CN109514282A - 一种机床主轴姿态调整基准装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机床主轴姿态调整基准装置，包括芯轴及连接块，所述连接块包括过渡板、调心板及调姿板，所述调心板与过渡板通过平动预紧螺钉相连，所述调心板与调姿板通过姿态调整螺钉相连；还包括多颗平动调整螺钉；调心板与调姿板两者中，其中一者上设置有球头，另一者上设置有槽体；所述姿态调整螺钉为多颗，多颗姿态调整螺钉绕所述配合面环形分布；所述芯轴固定于调姿板上，且球头的球心落在芯轴的轴线上。本基准装置可有效解决超精密数控机床在主轴姿态调整过程的测量基准建立难题，能够提高主轴姿态调整精度，缩短主轴姿态调整时间，同时本基准装置亦可用于普通机床的主轴姿态调整。

Description

一种机床主轴姿态调整基准装置

技术领域

本发明涉及调试设备技术领域，特别是涉及一种机床主轴姿态调整基准装置。

背景技术

机床主轴的运动轴线和机床Z轴的运动轴线的平行度将直接影响杆状零件的圆柱度误差，因此，在超精密数控机床的装调过程中，该项误差必须得到严格控制。一般情况下，对于超精密数控机床，在其XOZ平面内的平行度误差即机床主轴的偏摆误差需要控制到1μm/200mm范围内，在ZOY平面内的平行度误差即机床主轴的抬头/低头误差需要控制到2μm/200mm范围内。传统的卡盘加芯轴的方式建立的调整测量基准，其调整精度低、重复性差，无法满足超精密机床在ZOY平面内的平行度调整需求，严重制约了机床的装调效率提升。

发明内容

针对上述提出的传统的卡盘加芯轴的方式建立的调整测量基准，其调整精度低、重复性差，无法满足超精密机床在ZOY平面内的平行度调整需求，严重制约了机床的装调效率提升的问题。本发明提供了一种机床主轴姿态调整基准装置，本基准装置可有效解决超精密数控机床在主轴姿态调整过程的测量基准建立难题，能够提高主轴姿态调整精度，缩短主轴姿态调整时间，同时本基准装置亦可用于普通机床的主轴姿态调整。

本方案的技术手段如下，一种机床主轴姿态调整基准装置，包括芯轴及用于实现芯轴与车床主轴相连的连接块，所述连接块包括相互之间呈层叠关系的过渡板、调心板及调姿板，所述调心板与过渡板通过平动预紧螺钉相连，所述调心板与调姿板通过姿态调整螺钉相连；

还包括螺纹连接于过渡板上的多颗平动调整螺钉，各平动调整螺钉的一端均作用在调心板上，且平动调整螺钉绕调心板的周向分布，各平动调整螺钉均向调心板施加使得过渡板与调心板相互错开的力；

调心板与调姿板两者中，其中一者上设置有球头，另一者上设置有槽体，所述调心板与调姿板的相互配合通过所述球头嵌入所述槽体中实现，且调心板与调姿板的配合面仅为球面；

所述姿态调整螺钉为多颗，多颗姿态调整螺钉绕所述配合面环形分布；

所述芯轴固定于调姿板上，且球头的球心落在芯轴的轴线上。

现有技术中，机床主轴姿态调整时采用机床主轴端部的卡盘夹持一个高精度芯轴，将芯轴与主轴运动轴线的同轴度调整完成后，芯轴作为主轴姿态的调整基准。目前，随着机床性能的提高，特别是数控机床，对主轴的装调精度也随之增加。传统的卡盘加芯轴的方式建立的调整测量基准，主要存在以下几个方面不足：

调整精度低、重复性差、对操作者依赖严重：

无论是三爪自定心卡盘还是四爪卡盘，其卡爪调整螺钉均为粗牙螺钉，螺钉直径越大，其导程就越大，调整精度就越低，对操作者的技术水平依赖程度就越高。一般的高精度三爪自定心卡盘的重复定位精度在10μm量级，其自定心精度无法满足超精密数控机床的调整需求，而对于四爪卡盘，每个卡爪虽然可以独立联动，但是找正的精度就严重受操作者水平限制，且粗牙螺钉调整分辨率差，严重制约了机床装调效率的提升。

调整自由度数量无法满足超精密数控机床的调整需求：

无论是三爪自定心卡盘还是四爪卡盘，其调整自由度均只有径向一个方向，无法满足超精密数控机床的调整自由度要求。虽然，在实际调整过程中，可以通过改变芯轴和卡爪的接触位置来实现芯轴俯仰或偏摆自由度的调整，但增加了调整难度，降低了调整精度。

本方案提供的机床主轴姿态调整基准装置可以实现芯轴在机床XOY平面内的平动和绕机床X轴和Y轴旋转自由度调节，满足超精密数控机床主轴姿态调整时对芯轴调整自由度的需求，同时，本方案的四个调整自由度相互独立，这样，采用本方案不仅解决了上述提到的问题，同时可提高芯轴调整分辨率、降低调整难度、缩短调整时间。

本方案中，所述过渡板用于本装置与车床主轴的连接，调心板通过平动预紧螺钉与过渡板螺钉连接、调姿板通过姿态调整螺钉与调心板螺钉连接，且还包括多颗平动调整螺钉，这样，在松弛平动预紧螺钉的情况下，通过紧固和松卸不同的平动调整螺钉，可使得平动调整螺钉施加在过渡板与调心板之间的作用力使得过渡板与调心板相互错位，达到使得芯轴随调心板在车床的X轴方向和Y轴方向平动的目的，完成所述平动调节后，紧固平动预紧螺钉即可实现调心板在过渡板上的位置锁定；由于调心板与调姿板之间的配合面仅为球面，所述配合面由所述球头嵌入所述槽体中形成，同时包括多颗姿态调整螺钉，且姿态调整螺钉绕所述配合面环形分布，这样，通过紧固和松卸不同的姿态调整螺钉，可使得芯轴随调姿板绕所述球心转动，以上转动可绕X轴转动和绕Y轴转动，在转动到所需的调整精度时，如通过均匀紧固姿态调整螺钉即可达到固定芯轴在空间中的位置的目的。

如上所述，本方案不仅结构简单，同时制造和使用方便。采用所述调姿板与调心板通过球面配合的方式，可有效提高所述转动的调整精度。

同时作为本领域技术人员，针对所述转动，将姿态调整螺钉设置在所述配合面的外侧即可，如球头和槽体分别位于调心板或调姿板的中部，姿态调整螺钉在调心板和调姿板上连接点均位于调心板和调姿板的边缘；针对车床，以上X轴、Y轴、Z轴实际上为笛卡尔坐标系，即车床上主轴的轴线方向为Z轴方向，车床上车刀的运动方向为X轴方向，竖直方向为Y轴方向；同时，以上涉及的技术术语，如过渡板、调心板、调姿板实际上均为作为连接结构的板材，命名不同只是对三块板材进行区分，同理，所述平动调整螺钉、平动预紧螺钉、姿态调整螺钉实际上均为螺钉或螺栓，命名不同也只是对不同位置的螺钉或螺栓进行区分。

优选的，为提高过渡板与调心板相对位置调整精度，设置为所述平动调整螺钉为螺纹为细牙的细牙螺钉。

更进一步的技术方案为：

作为过渡板的具体实现方式，所述过渡板为中部设置有安装孔的环形板状结构，所述安装孔为胀接孔或内螺纹孔；

还包括数量与平动调整螺钉数量相等的调整块，各调整块均通过螺钉固定于过渡板上，各调整块上均螺纹连接有一颗平动调整螺钉；

所述球头的球心落在所述安装孔的轴线上。采用本方案，过渡板结构简单、方便加工、且易于获得高精度的加工质量；设置为通过调整块实现平动调整螺钉与过渡板间接连接，而调整块均通过螺钉固定于过渡板上，也旨在实现方便方便加工和装配。作为本领域技术人员，以上调整块可设置成环状等，采用设置为调整块与平动调整螺钉数量相等，且平动调整螺钉与调整块一一配合，这样，旨在使得调整块部分具有最小的重量。以上调整块可设置成条状。以上为胀接孔时，安装孔的孔壁为光滑面即可，用于实现与主轴的过盈连接；以上安装孔为内螺纹孔时，用于实现与主轴的螺纹连接。

为方便调整过渡板与调心板之间的力，以方便实现过渡板与调心板之间的固定和相对位置调整精度，设置为：所述平动预紧螺钉为多颗，且平动预紧螺钉相互之间绕球头环形布置。

为使得芯轴能够向各向均能平移，作为平动预紧螺钉的具体设置方式，设置为：所述环形布置为绕球头的球心环形均布。

为使得芯轴能够向各向均能平移，作为调心板的具体设置方式，设置为：所述调心板呈圆形板状，所述周向分布为周向环形均布，所述周向环形均布的圆心落在调心板的轴线上。优选设置为平动调整螺钉的数量大于三颗。

为使得芯轴能够向各向均能偏转，设置为：所述环形分布为绕球头的球心环形均布。优选设置为姿态调整螺钉的数量大于三颗。

为使得姿态调整螺钉对芯轴的偏转具有更好的约束可靠性，以利于芯轴偏转角度调整精度，设置为：各姿态调整螺钉上均套设有用于实现所在姿态调整螺钉防松的防松弹性件。通过所述防松弹性件产生弹性变形，不仅可实现姿态调整螺钉的防松，同时，可使得姿态调整螺钉的转动为阻尼转动：防松弹性件的可变形最大幅度决定姿态调整螺钉可发挥约束性能的轴向运动行程，同时在对单颗姿态调整螺钉进行操作时，其他位置处的姿态调整螺钉位置的防松弹性件允许调姿板相对于各个姿态调整螺钉运动，这样，不仅方便操作，同时利于芯轴偏转角度调整精度。

作为一种具有较大弹性系数，以使得在调整单颗姿态调整螺钉以使得芯轴与主轴同轴后，不需要再对其他姿态调整螺钉进行调节的实现方案，设置为：所述防松弹性件均为呈层叠关系的多个碟簧。

为强化调心板与调姿板之间的耐磨性，以使得调心板与调姿板可长期保持理想的配合精度以及使得配合面更为光滑以利于芯轴偏转调整精度，设置为：所述球头的球面硬度与槽体的球面硬度均大于50HRC。

作为一种方便加工，且材料成本低的实现方式，设置为：所述球头可拆卸连接于调心板或调姿板上。本方案中，球头可螺栓连接于调心板或调姿板上，针对所述槽体的加工或槽体的形式，可采用：在调心板或调姿板上预制槽面为球面为近似球面的槽，而后再在所述槽面上如通过喷焊得到作为槽体表层的耐磨层或硬度层，而后对所述耐磨层或硬度层进行研磨加工得到槽体。所述球头的球面亦可采用以上喷焊加研磨加工的方式。

本发明具有以下有益效果：

本方案中，所述过渡板用于本装置与车床主轴的连接，调心板通过平动预紧螺钉与过渡板螺钉连接、调姿板通过姿态调整螺钉与调心板螺钉连接，且还包括多颗平动调整螺钉，这样，在松弛平动预紧螺钉的情况下，通过紧固和松卸不同的平动调整螺钉，可使得平动调整螺钉施加在过渡板与调心板之间的作用力使得过渡板与调心板相互错位，达到使得芯轴随调心板在车床的X轴方向和Y轴方向平动的目的，完成所述平动调节后，紧固平动预紧螺钉即可实现调心板在过渡板上的位置锁定；由于调心板与调姿板之间的配合面仅为球面，所述配合面由所述球头嵌入所述槽体中形成，同时包括多颗姿态调整螺钉，且姿态调整螺钉绕所述配合面环形分布，这样，通过紧固和松卸不同的姿态调整螺钉，可使得芯轴随调姿板绕所述球心转动，以上转动可绕X轴转动和绕Y轴转动，在转动到所需的调整精度时，如通过均匀紧固姿态调整螺钉即可达到固定芯轴在空间中的位置的目的。

如上所述，本方案不仅结构简单，同时制造和使用方便。采用所述调姿板与调心板通过球面配合的方式，可有效提高所述转动的调整精度。

附图说明

图1是本发明所述的一种机床主轴姿态调整基准装置一个具体实施例的剖视图；

图2是本发明所述的一种机床主轴姿态调整基准装置一个具体实施例的侧视图。

图中的附图标记分别为：1、过渡板，2、调整块，3、平动调整螺钉，4、平动预紧螺钉，5、调心板，6、球头，7、调姿板，8、芯轴，9、姿态调整螺钉，10、平垫圈，11、碟簧。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明的结构不仅限于以下实施例。

实施例1：

如图1和图2所示，一种机床主轴姿态调整基准装置，包括芯轴8及用于实现芯轴8与车床主轴相连的连接块，所述连接块包括相互之间呈层叠关系的过渡板1、调心板5及调姿板7，所述调心板5与过渡板1通过平动预紧螺钉4相连，所述调心板5与调姿板7通过姿态调整螺钉9相连；

还包括螺纹连接于过渡板1上的多颗平动调整螺钉3，各平动调整螺钉3的一端均作用在调心板5上，且平动调整螺钉3绕调心板5的周向分布，各平动调整螺钉3均向调心板5施加使得过渡板1与调心板5相互错开的力；

调心板5与调姿板7两者中，其中一者上设置有球头6，另一者上设置有槽体，所述调心板5与调姿板7的相互配合通过所述球头6嵌入所述槽体中实现，且调心板5与调姿板7的配合面仅为球面；

所述姿态调整螺钉9为多颗，多颗姿态调整螺钉9绕所述配合面环形分布；

所述芯轴8固定于调姿板7上，且球头6的球心落在芯轴8的轴线上。

现有技术中，机床主轴姿态调整时采用机床主轴端部的卡盘夹持一个高精度芯轴8，将芯轴8与主轴运动轴线的同轴度调整完成后，芯轴8作为主轴姿态的调整基准。目前，随着机床性能的提高，特别是数控机床，对主轴的装调精度也随之增加。传统的卡盘加芯轴8的方式建立的调整测量基准，主要存在以下几个方面不足：

调整精度低、重复性差、对操作者依赖严重：

无论是三爪自定心卡盘还是四爪卡盘，其卡爪调整螺钉均为粗牙螺钉，螺钉直径越大，其导程就越大，调整精度就越低，对操作者的技术水平依赖程度就越高。一般的高精度三爪自定心卡盘的重复定位精度在10μm量级，其自定心精度无法满足超精密数控机床的调整需求，而对于四爪卡盘，每个卡爪虽然可以独立联动，但是找正的精度就严重受操作者水平限制，且粗牙螺钉调整分辨率差，严重制约了机床装调效率的提升。

调整自由度数量无法满足超精密数控机床的调整需求：

无论是三爪自定心卡盘还是四爪卡盘，其调整自由度均只有径向一个方向，无法满足超精密数控机床的调整自由度要求。虽然，在实际调整过程中，可以通过改变芯轴8和卡爪的接触位置来实现芯轴8俯仰或偏摆自由度的调整，但增加了调整难度，降低了调整精度。

本方案提供的机床主轴姿态调整基准装置可以实现芯轴8在机床XOY平面内的平动和绕机床X轴和Y轴旋转自由度调节，满足超精密数控机床主轴姿态调整时对芯轴8调整自由度的需求，同时，本方案的四个调整自由度相互独立，这样，采用本方案不仅解决了上述提到的问题，同时可提高芯轴8调整分辨率、降低调整难度、缩短调整时间。

本方案中，所述过渡板1用于本装置与车床主轴的连接，调心板5通过平动预紧螺钉4与过渡板1螺钉连接、调姿板7通过姿态调整螺钉9与调心板5螺钉连接，且还包括多颗平动调整螺钉3，这样，在松弛平动预紧螺钉4的情况下，通过紧固和松卸不同的平动调整螺钉3，可使得平动调整螺钉3施加在过渡板1与调心板5之间的作用力使得过渡板1与调心板5相互错位，达到使得芯轴8随调心板5在车床的X轴方向和Y轴方向平动的目的，完成所述平动调节后，紧固平动预紧螺钉4即可实现调心板5在过渡板1上的位置锁定；由于调心板5与调姿板7之间的配合面仅为球面，所述配合面由所述球头6嵌入所述槽体中形成，同时包括多颗姿态调整螺钉9，且姿态调整螺钉9绕所述配合面环形分布，这样，通过紧固和松卸不同的姿态调整螺钉9，可使得芯轴8随调姿板7绕所述球心转动，以上转动可绕X轴转动和绕Y轴转动，在转动到所需的调整精度时，如通过均匀紧固姿态调整螺钉9即可达到固定芯轴8在空间中的位置的目的。

如上所述，本方案不仅结构简单，同时制造和使用方便。采用所述调姿板7与调心板5通过球面配合的方式，可有效提高所述转动的调整精度。

同时作为本领域技术人员，针对所述转动，将姿态调整螺钉9设置在所述配合面的外侧即可，如球头6和槽体分别位于调心板5或调姿板7的中部，姿态调整螺钉9在调心板5和调姿板7上连接点均位于调心板5和调姿板7的边缘；针对车床，以上X轴、Y轴、Z轴实际上为笛卡尔坐标系，即车床上主轴的轴线方向为Z轴方向，车床上车刀的运动方向为X轴方向，竖直方向为Y轴方向；同时，以上涉及的技术术语，如过渡板1、调心板5、调姿板7实际上均为作为连接结构的板材，命名不同只是对三块板材进行区分，同理，所述平动调整螺钉3、平动预紧螺钉4、姿态调整螺钉9实际上均为螺钉或螺栓，命名不同也只是对不同位置的螺钉或螺栓进行区分。

优选的，为提高过渡板1与调心板5相对位置调整精度，设置为所述平动调整螺钉3为螺纹为细牙的细牙螺钉。

实施例2：

如图1和图2所示，本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：

作为过渡板1的具体实现方式，所述过渡板1为中部设置有安装孔的环形板状结构，所述安装孔为胀接孔或内螺纹孔；

还包括数量与平动调整螺钉3数量相等的调整块2，各调整块2均通过螺钉固定于过渡板1上，各调整块2上均螺纹连接有一颗平动调整螺钉3；

所述球头6的球心落在所述安装孔的轴线上。采用本方案，过渡板1结构简单、方便加工、且易于获得高精度的加工质量；设置为通过调整块2实现平动调整螺钉3与过渡板1间接连接，而调整块2均通过螺钉固定于过渡板1上，也旨在实现方便方便加工和装配。作为本领域技术人员，以上调整块2可设置成环状等，采用设置为调整块2与平动调整螺钉3数量相等，且平动调整螺钉3与调整块2一一配合，这样，旨在使得调整块2部分具有最小的重量。以上调整块2可设置成条状。以上为胀接孔时，安装孔的孔壁为光滑面即可，用于实现与主轴的过盈连接；以上安装孔为内螺纹孔时，用于实现与主轴的螺纹连接。

为方便调整过渡板1与调心板5之间的力，以方便实现过渡板1与调心板5之间的固定和相对位置调整精度，设置为：所述平动预紧螺钉4为多颗，且平动预紧螺钉4相互之间绕球头6环形布置。

为使得芯轴8能够向各向均能平移，作为平动预紧螺钉4的具体设置方式，设置为：所述环形布置为绕球头6的球心环形均布。

为使得芯轴8能够向各向均能平移，作为调心板5的具体设置方式，设置为：所述调心板5呈圆形板状，所述周向分布为周向环形均布，所述周向环形均布的圆心落在调心板5的轴线上。优选设置为平动调整螺钉3的数量大于三颗。

为使得芯轴8能够向各向均能偏转，设置为：所述环形分布为绕球头6的球心环形均布。优选设置为姿态调整螺钉9的数量大于三颗。

为使得姿态调整螺钉9对芯轴8的偏转具有更好的约束可靠性，以利于芯轴8偏转角度调整精度，设置为：各姿态调整螺钉9上均套设有用于实现所在姿态调整螺钉9防松的防松弹性件。通过所述防松弹性件产生弹性变形，不仅可实现姿态调整螺钉9的防松，同时，可使得姿态调整螺钉9的转动为阻尼转动：防松弹性件的可变形最大幅度决定姿态调整螺钉9可发挥约束性能的轴向运动行程，同时在对单颗姿态调整螺钉9进行操作时，其他位置处的姿态调整螺钉9位置的防松弹性件允许调姿板7相对于各个姿态调整螺钉9运动，这样，不仅方便操作，同时利于芯轴8偏转角度调整精度。

作为一种具有较大弹性系数，以使得在调整单颗姿态调整螺钉9以使得芯轴8与主轴同轴后，不需要再对其他姿态调整螺钉9进行调节的实现方案，设置为：所述防松弹性件均为呈层叠关系的多个碟簧11。

为强化调心板5与调姿板7之间的耐磨性，以使得调心板5与调姿板7可长期保持理想的配合精度以及使得配合面更为光滑以利于芯轴8偏转调整精度，设置为：所述球头6的球面硬度与槽体的球面硬度均大于50HRC。

作为一种方便加工，且材料成本低的实现方式，设置为：所述球头6可拆卸连接于调心板5或调姿板7上。本方案中，球头6可螺栓连接于调心板5或调姿板7上，针对所述槽体的加工或槽体的形式，可采用：在调心板5或调姿板7上预制槽面为球面为近似球面的槽，而后再在所述槽面上如通过喷焊得到作为槽体表层的耐磨层或硬度层，而后对所述耐磨层或硬度层进行研磨加工得到槽体。所述球头6的球面亦可采用以上喷焊加研磨加工的方式。

实施例3：

本实施例在实施例1的基础上，提供一种具体的基准装置结构及使用方法，如图1和图2所示，本方案需要实现：芯轴8在机床XOY平面内的平动(即调心)和绕机床X轴和Y轴旋转自由度调节，从而实现在机床XOZ和ZOY平面内的平行度误差调整的测量基准建立。本实施例所提供的方案具备的四个调整自由度相互独立，且调整基准机构中的平动调整螺钉3、平动预紧螺钉4、姿态调整螺钉9上的螺纹均采用细牙螺纹，以提高调整分辨率、降低调整难度、缩短了调整时间。

主要连接关系为：基准装置包括过渡板1、调整块2、平动调整螺钉3、平动预紧螺钉4、调心板5、球头6、调姿板7、芯轴8、姿态调整螺钉9、平垫圈10和碟簧11。

姿态调整基准装置通过过渡板1安装在车床主轴上，调心板5通过平动预紧螺钉4连接在过渡板1上；调整块2通过螺钉固定在过渡板1上；平动调整螺钉3采用细牙螺纹与调整块2连接，且其与调心板5的接触部位为硬度大于50HRC的球形面，即平动调整螺钉3用于与调心板5作用的一端的端面为球面；平动预紧螺钉4的预紧力矩可以根据需求在2～30N·m范围内调节。

姿态调整基准装置的球头6和调心板5通过螺钉固定连接在一起，调姿板7的端面有一个与球头6配合的锥孔，即所述槽体，可采用球面槽、圆锥槽等，因此，调姿板7相对于调心具有绕X轴、Y轴和Z轴旋转的三个自由度。

姿态调整基准装置的调姿板7通过姿态调整螺钉9、平垫圈10和碟簧11连接在调心板5上，碟簧11由两对(每对两件，共4件)背靠背的碟簧11组装而成，每对碟簧11的两件采用面对面组装方式。

姿态调整基准装置的芯轴8采用轴孔配合方式定位在调姿板7上，并用螺钉将其与调姿板7固定连接。

使用方法为：

通过姿态调整基准装置的过渡板1可以实现装置整体安装在被调整主轴的转子上，再调整芯轴8沿X轴平动、沿Y轴平动、绕X轴和绕Y轴旋转运动四个自由度，即可实现芯轴8与机床主轴运动轴线同轴度的调整，然后，以芯轴8作为测量基准，完成机床主轴的姿态调整。具体的，如图2所示，平动调整螺钉4为四颗，为进行区分，分别编号为3-1、3-2、3-3、3-4，姿态调整螺钉9为四颗，为进行区分，分别编号为9-1、9-2、9-3、9-4：

沿X、Y方向平动

通过姿态调整基准装置的平动预紧螺钉的预紧力矩控制在2～5N·m范围内，先逆时针旋转平动调整螺钉3-1，再顺时针旋转平动调整螺钉3-3，即可实现芯轴8沿Y轴正方向移动；若先逆时针旋转平动调整螺钉3-3，再顺时针旋转平动调整螺钉3-1，即可实现芯轴8沿Y轴负方向移动；旋转方向是从被旋转平动调整螺钉3的头部往尾部方向进行判断。

通过将姿态调整基准装置的平动预紧螺钉4的预紧力矩控制在2～5N·m范围内，先逆时针旋转平动调整螺钉3-4，再顺时针旋转平动调整螺钉3-2，即可实现芯轴8沿X轴正方向移动；若先逆时针旋转平动调整螺钉3-2，再顺时针旋转平动调整螺钉3-4，即可实现芯轴8沿X轴负方向移动，

绕X、Y方向转动

将姿态调整基准装置的平动预紧螺钉4的预紧力矩控制在25～30N·m范围内时，调心板5和过渡板1固定连接在一起，保证芯轴8在XOY平面内不发生平动。

当姿态调整基准装置的四个姿态调整螺钉9-1、9-2、9-3和9-4的预紧力矩相同时，芯轴8将与XOY平面垂直；同时增加或减小姿态调整螺钉9-2和9-3的预紧力矩时，芯轴8将绕X轴正方向或负方向旋转；同时增加或减小姿态调整螺钉9-1和9-4的预紧力矩时，芯轴8将绕X轴负方向或正方向旋转；同时增加或减小姿态调整螺钉9-3和9-4的预紧力矩时，芯轴8将绕Y轴正方向或负方向旋转；同时增加或减小姿态调整螺钉9-1和9-2的预紧力矩时，芯轴8将绕Y轴负方向或正方向旋转。

调整完成后的姿态调整基准装置芯轴8作为机床主轴姿态调整的测量基准，其自身的尺寸和形位公差应达到以下要求：直径40～60mm，长度150～250mm，圆度优于0.2μm，圆柱度优于1μm。

使用效果为：姿态调整基准装置有效地解决机床在主轴姿态调整过程的测量基准建立难题，提高了调整精度，缩短了调整时间，因此，该实施例在超精密数控机床领域可以得到广泛应用。同时图2中，姿态调整螺钉内侧的三颗螺钉即为平动预紧螺钉4，平动预紧螺钉4内侧的圆即为芯轴8。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在对应发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种机床主轴姿态调整基准装置，包括芯轴(8)及用于实现芯轴(8)与车床主轴相连的连接块，其特征在于，所述连接块包括相互之间呈层叠关系的过渡板(1)、调心板(5)及调姿板(7)，所述调心板(5)与过渡板(1)通过平动预紧螺钉(4)相连，所述调心板(5)与调姿板(7)通过姿态调整螺钉(9)相连；

还包括螺纹连接于过渡板(1)上的多颗平动调整螺钉(3)，各平动调整螺钉(3)的一端均作用在调心板(5)上，且平动调整螺钉(3)绕调心板(5)的周向分布，各平动调整螺钉(3)均向调心板(5)施加使得过渡板(1)与调心板(5)相互错开的力；

调心板(5)与调姿板(7)两者中，其中一者上设置有球头(6)，另一者上设置有槽体，所述调心板(5)与调姿板(7)的相互配合通过所述球头(6)嵌入所述槽体中实现，且调心板(5)与调姿板(7)的配合面仅为球面；

所述姿态调整螺钉(9)为多颗，多颗姿态调整螺钉(9)绕所述配合面环形分布；

所述芯轴(8)固定于调姿板(7)上，且球头(6)的球心落在芯轴(8)的轴线上。

2.根据权利要求1所述的一种机床主轴姿态调整基准装置，其特征在于，所述过渡板(1)为中部设置有安装孔的环形板状结构，所述安装孔为胀接孔或内螺纹孔；

还包括数量与平动调整螺钉(3)数量相等的调整块(2)，各调整块(2)均通过螺钉固定于过渡板(1)上，各调整块(2)上均螺纹连接有一颗平动调整螺钉(3)；

所述球头(6)的球心落在所述安装孔的轴线上。

3.根据权利要求1所述的一种机床主轴姿态调整基准装置，其特征在于，所述平动预紧螺钉(4)为多颗，且平动预紧螺钉(4)相互之间绕球头(6)环形布置。

4.根据权利要求3所述的一种机床主轴姿态调整基准装置，其特征在于，所述环形布置为绕球头(6)的球心环形均布。

5.根据权利要求1所述的一种机床主轴姿态调整基准装置，其特征在于，所述调心板(5)呈圆形板状，所述周向分布为周向环形均布，所述周向环形均布的圆心落在调心板(5)的轴线上。

6.根据权利要求1所述的一种机床主轴姿态调整基准装置，其特征在于，所述环形分布为绕球头(6)的球心环形均布。

7.根据权利要求1所述的一种机床主轴姿态调整基准装置，其特征在于，各姿态调整螺钉(9)上均套设有用于实现所在姿态调整螺钉(9)防松的防松弹性件。

8.根据权利要求7所述的一种机床主轴姿态调整基准装置，其特征在于，所述防松弹性件均为呈层叠关系的多个碟簧(11)。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的一种机床主轴姿态调整基准装置，其特征在于，所述球头(6)的球面硬度与槽体的球面硬度均大于50HRC。

10.根据权利要求9所述的一种机床主轴姿态调整基准装置，其特征在于，所述球头(6)可拆卸连接于调心板(5)或调姿板(7)上。