CN111975483B - 一种主轴锥孔在线修磨机及修磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主轴锥孔在线修磨机及修磨方法，修磨机包括座体、调节座、修磨组件、进给驱动组件以及调节组件；座体可相对于待修磨主轴所在的机床固定；调节座安装在座体上，且其相对于座体的姿态可调；修磨组件安装在调节座上，其包括修磨头以及驱动修磨头旋转的驱动单元；进给驱动组件用于驱动修磨组件作平移进给运动；调节组件用于调节座相对于座体的姿态。本发明中，修磨机的体积小、重量轻且修磨方法操作方便，机床维修人员可方便将修磨机携带，修磨时调整方便，只须将此修磨机放在机床工作台上锁紧，调整好相关数据后便可启动修磨，一般几个小时内就能修复主轴锥孔，锥孔修磨量少，对主轴拉刀力影响小。

Description

一种主轴锥孔在线修磨机及修磨方法

技术领域

本发明涉及修磨设备技术领域，特别是涉及一种主轴锥孔在线修磨机及修磨方法。

背景技术

当前制造业大量使用数控机床、铣床、镗床等设备以对产品进行高精度加工，这类机床对主轴高转速工况下的精度要求较高。主轴使用过程中需要经常进行换刀，长时间进行换刀操作对主轴的锥孔会产生较大的磨损，此外当机床的主轴发生撞机事故，其内的锥孔会被搅坏，这类情形都会造成主轴锥孔精度不合格，满足不了加工要求。

现有技术中，对于机床主轴的维修相对复杂，特别是电主轴、带齿轮箱主轴这类主轴，对主轴维修人员要求特别高。

当前主轴锥孔若发生较为严重的磨损或撞机，维修时需要拆下整条主轴，然后把主轴轴芯放在内圆磨床上来修正，对于带齿轮箱主轴、大型主轴和电主轴，要从机床上将主轴拆下，需要花费大量时间，一般要几个工作日才能从机床上拆下来，还要将主轴进行解体取出主轴芯轴，主轴芯轴磨好后，还要在把主轴包含的各零部件组装后再装回机床上。整个过程用时长且费用很高，还影响工厂正常生产。主轴拆装一次的过程对机床以及对主轴本体都会造成损伤，特别地，有的锥孔磨削量很大，对机床主轴拉刀力影响大，有的主轴被磨床磨后，刀具都无法拉紧，因此主轴的修复工作对技术人员技术要求特别高。基于此，不拆主轴而直接在机台上修正主轴锥孔，是行业内急需解决问题。

现有在机台上修磨主轴依赖于数控机床自身的运动，需要依靠CNC编程控制数控机床的两轴同时插补运动来磨主轴，对数控机床精度要求较高，且非数控机床的主轴无法修磨。对于非数控机床，修磨时需要反复修正尺寸并反复配红丹进行试磨，直至满足修磨条件，此过程非常耗时，锥孔硬度层也磨削较多。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可在线对主轴锥孔进行磨削并自走行程进行修磨，且校正方便的主轴锥孔在线修磨机及修磨方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的主轴锥孔在线修磨机，其包括：

座体，其可相对于待修磨主轴所在的机床固定；

调节座，其安装在所述座体上，且其相对于所述座体的姿态可调；

修磨组件，其安装在所述调节座上；其包括修磨头以及驱动所述修磨头旋转的驱动单元；

进给驱动组件，其用于驱动所述修磨组件作平移进给运动；以及

调节组件，其用于调节所述调节座相对于所述座体的姿态以校正所述修磨组件与待修磨主轴之间的相对位置。

进一步地，当所述修磨组件相对于所述待修磨主轴的位置校正后，所述修磨组件的平移进给方向相对于所述待修磨主轴的轴向呈倾斜状态，且其倾斜角度与待修磨主轴上锥孔中心线和锥面之间夹角的角度一致。

进一步地，所述调节座通过连接轴连接所述座体；所述调节组件包括：

若干弹性压紧件，其作用于所述调节座，且其所作用的位置具有向所述座体作靠近运动的趋势；

两个第一调节旋钮，两者与所述连接轴呈三角布局；所述第一调节旋钮安装在所述调节座及所述座体两者中的一者上，且其具有顶住另一者端面的顶起端；以及

两个第二调节旋钮，两者均设于所述调节座与所述座体之间，分别作用于所述调节座的两个相对的侧面。

进一步地，所述修磨组件安装在滑台上，所述调节座上固定安装有滑轨，所述滑台上固定安装有滑块，所述滑轨与所述滑块滑动配合。

进一步地，所述进给驱动组件为直线电机或基于丝杠的驱动组件；后一情形下，所述进给驱动组件包括驱动电机、丝杠以及丝杠螺母；所述驱动电机与所述丝杠驱动连接，所述丝杠螺母固定在所述滑台上。

进一步地，所述调节座包含顶板，所述顶板上安装有用于对所述修磨头进行修整的修整装置；

所述修整装置包括可相对于所述顶板调节位置的微调旋钮，所述微调旋钮的端部固定有金刚石。

进一步地，所述顶板上具备调节测量点。

进一步地，所述滑台上安装有行程挡块，所述座体上安装有行程开关，所述行程开关的安装位置可调节。

一种主轴锥孔在线修磨方法，其基于上述的主轴锥孔在线修磨机，所述方法包括如下步骤：

步骤1.1)，将所述座体安装至待修磨主轴所在的机床的工作台上；

步骤1.2)，通过所述调节组件调节所述调节座的姿态以校正所述修磨头相对于所述待修磨主轴的相对位置；

步骤1.3)，控制所述驱动单元运转以使得所述修磨头转动，并控制所述进给驱动组件运转或使所述待修磨主轴自行相对于所述修磨头运动，使得所述修磨组件与所述待修磨主轴相对作进给运动以对锥孔进行修磨。

进一步地，所述修磨组件安装在滑台上，所述滑台上安装有行程挡块，所述座体上安装有两个行程开关，所述行程开关的安装位置可调节；当所述待修磨主轴的锥孔内因撞机而产生高点，先将两个所述行程开关的相对距离调近，执行上述步骤1.3)以将高点磨去，然后将两个所述行程开关的相对距离调远，再执行上述步骤1.3)对所述锥孔进行整体修磨。

有益效果：本发明的主轴锥孔在线修磨机及修磨方法中，修磨机的体积小、重量轻且修磨方法操作方便，机床维修人员可方便将修磨机携带，修磨时调整方便，只须将此修磨机放在机床工作台上锁紧，调整好相关数据后便可启动修磨，一般几个小时内就能修复主轴锥孔，锥孔修磨量少，对主轴拉刀力影响小。

附图说明

附图1为主轴锥孔在线修磨机的正视结构图(不包含前面板)；

附图2为主轴锥孔在线修磨机的立体结构图(不包含前面板与一侧侧板)；

附图3为修磨机内部主要部分的立体结构图；

附图4为修磨机的俯视图；

附图5为修磨机的侧视图；

附图6为修磨机的背侧视图。

图中：1-座体；11-背板；12-座板；13-侧板；14-安装槽；2-调节座；21-顶板；22-角度板；23-连接板；24a、24b-第一测量点；25a、25b-第二测量点；26a、26b-第三测量点；3-修磨组件；31-修磨头；32-驱动单元；4-进给驱动组件；41-驱动电机；42-丝杠；43-丝杠螺母；5-调节组件；51-弹性压紧件；52-第一调节旋钮；53-第二调节旋钮；6-连接轴；71-滑台；72-滑轨；73-滑块；74-黄油嘴；81-行程挡块；82-行程开关；83-旋钮螺丝；9-修整装置；91-微调旋钮；92-金刚石；10-工作灯。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1与附图2所示的主轴锥孔在线修磨机(以下简称：修磨机)，其包括座体1、调节座2、修磨组件3、进给驱动组件4以及调节组件5。

其中，座体1可相对于待修磨主轴所在的机床固定。座体1包括背板11、座板12以及将背板11与座板12连接固定的左右两个侧板13，其中，背板11竖立设置，座板12平置，两者呈L形布局，侧板13与背板11及座板12均垂直。座板12与背板11上均形成有安装槽14，用户可通过安装槽14将座体1固定至待修磨主轴所在机床的工作台上。若通过座板12上的安装槽14进行固定安装，则可将修磨机立着固定，此情形适宜对竖立的主轴进行修磨；若通过背板11上的安装槽14进行固定安装，则可将修磨机卧着固定，此情形适宜对横向的主轴进行修磨。

调节座2安装在所述座体1上，且其相对于所述座体1的姿态可调；具体地，调节座2包括角度板22与顶板21；角度板22竖立设置，修磨组件3与进给驱动组件4均安装在角度板22上；顶板21平置，其固定安装在角度板22的上端，两者之间通过连接板23固定连接在一起。

调节组件5用于调节所述调节座2相对于所述座体1的姿态，以校正所述修磨组件3与待修磨主轴之间的相对位置，保证修磨组件3与待修磨主轴的相对位置不会偏斜，如此可使得修磨后锥孔仍保持很高的位置精度与形状精度。

如附图1与附图3所示，修磨组件3包括修磨头31以及驱动单元32，修磨头31为砂轮，驱动单元32可驱动修磨头31高速旋转以对主轴锥孔进行细致精磨。进给驱动组件4用于驱动所述修磨组件3作平移进给运动。本实施例中，当所述修磨组件3相对于所述待修磨主轴的位置校正后，所述修磨组件3的平移进给方向相对于所述待修磨主轴的中心线向呈倾斜状态，其倾斜角度与待修磨主轴上锥孔中心线和锥面之间夹角的角度一致。如此，座体1正着安装在机床的工作台上，修磨组件3就可以进行斜向的自走角度运动，沿着主轴锥孔的母线进行进给对锥孔进行修磨，不需要依靠机床沿斜线进行插补运动实现修磨头31与待修磨主轴之间的相对运动。

具体地，为了实现调节座2相对于座体1进行各向调节，所述调节座2通过连接轴6连接所述座体1，连接轴6的一端连接背板11，另一端连接角度板22，连接背板11与角度板22之间具有空隙，连接轴6可通过球铰或其他较松的配合形式使角度板22相对于背板11为浮动安装，又配有弹簧垫片加载弹性预紧，如此角度板22可相对于背板11进行各向转动调节。

基于此，所述调节组件5包括两个弹性压紧件51、两个第一调节旋钮52以及两个第二调节旋钮53。

弹性压紧件51连接座体1并对调节座2起到按压作用，调节座2上承受弹性压紧件51施力的位置具有向所述座体1作靠近运动的趋势；另一方面，两个第一调节旋钮52所述连接轴6呈三角布局，其中接轴6在上侧中间位置(如附图6所示)，两个第一调节旋钮52在下且两者位于同一高度；所述第一调节旋钮52安装在所述调节座2上，且其具有顶住座体1的端面的顶起端。通过上述结构，一方面调节座2上第一调节旋钮52的顶起端顶着座体1，使得两者之间具有缝隙，另一方面弹性压紧件51起到按压作用，第一调节旋钮52与弹性压紧件51的综合作用可使调节座2相对于座体1保持固定，且通过转动第一调节旋钮52可调节角度板22相对于背板11的角度。

两个第二调节旋钮53均设于所述调节座2与所述座体1之间，且两个第二调节旋钮53分别作用于所述调节座2的两个相对的侧面。通过转动两个第二调节旋钮53，可调节角度板22相对于背板11的左右摆动角度。

可见，通过转动上述第一调节旋钮52与第二调节旋钮53可调节角度板22相对于背板11的各向角度，对修磨组件3的姿态进行校正。为了方便对修磨组件3的校正操作，所述顶板21上具备调节测量点。本实施例中，调节测量点分为三组，如附图4所示，分别为横向设置的两个第一测量点24a与24b、纵向设置的两个第二测量点25a与25b以及设置在顶板21的边缘处的两个第三测量点26a与26b。修磨作业时，需使顶板21的上端面与主轴的中心轴垂直，且使顶板21的边缘与机床三轴中的一个轴平行，如此修磨组件3的姿态也就校正了，为了实现上述要求，可通过如下方法来实现校正作业：首先，在待修磨主轴上安装测量表具；然后，利用测量表具对上述各调节测量点进行数据测量，并根据测得的数据利用第一调节旋钮52与第二调节旋钮53对角度板22的姿态进行调节，校正其垂直度、角度与平行度，直至垂直度、角度与平行度满足要求。具体地，以连接轴6作为旋转点，使两个第一调节旋钮52中的一个不动，调节另一个第一调节旋钮52，如此角度板22可以不动的第一调节旋钮52的顶起端以及连接轴6两者为支点相对于座体1转动，以使得两个第三测量点26a与26b两者的连线与机床三轴中的一个轴平行；同时调节两个第一调节旋钮52可顶起或放下角度板22，以使顶板21上的两个第二测量点25a与25b的连线与待修磨主轴的轴线垂直；以连接轴6作为旋转点，放松其中一个第二调节旋钮53，并调节另一个第二调节旋钮53，可调节角度板22的左右摆动角度，使得两个第一测量点24a与24b的连线与待修磨主轴的轴线垂直，调节完成后，将原先放松的那个第二调节旋钮53再旋紧使其顶住角度板22的侧面以使角度板22固定。

通过上述调节方式，可一次性校正修磨组件3与待修磨主轴的相对位置，校正后即可开始修磨作业，不需要反复配红丹试磨再反复调整，调节效率高。

所述修磨组件3安装在滑台71上，所述调节座2上固定安装有滑轨72，所述滑台71上固定安装有滑块73，所述滑轨72与所述滑块73滑动配合。所述进给驱动组件4包括驱动电机41、丝杠42以及丝杠螺母43；所述驱动电机41与所述丝杠42驱动连接，所述丝杠螺母43固定在所述滑台71上。如此，电机41可通过丝杠42驱动滑台71平移，以实现修磨组件3的进给运动。滑轨72倾斜设置，可使修磨组件3可自走斜线进行修磨作业。在一种实施例中，上述滑轨72为宽轨，由于宽轨的宽度值较大，可维持修磨组件3的稳固性；在另一种实施例中，上述滑轨72可为窄型滑轨，且滑轨72有两条或两条以上，所有滑轨72并行设置，滑台71上对应设置有与各条滑轨72配合的滑块73，如此，由于所有滑轨72的总体跨度较宽，也能起到类似宽轨的作用，维持修磨组件3的稳固性。滑块73上设置有黄油嘴74，用户可定期通过黄油嘴74向滑块73与滑轨72之间打黄油进行维护。

此外，进给驱动组件4也不限于用丝杠的形式，其也可以是直线电机或其他可驱动滑台71进行平移的驱动单元。

此外，所述滑台71上安装有行程挡块81，所述座体1上安装有两个行程开关82，行程挡块81可在两个行程开关82之间运动，所述行程开关82的安装位置可调节。具体地，两个行程开关82分别安装在两个旋钮螺丝83上，如附图5所示，一个侧板13上形成有调节槽，旋钮螺丝83可沿着调节槽调节位置以调节行程开关82的位置，以对行程开关82的行程进行调节。通过该结构，若锥孔内因撞机形成有高点，可将两个行程开关82的相对位置调近，先执行一次修磨作业将高点磨去，再将两个行程开关82的相对位置调远，再执行一次修磨作业对整个锥孔进行修磨，如此可节约修磨时间，不需要每次进给都走完全行程，可将高点快速磨掉。

优选地，所述顶板21上安装有用于对所述修磨头31进行修整的修整装置9；修整装置9相对于顶板21可拆卸，用时安装，不用时可拆下，所述修整装置9包括可相对于所述顶板21调节位置的微调旋钮91，所述微调旋钮91的端部固定有金刚石92。金刚石92用于对修磨头31(即砂轮)进行修整，砂轮磨损较多时，可通过金刚石92对砂轮的外表面进行修整。修整时，可控制驱动单元32运转，并控制驱动组件4运转，使得修磨头31相对于金刚石92运动，可完成整个修磨头31外表面的修整。通过微调旋钮91可在每次修磨头31磨损较多时使金刚石92向修磨头31移近一小段距离以进一步对修磨头31的外表面进行修磨。

此外，顶板21上还安装有用于指示修磨机工作状态的工作灯10。

基于上述主轴锥孔在线修磨机，本发明还提供了一种主轴锥孔在线修磨方法，其包括如下步骤：

步骤1.1，将所述座体1安装至待修磨主轴所在的机床的工作台上；

步骤1.2，通过所述调节组件5调节所述调节座2的姿态以校正所述修磨头31相对于所述待修磨主轴的相对位置；

步骤1.3，控制所述驱动单元32运转以使得所述修磨头31转动，并控制所述进给驱动组件4运转或使所述待修磨主轴相对于所述修磨头31运动，使得所述修磨组件3与所述待修磨主轴相对作进给运动以对锥孔进行修磨。

本步骤中包含了两种进给修磨方式，一种是通过进给驱动组件4驱动修磨头31相对于待修磨主轴运动，一种是通过CNC编程驱动机床的主轴相对于修磨头31运动，两种方式均可完成对主轴锥孔的修磨作业，还可修磨主轴的端面。

进一步地，当所述待修磨主轴的锥孔内因撞机而产生高点，先将两个所述行程开关82的相对距离调近，执行上述步骤1.3以将高点磨去，然后将两个所述行程开关82的相对距离调远，再执行上述步骤1.3对所述锥孔进行整体修磨。如此可大幅节约修磨时间。

本发明的主轴锥孔在线修磨机及修磨方法具有如下突出优点：

(1)可自行走角度修磨主轴，根据主轴中心线定位角度和垂直度，对于精度不好、三轴垂直度差、主轴中心线和Z轴不平行的老旧机床，也能很好的修正锥孔；

(2)通过调节组件5可校正垂直度、角度、平行度，可一次定位修磨组件3的角度和位置，无需反复配红丹、试磨、调角度，定位好后即可执行修正主轴的作业；

(3)可方便调节修磨组件3的行程，行程长短可快速调整，安全可靠，对主轴撞机后，对于锥孔内被刀柄搅坏的高点，可把行程开关82调近，先把高点修掉，这样不要费时空走行程，效率提高很多；

(4)修磨机采用小型高速主轴，其形式可以是电机或气动主轴，具有转速高、体积小、重量轻的优点，采用宽轨或多条窄型滑轨以实现修磨组件3的稳固平移运动，并通过微型丝杠或直线电机等形式驱动，都经过优化计算，尽可能缩小装置体积，在一台产品上，可同时能磨不同型号主轴，可磨主轴端面，使用范围广，也可用CNC编程修磨主轴，一机多能。

(5)该修磨机上带有金刚笔，不用时可拆下，无需在数控机床上安装金刚笔，很多机床不方便安装修磨笔，就算能安装也需要移动机床来校正砂轮和金刚笔位置，本修磨机自带修磨笔可大大提升对砂轮的修整效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种主轴锥孔在线修磨机，其特征在于，其包括：

座体（1），其可相对于待修磨主轴所在的机床固定；

调节座（2），其安装在所述座体（1）上，且其相对于所述座体（1）的姿态可调；

修磨组件（3），其安装在所述调节座（2）上；其包括修磨头（31）以及驱动所述修磨头（31）旋转的驱动单元（32）；

进给驱动组件（4），其用于驱动所述修磨组件（3）作平移进给运动；以及

调节组件（5），其用于调节所述调节座（2）相对于所述座体（1）的姿态以校正所述修磨组件（3）与待修磨主轴之间的相对位置；

所述调节座（2）通过连接轴（6）连接所述座体（1）；所述调节组件（5）包括：

若干弹性压紧件（51），其作用于所述调节座（2），且其所作用的位置具有向所述座体（1）作靠近运动的趋势；

两个第一调节旋钮（52），两者与所述连接轴（6）呈三角布局；所述第一调节旋钮（52）安装在所述调节座（2）及所述座体（1）两者中的一者上，且其具有顶住另一者端面的顶起端；以及

两个第二调节旋钮（53），两者均设于所述调节座（2）与所述座体（1）之间，分别作用于所述调节座（2）的两个相对的侧面。

2.根据权利要求1所述的主轴锥孔在线修磨机，其特征在于，当所述修磨组件（3）相对于所述待修磨主轴的位置校正后，所述修磨组件（3）的平移进给方向相对于所述待修磨主轴的轴向呈倾斜状态，且其倾斜角度与待修磨主轴上锥孔中心线和锥面之间夹角的角度一致。

3.根据权利要求1所述的主轴锥孔在线修磨机，其特征在于，所述修磨组件（3）安装在滑台（71）上，所述调节座（2）上固定安装有滑轨（72），所述滑台（71）上固定安装有滑块（73），所述滑轨（72）与所述滑块（73）滑动配合。

4.根据权利要求3所述的主轴锥孔在线修磨机，其特征在于，所述进给驱动组件（4）为直线电机或基于丝杠的驱动组件；后一情形下，所述进给驱动组件（4）包括驱动电机（41）、丝杠（42）以及丝杠螺母（43）；所述驱动电机（41）与所述丝杠（42）驱动连接，所述丝杠螺母（43）固定在所述滑台（71）上。

5.根据权利要求1所述的主轴锥孔在线修磨机，其特征在于，所述调节座（2）包含顶板（21），所述顶板（21）上安装有用于对所述修磨头（31）进行修整的修整装置（9）；

所述修整装置（9）包括可相对于所述顶板（21）调节位置的微调旋钮（91），所述微调旋钮（91）的端部固定有金刚石（92）。

6.根据权利要求5所述的主轴锥孔在线修磨机，其特征在于，所述顶板（21）上具备调节测量点。

7.根据权利要求4所述的主轴锥孔在线修磨机，其特征在于，所述滑台（71）上安装有行程挡块（81），所述座体（1）上安装有行程开关（82），所述行程开关（82）的安装位置可调节。

8.一种主轴锥孔在线修磨方法，其基于如权利要求1所述的主轴锥孔在线修磨机，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1.1），将所述座体（1）安装至待修磨主轴所在的机床的工作台上；

步骤1.2），通过所述调节组件（5）调节所述调节座（2）的姿态以校正所述修磨头（31）相对于所述待修磨主轴的相对位置；

步骤1.3），控制所述驱动单元（32）运转以使得所述修磨头（31）转动，并控制所述进给驱动组件（4）运转或使所述待修磨主轴自行相对于所述修磨头（31）运动，使得所述修磨组件（3）与所述待修磨主轴相对作进给运动以对锥孔进行修磨。

9.根据权利要求8所述的主轴锥孔在线修磨方法，其特征在于，所述修磨组件（3）安装在滑台（71）上，所述滑台（71）上安装有行程挡块（81），所述座体（1）上安装有两个行程开关（82），所述行程开关（82）的安装位置可调节；当所述待修磨主轴的锥孔内因撞机而产生高点，先将两个所述行程开关（82）的相对距离调近，执行上述步骤1.3）以将高点磨去，然后将两个所述行程开关（82）的相对距离调远，再执行上述步骤1.3）对所述锥孔进行整体修磨。

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