CN112276672A - 一种具有主轴校正功能的数控机床及主轴校正方法 - Google Patents

Abstract

一种具有主轴校正功能的数控机床及主轴校正方法，所述数控机床设置一套主轴校正装置，该是主轴校正装置由主轴、主轴轴承、壳体、主轴检测模块、主轴均压模块、主轴调整模块和主轴校正控制器模块组成，可实现数控机床主轴的偏摆判断和校正作业。整个主轴校正作业过程中，无需拆装机床主轴，相比现有的人工作业方式，大大降低了数控机床主轴校正的维修成本和时间成本。

Description

一种具有主轴校正功能的数控机床及主轴校正方法

技术领域

本发明涉及一种数控机床制造设备领域，尤其涉及一种具有主轴校正功能的数控机床及主轴校正方法。

背景技术

数控机床的主轴制造精度和安装精度对零件加工精度有重要的影响，由于主轴使用过程存在磨损现象，因此需要定期进行主轴的校正。目前主轴的校正和检测主要依靠技师进行手工检测和主轴拆卸后的校正作业，维护时间成本和人力成本较高。

发明内容

针对目前无法实现数控机床主轴的自动校正的技术现状，发明人提供了一种具有主轴校正功能的数控机床及主轴校正方法，其特征在于：所述数控机床设置有一种主轴校正装置，所述主轴校正装置是由主轴、主轴轴承、壳体、主轴检测模块、主轴均压模块、主轴调整模块和主轴校正控制器模块组成。所述主轴通过主轴轴承安装在壳体上，所述主轴检测模块安装在壳体上，并且其检测探头与主轴间留有一定的间隙，所述主轴均压模块设置在壳体和主轴之间，并且可相对壳体和主轴转动。

所述主轴检测模块为测距传感器，并且其探头回转中心位置与主轴回转中心相互垂直，当主轴旋转时可实时监测主轴的径向跳动，并将反馈的径向跳动数值作为判断主轴是否出现偏摆的依据。

所述主轴均压模块由主轴油封、油道缸体、缸体油封、管道接头和液压阀组成。所述油道缸体内孔中间段和外径中间段均加工有环形槽，并且内孔上的环形槽与外径上的环形槽有若干个孔道，所述主轴油封对称分布在油道缸体侧面，并与主轴形成油道缸体内孔上环形槽的密封，所述缸体油封对称分布在油道缸体的外径轴上，并与壳体形成油道缸体外径上环形槽的密封，所述管道接头安装在壳体上，并通过壳体上的小孔与环形槽相通，所述液压阀安装在壳体上，用于实现油道缸体环形槽注入高压油或释放高压油。所述主轴均压模块中的液压阀在主轴校正控制器模块的指令下处于高压开启状态，油道缸体内孔的环形槽注入高压油，利用环形槽内均布的高压油实现主轴位置的自动定心调整，当液压阀处于高压释放状态，油道缸体内孔的环形槽排出高压油。

所述主轴调整模块由多个均布的丝杆电机和调整凸极、以及调整轴承和紧定螺钉组成。所述调整轴承通过紧定螺钉固定安装在主轴上，所述丝杆电机安装在壳体上，并且其转轴上的丝杆与调整凸极上端面的螺纹孔配合，所述调整凸极的下端面设置有扇形片，该扇形片与调整轴承的外圈有相同的半径尺寸。所述主轴调整模块可驱动多个丝杆电机实现调整凸极的相对丝杆轴上下运动，从而调整主轴的空间相对位置。

所述主轴校正控制器模块具有采集主轴检测模块的反馈信号、控制主轴均压模块处于高压或低压和驱动主轴调整模块的多个丝杆电机等功能。

所述一种具有主轴校正功能的数控机床及主轴校正方法的校正过程主要有如下步骤：

(1)主轴是否启动校正判断：当主轴因磨损或其他原因导致偏摆加剧后，主轴检测模块上反馈的主轴径向跳动量将超过所设定的阀值时，校正控制器模块开始启动主轴校正作业。

(2)主轴的柔性定心调整：主轴校正控制器模块控制均压模块中的液压阀处于高压开启状态，使油道缸体内孔的环形槽中的油压不断升高，利用环形槽内均布的高压油实现主轴位置的自动定心调整。

(3)主轴的刚性定心调整：主轴在柔性定心调整结束后，主轴校正控制器模块驱动多个丝杆电机进给，当全部消除多个调整凸极与调整轴承之间的间隙后，主轴完成刚性定心调整。

(4)主轴退出校正作业：主轴结束刚性定心调整之后，主轴校正控制器模块控制均压模块中的液压阀处于高压释放状态，从而使油路不再承受高压作用力。

区别于现有只依靠经验手动检测和校正数控机床主轴的技术现状，上述技术方案具有如下优点：所述数控机床设置的主轴校正装置是由主轴、主轴轴承、壳体、主轴检测模块、主轴均压模块、主轴调整模块和主轴校正控制器模块组成，可实现数控机床主轴的偏摆判断和校正作业。无需拆装机床下就能完成主轴校正作业，大大缩短了检修时间。

附图说明

图1为本发明的主轴校正装置的部件组成示意图。

附图标记说明：

1、主轴；2、壳体；3、主轴检测模块；4、主轴油封；5、油道缸体；6、缸体油封；7、管道接头；8、液压阀；9、主轴校正控制器模块；10、丝杆电机；11、调整凸极；12、调整轴承；13、紧定螺钉；14、主轴轴承。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1，发明人提供了一种具有主轴校正功能的数控机床及主轴校正方法。该数控机床内部设置一套主轴校正装置，这套主轴校正装置是由主轴1、主轴轴承14、壳体2、主轴检测模块3、主轴均压模块、主轴调整模块和主轴校正控制器模块组成。其中，主轴1通过主轴轴承14安装在壳体2上，主轴检测模块3安装在壳体上，并且其检测探头与主轴1间留有一定的间隙，主轴均压模块设置在壳体2和主轴1之间，并且可相对壳体2和主轴1转动。

作为本发明的优选结构，主轴检测模块3为测距传感器，并且其探头回转中心位置与主轴1回转中心相互垂直，当主轴1旋转时可实时监测主轴1的径向跳动，并将反馈的径向跳动数值作为判断主轴是否出现偏摆的依据。

作为本发明的优选结构，主轴均压模块由主轴油封4、油道缸体5、缸体油封6、管道接头7和液压阀8组成。其中，油道缸体5的内孔中间段和外径中间段均加工有环形槽，并且内孔上的环形槽与外径上的环形槽有若干个孔道相通。主轴油封4对称分布在油道缸体5侧面，并与主轴1形成油道缸体内孔上环形槽的密封。此外，缸体油封6对称分布在油道缸体5的外径轴上，并与壳体2形成油道缸体5外径上环形槽的密封。管道接头7安装在壳体2上，并通过壳体2上的小孔与油道缸体5的环形槽相通。液压阀8安装在壳体2上，用于实现油道缸体5环形槽注入高压油或释放高压油。进一步的，当主轴均压模块中的液压阀8在主轴校正控制器模块9的指令下处于高压开启状态时，油道缸体5内孔的环形槽注入高压油，利用环形槽内均布的高压油实现主轴1位置的自动定心调整，当液压阀8处于高压释放状态，油道缸体5内孔的环形槽排出高压油。

作为本发明的优选结构，主轴调整模块由多个均布的丝杆电机10和调整凸极11、以及调整轴承12和紧定螺钉13组成。进一步地，调整轴承12的内圈通过紧定螺钉13固定安装在主轴上，丝杆电机10安装在壳体上，并且其转轴上的丝杆与调整凸极11上端面的螺纹孔配合，而调整凸极11的下端面设置有扇形片，该扇形片与调整轴承12的外圈有相同的半径尺寸。这样，当主轴调整模块驱动多个丝杆电机10可实现调整凸极11的相对丝杆轴上下运动，从而达到调整主轴1的空间相对位置的功能。

本发明中的主轴校正控制器模块9具有采集主轴检测模块3的反馈信号、控制主轴均压模块处于高压或低压和驱动主轴调整模块的多个丝杆电机10等功能。

综上所述，数控机床上的主轴1的校正过程主要有如下步骤：

(1)主轴1是否启动校正判断：当主轴1因磨损或其他原因导致偏摆加剧后，主轴检测模块3上所反馈的主轴1的径向跳动量将超过所设定的阀值时，校正控制器模块9开始启动主轴1的校正作业。

(2)主轴1的柔性定心调整：启动主轴1的校正后，主轴校正装置先进入主轴1的柔性定心调整。该步骤中，主轴校正控制器模块9控制均压模块中的液压阀8处于高压开启状态，使油道缸体5的内孔环形槽中的油压不断升高，利用环形槽内均布的高压油实现主轴位置的自动定心调整。随着主轴1位置的柔性调整，调整凸极11与调整轴承12之间的间隙将不断变化。

(3)主轴1的刚性定心调整：主轴1结束了柔性定心调整后，主轴校正控制器模块9驱动多个丝杆电机10进给，当全部消除多个调整凸极11与调整轴承12之间的间隙后，主轴1完成刚性定心调整。

(4)主轴1退出校正作业：主轴1结束刚性定心调整之后，主轴校正控制器模块9控制均压模块中的液压阀8处于高压释放状态，从而使整个油路管道不再承受额外的高压作用力。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有主轴校正功能的数控机床及主轴校正方法，其特征在于：所述数控机床设置有一种主轴校正装置，所述主轴校正装置是由主轴、主轴轴承、壳体、主轴检测模块、主轴均压模块、主轴调整模块和主轴校正控制器模块组成；

所述主轴通过主轴轴承安装在壳体上，所述主轴检测模块安装在壳体上，并且其检测探头与主轴间留有一定的间隙，所述主轴均压模块设置在壳体和主轴之间，并且可相对壳体和主轴转动。

2.如权利要求1所述的一种具有主轴校正功能的数控机床及主轴校正方法，其特征在于：所述主轴检测模块为测距传感器，并且其探头回转中心位置与主轴回转中心相互垂直，当主轴旋转时可实时监测主轴的径向跳动，并将反馈的径向跳动数值作为判断主轴是否出现偏摆的依据。

3.如权利要求1所述的一种具有主轴校正功能的数控机床及主轴校正方法，其特征在于：所述主轴均压模块由主轴油封、油道缸体、缸体油封、管道接头和液压阀组成；

所述油道缸体内孔中间段和外径中间段均加工有环形槽，并且内孔上的环形槽与外径上的环形槽有若干个孔道，所述主轴油封对称分布在油道缸体侧面，并与主轴形成油道缸体内孔上环形槽的密封，所述缸体油封对称分布在油道缸体的外径轴上，并与壳体形成油道缸体外径上环形槽的密封，所述管道接头安装在壳体上，并通过壳体上的小孔与环形槽相通，所述液压阀安装在壳体上，用于实现油道缸体环形槽注入高压油或释放高压油；

所述主轴均压模块中的液压阀在主轴校正控制器模块的指令下处于高压开启状态，油道缸体内孔的环形槽注入高压油，利用环形槽内均布的高压油实现主轴位置的自动定心调整，当液压阀处于高压释放状态，油道缸体内孔的环形槽排出高压油。

4.如权利要求1所述的一种具有主轴校正功能的数控机床及主轴校正方法，其特征在：所述主轴调整模块由多个均布的丝杆电机和调整凸极、以及调整轴承和紧定螺钉组成；

所述调整轴承通过紧定螺钉固定安装在主轴上，所述丝杆电机安装在壳体上，并且其转轴上的丝杆与调整凸极上端面的螺纹孔配合，所述调整凸极的下端面设置有扇形片，该扇形片与调整轴承的外圈有相同的半径尺寸；

所述主轴调整模块可驱动多个丝杆电机实现调整凸极的相对丝杆轴上下运动，从而调整主轴的空间相对位置。

5.如权利要求1所述的一种具有主轴校正功能的数控机床及主轴校正方法，其特征在于：所述主轴校正控制器模块具有采集主轴检测模块的反馈信号、控制主轴均压模块处于高压或低压和驱动主轴调整模块的多个丝杆电机等功能。

6.如权利要求1所述的一种具有主轴校正功能的数控机床及主轴校正方法，其特征在于：主轴校正过程的步骤主要如下：

(1)主轴是否启动校正判断：当主轴因磨损或其他原因导致偏摆加剧后，主轴检测模块上反馈的主轴径向跳动量将超过所设定的阀值时，校正控制器模块开始启动主轴校正作业。

(2)主轴的柔性定心调整：主轴校正控制器模块控制均压模块中的液压阀处于高压开启状态，使油道缸体内孔的环形槽中的油压不断升高，利用环形槽内均布的高压油实现主轴位置的自动定心调整。

(3)主轴的刚性定心调整：主轴在柔性定心调整结束后，主轴校正控制器模块驱动多个丝杆电机进给，当全部消除多个调整凸极与调整轴承之间的间隙后，主轴完成刚性定心调整。

(4)主轴退出校正作业：主轴结束刚性定心调整之后，主轴校正控制器模块控制均压模块中的液压阀处于高压释放状态，从而使油路不再承受高压作用力。

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