基于液體靜壓主軸部件的磨床精度循環(huán)遞升方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及基于液體靜壓主軸磨床的超精密加工技術(shù)，尤其涉及基于液體靜壓主軸部件的磨床精度循環(huán)遞升方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超精密加工是代表世界制造業(yè)水平和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，在航空航天工業(yè)、光學(xué)儀器工業(yè)、超精密機(jī)床工業(yè)等領(lǐng)域具有廣泛用途，如大型光學(xué)透鏡的超精密加工、手機(jī)/照相機(jī)光學(xué)透鏡的超精密加工、超精密機(jī)床主軸零件的超精密加工、高性能發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零件的超精密加工、高精度軸承套圈溝道和內(nèi)外圓環(huán)面的超精密加工等，都需要采用超精密機(jī)床和超精密主軸部件。
[0003]超精密機(jī)床是賴以實(shí)現(xiàn)超精密加工的裝備基礎(chǔ)。超精密磨床磨削工件的精度，很大程度上決定于其主軸功能部件的回轉(zhuǎn)精度，以應(yīng)用最為普遍的內(nèi)外圓磨床為例，其主軸功能部件包括外圓磨砂輪主軸、內(nèi)圓磨砂輪主軸、工件頭架主軸。
[0004]由于液體靜壓軸承具有特有的“誤差均化效應(yīng)”，回轉(zhuǎn)精度遠(yuǎn)高于滾動(dòng)軸承；同時(shí)由于液體介質(zhì)不可以壓縮，靜壓軸承的承載能力和剛度遠(yuǎn)高于氣體靜壓軸承高；因此液體靜壓軸承在回轉(zhuǎn)精度要求高、承載能力要求高的磨床中得到了廣泛應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)外內(nèi)外圓磨床中的外圓磨砂輪主軸廣泛采用了液體靜壓軸承作為支承。
[0005]上述主軸功能部件，通常由主軸、軸承和套筒等主要零件組成，而主軸、軸承和套筒零件的精度，會(huì)直接影響裝配起來(lái)的主軸部件的回轉(zhuǎn)精度。這些零件對(duì)裝配起來(lái)的主軸部件的回轉(zhuǎn)精度主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。一是零件的尺寸精度影響套筒與前后軸承之間的過(guò)盈/間隙的大小、前后軸承與主軸之間的間隙的一致性，進(jìn)而影響前后軸承內(nèi)孔之間的同軸度。二是零件的形位公差(圓度/圓柱度、垂直度)影響套筒與前后軸承之間的過(guò)盈/間隙配合的均勻程度、前后軸承與主軸之間的間隙的均勻程度，進(jìn)而影響最終的前后軸承與主軸之間的間隙的均勻程度；軸承內(nèi)孔圓度和主軸的圓度直接影響主軸部件的回轉(zhuǎn)精度。
[0006]目前國(guó)內(nèi)外圓磨床磨削套筒、軸承和主軸的圓度能夠達(dá)到的圓度為0.5-2 μ m，極少數(shù)可以達(dá)到0.2-0.5 μπι，同軸度能夠達(dá)到2-5 μ m，極少數(shù)能夠達(dá)到1-2 μ m。目前國(guó)內(nèi)外液體靜壓主軸，能夠達(dá)到的回轉(zhuǎn)精度為0.5-2 μ m，極少數(shù)能夠達(dá)到0.1-0.5ym0
[0007]隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展對(duì)產(chǎn)品精度要求的不斷提高，現(xiàn)有液體靜壓主軸回轉(zhuǎn)精度和磨床加工精度已經(jīng)難以滿足精密超精密加工的需要，迫切需要尋找突破現(xiàn)有加工方法和加工手段的可實(shí)現(xiàn)更高精度加工的新技術(shù)。
[0008]目前從事超精密磨床生產(chǎn)制造的廠家，為了保證磨床加工零件的高精度，需要購(gòu)買超精密液體靜壓主軸。但由于超精密液體靜壓主軸精度的限制，再加上價(jià)格高、定制生產(chǎn)周期長(zhǎng)，嚴(yán)重制約了超精密磨床的精度提升周期和產(chǎn)業(yè)化推廣進(jìn)程。
[0009]目前從事超精密液體靜壓主軸生產(chǎn)制造的廠家，為了保證主軸等零件的高加工精度，需要購(gòu)買超精密磨床。由于超精密磨床加工精度的限制，再加上價(jià)格高、定制生產(chǎn)周期長(zhǎng)，嚴(yán)重制約了超精密液體靜壓主軸的精度提升周期和產(chǎn)業(yè)化推廣進(jìn)程。
[0010]目前液體靜壓軸承的“誤差均化效應(yīng)”雖然在液體靜壓主軸中廣泛采用，但是沒(méi)有通過(guò)循環(huán)提升液體靜壓主軸的回轉(zhuǎn)精度和磨床加工精度的方法，來(lái)縮短超精密液體靜壓主軸和超精密磨床的精度提升周期，加速其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
[0011]超精密液體靜壓主軸和超精密磨床的研制和生產(chǎn)，都屬于高端技術(shù)，通常不為一家企業(yè)同時(shí)擁有。同時(shí)，液體靜壓主軸和超精密磨床的匹配、超精密磨床與加工液體靜壓主軸關(guān)鍵零件的匹配，在單獨(dú)的超精密液體靜壓主軸生產(chǎn)和超精密磨床生產(chǎn)中由于不能密切配合也難以在產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中實(shí)施。
[0012]由于現(xiàn)有的液體靜壓主軸和超精密磨床的研制生產(chǎn)中存在上述不足，導(dǎo)致現(xiàn)有液體靜壓主軸和超精密磨床的精度水平不夠高，精度提升周期長(zhǎng)，研發(fā)生產(chǎn)周期長(zhǎng)，制造成本高，嚴(yán)重制約力超精密液體靜壓主軸和超精密磨床的產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可提高磨床加工精度極限、操作簡(jiǎn)單方便的基于液體靜壓主軸部件的磨床精度循環(huán)遞升方法。
[0014]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種基于液體靜壓主軸部件的磨床精度循環(huán)遞升方法，包括以下步驟:
51:以液體靜壓主軸部件作為磨床的主軸部件，檢測(cè)所述磨床當(dāng)前的極限加工精度，包括圓度Iv同軸度Ctl和垂直度d O；
52:預(yù)設(shè)磨床的循環(huán)遞升目標(biāo)加工精度，包括圓度bm、同軸度cdP垂直度dm，bm= 0.1b〇?0.5 b 0；c m= 0.1 c。?0.5 cQ;dm=0.1 d。?0.5 d 0；
53:用所述磨床加工新的液體靜壓主軸部件，并且對(duì)新的液體靜壓主軸部件進(jìn)行精度檢測(cè)，包括圓度bn、同軸度cdP垂直度d n;
54:當(dāng)bn= b 0，且Cn= c 0，且dn= d (!時(shí)，進(jìn)入步驟S5，否則返回步驟S3 ；
55:用新的液體靜壓主軸部件替換所述磨床上的液體靜壓主軸部件，得到新的磨床，檢測(cè)并更新所述磨床當(dāng)前的極限加工精度，包括圓度Iv同軸度Ctl和垂直度d ^，當(dāng)IdciS b m，且
Cm，且Cltl彡屯時(shí)，磨床精度循環(huán)遞升完成，否則返回步驟S3。
[0015]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):
所述液體靜壓主軸部件包括主軸、液體靜壓軸承、套筒和軸承座，所述液體靜壓軸承設(shè)有兩個(gè)以上，所述主軸通過(guò)液體靜壓軸承支承，兩個(gè)以上所述液體靜壓軸承分裝于軸承座和套筒內(nèi)，所述軸承座裝設(shè)于所述套筒內(nèi)。
[0016]在用所述磨床加工新的液體靜壓主軸部件時(shí)，選取主軸、液體靜壓軸承、套筒和軸承座中的至少一件進(jìn)行加工。
[0017]當(dāng)加工所述主軸時(shí)，加工主軸的外圓面、外錐面、內(nèi)錐面和端面；當(dāng)加工液體靜壓軸承時(shí)，加工液體靜壓軸承的外圓面、內(nèi)圓面和端面；當(dāng)加工套筒時(shí)，加工套筒的外圓面、內(nèi)圓面和端面；當(dāng)加工軸承座時(shí)，加工軸承座的外圓面、內(nèi)圓面和端面。
[0018]在加工所述主軸后，檢測(cè)主軸各圓面的圓度、各圓面之間的同軸度、各圓面與端面之間的垂直度；在加工液體靜壓軸承后，檢測(cè)液體靜壓軸承各圓面的圓度、各圓面之間的同軸度、各圓面與端面之間的垂直度；在加工套筒后，檢測(cè)套筒各圓面的圓度、各圓面之間的同軸度、各圓面與端面之間的垂直度；在加工軸承座后，檢測(cè)軸承座各圓面的圓度、各圓面之間的同軸度、各圓面與端面之間的垂直度。
[0019]所述液體靜壓主軸部件為外圓磨砂輪主軸部件、內(nèi)圓磨砂輪主軸部件和工件頭架主軸部件。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
本發(fā)明的基于液體靜壓主軸部件的磨床精度循環(huán)遞升方法，將液體靜壓主軸部件作為磨床的主軸部件，加工新的液體靜壓主軸部件，并用新的液體靜壓主軸部件更新磨床上的主軸部件，由于液體靜壓主軸部件特有的“誤差均化效應(yīng)”，每次更新都會(huì)使磨床的加工精度得到遞升，達(dá)到循環(huán)遞升目標(biāo)加工精度后磨床的加工精度提升不再明顯，這是因?yàn)橐后w靜壓主軸部件的動(dòng)不平衡和其他制造精度的影響相比于液體靜壓主軸部件精度的影響將逐步占主導(dǎo)地位，因而利用液體靜壓主軸部件特有的“誤差均化效應(yīng)”對(duì)磨床加工精度的提升將會(huì)越來(lái)越困難；本發(fā)明的基于液體靜壓主軸部件的磨床精度循環(huán)遞升方法，在提高磨床加工精度的同時(shí)，還得到了一套高精度的液體靜壓主軸部件，或者是液體靜壓主軸部件中的部分零件。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明的基于液體靜壓主軸部件的磨床精度循環(huán)遞升方法流程圖。
[0022]圖2是磨床加工主軸外圓的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3是磨床加工液體靜壓軸承外圓的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖4是磨床加工套筒外圓的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖5是磨床加工軸承座外圓的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖中各標(biāo)號(hào)表不:
1、主軸；2、液體靜壓軸承；3、套筒；4、軸承座。
【具體實(shí)施方式】
[0027]圖1示出了本發(fā)明的一種基于液體靜壓主軸部件的磨床精度循環(huán)遞升方法實(shí)施例流程，包括以下步驟:
51:以液體靜壓主軸部件作為磨床的主軸部件，檢測(cè)所述磨床當(dāng)前的極限加工精度，包括圓度bQ、同軸度C。和垂直度d。，b0= 3 μ m、c。= 10 μ m、d Q= 5 μ m ;
52:預(yù)設(shè)磨床的循環(huán)遞升目標(biāo)加工精度，包括圓度bm、同軸度cdP垂直度dm，bm= 0.1b〇?0.5 b 0；c m= 0.1 c o ?0.5 Cyd