CN113334239A - 一种数控设备主轴内锥研磨装置及其研磨方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及机械加工技术领域，公开了一种数控设备主轴内锥研磨装置及其研磨方法，包括研磨刀柄以及固定底座，所述研磨刀柄通过支撑连接轴安装在固定底座上，支撑连接轴的底端设置有安装键，固定底座上设置有固定孔，固定孔的内侧壁设置有用于限位安装键的键槽，支撑连接轴的底端插入上述固定孔内且安装键位于键槽内，所述固定底座上还设置有凹槽，凹槽与所述固定孔同轴心且与固定孔贯通，所述支撑连接轴上套设有预紧弹簧，预紧弹簧的一端作用在凹槽底面，另一端作用在支撑连接轴沿径向延伸出来的支撑台肩上。本申请利用主轴转动使主轴内锥与研磨锥进行配合从而实现研磨，因此保障了内锥的精度和装刀配合精度。

Description

一种数控设备主轴内锥研磨装置及其研磨方法

技术领域

本申请涉及机械加工技术领域，具体涉及一种数控设备主轴内锥研磨装置及其研磨方法。

背景技术

在机械加工领域，主轴被称之为数控设备的“心脏”，其原因为主轴装夹切削刀具的精度直接影响产品质量，而刀具装配精度的直接因素是主轴内锥定位面与刀柄的配合精度，但是主轴内锥通常存在油液污染，因此会造成主轴内锥定位面出现点蚀、电解等现象，从而加剧了主轴内锥定位面与刀套在切削过程中的振动、挤压以及磨损，最终导致主轴精度不能满足工艺需求；同时，在工程应用中，刀柄的清洁程度也无法得到保证，在巨大的拉紧力下，主轴内锥不断受到挤压，从而导致精度逐渐丧失。所以，主轴内锥精度成为影响主轴切削精度的常见问题。消除主轴内锥受损精度的方法，一般采用砂纸将内锥定位面进行人工打磨，但该方法需要经验丰富的技术人员，而且风险高，容易损伤精度好的定位面，并且存在耗时长的问题，所以最安全的方法是将主轴拆卸下来，将其送到相应的制造厂家进行研磨，但是又存在费用昂贵，周期长的问题，且多次拆卸会导致主轴传动精度恶化。

例如公开号为CN205734403U，公开日为2016年11月30日，发明名称为“一种数控机床主轴锥孔修磨的装置”的实用新型专利，其技术方案为：一种数控机床主轴锥孔修磨的装置，包括：支架、研磨锥和锥套固定装置，支架上制有固定孔，支架通过固定孔固定在数控机床工作台上，研磨锥通过锥套固定装置固定于支架上，研磨锥锥度与数控机床主轴锥面的锥度相同。所述研磨锥的表面硬度大于数控机床主轴锥面的表面硬度。本实用新型可以用来快速在线对数控机床主轴锥孔进行精密修磨，使机床快速恢复加工精度。省却了拆卸主轴等大量工作，缩短了数控设备停机时间，节省大量的生产成本，降低了劳动强度。

上述现有技术实现了机床主轴锥孔的精密修磨，使机床快速恢复了加工精度，但是主轴内锥在研磨过程中，内锥损失不均会产生受力波动，因此上述设备在运行过程可能会因波动而损伤传动机构。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的问题和不足，本申请提出了一种研磨精度高、成本低、周期短并且能够避免设备在运行过程因波动而损伤传动机构的数控设备主轴内锥研磨装置及其研磨方法。

为了实现上述发明目的，本申请的技术方案如下：

一种数控设备主轴内锥研磨装置，包括研磨刀柄以及固定底座，所述研磨刀柄通过支撑连接轴安装在固定底座上，支撑连接轴的底端设置有安装键，固定底座上设置有固定孔，固定孔的内侧壁设置有用于限位安装键的键槽，支撑连接轴的底端插入上述固定孔内且安装键位于键槽内，所述固定底座上还设置有凹槽，凹槽与所述固定孔同轴心且与固定孔贯通，所述支撑连接轴上套设有预紧弹簧，预紧弹簧的一端作用在凹槽底面，另一端作用在支撑连接轴沿径向延伸出来的支撑台肩上。

进一步地，所述支撑连接轴上套设有预紧弹簧座，预紧弹簧座沿轴线方向设置有台阶孔，支撑连接轴贯穿第一台阶孔和第二台阶孔，两端分别与研磨刀柄以及固定底座连接，预紧弹簧以及支撑台肩位于第二台阶孔中，所述预紧弹簧座的底端设置有外螺纹，凹槽的内壁对应设置有内螺纹，预紧弹簧座通过外螺纹与固定底座上的内螺纹连接，所述凹槽内设置有垫片，预紧弹簧的一端作用在垫片上。

进一步地，所述研磨刀柄的底端沿轴线方向设置有锥形孔，侧壁上设置有贯穿的第一通孔，支撑连接轴的顶端设置有与锥形孔锥度相同的外锥面，外锥面上设置有贯穿的第二通孔，支撑连接轴的外锥面插入上述锥形孔内，所述第一通孔和第二通孔内设置有过载保护销。

进一步地，所述过载保护销为一个台阶圆柱销，从左往右依次设置有第一圆柱台阶和第二圆柱台阶，所述第二圆柱台阶上从左往右依次设置有第一卡合部、第二卡合部以及第三卡合部，第一卡合部和第三卡合部设置在第一通孔内，并与所述第一通孔过盈配合，第二卡合部设置在第二通孔内，并与所述第二通孔过盈配合。

进一步地，所述第三卡合部的端部设置有倒角。

进一步地，所述第一圆柱台阶上设置有安装拆卸孔。

进一步地，所述固定底座的两侧设置有固定槽。

进一步地，所述主轴内锥的研磨方法具体操作为：首先将装配好的研磨装置放置在工作台上，然后将研磨粉涂抹在研磨刀柄的表面，接着移动机床，使主轴内锥与研磨装置的研磨刀柄进行贴合，手动旋转主轴，使主轴内锥与研磨刀柄自动对心并使其配合均匀，最后通过固定底座将研磨装置固定在工作台上，启动机床，利用主轴转动使主轴内锥与研磨刀柄进行研磨，研磨完成后，采用销棒检测主轴内锥修磨后的精度。

本申请的有益效果：

（1）本申请结构简单，因此整个装置的安装和拆卸过程耗时短，工作效率高，并且对操作人员的专业性要求也低。

（2）本申请利用主轴转动使主轴内锥与研磨刀柄进行配合从而实现研磨，因此保障了内锥的精度和装刀配合精度。

（3）本申请利用主轴转动进行研磨，消除了人工作业时容易损伤精度好的定位面的风险，同时因装置额外设置有过载保护销，当摩擦力过大时，过载保护销自动断裂，研磨刀柄跟随主轴一起转动，能够将两者的摩擦力降至最低，因此，降低了主轴内锥研磨过程中的机械损伤。

（4）本申请相对于传统的消除主轴内锥受损精度的方法，减少了人工反复研磨的时间以及备件还厂维修时间，因此工作效率得到了较大提升，同时还免除了还厂维修的高昂费用，只需要装置制造的基本费用，所以维修成本也比较低廉。

（5）本申请中，预紧弹簧能够消除主轴内锥在研磨过程中因内锥损失不均而产生的受力波动，起到一定的缓冲作用，能够防止设备在运行过程因波动而损伤传动机构。

（6）本申请中，预紧弹簧设置在预紧弹簧座内，因此能够避免被锈蚀。

（7）本申请中，预紧弹簧与凹槽之间设置有垫片，通过调整垫片的厚度就能够调整预紧弹簧的变形量，从而实现不同程度的预紧。

（8）本申请中，第三卡合部的端部设置有倒角，因此在安装和拆卸过载保护销时，能够避免对主轴内锥的内壁造成损伤。

附图说明

图1为本申请装配结构示意图；

图2为本申请研磨刀柄结构示意图；

图3为本申请固定底座结构示意图；

图4为本申请支撑连接轴结构示意图；

图5为本申请预紧弹簧座结构示意图；

图6为本申请过载保护销结构示意图。

附图中：

1、研磨刀柄；2、固定底座；3、支撑连接轴；4、预紧弹簧；5、预紧弹簧座；6、垫片；7、过载保护销；8、第一卡合部；9、第二卡合部；10、第三卡合部；11、锥形孔；12、第一通孔；21、固定孔；22、凹槽；23、固定槽；31、安装键；32、支撑台肩；33、外锥面；34、第二通孔；51、台阶孔；71、第一圆柱台阶；72、第二圆柱台阶；211、键槽；511、第一台阶孔；512、第二台阶孔；711、安装拆卸孔。

具体实施方式

下面结合实施例对本申请作进一步地详细说明，但本申请的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例公开了一种数控设备主轴内锥研磨装置，参照说明书附图1、图3和图4，所述研磨装置包括研磨刀柄1以及固定底座2，固定底座2设置在工作台上，研磨刀柄1通过支撑连接轴3安装在固定底座2上；进一步地，支撑连接轴3的底端设置有安装键31，固定底座2上设置有一个固定孔21，固定孔21的内侧壁上设置有用于限位安装键31的键槽211，支撑连接轴3的底端插入上述固定孔21内并且安装键31位于键槽211内；进一步地，所述固定底座2上还设置有凹槽22，凹槽22的横截面为圆形，凹槽22与所述固定孔21同轴心且与固定孔21贯通，所述支撑连接轴3上套设有预紧弹簧4，预紧弹簧4的一端作用在凹槽22底面，另一端作用在支撑连接轴3沿径向延伸出来的支撑台肩32上。

主轴内锥研磨主要包括以下过程：

研磨准备：

将研磨装置通过固定底座固定在机床上，移动主轴，使主轴内锥与研磨刀柄的研磨头处于同心状态，以保证磨削时两者能够良好贴合。

研磨：

使主轴旋转，并逐渐靠近研磨刀柄，当主轴内锥与研磨刀柄的研磨头接触时，根据实际情况，沿两者的同心方向移动主轴，调整研磨量，在研磨时，研磨头上设置的研磨粉与主轴内锥发生摩擦。

本申请利用主轴转动使主轴内锥与研磨刀柄进行配合从而实现研磨，因此保障了内锥的精度和装刀配合精度。

在本实施中，预紧弹簧能够消除主轴内锥在研磨过程中因内锥损失不均而产生的受力波动，起到一定的缓冲作用，能够防止设备在运行过程因波动而损伤传动机构。

实施例2

本实施例公开了一种数控设备主轴内锥研磨装置，参照说明书附图1和图5，在实施例1的基础上，所述支撑连接轴3上套设有预紧弹簧座5，预紧弹簧座5沿轴线方向设置有台阶孔51，分别为第一台阶孔511和第二台阶孔512，支撑连接轴3贯穿两个台阶孔，两端分别与研磨刀柄1以及固定底座2连接，预紧弹簧4以及支撑台肩32均设置在所述第二台阶孔512中，所述预紧弹簧座5的底端设置有外螺纹，凹槽22的内壁对应设置有内螺纹，预紧弹簧座5通过外螺纹与凹槽22上的内螺纹连接，从而固定在固定底座2上；进一步地，所述凹槽2内设置有垫片6，预紧弹簧5的一端作用在垫片6上，另一端作用在支撑台肩32上。

进一步地，为了降低了主轴内锥研磨过程中的机械损伤，本实施例在研磨刀柄与支撑连接轴之间设置有过载保护销7，具体的，参照说明书附图1、图2和图4，所述研磨刀柄1的底端沿轴线方向设置有锥形孔11，底端的侧壁上设置有贯穿的第一通孔12，支撑连接轴3的顶端设置有与锥形孔11锥度相同的外锥面33，外锥面33上设置有贯穿的第二通孔34，支撑连接轴3的外锥面33设置在所述锥形孔11内，所述第一通孔12和第二通孔34内设置有过载保护销7。

进一步地，参照说明书附图6，所述过载保护销7为一个台阶圆柱销，从左往右依次设置有第一圆柱台阶71和第二圆柱台阶72，所述第二圆柱台阶72上从左往右依次设置有第一卡合部8、第二卡合部9以及第三卡合部10，第一卡合部8和第三卡合部10设置在第一通孔12内，并与所述第一通孔12过盈配合，第二卡合部9设置在第二通孔34内，并与所述第二通孔34过盈配合。

进一步地，参照说明书附图6，所述第三卡合部10的端部设置有倒角。

进一步地，参照说明书附图6，所述第一圆柱台阶71上设置有安装拆卸孔711。

进一步地，所述固定底座2的两侧设置有固定槽23，固定底座2通过压板或螺钉等方式固定在工作台上。

在本实施例中，预紧弹簧与凹槽之间设置有垫片，因此通过调整垫片的厚度能够调整预紧弹簧的变形量，进而实现不同程度的预紧。进一步地，由于旋转主轴内锥与禁止的研磨头接触时会产生摩擦力，摩擦力过大或偏心，都会对主轴和研磨装置产生损害，严重时，甚至会发生安全事故，因此，当摩擦力过大或偏心时，过载保护销较细的第一圆柱台阶部分会发生断裂，静止的研磨头将与研磨装置脱开，跟随主轴一起旋转，将两者之间的摩擦力降至最低，从而防止过载情况的发生，进一步地，第二圆柱台阶部分上设置有安装拆卸孔，孔内可穿入改刀或其他工具方便安装和拆卸，并且第三卡合部的端部设置有圆角结构，在安装和拆卸过载保护销时，能够防止划伤装置内壁。

实施例3

本实施例公开了一种数控设备主轴内锥的研磨方法，所述方法通过上述实施例中的研磨装置实现，具体操作为：首先将装配好的研磨装置放置在工作台上，然后将研磨粉涂抹在研磨刀柄的表面，接着移动机床，使主轴内锥与研磨装置的研磨刀柄进行贴合，手动旋转主轴，使主轴内锥与研磨刀柄自动对心并使其配合均匀，最后通过固定底座将研磨装置固定在工作台上，启动机床，利用主轴转动使主轴内锥与研磨刀柄进行研磨，研磨完成后，采用销棒检测主轴内锥修磨后的精度。

在本实施中，采用先找正后固定研磨装置的方式实现主轴内锥的研磨，对比现有技术采用先固定研磨装置再利用数控定位功能手动调整相对位置的方式，现有技术的找正方法技术人员技能要求高，否则容易出现较大的偏差。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请保护范围的限制。

以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式上的限制，凡是依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种数控设备主轴内锥研磨装置，包括研磨刀柄（1）以及固定底座（2），其特征在于：所述研磨刀柄（1）通过支撑连接轴（3）安装在固定底座（2）上，支撑连接轴（3）的底端设置有安装键（31），固定底座（2）上设置有固定孔（21），固定孔（21）的内侧壁设置有用于限位安装键（31）的键槽（211），支撑连接轴（3）的底端插入上述固定孔（21）内且安装键（31）位于键槽（211）内，所述固定底座（2）上还设置有凹槽（22），凹槽（22）与所述固定孔（21）同轴心且与固定孔（21）贯通，所述支撑连接轴（3）上套设有预紧弹簧（4），预紧弹簧（4）的一端作用在凹槽（22）底面，另一端作用在支撑连接轴（3）沿径向延伸出来的支撑台肩（32）上。

2.根据权利要求1所述的一种数控设备主轴内锥研磨装置，其特征在于：所述支撑连接轴（3）上套设有预紧弹簧座（5），预紧弹簧座（5）沿轴线方向设置有台阶孔（51），支撑连接轴（3）贯穿第一台阶孔（511）和第二台阶孔（512），两端分别与研磨刀柄（1）以及固定底座（2）连接，预紧弹簧（4）以及支撑台肩（32）位于第二台阶孔（512）中，所述预紧弹簧座（5）的底端设置有外螺纹，凹槽（22）的内壁对应设置有内螺纹，预紧弹簧座（5）通过外螺纹与固定底座（2）上的内螺纹连接，所述凹槽（22）内设置有垫片（6），预紧弹簧（4）的一端作用在垫片（6）上。

3.根据权利要求1所述的一种数控设备主轴内锥研磨装置，其特征在于：所述研磨刀柄（1）的底端沿轴线方向设置有锥形孔（11），侧壁上设置有贯穿的第一通孔（12），支撑连接轴（3）的顶端设置有与锥形孔（11）锥度相同的外锥面（33），外锥面（33）上设置有贯穿的第二通孔（34），支撑连接轴（3）的外锥面（33）插入上述锥形孔（11）内，所述第一通孔（12）和第二通孔（34）内设置有过载保护销（7）。

4.根据权利要求3所述的一种数控设备主轴内锥研磨装置，其特征在于：所述过载保护销（7）为一个台阶圆柱销，从左往右依次设置有第一圆柱台阶（71）和第二圆柱台阶（72），所述第二圆柱台阶（72）上从左往右依次设置有第一卡合部（8）、第二卡合部（9）以及第三卡合部（10），第一卡合部（8）和第三卡合部（10）设置在第一通孔（12）内，并与所述第一通孔（12）过盈配合，第二卡合部（9）设置在第二通孔（34）内，并与所述第二通孔（34）过盈配合。

5.根据权利要求4所述的一种数控设备主轴内锥研磨装置，其特征在于：所述第三卡合部（10）的端部设置有倒角。

6.根据权利要求4所述的一种数控设备主轴内锥研磨装置，其特征在于：所述第一圆柱台阶（71）上设置有安装拆卸孔（711）。

7.根据权利要求1所述的一种数控设备主轴内锥研磨装置，其特征在于：所述固定底座（2）的两侧设置有固定槽（23）。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种数控设备主轴内锥研磨装置，其特征在于：所述主轴内锥的研磨方法具体操作为：首先将装配好的研磨装置放置在工作台上，然后将研磨粉涂抹在研磨刀柄的表面，接着移动机床，使主轴内锥与研磨装置的研磨刀柄进行贴合，手动旋转主轴，使主轴内锥与研磨刀柄自动对心并使其配合均匀，最后通过固定底座将研磨装置固定在工作台上，启动机床，利用主轴转动使主轴内锥与研磨刀柄进行研磨，研磨完成后，采用销棒检测主轴内锥修磨后的精度。

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