机床主轴端部短锥测量-.pdf

机床主轴端部短锥测量 山东博特精 工股份 有限公 司 济宁2 7 2 0 7 1 张启义季红丽葛慧颖 主轴端部是主轴与工件或工具联系的结合部位 ， 其结构形状 由机床 类型及 夹具或刀具 的形状而定 ， 同时应使之能保证刀具或卡盘的定 位准确、安装牢 固和装卸方便 ，能够传递 足够 的转矩 ，并 且尽量减 小主轴端部 的悬伸长度。由于刀具 、夹具 的尺寸已 经标准化 了，所 以相应的通用机床 的主轴端部形状 和尺寸也 已经实现了标准化 ，专用机床设计 时也应 根据机床用途和结构特点选用相近类型的标准结构 ， 以便于机床主轴的制造 、装配和使用维修。 1 ．主轴端部结构及工艺特点 标准化的机床主轴端部结构包括 A型 、C型和 D 型等，主要用 于卧式 车床 、立 式车床 、数控 车床 、 高精度车床以及磨床 等。上述几种 主轴端部结构形 式 ，除拉 紧、紧固结构不 同外 ，其共 同的 、关键 的 结构特点就是通过 1 ／ 4短锥定心，联接过渡盘或花 盘 ，使夹具或刀具准确定位 ，所以其 1 ／ 4短锥的制造 精度在一定意义上决定着整个 主轴 系统甚至整台机 床的精度。 如图 1 所示 ，主轴端部为锥度 1 ／ 4的短锥，其大 端名义尺寸为 D，长度为 z ，在分度圆直径 D， 上均布 螺纹孔 d，沉孔 d 用 于安装传递力矩的端 面键 ，用 螺钉通过螺纹孔 d ， 将端面键固定。联接刀具或夹具 的过渡盘 、花盘通过 1 ／ 4内锥面与短锥配合定心，自 然结合状态下过渡盘与主轴法兰盘端 面之 间有一定 的间隙 6 ，当使用螺钉通过螺纹孔 d将过渡盘与主轴 紧固后 ，理想状态下过渡盘 1 ／ 4锥面和端面与主轴同 时接触 ，以保证联接有足够的刚度 。 在实际加 与 测量过程 中，1 ／ 4大端尺 寸 D为 1 ／ 4锥面延长线与法兰盘端 面的交点 ，是一理论 尺 寸 ，无法通 过通用量 具直接 测得。在 制造过 程 中， M 咖 I 测 量 需要先利用端面外圆磨床加 工出法 兰盘端 面，保证 其相对于基准的垂直度和端 面跳动 ；然后将机床工 作台调整到 1 ／ 4锥度的半角位置 ，来磨削 1 ／ 4短锥的 锥面，这时 1 ／ 4短锥的大端尺寸以及锥度公差就需要 环规来检验。 图 1 A 2型主轴端部结构简图 公规及环规的结构与使用 为方便使用与测量，可以将 1 ／ 4公规设计成如图 2所示的结构。首先制作 1 ／ 4公规 ，可以使用万能工 具显微镜或 正弦尺来检验其锥度 ，使其 尺寸、角度 符合T作量规 的要求 ，并保证其右肩面对轴线的垂 直度要求 ；然后使用 内六角头螺钉将其 与压板安装 在一起。1 ／ 4公规可以用来检测花盘和过渡盘。 如图 3所示为 1 ／ 4环规结构简 图。它是检测 1 ／ 4 短锥的专用环规，其内锥面的基本直径 d应符合工 作量规的要求，在制造 过程 中应保证左端面相对于 内锥面的垂 直度要求。测量时环规 内锥面紧贴主轴 1 ／ 4短锥 ，用塞尺测量环规与主轴法兰盘端面间的间 垂 磊 籼L 嚣 ∞ M咖 。 I 测 量 图2 1 ／ 4 公规结构示意图 1 ． 压板2 ．内六角螺钉3 ． 1 ／ 4公规 隙，根据 间 隙值 以及 其锥 度长径 比 1 ／ 4的 关系，即可计 算 出 主 轴 短 锥 的 大 端 尺 寸 D。即 D d b ／ 4 式 中 ，D 为 主 轴 1 ／ 4 短锥 大 端 尺寸 ；d为 1 ／ 4环 规实际尺寸 ；6 为环规端 面与主轴 端 面的间隙。 图3 I ／ 4环规结构简图 该方法是测量主轴端部 1 ／ 4短锥的常用方法，应 用 比较普遍，简单 实用。但存在 以下缺点 ①测量 数值不准确 ，测量时因经常 出现间隙值无相对应塞 尺规格的情况，需将几种规格的塞尺叠加测量 ，影 响测量精度。②测量数值不直观，无法直接测 得结 果，经 塞 尺 测 量 后 需 经 过 计 算 才 能 得 到 结 果 。 ③测量精度不能满 足高精 度 主轴 1 ／ 4短 锥 的测量 要求 3 ．带表 1 ／ 4环规的结构与使用方法 为了能够快速 、准确地检测主轴端部 1 ／ 4短锥 ， 设计了精密带表 1 ／ 4环规 ，其结构如图 4所示。1 ／ 4 环规的端面上均布4处端孔 ，在端孔 内安装弹性套 ， 用来 固定 指 示 表 ，弹性 套 和指 示 表 用 紧 定 螺钉 锁紧 。 使用时先将 1 ／ 4环规放置在精密平板上 ，指示表 通过弹性套的夹持安装在环规端面上的 4处沉孔 内， 弹性套与沉孔以及表杆 的配合要适 宜，过松则不能 7 0 2 0 1 4 _二 三 奠 ∥ 磊 工 。 冷 加 工 1 2 3 4 I ／ ＼ _ { J ＼ ＼ ＼ __ 、 ／ 一 -J ＼- B 图4 带表 1 ／ 4环规 1 ． 1 ／ 4环规2 ．弹性套3 ．紧定螺钉4 ．指示表 将指示表紧固，过紧则会影 响指示表 的灵敏性。根 据所要测量的短锥尺寸值调整 指示表 的量程 ，一般 压表 0 ． 2 00 ． 2 5 mm，然后将指示表表盘调整到零 位 ，调整完毕后用紧定螺钉将弹性套和指示表锁紧。 测量时将 1 ／ 4环规的内锥面紧贴主轴短锥的锥面 ，通 过读取指示表 的数值就可以得到环规与主轴端 面的 间隙值。通过长度与直径上 4 1 的换算关系 ，就可以 快速而准确地测得 1 ／ 4短锥的尺寸。 该结构环规成功应用于高速车床电主轴 的主轴 端部检测 ，其结构形式为 A 2 - _ 6 ，1 ／ 4短锥对基准的 跳动为0 ． 0 0 3 m m， 其大端尺寸为 1 0 6 ． 3 7 5 一 。 。 m m ， 技术要求环规与端面的间隙为 0 ． 0 4～0 ． 0 8 mm。按照 常规的检测方法，用塞尺检验，不仅检验精度难于 保证，而且检验过程不易控制。采用带表 1 ／ 4环规结 构后 ，成功克服 了以上难题 ，有效保证 了该类型主 轴的制造和检测。 4 ．结语 1 ／ 4 短锥作为一种典型的机床主轴端部结构 ，在 普通机床 、 数控机床以及专用机床上得到广泛 的应 用。此外，一种圆柱形的端部联接方式 I S O 7 0 2 4 在高速 、高精密机 床的设计 中得 到了广泛 的应 用，由于其取 消了中间传动环节 ，结构简单 、精密 可靠 ，尤其适合高速机床 本研究受 “ 高档数控机 床与基础制造装备 ”科技重大专项 “ 精密机床 主轴 高效 、柔性加工生产线” 2 0 1 3 Z X 0 4 0 1 2 0 5 1 项 目支 持 。MW 收稿日期 2 0 1 4 0 5 1 5