孔和锥轴8联接端进行着色检查且锥轴8联接端相对所述圆锥孔的接触面≥85%。这些技术指标关系到辅助基体9和锥轴8的加工精度，是所述检测装置的基本条件之一。

上述锥轴8的联接端是一种短圆锥体，该短圆锥体与所述封闭端对称中心线上设置的所述圆锥孔是过盈配合，这种配合使锥轴8与辅助基体9的定位方式非常稳定，即便重复装配锥轴8和辅助基体9其定位方式也是非常稳定的，能够实现不同规格尺寸辅助基体9的装配，同时又保证锥轴8具有较高的定位精度。

改变辅助基体9的内孔直径就可以装配不同规格尺寸的滚动导套5以及与其相配的后轴承座4，也就是说一种辅助基体9的内孔直径只能适应于一种与之相配的滚动导套5，而锥轴8联接端的结构尺寸和辅助基体9封闭端面设置的所述圆锥孔结构尺寸是不需要改变的。

Ⅱ、安装匀速转动装置并检测相关值

匀速转动装置包含定位架7、P4级轴承、压盖、测试平台以及伺服控制装置，所述伺服控制装置是一种旋转平稳的驱动装置，伺服控制装置能够实现转速恒定，这为锥轴8和辅助基体9的匀速转动提供了可能，而且30～80r/min之间某一匀速转动值其转速并不高，能延长锥轴8上P4级轴承的使用寿命，降低检测成本。

定位架7的内孔设置有一组所述P4级轴承，锥轴8通过所述P4级轴承安装在定位架7内孔中，所述P4级轴承通过所述压盖得到固定，锥轴8传动端与所述伺服控制装置联接，锥轴8联接端通过螺栓11与辅助基体9联接，在该螺栓11紧固下检查辅助基体9外封闭端面与锥轴8的大锥径向配合端面间隙为零，所述伺服控制装置提供30～80r/min之间某一匀速转动值，定位架7通过其配套螺栓定位在所述测试平台上。

结合图2，在靠近所述P4级轴承的定位架7外圆端面设置E处检测点，在靠近锥轴8联接端的外圆端面设置A处检测点，在辅助基体9外圆端面的正中设置B处检测点，在辅助基体9内孔的最外端面设置C处检测点，当所述伺服控制装置在所述某一匀速转动值转动下，要求检测并满足：

所述E处的振动速度值≤0.008mm/s，所述A处的跳动值≤0.005mm，所述B处的跳动值≤0.005mm,所述C处的跳动值≤0.0015mm。

只有所述E处、所述A处、所述B处和所述C处的检测值同时满足上述各值时，才能为后轴承座4在匀速转动下检测其内孔同轴度提供技术上的有力支持，否则会影响后轴承座4同轴度检测值的准确性。

Ⅲ、在辅助基体9的内孔中同时装入滚动导套5和后轴承座4，并预先在后轴承座4的任一端面加工出定位孔，所述定位孔的中心距与辅助基体9内封闭端配置的定位销10中心距匹配，转动后轴承座4使所述定位孔插接在定位销10内，插接后的后轴承座4两端面与滚动导套5两端面要相互平齐。利用滚动导套5上钢球的滚动特点，后轴承座4和滚动导套5可以同时推入辅助基体9内孔中，再通过定位销10进行定位，就可以防止辅助基体9在某一匀速转动过程中后轴承座4产生相对转动，以避免千分表触头引起相对振动，提高了后轴承座4检测其内孔同轴度的准确性。

沿后轴承座4内孔的宽度方向设置第一被测点①和第二被测点②，所述第一被测点①和所述第二被测点②平分后轴承座4内孔的宽度，此时后轴承座4处于静止状态，将千分表的触头分别对准所述第一被测点①以及所述第二被测点②并分别调整千分表的指针对准到零位。

Ⅳ、启动所述伺服控制装置并使锥轴8在所述某一匀速转动值下转动，先将千分表的触头对准所述第一被测点①并读出千分表的最大指针偏转读数且标记为第一测值，再将千分表的触头对准所述第二被测点②并读出千分表的最大指针偏转读数且标记为第二测值，所述第一测值即为后轴承座4在所述第一被测点①所测出的第一同轴度值，所述第二测值即为后轴承座4在所述第二被测点②所测出的第二同轴度值，将所述第一同轴度值以及所述第二同轴度值与所述0.0015mm进行比较，当所述第一同轴度值和所述第二同轴度值同时≤0.0015mm，才能保证后轴承座4相对前轴承座1在转轴2高速转动时的同轴度≤0.002mm。

当所述第一同轴度值＞0.0015mm或是所述第二同轴度值＞0.0015mm时，不能保证后轴承座4相对前轴承座1在转轴2高速转动时的同轴度≤0.002mm。

通过上述检测方法的陈述，可以清楚的看出辅助基体9、锥轴8和匀速转动装置模仿了电主轴的基本结构和基本条件：

1、后轴承座4和滚动导套5是电主轴的主要构件，以后轴承座4的外径为定位基准安装在滚动导套5的内孔中与电主轴的安装条件相类似。

2、辅助基体9类似于电主轴中的壳体3。

3、锥轴8类似于电主轴中的转轴2。

4、定位架7内设置的一组所述P4级轴承的对称中心到辅助基体9内安装后轴承座4对称中心的中心距与电主轴内前轴承座1的对称中心到后轴承座4对称中心的中心距相互匹配，这为检测方法的准确性提供了可能。

5、虽然检测方法是在所述某一匀速转动值下转动所测得的同轴度，不如转轴2的高速运转条件，但在所述某一匀速转动值下转动所测得的同轴度已能客观认定后轴承座4符合电主轴的输出精度并得到相关验证和许可，在使用千分表情况下也只能做到如此，如果使用更高的检测仪表或许能将所述某一匀速转动值与电主轴转速相匹配，但基本的检测方法是不会改变的。

本发明的检测方法还能用于其它套类零件的同轴度检测。

Claims (1)

1.一种电主轴中后轴承座在匀速转动时其内孔同轴度的检测方法，所述电主轴包含前轴承座(1)、转轴(2)、壳体(3)、后轴承座(4)以及滚动导套(5)，设定后轴承座(4)具有相关的结构尺寸和形位公差，与后轴承座(4)配合的滚动导套(5)也具有相关的结构尺寸和形位公差，后轴承座(4)与滚动导套(5)的配合间隙控制在0.012～0.015mm之间，要求后轴承座(4)在匀速转动时其内孔同轴度≤0.0015mm，才能保证后轴承座(4)相对前轴承座(1)在转轴(2)高速转动时的同轴度≤0.002mm，所述匀速转动设定在30～80r/min之间，其特征是：该检测方法包含如下内容：

Ⅰ、制作辅助基体和锥轴

辅助基体(9)呈圆筒状，辅助基体(9)的内孔直径与滚动导套(5)的外径匹配且为过盈配合，所述过盈配合控制在0.003～0.005mm，辅助基体(9)的内孔宽度大于滚动导套(5)的宽度，辅助基体(9)内孔所在的内封闭端面配置有定位销(10)，在辅助基体(9)封闭端面的对称中心线上设置有圆锥孔，所述圆锥孔的孔径、锥度和长度与锥轴(8)联接端的轴径、锥度和长度匹配，辅助基体(9)通过螺栓(11)与锥轴(8)联结，要求：

辅助基体(9)内孔的圆度≤0.0015mm，所述圆锥孔的锥度误差≤0.0015mm，所述圆锥孔和锥轴(8)联接端进行着色检查且锥轴(8)联接端相对所述圆锥孔的接触面≥85%； 

Ⅱ、安装匀速转动装置并检测相关值

匀速转动装置包含定位架(7)、P4级轴承、压盖、测试平台以及伺服控制装置，定位架(7)的内孔设置有一组所述P4级轴承，锥轴(8)通过所述P4级轴承安装在定位架(7)内孔中，所述P4级轴承通过所述压盖得到固定，锥轴(8)传动端与所述伺服控制装置联接，锥轴(8)联接端通过螺栓与辅助基体(9)联接，在该螺栓(11)紧固下检查辅助基体(9)外封闭端面与锥轴(8)的大锥径向配合端面间隙为零，所述伺服控制装置提供30～80r/min之间某一匀速转动值，定位架(7)通过其配套螺栓定位在所述测试平台上；

在靠近所述P4级轴承的定位架(7)外圆端面设置E处检测点，在靠近锥轴(8)联接端的外圆端面设置A处检测点，在辅助基体(9)外圆端面的正中设置B处检测点，在辅助基体(9)内孔的最外端面设置C处检测点，当所述伺服控制装置在所述某一匀速转动值转动下，要求检测并满足：

所述E处的振动速度值≤0.008mm/s，所述A处的跳动值≤0.005mm，所述B处的跳动值≤0.005mm,所述C处的跳动值≤0.0015mm；

Ⅲ、在辅助基体(9)的内孔中同时装入滚动导套(5)和后轴承座(4)，并预先在后轴承座(4)的任一端面加工出定位孔，所述定位孔的中心距与辅助基体(9)内封闭端配置的定位销(10)中心距匹配，转动后轴承座(4)使所述定位孔插接在定位销(10)内，插接后的后轴承座(4)两端面与滚动导套(5)两端面要相互平齐，沿后轴承座(4)内孔的宽度方向设置第一被测点①和第二被测点②，所述第一被测点①和所述第二被测点②平分后轴承座(4)内孔的宽度，此时后轴承座(4)处于静止状态，将千分表的触头分别对准所述第一被测点①以及所述第二被测点②并分别调整千分表的指针对准到零位；

Ⅳ、启动所述伺服控制装置并使锥轴(8)在所述某一匀速转动值下转动，先将千分表的触头对准所述第一被测点①并读出千分表的最大指针偏转读数且标记为第一测值，再将千分表的触头对准所述第二被测点②并读出千分表的最大指针偏转读数且标记为第二测值，所述第一测值即为后轴承座(4)在所述第一被测点①所测出的第一同轴度值，所述第二测值即为后轴承座(4)在所述第二被测点②所测出的第二同轴度值，将所述第一同轴度值以及所述第二同轴度值与所述0.0015mm进行比较，当所述第一同轴度值和所述第二同轴度值同时≤0.0015mm，才能保证后轴承座(4)相对前轴承座(1)在转轴(2)高速转动时的同轴度≤0.002mm；

当所述第一同轴度值＞0.0015mm或是所述第二同轴度值＞0.0015mm时，不能保证后轴承座(4)相对前轴承座(1)在转轴(2)高速转动时的同轴度≤0.002mm。

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