CN115046669B - 丝杆轴承座双端联检装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种丝杆轴承座双端联检装配方法，包括高精密的加工平台，第一轴承座与第二轴承座，还包括一根检验棒以及两个外圆涨套件，所述检验棒插入到第一轴承座与第二轴承座中，其通过比对检验棒在不同安装状态下的抽动力，从而判断如何对装配进行修配，通过去除材料还是增加材料以保证双边轴承座等高。

Description

丝杆轴承座双端联检装配方法

技术领域

本发明涉及机加工领域，特别是轴承座的装配方法。

背景技术

数控机床现在应用非常广泛，绝大多数的数控机床的直线进给是通过伺服电机连接丝杆组件来实现的，丝杆组件一般是由轴承座组件来支撑的，进给行程大的丝杆组件采用两端轴承座组件，行程小的可以采用单端轴承座组件来支撑。丝杆组件与导轨的平行度非常重要，只有装配效果很好的机床才能平顺地行走，高精度进给而且长久保持高精度。轴承座的装配工艺对丝杆组件是否与导轨平行起决定性作用。装配工艺的核心是检测方法，检测方法所产生的数据才是修配的基础。目前传统的方式是单端检测产生数据后做对比，然后经过反复的刮研修配后两端数据非常接近时固定两端轴承座，包括配铰锥销孔以确保轴承座可以重复安装。传统检测与装配方式组装成的丝杆组件运行不平顺，丝杆组件发热，轴承座组件发热，使用过程中经常要更换轴承。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：在于提供一种丝杆轴承座双端联检装配方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

本发明解决其技术问题的解决方案是：丝杆轴承座双端联检装配方法，包括高精密的加工平台，所述加工平台包括第一安装面与第二安装面，所述第一安装面与第二安装面处于同一平面；还包括第一轴承座与第二轴承座，所述第一轴承座通过螺栓固定在第一安装面上，所述第二轴承座通过螺栓固定在第二安装面上；还包括一根检验棒以及两个外圆涨套件，所述外圆涨套件包括内锥套、外锥套与螺母，所述内锥套套在所述外锥套内，所述外锥套为可涨缩形锥套；包括如下步骤：a、将第一轴承座以及第二轴承座分别放置在第一安装面以及第二安装面上；b、将两个外圆涨套件分别放入到两个轴承座的内孔中；c、将检验棒同时穿过两个所述外圆涨套件；d、然后旋紧两个涨套上的螺母，使外圆涨套件的外锥套的外圆柱面与轴承座内孔紧密贴合；e、沿着检验棒的轴向抽动所述检验棒，获得检验棒的抽动拉力，记作F0；f、将第一轴承座紧固在第一安装面上，并将第二轴承座通过螺栓安装到第二安装面上，用N1的力量拧上螺栓；继续沿着检验棒的轴向抽动所述检验棒，获得检验棒的抽动拉力，记作F1；比较F0与F1，当F1与F0差值大于预设值A的时候，执行步骤g，否则执行步骤i；g、用N2的力量拧紧螺栓，N2大于N1，使得第二轴承座与第二安装面更加紧密，再次沿着检验棒的轴向抽动所述检验棒，获得检验棒的抽动拉力，记作F2；比较F2与F1，当F2<F1的时候，执行步骤h；否则执行步骤j；h、用锁紧力将第二轴承座紧固在第二安装面上，再次沿着检验棒的轴向抽动所述检验棒，获得检验棒的抽动拉力，记作F3，比较F3与F0，当F1与F0差值小于预设值B的时候，B小于A，则停止检验，否则执行步骤k；i、在第二安装面与第二轴承座之间加入薄垫片，然后用N1的力拧紧螺栓，再次继续沿着检验棒的轴向抽动所述检验棒，获得检验棒的抽动拉力，记作Fi；比较Fi与F0，当Fi与F0差值大于预设值A的时候，执行步骤g，否则继续执行步骤i；j、在第二安装面与第二轴承座之间加入厚垫片，然后用N1的力拧紧螺栓，再次继续沿着检验棒的轴向抽动所述检验棒，获得检验棒的抽动拉力，记作Fj；比较Fj与F0，当Fj与F0差值大于预设值A的时候，执行步骤g，否则继续执行步骤i；k、对第二轴承座或者第二安装面采用去除材料的方式进行加工，加工完后再次执行步骤h。

本发明的有益效果是：本发明通过利用外圆涨套件，使得检验棒与轴承孔的同心度得到保证，然后通过检验棒的来回抽动去检验轴承座的安装精度，操作简单、装配效率高，而且达到的装配精度高。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一安装面与第二安装面之前的距离小于3米。两个安装面之间的距离越小，检验棒的长度就越短，检测的精度就越高。

作为上述技术方案的进一步改进，步骤e中，在检验棒上涂油润滑油。通过涂覆润滑油，可以提高操作的便捷性，减少检验棒与外圆涨套件之间的摩擦。

作为上述技术方案的进一步改进，所述加工平台还设设有导轨，所述导轨位于所述第一安装面与第二安装面的侧方，所述导轨上设有千分表，所述千分表沿着导轨滑动，所述千分表的表头抵住所述检验棒的侧面。利用千分表，可以检测两个轴承座在水平面上的装配精度。

作为上述技术方案的进一步改进，在步骤h后，还包括如下步骤：l、将千分表沿着导轨移动，观察千分表的竖直变化，调整第二轴承座的安装位置。

作为上述技术方案的进一步改进，在步骤l后，还包括如下步骤m、最终确定第二轴承座的安装位置后，在对应的螺孔上钻铰锥销孔并配精密锥销完成轴承座的适配。利用锥销孔，可以提高轴承座与工作台的重复安装精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是本发明的加工平台的立体示意图；

图2是本发明的检验棒与轴承座的配合结构的立体示意图；

图3是本发明的检验棒与轴承座的配合结构的剖视图；

图4是图3中的局部放大图；

图5是本发明的外圆涨套件的爆炸视图；

图6是现有技术中，轴承座的检测机构。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。同时，本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

参照图1～图5，本发明提供一种丝杆轴承座双联检装配方法，用于实现在高精密的数控机床上装配好直线进给的丝杆的轴承座。其应用于高精密的数控机床，这些数控机床无论是床身、床鞍或是立柱，其都包括有经过精加工的加工平台100，加工平台100上包括用于安装轴承的安装面，对于一般加工平台100而言，需要装配两个的轴承座，因此包括了第一安装面110以及第二安装面120，同时，加工平台100上还设有供滑块移动的导轨130，所述的加工平台100是经过成熟的加工工艺加工而成的高精密零部件，其两个安装面几乎完全处于一个平面，而且与导轨的平面也几乎完全平行，在精加工中，一次装夹，一把刀具就可以将这些有精度要求的面全部加工而成。

要实现数控机床精密的进给，除了要有精密加工的加工平台100外，还需要精密加工的轴承座，本方法中，用到的第一轴承座210以及第二轴承座220均是经过精密加工而成的，两个的轴承座可以共享相同的工装，刀具，检具与完全相同的工艺参数，从而可以成组加工出互换性非常好的轴承座。

有了高精密的加工平台以及轴承座后，为了实现丝杆组件与导轨能平顺地行走，保证高精度进给而且长期保持高精度，需要高精密的装配。轴承座的装配工艺对丝杆组件是否与导轨平行起决定性作用。装配工艺的核心是检测方法，检测方法所产生的数据才是修配的基础。目前传统的方式是单端检测产生数据后做对比。结合图6，说明一下传统的检测与装配方式的弊端。传统方法需要用到两根独立的检验棒，然后将检验棒插入到轴承座的孔中，接着将千分表吸附在一个线轨滑块的上表面，通过滑块的移动与千分表在滑块上表面的滑移来做检测。一般是先检测检棒的顶面，每个检棒要独立的顶面平，两边检棒的数据要相同或无限接近。通过这个办法来做轴承座等高工作量非常大，关键是反反复复拆装对连接轴承座的螺纹孔也有损伤。而且，两边的检棒外径尺寸还是有差异的，这对测试的数据有影响，肯定也会影响到最终的装配精度。这种传统检测与装配方式组装成的丝杆组件运行不平顺，丝杆组件发热，轴承座组件发热，使用过程中经常要更换轴承。

为此，本发明就是针对这种传统的检测方法的缺陷做出了改进。其检测的时候，只需用到一根的检验棒300，该检验棒具有良好的加工精度(包括尺寸精度、直线度、圆柱度等)以及良好的耐磨性。另外，还包括两组精密加工的外圆涨套件400，参见图4～图5，所述的外圆涨套件400包括一个内锥套410、外锥套420以及螺母430，所述内锥套410为刚性构件，所述内锥套410包括内孔与锥形面，所述外锥套420为可可涨缩形锥套，即外锥套420看相对向外扩张，同时，所述内锥套410的一端包括外螺纹，所述的螺母430与所述外螺纹连接。所述的螺母430用于实现外锥套420的涨缩。本实施例中增加的外圆涨套件400使用的时候，用装配进轴承座的轴承孔中，通过旋紧螺母430，使得外锥套420可以被涨开与轴承座孔形成精密的配合。当然，所述的外圆涨套件400同样也是采用精密加工而成的零部件，即便轴承座孔外径可能尺寸有偏差，但使用这种精密加工后的外圆涨套件400后，内锥套410的内孔都能精准地与轴承座孔外圆同心。另外，所述内锥套410的内孔与检验棒300的圆柱面有精密的配合度，比如微米级的间隙配合。

当准备好所需的检验部件后，下面开始正式对两个轴承座的安装进行装配的检验。

具体的装配检测方法包括如下步骤：

a、首先处理干净轴承座以及加工平台100，将两个的轴承座即第一轴承座210以及第二轴承座220分别放置在安装面上(即第一安装面以及第二安装面上)，此时，不用压紧两个轴承座，轴承座与安装面之间是自由的；

b、将两个外圆涨套件400分别套入到两个轴承座的轴承孔中；

c、将检验棒300同时穿过两个所述外圆涨套件400的内孔中，为了方便插入以及后续的抽动，可以在检验棒300的外周涂上油脂或者润滑油；

d、然后旋紧两个外圆涨套件400上的螺母，使外圆涨套件的外锥套420的外圆柱面与轴承座内孔紧密贴合；此时，由于检验棒300与内锥套410的同心度很高，因此，可以使得检验棒300与两个轴承座的同心度也得到了精密的配合；

e、然后，用手握紧检测棒推动检测棒沿轴向往复抽动，用手握紧检测棒往复旋转，此时，可以利用测力装置去检测检验棒的抽动拉力，并记录下来，记做F0；又或者，当具备良好的装配技能的匠师，可以直接通过手感会清晰地感受到此时的状态；由于此时两个轴承座都没有被固定，当检验棒来回抽动的时候，会使得两个轴承座的轴承孔的同心度得到非常高的精度；两个轴承座的同心度越高，抽拉检验棒300的力就越小，抽拉起来越轻松；

f、接着将第一轴承座210紧固在第一安装面110上，并将第二轴承座220通过螺栓安装到第二安装面120上，用N1的力量拧上螺栓；假设完全锁紧第一轴承座210需要用到N的力量，那么，N1可以30％～40％的N的力量；当所述第一轴承座210被锁定后，第二轴承座220与第一轴承座210的同心度就需要进行检定了，此时，继续沿着检验棒的轴向抽动所述检验棒，获得检验棒的抽动拉力，记作F1；

在得出F1的数值化，我们通过比较F0与F1，即可判定两个轴承座的轴心是否等高了。

由于第一轴承座210以及被完全紧固在第一安装面110上，可以理解第一轴承座210的端面与第一安装面110之间没有间隙了；而由于第二轴承座220并没有完全锁紧在第二安装面120上，即第二轴承座220与第二安装面120之间还有间隙；此时，如果F1与F0差值较大，即F1用力较大，可以理解第一轴承座210与第二轴承座220之间存在高度差，先假设第二轴承座220的高度要大于第一轴承座210的高度，此时，执行步骤g；反之，则执行步骤i；

g、通过加大螺栓的锁紧力，例如用60～70％的N的力，记作N2，用N2的力量拧紧螺栓，使得第二轴承座220与第二安装面120更加紧密，即第二轴承座220相对向下移动了，此时，再次沿着检验棒的轴向抽动所述检验棒，获得检验棒的抽动拉力，记作F2；再次比较F2与F1，当F2<F1的时候，即可以用更小的力抽动检验棒，即两个轴承座之间的高度差缩小了，由于本过程中，第二轴承座220是向下移动的，当第二轴承座220向下移动的时候，两个轴承座之间的高度差缩小，复合预定的目的，即可继续执行下个步骤h；否则，则执行另外的步骤j；

h、此时，用锁紧力N将第二轴承座220紧固在第二安装面上120，即使得第二轴承座220与第而安装面120完全贴合，接着再次沿着检验棒的轴向抽动所述检验棒，获得检验棒的抽动拉力，记作F3，最后比较F3与F0，当F1与F0差值小于预设值B的时候，即认为两个轴承座之间的高度差达到预设的要求，可以停止检验。为了达到精度的要求，预设值B应当小于预设值A，即对同轴度的要求更高。当F3与F0的差值大于预设值B的时候，则认为第二轴承座220的轴线还是略高于第一轴承座210的轴线，需要对第二轴承座的配合面进行去除材料，此时，执行步骤k；

i、在步骤f中，由于第二轴承座220在没有紧固的情况下，由于F1与F0的差值较小，即认为两个轴承座的高度差较小；由于第二轴承座220在上紧的时候，还要继续向下移动，则两个轴承座之间的高度差会被拉大，装配精度无法达到要求，因此，需要垫高第二轴承座220，此时通过在第二安装面120与第二轴承座220之间加入薄垫片，从而稍稍抬高第二轴承座220的高度；然后再次利用N1的力拧紧螺栓，再次继续沿着检验棒的轴向抽动所述检验棒，获得检验棒的抽动拉力，记作Fi；比较Fi与F0，当Fi与F0差值大于预设值A的时候，即加入垫片后，符合精度要求了，可以执行步骤g，否则继续执行步骤i；

j、在步骤g中，当F2>F1，即随着第二轴承座220的继续下降，两个轴承座之间的高度差反而更大了，则说明第二轴承座220需要升高比较大的高度才能与第一轴承座210的高度持平，此时需要在第二安装面120与第二轴承座220之间加入厚垫片，加入厚垫片后，再次利用N1的力拧紧螺栓，再次继续沿着检验棒的轴向抽动所述检验棒，获得检验棒的抽动拉力，记作Fj；比较Fj与F0，当Fj与F0差值大于预设值A的时候，执行步骤g，否则继续执行步骤i；添加垫片的厚度建议从薄开始，慢慢地添加；

k、对第二轴承座或者第二安装面采用去刮研或修磨的除材料的方式进行加工，使得第二轴承座220的安装后的中心线能继续向下移动，加工的时候，应该是采用精加工的方式，保证不会一次去除太多的材料，在加工完后再次执行步骤h。直到得到装配精度的为止。

本发明的核心在于：由于检验棒300与轴承座的轴承孔是十分精密的同轴度配合，当检验棒300的两端的同轴度偏差越大，就越难抽动检验棒，而在起始状态下，由于两个轴承座是自由状态的，因此，检验棒300可以理解为没有被扭曲的，即抽动检验棒的力量就最小；而当两个轴承座的高度差越大的时候，检验棒300的扭曲程度就越大，抽动检验棒所需的力量就越大，本方法即通过比对检验棒300在不同安装状态下的抽动力，从而判断如何对装配进行修配，通过去除材料(刮研或修磨)还是增加材料(加垫片)以保证双边轴承座等高。

当完成了两个轴承座的登高安装后，还需再保证两个轴承座的轴承孔水平上位于同一直线即可，即检测两个轴承座的侧面安装精度。检测侧面的安装精度，可以采用现有技术中常用的千分表检测方法。

记载步骤h之后，再包括如下步骤l：

将千分表沿着导轨移动，观察千分表的竖直变化，调整第二轴承座的安装位置。本实施例中，侧面采用具有平面侧头的千分表来检测跳动。滑台沿导轨平行移动，检验棒300的侧方数据差很容易调整到微米级。

在调整后侧面后，可以再次通过抽动检验棒300，通过检测抽动力去判断两个轴承座是否已经完全装配好，当位置都固定好后，可以执行步骤m:在对应的螺孔上钻铰锥销孔并配精密锥销完成轴承座的适配。利用锥销孔，可以提高轴承座与工作台的重复安装精度。

现有技术中，用于测量力的检验工具的精度已经可以去到很高。因此，上述检验中检验到的力F0、F1、F2……等可以通过精密的测量工具去检测。然后预设值A与预设值B的大小，可以根据精度的要求，本领域技术人员根据实际的需求进行适应性的选择。可以理解的是，预设值的数字越小，对精度的要求就越高。

当然，对于本领域中具有较好的操作水平的匠师，可以不使用检验工具，匠师只需通过在抽动检验棒的时候，通过感受检测棒抽动与旋转时的阻尼感即可判断装配是否到位。当装配精度达到要求的时候，匠师的手感会清晰地反映良好的同轴度是什么状态。

进一步作为优选的实施方式，所述第一安装面110与第二安装面120之前的距离小于3米。采用本方法，丝杠组件对应的行程不要太长，比如小于3米，若真的太长，制造检验棒300就太麻烦，使用起来也不方便。过长的检验棒300会影响精度的判定。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.丝杆轴承座双端联检装配方法，其特征在于：包括高精密的加工平台，所述加工平台包括第一安装面与第二安装面，所述第一安装面与第二安装面处于同一平面；还包括第一轴承座与第二轴承座，所述第一轴承座通过螺栓固定在第一安装面上，所述第二轴承座通过螺栓固定在第二安装面上；还包括一根检验棒以及两个外圆涨套件，所述外圆涨套件包括内锥套、外锥套与螺母，所述内锥套套在所述外锥套内，所述外锥套为可涨缩形锥套；包括如下步骤：

a、将第一轴承座以及第二轴承座分别放置在第一安装面以及第二安装面上；

b、将两个外圆涨套件分别放入到两个轴承座的内孔中；

c、将检验棒同时穿过两个所述外圆涨套件；

d、然后旋紧两个外圆涨套件上的螺母，使外圆涨套件的外锥套的外圆柱面与轴承座内孔紧密贴合；

e、沿着检验棒的轴向抽动所述检验棒，获得检验棒的抽动拉力，记作F0；

f、将第一轴承座紧固在第一安装面上，并将第二轴承座通过螺栓安装到第二安装面上，用N1的力量拧上螺栓；继续沿着检验棒的轴向抽动所述检验棒，获得检验棒的抽动拉力，记作F1；比较F0与F1，当F1与F0差值大于预设值A的时候，执行步骤g，否则执行步骤i；

g、用N2的力量拧紧螺栓，N2大于N1，使得第二轴承座与第二安装面更加紧密，再次沿着检验棒的轴向抽动所述检验棒，获得检验棒的抽动拉力，记作F2；比较F2与F1，当F2<F1的时候，执行步骤h；否则执行步骤j；

h、用锁紧力将第二轴承座紧固在第二安装面上，再次沿着检验棒的轴向抽动所述检验棒，获得检验棒的抽动拉力，记作F3，比较F3与F0，当F1与F0差值小于预设值B的时候，B小于A，则停止检验，否则执行步骤k；

i、在第二安装面与第二轴承座之间加入薄垫片，然后用N1的力拧紧螺栓，再次继续沿着检验棒的轴向抽动所述检验棒，获得检验棒的抽动拉力，记作Fi；比较Fi与F0，当Fi与F0差值大于预设值A的时候，执行步骤g，否则继续执行步骤i；

j、在第二安装面与第二轴承座之间加入厚垫片，然后用N1的力拧紧螺栓，再次继续沿着检验棒的轴向抽动所述检验棒，获得检验棒的抽动拉力，记作Fj；比较Fj与F0，当Fj与F0差值大于预设值A的时候，执行步骤g，否则继续执行步骤i；

k、对第二轴承座或者第二安装面采用去除材料的方式进行加工，加工完后再次执行步骤h。

2.根据权利要求1所述的丝杆轴承座双端联检装配方法，其特征在于：所述第一安装面与第二安装面之前的距离小于3米。

3.根据权利要求1所述的丝杆轴承座双端联检装配方法，其特征在于：步骤c中，在检验棒上涂油润滑油。

4.根据权利要求1所述的丝杆轴承座双端联检装配方法，其特征在于：所述加工平台还设有导轨，所述导轨位于所述第一安装面与第二安装面的侧方，所述导轨上设有千分表，所述千分表沿着导轨滑动，所述千分表的表头抵住所述检验棒的侧面。

5.根据权利要求4所述的丝杆轴承座双端联检装配方法，其特征在于：在步骤h后，还包括如下步骤：

l、将千分表沿着导轨移动，观察千分表的竖直变化，调整第二轴承座的安装位置。

6.根据权利要求5所述的丝杆轴承座双端联检装配方法，其特征在于：在步骤l后，还包括如下步骤m、最终确定第二轴承座的安装位置后，在对应的螺孔上钻铰锥销孔并配精密锥销完成轴承座的适配。