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CN110732971A - 球冠槽单球轴向硬定位工件轴 - Google Patents

球冠槽单球轴向硬定位工件轴 Download PDF

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CN110732971A
CN110732971A CN201911103321.3A CN201911103321A CN110732971A CN 110732971 A CN110732971 A CN 110732971A CN 201911103321 A CN201911103321 A CN 201911103321A CN 110732971 A CN110732971 A CN 110732971A
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steel ball
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关世和
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    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/06—Work supports, e.g. adjustable steadies
    • B24B41/061—Work supports, e.g. adjustable steadies axially supporting turning workpieces, e.g. magnetically, pneumatically

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

Abstract

本发明公开一种球冠槽单球轴向硬定位工件轴，以更进一步解决静压工件轴存在的轴向跳动问题。本发明采用以下技术方案：工件轴⑻后端设有锥孔(14)，定位模块⑿前端有球冠槽(13)，锥孔(14)中安装一个定位钢球⑽，工件轴⑻在轴向力F的作用下推动定位钢球⑽后移，压紧在定位模块⑿的球冠槽(13)上，实现工件轴⑻的轴向精准定位。本发明的有益效果：本发明硬定位结构，使工件轴轴向窜动降低到0.0001mm左右，常规用仪表已检测不到数值，达到国外同类产品的轴向窜动量十分之一；加工试件外径210mm，其圆度值为0.000244mm，比P2级轴承外径精度提高4倍，可加工高精度环形、圆形、锥形等零件，特别适于芯片制造、航空航天等高科技领域的回转体零件加工。

Description

球冠槽单球轴向硬定位工件轴
技术领域
本发明属于精密机械加工类机床，具体涉及球冠槽单球轴向硬定位工件轴。
背景技术
实用新型专利ZL201621128155.4《单点轴向硬定位径向静压磨床工件轴》中(图1)，两个轴向压力油腔⑴的轴向间隙之和为0.03mm～0.04mm，当工件轴⑻在轴向力的作用下推动定位钢球⑽压在定位铁⑾上实现定位，当工件轴⑻的轴向位置因磨损等原因出现变化超过0.03mm时，轴向定位台⑼就可能与轴壳⑺发生干涉、无法正常运转。实用新型专利ZL201621128155.4《单点轴向硬定位径向静压磨床工件轴》中(图2)，工件轴⑻在轴向力的作用下推动定位钢球⑽压在定位铁⑾上实现较精准的定位，但定位钢球⑽与定位铁⑾之间呈点接触，面积极小，所以运行中在短时间内就在接触点上产生高温，使接触点烧损呈斑痕状，造成轴向定位最高精度只有0.001mm。
发明内容
本发明公开一种球冠槽单球轴向硬定位工件轴，以更进一步解决静压工件轴存在的轴向跳动问题。本发明采用以下技术方案：如图3所示，工件轴⑻后端设有锥孔(14)，定位模块⑿前端有球冠槽(13)，锥孔(14)中安装一个定位钢球⑽，工件轴⑻在轴向力F的作用下推动定位钢球⑽后移，压紧在定位模块⑿的球冠槽(13)上，实现了工件轴⑻的轴向精准定位。
定位钢球⑽与锥孔(14)呈圆周线接触、相对不动，定位钢球⑽直径的57％左右在锥孔(14)内；定位钢球⑽与球冠槽(13)呈球面接触、相对滑动摩擦，由于定位钢球⑽与球冠槽(13)浸在润滑油中，摩擦力很小，定位钢球⑽直径的3.6％左右在球冠槽(13)内；定位钢球⑽其余部分在工件轴⑻后端与定位模块⑿前端之间的间隙内。
球冠槽(13)是硬度较高的定位钢球⑽在工件轴⑻轴向力F和旋转力的作用下，对硬度较低的定位模块⑿中心加压、研磨形成的，球冠槽(13)深度达到定位钢球⑽直径的3.6％左右时，对定位模块⑿淬火处理提高球冠槽(13)硬度与定位钢球⑽硬度相当，再对球冠槽(13)采用金刚砂精磨，即可作为零部件；为便于加工球冠槽(13)，加压、研磨之前在定位模块⑿中心开孔，加工后在球冠槽(13)槽底中间存有一孔。
本发明的有益效果：
由于采用球冠槽单球轴向硬定位结构，使工件轴轴向窜动降低到0.0001mm左右，常规用仪表已检测不到数值，国外同类产品的轴向窜动量一般是0.001mm；本发明加工试件外径210mm，其圆度值为0.000244mm，比P2级轴承外径精度提高4倍，进一步调试后理论上可提高10倍。可加工高精度环形、圆形、锥形零件，特别适于光学镜片制造、航空航天等高科技领域的回转体零件加工。
附图说明
图1是实用新型专利[ZL201621128155.4]的一种结构示意图；
图2是实用新型专利[ZL201621128155.4]的另一种结构示意图；
图3是本发明球冠槽单球轴向硬定位工件轴结构示意图。
图标说明：轴向压力油腔1、径向压力油腔2、砂轮3、砂轮轴4、定位筒5、轴瓦6、轴壳7、工件轴8、轴向定位台9、定位钢球10、定位铁11、定位模块12、球冠槽13、锥孔14。
具体实施方式
下面结合附图和具体实例对本发明作进一步说明。
实施例1
如图3所示，球冠槽单球轴向硬定位工件轴后端的定位模块12与机床床体固定为一体，工件轴8后端的锥孔14中安装一只定位钢球10，工件轴8在轴向力F作用下后移时，推动定位钢球10压在定位模块12上的球冠槽13内。当加工工件时，在轴向力F的作用下，工件轴8、定位钢球10与定位模块12始终无间隙地压在一起，从而保证了工件轴8在运转时实现高精度轴向定位。工件轴8工作时转速较低，摩擦部位最高线速度为0.03m/s,轴向推力为400n～800n，又由于摩擦表面浸没在油中，因而可以实现连续高精度运转。
凡是采用类似单点或硬接触方法来解决工件轴跳动问题的设计，均视为对本专利权的侵犯。

Claims (3)

1.一种球冠槽单球轴向硬定位工件轴，其特征在于：工件轴⑻后端设有锥孔(14)，定位模块⑿前端有球冠槽(13)，锥孔(14)中安装一个定位钢球⑽，工件轴⑻在轴向力F的作用下推动定位钢球⑽后移，压紧在定位模块⑿的球冠槽(13)上，达到工件轴⑻轴向精准定位。
2.根据权利要求1所述一种球冠槽单球轴向硬定位工件轴，其特征在于：定位钢球⑽与锥孔(14)呈圆周线接触、相对不动，定位钢球⑽直径的57％左右在锥孔(14)内；定位钢球⑽与球冠槽(13)呈球面接触、相对滑动摩擦，由于定位钢球⑽与球冠槽(13)浸在油中，摩擦力很小，定位钢球⑽直径的3.6％左右在球冠槽(13)内；定位钢球⑽其余部分在工件轴⑻后端与定位模块⑿前端之间的间隙内。
3.根据权利要求1所述一种球冠槽单球轴向硬定位工件轴，其特征在于：球冠槽(13)是硬度较高的定位钢球⑽在工件轴⑻轴向力F和旋转力的作用下，对硬度较低的定位模块⑿中心加压、研磨形成的，球冠槽(13)球冠的高度达到定位钢球⑽直径的3.6％左右时，对定位模块⑿淬火处理提高球冠槽(13)硬度与定位钢球⑽硬度相当，再对球冠槽(13)采用金刚砂精磨，即可作为零部件；为便于加工球冠槽(13)，加压、研磨之前在定位模块⑿中心开孔，加工后在球冠槽(13)槽底中间存有一孔。
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