CN1974126A - 内圆加工方法及使用该方法的内圆磨床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内圆加工方法及使用该方法的内圆磨床，其典型应用场合是用于加工高精度套筒式主轴单元。通过在夹持工件的头架主轴单元两边各设置一个磨头主轴单元，使得工件可在一次装夹的情况下，实现两边加工，从而提高套筒两端内孔的高同轴度要求。

Description

内圆加工方法及使用该方法的内圆磨床

技术领域：

本发明涉及一种内圆加工方法及使用该方法的内圆磨床，其典型应用场合是用于加工高精度套筒式主轴单元的套筒。

背景技术：

套筒式主轴单元的典型设计如图1所示，高精度套筒式主轴单元的套筒两端各有一个高精度内孔，为保证传动的可靠性，两内孔的同轴度要求很高，通常在0.01mm以下。磨削加工是高精度主轴套筒的一种重要加工方法。如图2所示，由于传统磨床只有一个磨头，须将主轴单元装夹在头架上，主轴单元旋转，磨头进刀，先加工一端内孔，切削完毕后，磨头退刀，主轴单元停止旋转，然后将主轴单元调转180度重新装夹后再重复上述操作加工另一端的内孔。由于两次装夹时的主轴单元的中心轴必然有一定的角度误差，从而两端的内孔必然存在同轴度误差，影响该角度误差的因素众多，例如主轴单元的两端外圆圆柱度、装夹过程中产生的随机偏差等，这种装夹工艺难以保证套筒两端内孔的同轴度。

为了解决上述问题，有人采用了高精度转台(或数控转台)来装夹套筒式主轴单元。加工完一端内孔后，将转台旋转180度，使得另一端内孔来到磨头部分，再加工另一端的内孔。高精度转台(或数控转台)本身存在转角误差，理论上两端内孔一定存在同轴度误差，同轴度误差取决于高精度转台(或数控转台)的制造精度，尽管目前高精度转台(或数控转台)的高制造精度使得其转角误差可以达到15秒以下，但如果套筒长度为350mm，套筒两端内孔的同轴度误差Δx计算如下：

$\mathrm{\Δx}=\frac{15\×\mathrm{\π}}{60\×60\×180}\×175$

$=0.012\mathrm{mm}$

这个误差值已经超过通常的设计要求。要达到通常的设计要求，高精度转台(或数控转台)的制造精度理论上应达到7.5秒以下。这样的标准一来实现困难，二来即使能够实现，其成本也十分高昂。现有的加工套筒式主轴单元的内圆磨床难以满足套筒式主轴单元的制造精度要求。

发明内容：

本发明的目的是提供一种内圆加工方法及使用该方法的内圆磨床，能消除套筒式主轴单元两端内孔的同轴度误差，并能简化加工工艺流程，提高加工效率。

本发明的内圆加工方法按照以下步骤进行：

A.将工件装夹在头架中空主轴上；

B.一个磨头首先从工件一侧进刀，加工其一端的内孔，该内孔加工完毕后，该磨头退刀；

C.另一个磨头从工件另一侧进刀，加工另一端的内孔，该内孔加工完毕，头架中空主轴停止旋转，取下工件

使用上述的内圆加工方法的内圆磨床，在床身的主导轨上装有两个相向设置的磨头，两磨头之间装有可装夹工件的头架中空主轴。

由于本发明有两个相向设置的磨头，两磨头之间有可装夹工件的头架中空主轴。使用本发明的内圆磨床加工套筒式工件的两端内孔时，其操作为：将工件装夹在头架中空主轴上，头架中空主轴开始旋转，一个磨头首先进刀，加工其一端的内孔，加工完毕后，该磨头退刀；另一个磨头进刀，加工另一端的内孔，该内孔加工完毕，头架中空主轴停止旋转，取下工件，操作完毕。使用本发明加工套筒式工件只需一次装夹就可加工两个内孔，不需180度调转工件，使得加工两内孔时，工件绕同一回转轴线旋转，没有产生同轴度误差的可能。即使工件装夹时，回转轴线与工件的中心轴线不一致，其两端内孔也严格以回转轴线为其共同中心轴线，两内孔之间不会产生同轴度误差。

使用本发明加工套筒式工件两端内孔并不会导致其他加工精度要求不能满足。磨头的回转误差会导致内孔呈椭圆形；往复走刀的直线度误差会导致内孔呈锥形；进给运动的读数精度会导致内孔的尺寸误差。头架中空主轴可采用现有的高回转精度静压主轴，其回转精度可达到0.003mm以下；往复走刀的直线度也就是导轨的直线度已达到0.005mm/1000mm以下；进给运动的读数精度已达到0.001mm。本发明可与上述的先进技术联合使用，保证其他加工精度要求得到满足。

使用本发明加工套筒式工件两端内孔时不需调转工件，从而节省了工件拆卸、装夹及同轴度调整的操作程序，使得操作简化，工作效率可显著提高。本发明还可用来加工其他包含同轴度要求较高的内圆的工件。

附图说明：

图1是套筒式主轴单元的示意图；

图2是现有的套筒式主轴单元加工方式示意图；

图3是使用本发明的套筒式主轴单元加工方式示意图；

图4是包含本发明的卧式内圆磨床；

图5是包含本发明的立式内圆磨床；

图6是运用本发明在现有磨床上改装的磨床。

具体实施方式：

如图3所示，本发明包括相向设置的两个磨头1，在两磨头之间有可装夹工件的头架中空主轴2。

头架中空主轴2优先选择高回转精度静压主轴。高回转精度静压主轴是现有技术，其回转精度可达0.003mm以下。

本发明的内圆磨床可以是卧式的(如图4)、立式的(如图5)或由现有磨床改装(如图6)。

头架中空主轴2也可选择滚动轴承主轴或滑动轴承主轴，同样能达到本发明的目的。

本发明按照以下步骤加工工件的内圆：

A.将工件装夹在头架中空主轴2上；

B.一个磨头1首先从工件一侧进刀，加工其一端的内孔，该内孔加工完毕后，该磨头退刀；

C.另一个磨头1从工件另一侧进刀，加工另一端的内孔，该内孔加工完毕，头架中空主轴停止旋转，取下工件。

加工完成。

Claims (4)

1.内圆加工方法：其特征在于：按照以下步骤进行：

A.将工件装夹在头架中空主轴上；

B.一个磨头首先从工件一侧进刀，加工其一端的内孔，该内孔加工完毕后，该磨头退刀；

C.另一个磨头从工件另一侧进刀，加工另一端的内孔，该内孔加工完毕，头架中空主轴停止旋转，取下工件。

2.使用权利要求1所述的内圆加工方法的内圆磨床，其特征在于：在床身的主导轨上装有两个相向设置的磨头，两磨头之间装有可装夹工件的头架中空主轴。

3.根据权利要求2所述的内圆磨床，其特征在于：头架中空主轴是高回转精度静压主轴。

4.根据权利要求2所述的内圆磨床，其特征在于：头架中空主轴是滚动轴承主轴或滑动轴承主轴。

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