CN107471003B - 一种数控机床主轴内孔修磨装置及修磨方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数控机床主轴内孔修磨装置及修磨方法，修磨装置包括上下依次设置的气动修磨机、活动支座、固定支座和底板，固定支座套设在活动支座的外侧，底板固定在固定支座的底部，固定支座的侧壁上穿设有若干第一螺钉和一个第二螺钉，活动支座固定于固定支座的上部，气动修磨机固定在活动支座上，气动修磨机的顶端设置有气动磨头，气动修磨机的气管接口连接有与外部气源连接的气管。本发明修磨装置结构简单、稳定可靠，制作成本低，易于携带，可保证数控机床主轴内孔的修磨精度；本发明修磨方法操作简便、灵活，在不拆卸主轴的情况下，可实现主轴内孔的快速修磨，减少停机等待时间，且修磨过程由机床自动运行完成，修磨可靠性好、精度高。

Description

一种数控机床主轴内孔修磨装置及修磨方法
技术领域
本发明涉及一种修磨装置及修磨方法，具体涉及一种数控机床主轴内孔修磨装置及修磨方法。
背景技术
数控机床在多年使用后，由于加工环境复杂或设备日常保养不当等原因，容易发生机床主轴内孔精度超差现象，直接导致切削刀具刀柄与数控机床的主轴内孔的接触不良，加工过程中切削震纹明显，影响零件的加工质量。
传统的维修方式，是将数控机床的主轴拆卸下来，再将主轴发往有加工能力的企业进行维修。此方法有两个缺点：一、主轴返修成本高昂；二、主轴返修时间长，耽误日常的生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种操作简便、灵活、修磨精度高的数控机床主轴内孔修磨装置及修磨方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种数控机床主轴内孔修磨装置，包括上下依次设置的气动修磨机、活动支座、固定支座和底板，所述的活动支座和所述的固定支座均为上下开口的筒状，所述的固定支座套设在所述的活动支座的外侧，所述的底板固定在所述的固定支座的底部，所述的固定支座的侧壁上穿设有上下设置的若干第一螺钉和一个第二螺钉，所述的活动支座由所述的若干第一螺钉顶紧固定于所述的固定支座的上部，所述的第二螺钉的自由端正对所述的气动修磨机的开关，所述的气动修磨机固定在所述的活动支座上，所述的气动修磨机的顶端设置有气动磨头，所述的气动修磨机的气管接口连接有气管，所述的固定支座的侧壁的下部开设有缺口，所述的气管自所述的缺口穿出并与外部气源连接。
所述的固定支座的侧壁上开设有上下设置的用于安装所述的若干第一螺钉和所述的第二螺钉的多个螺钉孔。多个螺钉孔的设计，便于实际操作中气动修磨机的高度位置调节，并根据气动修磨机的高度选择第一螺钉和第二螺钉的安装位置，操作简便。
一种利用上述修磨装置修磨数控机床主轴内孔的方法，包括以下步骤：
(1)将修磨装置置于机床主轴下方，并将所述的底板固定在机床工作台上，然后旋松所述的若干第一螺钉，调整所述的气动修磨机的高度位置，使气动磨头完全伸入机床主轴内孔内，再旋紧所述的若干第一螺钉，以此时气动磨头的上端面所处平面为基准平面，将气动磨头的上端面的中心点在基准平面上所处位置点记为P点，将机床主轴内孔的中心点在基准平面上所处位置点记为M点；以平行于机床床身导轨长度的方向为X轴，以垂直于X轴并平行于机床工作台台面的方向为Y轴，以平行于机床滑枕高度并垂直于机床工作台台面的方向为Z轴；
(2)保持机床主轴不动，使机床工作台沿X轴正向移动，带动气动磨头自P点沿X轴正向移动至气动磨头与机床主轴内孔的一侧内壁接触时，机床工作台停止移动，将气动磨头自P点沿X轴正向移动的距离记为X1；使机床工作台沿X轴负向移动，使气动磨头回到P点，再使机床工作台沿X轴负向继续移动，带动气动磨头自P点沿X轴负向移动至气动磨头与机床主轴内孔的另一侧内壁接触时，机床工作台停止移动，将气动磨头自P点沿X轴负向移动的距离记为X2；
(3)使机床工作台沿X轴正向移动，使气动磨头回到P点，然后保持机床工作台不动，使机床滑鞍带动机床主轴沿Y轴正向移动至机床主轴内孔的一侧内壁与气动磨头接触时，机床滑鞍停止移动，将M点相对于P点沿Y轴正向移动的距离记为Y1；使机床滑鞍沿Y轴负向移动Y1距离，使机床主轴复位，再使机床滑鞍带动机床主轴沿Y轴负向移动至机床主轴内孔的另一侧内壁与气动磨头接触时，机床滑鞍停止移动，将M点相对于P点沿Y轴负向移动的距离记为Y2；使机床滑鞍沿Y轴正向移动Y2距离，使机床主轴复位；
(4)根据得到的四个距离X1、X2、Y1、Y2，计算在基准平面上的M点与P点的距离X3和Y3，其中X3为M点与P点沿X轴方向的垂直距离，Y3为M点与P点沿Y轴方向的垂直距离，X3和Y3的计算方法分别见式①和式②：
X3＝|X1-X2|/2 ①
Y3＝|Y1-Y2|/2 ②
(5)使机床工作台沿X轴移动X3距离，再使机床滑鞍带动机床主轴沿Y轴移动Y3距离，使在基准平面上的机床主轴内孔的中心点与气动磨头的上端面的中心点重合，然后使机床滑鞍带动机床主轴沿Y轴正向移动至机床主轴内孔的一侧内壁与气动磨头接触时，机床滑鞍停止移动；
(6)旋转所述的若干第一螺钉，调整所述的气动修磨机的高度位置，使气动磨头向下移动并伸出机床主轴内孔，且气动磨头的上端面低于机床主轴的下端面1mm，再通过旋转所述的第二螺钉打开所述的气动修磨机的开关，使气动磨头旋转，然后机床主轴旋转，同时机床滑鞍和机床滑枕工作，带动机床主轴进行Y轴和Z轴两轴联动，使机床主轴沿机床主轴内孔的锥度方向往复运动并与气动磨头接触，对机床主轴内孔进行初次修磨，初次修磨后，用检棒检验机床主轴内孔的锥度大小是否达到要求，若锥度大小达到要求，则修磨结束；若锥度大小不符，则进行步骤(7)；
(7)使机床滑鞍带动机床主轴沿Y轴正向移动0.01mm距离，机床滑鞍停止移动，然后机床主轴旋转，同时机床滑鞍和机床滑枕工作，带动机床主轴进行Y轴和Z轴两轴联动，使机床主轴沿机床主轴内孔的锥度大小方向往复运动并与气动磨头接触，对机床主轴内孔进行再次修磨；
(8)再次修磨后，用检棒检验机床主轴内孔的锥度大小是否达到要求，若锥度大小达到要求，则修磨结束；若锥度大小不符，则重复步骤(7)，直至锥度大小达到要求，修磨结束。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开的数控机床主轴内孔修磨装置，结构简单、稳定可靠，制作成本低，易于携带，可保证数控机床主轴内孔的修磨精度。本发明公开的数控机床主轴内孔修磨方法，操作简便、灵活，在不拆卸机床主轴的情况下，可实现机床主轴内孔的快速修磨，减少生产单位的停机等待时间，此外，修磨过程由机床自动运行完成，修磨可靠性好，修磨精度高。
附图说明
图1为实施例中修磨装置的外观图；
图2为实施例中修磨装置的结构剖切示意图；
图3为实施例中修磨装置在机床上安装后效果图；
图4为图3中A处放大图；
图5为实施例中基准平面上机床主轴内孔与气动磨头的上端面的位置示意图一；
图6为实施例中基准平面上机床主轴内孔与气动磨头的上端面的位置示意图二；
图7为修磨前气动磨头与机床主轴的纵向位置示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例的数控机床主轴内孔修磨装置，如图1和图2所示，包括上下依次设置的气动修磨机1、活动支座2、固定支座3和底板4，活动支座2和固定支座3均为上下开口的筒状，固定支座3套设在活动支座2的外侧，底板4固定在固定支座3的底部，固定支座3的侧壁上穿设有上下设置的两个第一螺钉31和一个第二螺钉32，固定支座3的侧壁上开设有上下设置的六个螺钉孔30，两个第一螺钉31和一个第二螺钉32分别安装在相应的螺钉孔30内，活动支座2由两个第一螺钉31顶紧固定于固定支座3的上部，第二螺钉32的自由端正对气动修磨机1的开关(图中未示出)，气动修磨机1通过AB胶胶合固定在活动支座2上，气动修磨机1的顶端设置有气动磨头11，气动修磨机1的气管接口连接有气管12，固定支座3的侧壁的下部开设有缺口33，气管12自缺口33穿出并与外部气源(图中未示出)连接。
一种利用上述修磨装置修磨数控机床主轴内孔的方法，包括以下步骤：
(1)将修磨装置置于机床主轴5下方，并将底板4固定在机床工作台6上，修磨装置在机床上安装后效果图如图3和图4所示，然后旋松两个第一螺钉31，调整气动修磨机1的高度位置，使气动磨头11完全伸入机床主轴内孔51内，再旋紧两个第一螺钉31，以此时气动磨头11的上端面所处平面为基准平面，如图5所示，将气动磨头11的上端面的中心点在基准平面上所处位置点记为P点，将机床主轴内孔51的中心点在基准平面上所处位置点记为M点；以平行于机床床身导轨9长度的方向为X轴，以垂直于X轴并平行于机床工作台6台面的方向为Y轴，以平行于机床滑枕7高度并垂直于机床工作台6台面的方向为Z轴；
(2)保持机床主轴5不动，使机床工作台6沿X轴正向移动，带动气动磨头11自P点沿X轴正向移动至气动磨头11与机床主轴内孔51的一侧内壁接触(气动磨头11位于图5中点1处)时，6机床工作台停止移动，将气动磨头11自P点沿X轴正向移动的距离记为X1；使机床工作台6沿X轴负向移动，使气动磨头11回到P点，再使机床工作台6沿X轴负向继续移动，带动气动磨头11自P点沿X轴负向移动至气动磨头11与机床主轴内孔51的另一侧内壁接触(气动磨头11位于图5中点2处)时，机床工作台6停止移动，将气动磨头11自P点沿X轴负向移动的距离记为X2；
(3)使机床工作台6沿X轴正向移动，使气动磨头11回到P点，然后保持机床工作台6不动，使机床滑鞍8带动机床主轴5沿Y轴正向移动至机床主轴内孔51的一侧内壁与气动磨头11接触(相当于气动磨头11位于图5中点3处)时，机床滑鞍8停止移动，将M点相对于P点沿Y轴正向移动的距离记为Y1；使机床滑鞍8沿Y轴负向移动Y1距离，使机床主轴5复位，再使机床滑鞍8带动机床主轴5沿Y轴负向移动至机床主轴内孔51的另一侧内壁与气动磨头11接触(相当于气动磨头11位于图5中点4处)时，机床滑鞍8停止移动，将M点相对于P点沿Y轴负向移动的距离记为Y2；使机床滑鞍8沿Y轴正向移动Y2距离，使机床主轴5复位，如图5所示；
(4)根据得到的四个距离X1、X2、Y1、Y2，计算在基准平面上的M点与P点的距离X3和Y3，其中X3为M点与P点沿X轴方向的垂直距离，Y3为M点与P点沿Y轴方向的垂直距离，X3和Y3的计算方法分别见式①和式②：
X3＝|X1-X2|/2 ①
Y3＝|Y1-Y2|/2 ②
(5)使机床工作台6沿X轴移动X3距离，再使机床滑鞍8带动机床主轴5沿Y轴移动Y3距离，使在基准平面上的机床主轴内孔51的中心点与气动磨头11的上端面的中心点重合，然后使机床滑鞍8带动机床主轴5沿Y轴正向移动至机床主轴内孔51的一侧内壁与气动磨头11接触时，如图6所示，此时相当于气动磨头11位于图6中点5处，机床滑鞍8停止移动；
(6)旋转两个第一螺钉31，调整气动修磨机1的高度位置，使气动磨头11向下移动并伸出机床主轴内孔51，且气动磨头11的上端面低于机床主轴的下端面1mm，如图7所示，再通过旋转第二螺钉32打开气动修磨机1的开关，使气动磨头11旋转，然后机床主轴5旋转，同时机床滑鞍8和机床滑枕7工作，带动机床主轴5进行Y轴和Z轴两轴联动，使机床主轴5沿机床主轴内孔51的锥度方向往复运动并与气动磨头11接触(图7中箭头所示为机床主轴5的运动轨迹)，对机床主轴内孔51进行初次修磨，初次修磨后，用检棒检验机床主轴内孔51的锥度大小是否达到要求，若锥度大小达到要求，则修磨结束；若锥度大小不符，则进行步骤(7)；
(7)使机床滑鞍8带动机床主轴5沿Y轴正向移动0.01mm距离，机床滑鞍8停止移动，然后机床主轴5旋转，同时机床滑鞍8和机床滑枕7工作，带动机床主轴5进行Y轴和Z轴两轴联动，使机床主轴5沿机床主轴内孔51的锥度方向往复运动并与气动磨头11接触，对机床主轴内孔51进行再次修磨；
(8)再次修磨后，用检棒检验机床主轴内孔51的锥度大小是否达到要求，若锥度大小达到要求，则修磨结束；若锥度大小不符，则重复步骤(7)，直至锥度大小达到要求，修磨结束。
本实施例中，采用的气动修磨机1为市售产品，该气动修磨机1为现有技术；机床主轴内孔51的锥度为7:24。在实际应用中，本发明也可应用于具有其他锥度的主轴内孔的修磨。
上述修磨过程操作简便、灵活，在不拆卸机床主轴的情况下，可实现机床主轴内孔的快速修磨，减少生产单位的停机等待时间，此外，修磨过程由机床自动运行完成，修磨可靠性好，修磨精度高。

Claims (2)

1.一种数控机床主轴内孔修磨装置，其特征在于包括上下依次设置的气动修磨机、活动支座、固定支座和底板，所述的活动支座和所述的固定支座均为上下开口的筒状，所述的固定支座套设在所述的活动支座的外侧，所述的底板固定在所述的固定支座的底部，所述的固定支座的侧壁上穿设有上下设置的若干第一螺钉和一个第二螺钉，所述的活动支座由所述的若干第一螺钉顶紧固定于所述的固定支座的上部，所述的第二螺钉的自由端正对所述的气动修磨机的开关，所述的气动修磨机固定在所述的活动支座上，所述的气动修磨机的顶端设置有气动磨头，所述的气动修磨机的气管接口连接有气管，所述的固定支座的侧壁的下部开设有缺口，所述的气管自所述的缺口穿出并与外部气源连接；利用该修磨装置修磨数控机床主轴内孔的方法，包括以下步骤：
(1)将修磨装置置于机床主轴下方，并将所述的底板固定在机床工作台上，然后旋松所述的若干第一螺钉，调整所述的气动修磨机的高度位置，使气动磨头完全伸入机床主轴内孔内，再旋紧所述的若干第一螺钉，以此时气动磨头的上端面所处平面为基准平面，将气动磨头的上端面的中心点在基准平面上所处位置点记为P点，将机床主轴内孔的中心点在基准平面上所处位置点记为M点；以平行于机床床身导轨长度的方向为X轴，以垂直于X轴并平行于机床工作台台面的方向为Y轴，以平行于机床滑枕高度并垂直于机床工作台台面的方向为Z轴；
(2)保持机床主轴不动，使机床工作台沿X轴正向移动，带动气动磨头自P点沿X轴正向移动至气动磨头与机床主轴内孔的一侧内壁接触时，机床工作台停止移动，将气动磨头自P点沿X轴正向移动的距离记为X1；使机床工作台沿X轴负向移动，使气动磨头回到P点，再使机床工作台沿X轴负向继续移动，带动气动磨头自P点沿X轴负向移动至气动磨头与机床主轴内孔的另一侧内壁接触时，机床工作台停止移动，将气动磨头自P点沿X轴负向移动的距离记为X2；
(3)使机床工作台沿X轴正向移动，使气动磨头回到P点，然后保持机床工作台不动，使机床滑鞍带动机床主轴沿Y轴正向移动至机床主轴内孔的一侧内壁与气动磨头接触时，机床滑鞍停止移动，将M点相对于P点沿Y轴正向移动的距离记为Y1；使机床滑鞍沿Y轴负向移动Y1距离，使机床主轴复位，再使机床滑鞍带动机床主轴沿Y轴负向移动至机床主轴内孔的另一侧内壁与气动磨头接触时，机床滑鞍停止移动，将M点相对于P点沿Y轴负向移动的距离记为Y2；使机床滑鞍沿Y轴正向移动Y2距离，使机床主轴复位；
(4)根据得到的四个距离X1、X2、Y1、Y2，计算在基准平面上的M点与P点的距离X3和Y3，其中X3为M点与P点沿X轴方向的垂直距离，Y3为M点与P点沿Y轴方向的垂直距离，X3和Y3的计算方法分别见式①和式②：
X3＝|X1-X2|/2 ①
Y3＝|Y1-Y2|/2 ②
(5)使机床工作台沿X轴移动X3距离，再使机床滑鞍带动机床主轴沿Y轴移动Y3距离，使在基准平面上的机床主轴内孔的中心点与气动磨头的上端面的中心点重合，然后使机床滑鞍带动机床主轴沿Y轴正向移动至机床主轴内孔的一侧内壁与气动磨头接触时，机床滑鞍停止移动；
(6)旋转所述的若干第一螺钉，调整所述的气动修磨机的高度位置，使气动磨头向下移动并伸出机床主轴内孔，且气动磨头的上端面低于机床主轴的下端面1mm，再通过旋转所述的第二螺钉打开所述的气动修磨机的开关，使气动磨头旋转，然后机床主轴旋转，同时机床滑鞍和机床滑枕工作，带动机床主轴进行Y轴和Z轴两轴联动，使机床主轴沿机床主轴内孔的锥度方向往复运动并与气动磨头接触，对机床主轴内孔进行初次修磨，初次修磨后，用检棒检验机床主轴内孔的锥度大小是否达到要求，若锥度大小达到要求，则修磨结束；若锥度大小不符，则进行步骤(7)；
(7)使机床滑鞍带动机床主轴沿Y轴正向移动0.01mm距离，机床滑鞍停止移动，然后机床主轴旋转，同时机床滑鞍和机床滑枕工作，带动机床主轴进行Y轴和Z轴两轴联动，使机床主轴沿机床主轴内孔的锥度大小方向往复运动并与气动磨头接触，对机床主轴内孔进行再次修磨；
(8)再次修磨后，用检棒检验机床主轴内孔的锥度大小是否达到要求，若锥度大小达到要求，则修磨结束；若锥度大小不符，则重复步骤(7)，直至锥度大小达到要求，修磨结束。
2.根据权利要求1所述的一种数控机床主轴内孔修磨装置，其特征在于所述的固定支座的侧壁上开设有上下设置的用于安装所述的若干第一螺钉和所述的第二螺钉的多个螺钉孔。
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