CN117207062A - 磨床主轴的修补方法、主轴、磨床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磨床领域。本发明公开了一种磨床主轴的修补方法，包括以下步骤：S1：测量主轴上修补区域的宽度和最小外径，修补区域的最小外径为第一外径；S2：主轴距离修补区域最近的一端为第一端，将修补区域的外径、以及修补区域与第一端之间的部分主轴的外径，均粗加工至第一外径尺寸以下；S3：根据修补区域的宽度和最小外径制作环形陶瓷件，将冷却后的环形陶瓷件由第一端套入主轴，并将环形陶瓷件与修补区域粘接，打磨环形陶瓷件，直至环形陶瓷件的外圆与主轴同轴。本发明在修补区域的修补过程中，修补区域始终处于非高温、即常温的状态，从而避免了现有技术中，修补区域在高温条件下，易产生变形情况的发生。

Description

磨床主轴的修补方法、主轴、磨床

技术领域

本发明涉及磨床领域，特别涉及一种磨床主轴的修补方法、主轴、磨床。

背景技术

磨床是一种利用磨具研磨工件之多余量，以获得所需之形状、尺寸及精密加工面的机床；磨床因其可进行高效率磨削，在机械制造业中，受到广泛应用。

专利文件CN201711204965.2公开了一种大型轴类零件现场修补设备及方法，其中提到：“车削单元沿轴向运动，调整车削加工量，直至车削掉主轴待修复处的磨损层”、“将车削单元刀具撤离，开启补焊单元补至足够厚度”、“调整车削加工量，用车削单元将待修复处车至正确尺寸，完成修复”。

即在现有技术中，主轴的磨损区即修补区域，采用焊接的方式对主轴修补区域进行修补，在焊接过程中，修补区域持续受到高温条件的作用，使得修补区域产生变形。综上，现有技术中存在，如何解决主轴上修补区域变形的技术问题。

发明内容

针对现有技术的中，如何解决主轴上修补区域变形的技术问题，本发明提供了一种磨床主轴的修补方法，包括以下步骤：

1.一种磨床主轴的修补方法，包括以下步骤：

S1：测量主轴上修补区域的宽度和最小外径，修补区域的最小外径为第一外径；

S2：主轴距离修补区域最近的一端为第一端，将修补区域的外径、以及修补区域与第一端之间的部分主轴的外径，均粗加工至第一外径尺寸以下；

S3：根据修补区域的宽度和最小外径制作环形陶瓷件，将冷却后的环形陶瓷件由第一端套入主轴，并将环形陶瓷件与修补区域粘接，打磨环形陶瓷件，直至环形陶瓷件的外圆与主轴同轴。

进一步的，在步骤S2和S3之间还包括S21：在修补区域的外表面加工至少一个凹槽。

进一步的，在S21之后、S3之前，还包括S22：清洁粗加工后的修补区域、修补区域与第一端之间的部分主轴。

进一步的，在S3之后，还包括S4：精加工环形陶瓷件的外表面，并对环形陶瓷件的外表面抛光；经过步骤S4后，环形陶瓷件的外圆仍然与主轴同轴。

进一步的，S1中：采用游标卡尺测量主轴上修补区域的宽度和最小外径；

S2中：使用机加工车床外圆车刀对修补区域的外径、以及修补区域与第一端之间的部分主轴的外径进行粗加工；

S21中：使用车床切槽刀在修补区域处加工凹槽；

S22中：采用丙酮或者酒精进行清洁；

S3中：粘接所采用的材料为环氧树脂、环氧腈和硅酮密封胶其中的一种或几种；

S4中：采用砂轮对环形陶瓷件的外表面进行精加工，采用研磨膏对环形陶瓷件的外表面进行抛光。

进一步的，所述环形陶瓷件的制备过程包括：

根据修补区域的宽度和最小外径计算陶瓷胚体烧结前尺寸；

依照陶瓷胚体烧结前尺寸制作陶瓷胚体；

烧结陶瓷胚体制成环形陶瓷件，烧结陶瓷胚体时的最高温度，控制在1280℃～1350℃之间。

进一步的，环形陶瓷件的材料采用氧化锆。

进一步的，还提出一种通过上述的磨床主轴的修补方法而制成的主轴，主轴的圆周外表面形成修补区域，所述修补区域上套设有环形陶瓷件，所述环形陶瓷件与所述修补区域相互粘接，所述环形陶瓷件的外圆与主轴同轴。

进一步的，还提出一种磨床，其包括上述的主轴。

进一步的，还包括轴承，轴承的内圈套设在陶瓷件的外表面。

相比于现有技术，本发明的优点在于：

1、在发明中，根据所测量的修补区域尺寸，制作环形陶瓷件，在环形陶瓷件冷却后，再将环形陶瓷件粘接至修补区域；在即修补区域的修补过程中，修补区域始终处于非高温的状态，即常温的状态，并且在修补过程中，修补区域的温度变化不明显，从而避免了现有技术中提到的，修补区域在高温条件下进行修补的方式，进而避免了修补区域产生变形情况的发生。

附图说明

图1为本发明主轴磨损区域修补前的结构示意图；

图2为本发明经过步骤S2、S21后的主轴结构示意图；

图3为本发明主轴修补后的剖面结构示意图；

图4为采用本发明的修补方法得到的修补后的主轴。

图中标记：主轴1、第一端2、修补区域3、环形陶瓷件4、凹槽5。

具体实施方式

以下结合较佳实施例及其附图对发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例1

如图1～图4所示，本发明较佳实施例的一种主轴的修补方法，包括以下步骤：S1：测量主轴1上修补区域3的宽度和最小外径，修补区域3的最小外径为第一外径；

S2：主轴1距离修补区域3最近的一端为第一端2，将修补区域3的外径、以及修补区域3与第一端2之间的部分主轴1的外径，均粗加工至第一外径尺寸以下；

S3：根据修补区域3的宽度和最小外径制作环形陶瓷件，将冷却后的环形陶瓷件4由第一端2套入主轴1，并将环形陶瓷件4与修补区域3粘接，打磨环形陶瓷件，直至环形陶瓷件4的外圆与主轴1同轴。

修补区域3为主轴1上被磨损的区域，主轴1上被磨损的区域可为一处或者多处，当主轴1的圆周外表面具有多处被磨损区域时，沿着主轴的轴线方向，处于两端的两处磨损区域之间的部分主轴圆周外表面，连同处于两端的两处磨损区域，均为修补区域，通常，修补区域3通常为环状，该环状的修补区域3的中轴线与主轴1的轴线同轴，本实施例给出的是主轴1的圆周外表面具有一处被磨损区域的情况。环状的修补区域3的形成原因有多种，其中最主要的原因为：在主轴1旋转的过程中，主轴1和轴承之间的缝隙进入了杂质颗粒，当杂质颗粒的硬度较大时，杂质颗粒将主轴1的部分圆周外表面磨损形成环状的修补区域3；例如，安装有本实施例主轴1的磨床，对环形陶瓷件4进行打磨时，环形陶瓷件4被打磨下的陶瓷粉末进入主轴1和轴承之间的缝隙内，而陶瓷粉末通常为质地坚硬的材料制成，例如氧化锆，若主轴1在旋转过程中，主轴1和轴承之间缝隙内的氧化锆粉末，未能及时清理，则氧化锆粉末将对主轴1的圆周外表面进行磨损，从而形成环状的修补区域3。主轴1上的修补区域3，为主轴1被磨损而形成，换个角度来说，修补区域3，为主轴1的圆周外表面去除部分材料而形成，因此，修补区域3的最小外径，小于主轴1的外径，修补区域3的最小外径，定义为第一外径。

在步骤S1中，提到测量主轴1上修补区域3的宽度和最小外径，可采用现有技术中的任一款或者几款测量工具，优选的，在本实施例中，采用游标卡尺测量主轴1上修补区域3的宽度和最小外径。

在步骤S2中，提到第一端2，具体的，第一端2为主轴1上距离修补区域3最近的一个端面，在磨床领域中，通常称作主轴的前端；其中还提到，将修补区域3的外径、以及修补区域3与第一端2之间的部分主轴1的外径，均粗加工至第一外径尺寸以下，具体的，在本实施例中，优选使用机加工车床外圆车刀对修补区域3的外径、以及修补区域3与第一端2之间的部分主轴1的外径进行粗加工，粗加工后，修补区域3、以及修补区域3与第一端2之间的部分主轴1，两者的圆周表面均为平整光滑的圆周表面，并且，修补区域3的外径、以及修补区域3与第一端2之间的部分主轴1的外径，均小于第一外径，并且，修补区域3的外径、修补区域3与第一端2之间的部分主轴1的外径，两者可以相等，也可以不相等。

步骤S3中：提到了根据修补区域3的宽度和最小外径尺寸，制作环形陶瓷件4；通常环形陶瓷件4的制作工艺过程中，具有高温烧结的工艺步骤，在本方案中，将烧结并冷却后的环形陶瓷件4，由第一端2套入主轴1，并将环形陶瓷件4与修补区域3粘接，粘接后，打磨环形陶瓷件，直至环形陶瓷件的外圆与主轴同轴，方便轴承套入环形陶瓷件；优选的，沿着主轴1的圆周方向，环形陶瓷件的内圈覆盖修补区域；在本方案中优选的粘接过程为：首先，在修补区域3的圆周表面和/或环形陶瓷件4的内壁涂抹胶水，然后，将环形陶瓷件4安装套设在修补区域3的圆周表面，待修补区域3的圆周表面和/或环形陶瓷件4的内壁上的胶水固化后，修补区域3与环形陶瓷件4完成粘接，粘接采用的材料可为现有技术中的任一种或者几种，在本实施例中，优选的，粘接所采用的材料为环氧树脂、环氧腈和硅酮密封胶其中的一种或几种。

在现有技术中，通常采用焊接的方式来修补主轴1磨损区，即修补区域，具体的，首先车削掉主轴1磨损区的磨损层，然后将车削刀具撤离，采用焊接的方式，将修复处补焊至足够厚度，来完成主轴1磨损区的修补；然而在焊接的过程中，需要将焊料金属高温融化，融化后液态的焊料金属填充至磨损区，之后经过冷却，焊料金属与磨损区连成一体，方能完成焊接；然而，在焊接的过程，磨损区在高温条件下易产生变形。综上，磨损区，即修补区域，现有技术中存在，如何解决修补区域变形的技术问题。

在本实施例中，根据所测量的修补区域3尺寸，制作环形陶瓷件4，在环形陶瓷件4冷却后，再将环形陶瓷件4粘接至修补区域3，即，在修补区域3的修补过程中，修补区域3始终处于非高温的状态，即常温的状态，并且修补区域3在修补过程中的温度变化不明显，从而避免了现有技术中提到的，修补区域3在高温条件下进行修补的方式，进而避免了修补区域3产生变形情况的发生。综上所述，本实施例解决了修补区域3变形的技术问题。

进一步的，在环形陶瓷件4与修补区域3粘接的过程中，如何增加胶液与修补区域3之间的接触面积，是需要解决的技术问题，详见下述技术方案。

在步骤S2和步骤S3之间还包括步骤S21：在修补区域3处加工至少一个凹槽5。

凹槽5的形成方式具有多种，优选的，在本实施例中，凹槽5为修补区域3处去除部分材料而形成，凹槽5自修补区域3的圆周表面，朝向修补区域3的中轴线方向凹陷，凹槽5的形状具有多种，其可为在任一几何形状的凹槽，在本实施例中，优选的，凹槽5为环形凹槽；加工凹槽5的方式由多种，在本实施例中，优选的，使用车床切槽刀在修补区域3处加工凹槽5；凹槽5相对于主轴1的位置具有多种，凹槽5的中轴线可与主轴1的轴线重合，也可不重合，在本实施例中，优选的，凹槽5的中轴线与主轴1的轴线重合，若干凹槽5的轮廓相互平行设置。

在前述技术方案中，处于修补区域3与环形陶瓷件4之间的胶液固化后，胶液的一侧表面与修补区域3的圆周表面粘接，另一侧表面与环形陶瓷件4的内圈粘接。

在本方案中，修补区域3被粗加工后，在修补区域3的圆周表面继续加工至少一个凹槽5，在凹槽5之外的修补区域3、凹槽5内、和/或环形陶瓷件4的内壁涂抹胶水后，将环形陶瓷件4由第一端套设在修补区域3的圆周表面，待修补区域3、凹槽5内、和/或环形陶瓷件4的内壁上的胶水固化后，修补区域3与环形陶瓷件4完成粘接；在本方案中，处于修补区域3与环形陶瓷件4之间的胶液固化后，胶液的一侧表面同时与修补区域3的圆周表面、凹槽5的底壁、凹槽5的侧壁粘接，另一侧与环形陶瓷件4的内壁粘接；即本方案中，胶液朝向修补区域3的一侧，不但与凹槽5之外的修补区域3圆周表面粘接，还与凹槽5的底壁、凹槽5的侧壁粘接，换个角度说，本方案相比于现有技术，胶液与修补区域3之间的接触面积更大；即本方案解决了，如何增加胶液与修补区域3之间的接触面积的技术问题。

在前述技术方案中，步骤S2包括：将修补区域3的外径、以及修补区域3与第一端2之间的部分主轴1的外径，均粗加工至第一外径尺寸以下，S21：在修补区域3处加工至少一个凹槽5，那么，在S2、S21步骤之后，修补区域3上将会残留大量的金属碎屑，金属碎屑可看做杂质，那么，如何在修补区域3与环形陶瓷件粘接的过程中，避免杂质残留在修补区域3与环形陶瓷件之间，是需要解决的技术问题，该技术问题的解决，具体详见下述技术方案。

在步骤S21之后、步骤S3之前，还包括步骤S22：清洁粗加工后的修补区域3、修补区域3与第一端2之间的部分主轴1。

在本方案中，对粗加工后的修补区域3、修补区域3与第一端2之间的部分主轴1进行清洁，清洁方式可采用现有技术中的任意一种，在本实施例中，优选的，采用丙酮或者酒精对修补区域3进行清洁；将粗加工后的修补区域3、修补区域3与第一端2之间的部分主轴1表面的杂质清除，之后再进行步骤S3，保证了将修补区域3与环形陶瓷件4进行粘接时，修补区域3的光洁度；综上所述，本方案解决了如何避免杂质残留在修补区域3与环形陶瓷件之间的技术问题。

进一步的，如何避免修补区域3与环形陶瓷件4相互粘接后，环形陶瓷件4的外径过大，无法与原轴承的轴承内圈匹配，是需要解决的技术问题，该技术问题通过下述技术方案解决。

在步骤S3之后，还包括步骤S4：精加工环形陶瓷件4的外表面、并对环形陶瓷件4的外表面抛光；经过步骤S4后，环形陶瓷件4的外圆仍然与主轴1同轴。

在本方案中，对粘接有环形陶瓷件4的主轴1进行精加工，具体的，对环形陶瓷件4的外表面进行打磨，使得环形陶瓷件4的外径减小，直至环形陶瓷件4的外径与原轴承的轴承内圈相匹配，即原轴承的轴承内圈可套入环形陶瓷件4的外径上，精加工可采用现有技术中的任一种加工工具，本实施例中，优选的，精加工采用砂轮对环形陶瓷件4的外表面进行精加工打磨；将精加工后的环形陶瓷件4的外表面进行抛光，使得环形陶瓷件4的外表面粗糙度降低，以获得光亮、平整的环形陶瓷件4外表面，抛光可采用现有技术中的任一种加工工具，本实施例中，优选的，采用在环形陶瓷件4的表面涂抹研磨膏、使用抛光机抛光的方式，对环形陶瓷件4的外表面进行抛光；综上所述，本方案解决了如何将安装有环形陶瓷件4的主轴1，加工至与原轴承匹配的技术问题。

在前述步骤S3中提到：将根据修补区域3的宽度和最小外径所制作的环形陶瓷件4冷却后，由第一端2套入主轴1，并至少将环形陶瓷件4与修补区域3粘接；那么，环形陶瓷件4是如何制备的，是新的技术问题；具体的，通过下述技术方案解决环形陶瓷件4是如何制备的技术问题。

环形陶瓷件4的制备过程包括：根据修补区域3的宽度和最小外径计算陶瓷胚体烧结前尺寸；依照陶瓷胚体烧结前尺寸制作陶瓷胚体；烧结陶瓷胚体制成环形陶瓷件4，烧结陶瓷胚体时的最高温度，控制在1280℃～1350℃之间。

陶瓷胚体、环形陶瓷件4均为圆环状，陶瓷胚体、环形陶瓷件4的材料均为氧化锆；陶瓷胚体烧结前后，其体积、尺寸均有变化，通常来说，陶瓷胚体烧结后的尺寸，相比于陶瓷胚体烧结前尺寸，呈等比例缩小，因此，本方案中，所计算的陶瓷胚体烧结前尺寸，相比于环形陶瓷件4，应按照比例扩大，这样烧结后，才可得到与修补区域3的宽度和最小外径相匹配的环形陶瓷件4。

综上，本方案中，通过根据修补区域3尺寸制作陶瓷胚体，烧结陶瓷胚体形成环形陶瓷件4的方式，解决了环形陶瓷件4是如何制备的技术问题。

实施例2

参照图3～图4，本实施例中，提出一种通过实施例1的主轴的修补方法而制成的主轴，主轴1的圆周外表面形成修补区域3，修补区域3上设置有环形陶瓷件4，环形陶瓷件4与修补区域3相互粘接，环形陶瓷件4的外圆与主轴1同轴。

实施例3

本实施例中，提出一种磨床，其包括实施例2中的主轴。

还包括轴承，轴承的内圈套设在陶瓷件的外表面。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种磨床主轴的修补方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：测量主轴(1)上修补区域(3)的宽度和最小外径，修补区域(3)的最小外径为第一外径；

S2：主轴(1)距离修补区域(3)最近的一端为第一端(2)，将修补区域(3)的外径、以及修补区域(3)与第一端(2)之间的部分主轴(1)的外径，均粗加工至第一外径尺寸以下；

S3：根据修补区域(3)的宽度和最小外径制作环形陶瓷件(4)，将冷却后的环形陶瓷件(4)由第一端(2)套入主轴(1)，并将环形陶瓷件(4)与修补区域(3)粘接，打磨环形陶瓷件，直至环形陶瓷件(4)的外圆与主轴(1)同轴。

2.根据权利要求1所述的磨床主轴的修补方法，其特征在于，在步骤S2和S3之间还包括S21：在修补区域(3)的外表面加工至少一个凹槽(5)。

3.根据权利要求2所述的磨床主轴的修补方法，其特征在于，在S21之后、S3之前，还包括S22：清洁粗加工后的修补区域(3)、修补区域(3)与第一端(2)之间的部分主轴(1)。

4.根据权利要求3所述的磨床主轴的修补方法，其特征在于，在S3之后，还包括S4：精加工环形陶瓷件(4)的外表面，并对环形陶瓷件(4)的外表面抛光；经过步骤S4后，环形陶瓷件(4)的外圆仍然与主轴(1)同轴。

5.根据权利要求4所述的磨床主轴的修补方法，其特征在于，

S1中：采用游标卡尺测量主轴上修补区域(3)的宽度和最小外径；

S2中：使用机加工车床外圆车刀对修补区域(3)的外径、以及修补区域(3)与第一端(2)之间的部分主轴(1)的外径进行粗加工；

S21中：使用车床切槽刀在修补区域(3)处加工凹槽(5)；

S22中：采用丙酮或者酒精进行清洁；

S3中：粘接所采用的材料为环氧树脂、环氧腈和硅酮密封胶其中的一种或几种；

S4中：采用砂轮对环形陶瓷件(4)的外表面进行精加工，采用研磨膏对环形陶瓷件(4)的外表面进行抛光。

6.根据权利要求5所述的磨床主轴的修补方法，其特征在于，所述环形陶瓷件(4)的制备过程包括：

根据修补区域(3)的宽度和最小外径计算陶瓷胚体烧结前尺寸；

依照陶瓷胚体烧结前尺寸制作陶瓷胚体；

烧结陶瓷胚体制成环形陶瓷件(4)，烧结陶瓷胚体时的最高温度，控制在1280℃～1350℃之间。

7.根据权利要求1-6任一项所述的磨床主轴的修补方法，其特征在于，环形陶瓷件(4)的材料采用氧化锆。

8.一种通过权利要求1-7任一项所述的磨床主轴的修补方法而制成的主轴，其特征在于，主轴(1)的圆周外表面形成修补区域(3)，所述修补区域(3)上套设有环形陶瓷件(4)，所述环形陶瓷件(4)与所述修补区域(3)相互粘接，所述环形陶瓷件(4)的外圆与主轴(1)同轴。

9.一种磨床，其特征在于，包括权利要求8所述的主轴。

10.根据权利要求9所述的磨床，其特征在于，还包括轴承，轴承的内圈套设在陶瓷件的外表面。