專利名稱：一種金剛石鍍層超高精度同軸研鉸棒及加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金剛石鍍層(或燒結(jié)層)超高精度同軸研鉸棒及加工方法， 屬于高精度研鉸工藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
各類中小型數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵的高精度主軸部件，其中最難達(dá)到精度要求的如圖
1所示類型的主軸套筒零件，其同軸孔系的前后軸承座孔A和B的同軸度、圓度、 圓柱度、端面垂直度以及表面粗糙度等各項(xiàng)精度均有很高的要求，主軸套筒的 加工質(zhì)量直接影響到精密高速主軸的使用精度，對(duì)于主軸套筒高精度同軸孔系 的機(jī)械加工方法，歸納起來有如下不同的加工方案，但各有各自的不可克服的
難點(diǎn)和薄弱環(huán)節(jié)，其分析如下
1 . 主軸套筒類高精度同軸孔系的前后軸承座孔一次懸鏜的加工方案
以0165外圓定心，以C端面定位，最后精鏜和用CBN的雙刀頭組合的長(zhǎng)鏜 桿不換刀僅使用機(jī)床Z軸運(yùn)動(dòng)一次先后將B孔及A孔精鏜出，工藝上可以保證 兩孔同軸度，加工效率高，但存在以下問題
由于懸鏜的鏜桿過長(zhǎng)，這也正是加工機(jī)床難以保證加工質(zhì)量的難點(diǎn)，其遠(yuǎn)
端B孔的加工質(zhì)量將低于前端A孔。即使使用精密機(jī)床加工，其機(jī)床主軸的回 轉(zhuǎn)精度和剛度再好在長(zhǎng)鏜桿懸鏜情況下也很難保證圓度和圓柱度3u的要求，而 表面粗糙度使用新刀片在最好的加工條件下只能保證RaO. 8，很難保證RaO. 4的 要求，尤其懸鏜遠(yuǎn)端孔難度則最大。
2 . 180°調(diào)頭鏜套筒兩端軸承座孔加工方案
用精密臥式加工中心或臥式坐標(biāo)鏜床，采用180°調(diào)頭精鏜套筒前后兩端軸 承座孔的加工方法，很難保證套筒兩端軸承座孔的同軸度，其原因如下-
a. 任何精密轉(zhuǎn)臺(tái)都有土2"的轉(zhuǎn)角誤差，調(diào)頭轉(zhuǎn)角180°其轉(zhuǎn)角誤差就直接
造成所鏜兩孔中心線不在同一條軸線上，而產(chǎn)生調(diào)頭鏜兩孔的不同軸誤 差。調(diào)頭轉(zhuǎn)角后工作臺(tái)的鎖緊又會(huì)引起新的誤差。
b. 精密轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)后，其工作臺(tái)的上平面必然有端面跳動(dòng)，其跳動(dòng)值就直接 造成調(diào)頭鏜兩孔中心線的不等高，也會(huì)引起加工后的兩孔不同軸。
c. 利用精密轉(zhuǎn)臺(tái)180°調(diào)頭鏜套筒兩端軸承座孔，其套筒不可能正好安裝在 轉(zhuǎn)臺(tái)中心上，必然有偏置，所以轉(zhuǎn)臺(tái)180°調(diào)頭后，工作臺(tái)X軸就會(huì)有位 移自動(dòng)跟蹤以保證兩孔中心線同軸，工作臺(tái)有移動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生位移誤差， 其位移誤差值也直接造成兩孔的同軸度誤差。
綜合前述a、 b、 c三個(gè)原因，要想達(dá)到主軸套筒兩端軸承座孔5um的同軸 度高精度要求是根本不可能的， 一般調(diào)頭鏜最好情況下只能達(dá)到10 ym的同軸 度。
因此調(diào)頭鏜只能作為粗鏜、半精鏜用，而不能作為精鏜主軸套筒兩端軸承 座孔用。
3 . 利用精密內(nèi)圓磨床調(diào)頭磨主軸套筒兩端軸承座孔的加工方案
因主軸套筒兩端軸承座孔軸向尺寸跨度大，不可能用長(zhǎng)砂輪桿在 -次定位 下磨出主軸套筒前后兩端軸承座孔，而普遍都采用調(diào)頭磨的加工方案。
由于主軸套筒軸向尺寸長(zhǎng)，調(diào)頭磨必須用剛性足、微量調(diào)整精度高、支承 穩(wěn)定的中心架，其磨削精度不僅取決于機(jī)床工作主軸回轉(zhuǎn)精度，還與主軸套筒 的裝卡及中心架所支承的套筒外圓精度(圓柱度、同軸度)以及調(diào)整找正精度有 關(guān)。
(l)調(diào)頭磨削主軸套筒類型的高精度同軸孔系對(duì)工藝支承用外圓的工藝要 求
a圓度要求
要想磨出圓度《3um的孔，其中心架所支承用的外圓必須《1.5ixm，否
則外圓的不圓度將復(fù)映到所磨的孔中； b同軸度要求
要想磨出主軸套筒兩端軸承座孔的同軸度《5um，其中心架兩端支承用 的外圓同軸度必須《2ixm; C找正精度要求
精密內(nèi)圓磨床磨削主軸套筒兩端軸承座孔， 一般都采用以外圓定位，卡
一端，中心架架另一端進(jìn)行調(diào)頭磨，裝卡要求找正遠(yuǎn)近端支承外圓跳動(dòng)《2 ym，并找正遠(yuǎn)近端外圓上母線及側(cè)母線《2iim，否則磨不出圓度、圓柱度《 3um，同軸度《5um的主軸套筒的兩端軸承座孔。
(2) 對(duì)加工設(shè)備加工精度要求 a對(duì)精密外圓磨床要求
瑞士STUDER公司產(chǎn)的精密外圓磨床，其磨削圓度可達(dá)0.4um，表面粗糙 度可滿足Ra《0. 2 u m要求，如果外圓磨床自身精度滿足不了 1. 5 u m圓度要求， 就不能達(dá)到磨削主軸套筒內(nèi)圓作為工藝用支承外圓精度要求。 b對(duì)精密內(nèi)圓磨床要求 瑞士 VOUMARD公司產(chǎn)的精密內(nèi)圓磨床，其所磨削內(nèi)圓的圓柱度可達(dá)0.5"m， 表面粗糙度Ra值可達(dá)0. 2 ii m，如果內(nèi)圓磨床自身精度滿足不了 2um圓度磨削 要求，就不能用于磨削高精度主軸套筒前后軸承座孔。
精密內(nèi)圓磨還必須配備大直徑、剛性足、微調(diào)精度高、鎖緊可靠、調(diào)整后 磨削精度穩(wěn)定的精密中心架，才可有效的提高磨削效率，減少調(diào)整找正時(shí)間。
(3) 綜合上述用精密內(nèi)圓磨床調(diào)頭磨削主軸套筒同軸孔系的前后兩端軸承座 孔方案可行性分析及存在的問題
利用精密外圓磨床及精密內(nèi)圓磨床生產(chǎn)制造精密主軸套筒，在精度和質(zhì) 量上是可行的，但其存在以下問題 1、設(shè)備投資大，需購(gòu)置價(jià)格昂貴的精密外圓磨床及精密內(nèi)圓磨床；
2、 制造精度受人為因素的影響太大；
如磨削高精度外圓除靠高精度外圓磨床加工其精度，更重要的還與人為 的研磨頂尖孔質(zhì)量有關(guān)，如頂尖孔加工質(zhì)量不好會(huì)造成軸類中心線搖擺，就磨 不出更高精度的外圓。
調(diào)頭磨削主軸套筒兩端軸承座孔，除靠高精度內(nèi)圓磨床外，更重要的還與 人為調(diào)整找正精度有關(guān)，如找正精度不夠或中心架調(diào)整后精度不穩(wěn)定，就會(huì)直 接影響前后軸承座孔的同軸度。由于中心架支承造成偏心也磨不出同軸度《5H
m及圓柱度《3"m的軸承座孔來。
3、 效率低、加工成本高、不適合規(guī)模生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
通過對(duì)以上三種主軸套筒加工方案的分析，各種方案都各有各自的不可克服 的加工難點(diǎn)和薄弱環(huán)節(jié)。
一種金剛石鍍層超高精度同軸研鉸棒，外圓軸向十—有前導(dǎo)向錐、前后導(dǎo)向 柱、前后研鉸柱、端面金剛石研鉸鍍層及后導(dǎo)向錐；
在前導(dǎo)向錐、前后導(dǎo)向柱及前后研鉸柱及后導(dǎo)向錐外圓及相應(yīng)端面上均有 金剛石鍍層。
一種使用金剛石鍍層超高精度同軸研鉸棒的加工方法，含有以下步驟
1. 主軸套筒類零件高精度同軸孔系加工在研鉸前的預(yù)加工要求 主軸套筒在加工中心上一次定位下，工作臺(tái)既不旋轉(zhuǎn)也不位移的情況下，用
一根組合的長(zhǎng)鏜刀桿使用CBN刀片僅通過加工中心Z軸運(yùn)動(dòng)先后將前后軸承座 孔分別進(jìn)行精鏜并留有0.008 0.01研鉸量，然后用每套三根金剛石鍍層超高 精度研鉸棒依次完成以下三棒的手工研鉸工藝；
2. 第一棒研鉸第一研鉸棒設(shè)計(jì)上是利用主軸套筒原精鏜后的前后軸承座
孔同時(shí)作導(dǎo)向，經(jīng)過手工研鉸方法可修研矯正套筒同軸孔系原精加工所造成的
不圓度、不柱度及不同軸度，同軸研鉸棒上的鍍層(燒結(jié)層)金剛石粒度80 100，研鉸后孔表面粗糙度降低至Ra0.6 Ra0.4，研鉸后可使孔系公差進(jìn)入公差 帶下限；
第二棒研鉸研鉸用的第二棒設(shè)計(jì)上是利用第一棒研鉸后前后軸承座孔同時(shí) 作導(dǎo)向，在第一棒研鉸同軸孔系的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高主軸套筒同軸孔系的加工 精度，經(jīng)手工研鉸后可達(dá)圖1各項(xiàng)精度要求，金剛石粒度110 120，研鉸后使 孔系的孔徑公差進(jìn)入公差帶中間偏下值；
垂直研磨被研孔系，為提高研鉸效率和容屑潤(rùn)滑充分在第一、二棒前后導(dǎo)向 圓柱及研鉸柱外圓上均開交叉螺旋溝槽。
兩棒研鉸后認(rèn)真洗凈后再進(jìn)行第三棒精細(xì)研鉸；
第三棒精細(xì)研鉸為提高精細(xì)研鉸精度在第三棒前后導(dǎo)向柱及研鉸柱上不開 任何溝槽，第三棒也是利用第二棒后的同軸孔系前后軸承座孔同時(shí)作為精確導(dǎo) 向，通過手工精細(xì)研鉸，可更進(jìn)一步提高孔系的同軸度、圓度、圓柱度及孔徑 公差；被研鉸后孔的尺寸分散度每百件《3um，圓度和圓柱度《1.5um，同軸 度《3um，研鉸后表面粗糙度可達(dá)Ra0.4 Ra0.2。金剛石粒度110 120，研鉸 后可使前后軸承座孔系的孔徑公差進(jìn)入中間公差偏上值。
本發(fā)明的效益在于，順利成功的解決了主軸套筒類型高精度同軸孔系最終精 加工，其各項(xiàng)精度達(dá)到用其他方法難以達(dá)到的高精度要求。創(chuàng)新點(diǎn)是充分利用 技術(shù)上及工藝上成熟的加工精密外圓手段的優(yōu)勢(shì)，使創(chuàng)新研發(fā)的金剛石鍍層超 高精度同軸研鉸棒的尺寸公差、圓度、圓柱度、同軸度均達(dá)到極高精度要求成 為可行。研鉸棒以主軸套筒原留研量的前后軸承座孔同時(shí)作為導(dǎo)向，通過簡(jiǎn)單 易行對(duì)孔系的手工研鉸，成功的彌補(bǔ)和修正了原孔系難以解決而產(chǎn)生的幾何精 度(圓度、圓柱度、同軸度)誤差，且能達(dá)更高的精度要求。使主軸套筒孔系加 工原處于難以解決的劣勢(shì)得以成功的解決，從而轉(zhuǎn)化為新的優(yōu)勢(shì)。此項(xiàng)創(chuàng)新工 藝技術(shù)對(duì)提高我國(guó)機(jī)床行業(yè)批量生產(chǎn)各類中小型數(shù)控機(jī)床精密主軸部件，在技術(shù)上工藝上具有推廣意義。
利用金剛石鍍層超高精度同軸研鉸棒對(duì)主軸套筒孔系的研鉸精度取決于研 鉸棒自身制造精度，經(jīng)研鉸后的主軸套筒孔系可獲得用其他方法難以達(dá)到的高 穩(wěn)定的加工精度。研鉸棒在被加工孔系中即做正反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)又做前后 軸向運(yùn)動(dòng)，其研鉸加工機(jī)理是其鍍層金剛石磨粒在孔內(nèi)研鉸過程中不會(huì)重復(fù)先
前的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而極易切掉被研鉸孔表面上的凸峰，即可獲得極低的表面粗 糙度。金剛石鍍層超高精度同軸研鉸棒對(duì)主軸套筒高精度同軸孔系研鉸過程， 不需要任何復(fù)雜設(shè)備，只要手工簡(jiǎn)單操作；研鉸過程只用煤油潤(rùn)滑只要研鉸棒 在被研孔內(nèi)做正反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)同時(shí)又做軸向運(yùn)動(dòng)，使整個(gè)孔系表面及相應(yīng)的垂 直內(nèi)端面都得到均勻的研鉸，軸向手工研鉸到底再返回只往復(fù)一次即可。簡(jiǎn)單 易行的手工操作就可使主軸套筒高精度同軸孔系加工高效獲得質(zhì)量穩(wěn)定的高精 度。其效率和可靠性是其他加工方法不可比擬的。金剛石研鉸方法加工主軸套 筒類型零件的高精度同軸孔系，無需任何加工設(shè)備，其每套三根研鉸棒總價(jià)格
不超過1.2萬元，每套可保研鉸2000件以上，即攤到每個(gè)主軸套筒高精度同軸 孔系精研鉸加工投資成本費(fèi)約為6元左右，采用其他加工方法投入的成本遠(yuǎn)超
過金剛石研鉸的成本。經(jīng)研鉸后主軸套筒可獲極小的表面粗糙度，可有效地提 高孔系加工表面的耐磨性、抗腐蝕能力和疲勞極限。
本發(fā)明首創(chuàng)設(shè)計(jì)研發(fā)的同軸度及圓柱度極高的一種新型金剛石鍍層超高精 度同軸研鉸棒是利用主軸套筒原鏜出的同軸的前后軸承座孔作導(dǎo)向，經(jīng)過簡(jiǎn)單 易行的手工研鉸工藝方法，批量高效、質(zhì)量穩(wěn)定、低成本的解決了數(shù)控機(jī)床主 軸套筒類型的高精度同軸孔系加工的難題。
金剛石鍍層超高精度同軸研鉸棒的研鉸工藝不同于傳統(tǒng)的定尺寸死研磨棒 加入金剛砂研磨劑對(duì)被研孔系的研磨工藝，其金剛砂在研磨過程中不僅研磨了 被研零件的孔系，同時(shí)也很快的研損了研磨棒，用硬度較低的研棒要研好一個(gè) 零件的大直徑孔系需要報(bào)廢多根精度要求很高的研棒。又因金剛砂不耐用很快
研鈍，采用研磨方法不僅效率低且研棒的制造成本也高。研磨后的各項(xiàng)精度雖 然有提高，但質(zhì)量很不穩(wěn)定，所以批量生產(chǎn)主軸套筒類零件高精度同軸孔系采 用研磨方法不可取。
研鉸棒鍍層的金剛石硬度極高很耐用，在研鉸二三百件的主軸套筒類零件的 高精度同軸孔系，不僅效率高，其金剛石鍍層研損量很小可忽略不計(jì)。在研鉸 過程中不加任何研磨劑，只加適量煤油作潤(rùn)滑劑，利用主軸套筒原同軸孔作導(dǎo) 向，手工操作通過金剛石鍍層超高精度研鉸棒與主軸套筒被研鉸孔系在一定的 研磨力作用下，研鉸棒在被研鉸同軸孔系內(nèi)既作正反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，又作軸向運(yùn) 動(dòng)，在被研孔系內(nèi)前后只往復(fù)一次即可從主軸套筒被研孔系及內(nèi)孔垂直端面上 修正和研鉸下一層極薄的金屬，從而提高被研孔系的同軸度、尺寸精度、圓度、 圓柱度、端面垂直度，在研鉸過程中還能保證尺寸公差一致并可降低被研鉸孔 系的表面粗糙度。


圖1為所要加工的主軸套筒零件示意圖。
圖2為金剛石鍍層(燒結(jié))同軸研鉸棒示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l:在日立HC800臥式加工中心上主軸套筒在一次定位下，工作臺(tái)既 不旋轉(zhuǎn)也不位移的情況下，用一根組合的長(zhǎng)鏜刀桿使用CBN刀片僅靠加工中心Z 軸移動(dòng)進(jìn)行懸鏜先后將前后軸承座孔分別精鏜出，并留有0. 008 0. 01研鉸量， 再分別利用以下每套三根金剛石鍍層超高精度研鉸棒進(jìn)行研鉸；
第一棒(g卩i號(hào)研鉸棒)鍍層金剛石的粒度80 100，比被研孔小0.01
0. 012mm，帶雙向螺旋溝槽研鉸后可使孔系基本上進(jìn)入公差帶下限；
第二棒(即2號(hào)研鉸棒):粒度110 120，比1號(hào)研鉸棒大0. 004 0. 005腿，
帶雙向螺旋溝槽研鉸后可使孔系進(jìn)入公差帶中間偏低值；
為防止研鉸屑的堆積和為提高研鉸效率，在第一、第二研鉸棒的導(dǎo)向柱、研
鉸柱及前后導(dǎo)向錐外圓上均應(yīng)開有圓弧溝槽，垂直研鉸應(yīng)開有圓弧截面交叉雙 向螺旋溝槽，水平研鉸應(yīng)開有圓弧截面軸向直溝槽。
第三棒(即3號(hào)研鉸棒)粒度110 120，比2號(hào)研鉸棒大0. 003咖，無溝槽 研鉸后可使孔系進(jìn)入公差帶中間偏上值。
兩棒研鉸后必須認(rèn)真洗凈再精研第三棒，研鉸下來即可使主軸套筒孔系達(dá)到 很高的精度要求。
第一棒研鉸利用主軸套筒同軸孔系前后軸承座孔同時(shí)作為導(dǎo)向，經(jīng)研鉸可 有效的修研矯正套筒孔系不圓度、不柱度及不同軸度的缺陷，金剛石粒度80
100，表面粗糙度可降低至Ra0.8 Ra0.4,研鉸后可使孔系進(jìn)入公差帶下限；
第二棒研鉸利用經(jīng)第一棒研鉸后主軸套筒同軸孔系的前后軸承座孔同時(shí)作
為導(dǎo)向，經(jīng)研鉸在第一棒研鉸孔的基礎(chǔ)上可大幅度提高主軸套筒孔系加工精度，
可達(dá)圖紙各項(xiàng)精度要求，金剛石粒度110 120，研鉸后可使孔系進(jìn)入公差帶中 間偏上值；
兩棒研鉸后認(rèn)真洗凈再精研第三棒；
第三棒研鉸在導(dǎo)向柱及研鉸柱外圓上無溝槽棒是利用經(jīng)第二棒研鉸后的同 軸孔系前后軸承座孔同時(shí)作為導(dǎo)向，更進(jìn)一歩提高孔系的同軸度、圓度、圓柱 度及孔徑公差。被研孔的尺寸精度一致性《2"m，圓度和圓柱度《1.5um，同 軸度《2.5m，研鉸后表面粗糙度可達(dá)RaO. 4 Ra0. 2。金剛石粒度110 120， 研鉸后可使孔系進(jìn)入中間公差帶偏下值。
有關(guān)金剛石鍍層(燒結(jié)層)高精度同軸研鉸棒的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)內(nèi)容如下
1.結(jié)構(gòu).-
金剛石鍍層(燒結(jié))同軸研鉸棒結(jié)構(gòu)如圖2所示由前導(dǎo)向錐(1)、 (2)、
前后導(dǎo)向柱(3)、 (4)、前后研鉸柱(5)、 (6)、端面金剛石研鉸鍍層(7)及后 導(dǎo)向錐(8)、 (9)組成。
在前導(dǎo)向錐U)、 (2)、前后導(dǎo)向柱(3)、 (4)及前后研鉸柱(5)、 (6)及
后導(dǎo)向錐(8)、 (9)外圓上及端面(7)上均有金剛石鍍層。 2.設(shè)計(jì)內(nèi)容
1) 研鉸棒鍍層金剛石粒度的選擇及鍍層厚度的確定 鍍層金剛石粒度選擇越粗，金剛石鍍層越厚，其研鉸效率高，但表面粗糙
度Ra值相對(duì)較高；相反鍍層金剛石粒度選擇越細(xì)，金剛石鍍層較薄，其研鉸效
率低，表面粗糙度Ra值相對(duì)較低。因此選擇鍍層金剛石粒度與研鉸質(zhì)量、研鉸
效率密切相關(guān)。
為此第一半精研鉸棒為提高研鉸效率，其鍍層金剛石粒度選擇為80 100， 半徑上金剛石鍍層厚度為0.15mm。
第二精研鉸棒和第三精細(xì)研鉸棒鍍層金剛石粒度選擇為100 110，半徑上 金剛石鍍層厚度為0.15mm。
2) 在研鉸棒的前后導(dǎo)向錐、前后導(dǎo)向柱外圓上均要求鍍金剛石的原因有以下 二占.
--'、、、■
A. 防止研鉸棒導(dǎo)向區(qū)進(jìn)入污物(研屑或其他異物)后與被研鉸件之間出現(xiàn) 金屬間咬死的現(xiàn)象；
B. 矯正被研原孔系的幾何精度誤差；
C. 防止研鉸棒軸向退出時(shí)劃傷被研鉸孔表面。
3) 金剛石鍍層研鉸棒幾何精度及表面粗糙度的確定
A. 幾何精度的確定
研鉸棒的各項(xiàng)精度(尺寸公差、圓度、圓柱度、同軸度、端面垂直度)必 須高于被研鉸主軸套筒類型零件同軸孔系所要求的精度，才能保證研鉸后的工 件質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。原則上研鉸棒的幾何精度應(yīng)取被研鉸工件幾何精度的1/3。
B. 表面粗糙度的確定
研鉸棒的各表面粗糙度應(yīng)比被研鉸主軸套筒零件高精度同軸孔系表面粗 糙度低一個(gè)等級(jí)。
4) 對(duì)鍍金剛石前研鉸棒金屬基礎(chǔ)件的各項(xiàng)要求
A. 對(duì)基礎(chǔ)件總重量的要求其研鉸棒鍍前總重量一般應(yīng)低于20 25kg;
B. 對(duì)基礎(chǔ)件材質(zhì)、硬度及每套根數(shù)的選擇原則-
今選用中空焊接件結(jié)構(gòu)，使研鉸棒基礎(chǔ)件總重量《20 25kg; 今硬度達(dá)HRC42要求，可防止金剛石壓入基礎(chǔ)件，又可延長(zhǎng)金剛石鍍層使 用壽命；
今采用具有較好淬透性及焊接性能的40Cr材料制造，并采用工件變形較小
的油淬的熱處理工藝，可降低研鉸棒的制造成本。 今研鉸棒每套根數(shù)選擇取決于被研鉸主軸套筒類零件同軸孔系的預(yù)加工的
幾何精度及孔系預(yù)留研鉸量的大小
當(dāng)預(yù)加工前后軸承孔系的同軸度《4"m，孔系圓柱度《5um，孔系直
徑留研鉸量0.008 0.01mm，其研鉸棒每套取3根； 當(dāng)預(yù)加工前后軸承孔系的同軸度《6um，孔系圓柱度《6!xm，孔系直
徑留研鉸量0.012 0.015mm，其研鉸棒每套取4根； 當(dāng)預(yù)加工前后軸承孔系的同軸度《8um，孔系圓柱度《8ym，孔系直
徑留研鉸量O. 015 0.02腿，其研鉸棒每套取5根； 以此類推，根據(jù)留量及各項(xiàng)精度要求，可適當(dāng)增減每套研鉸棒的數(shù)量。
5) 對(duì)金剛石研鉸棒開有溝槽的要求
為提高研鉸效率、使煤油潤(rùn)滑充分容納研屑有足夠的容積，在第一半精研鉸 棒及第二精研鉸棒的導(dǎo)向柱及研鉸柱外圓上應(yīng)開有圓弧溝槽，垂直研鉸應(yīng)開截 面為圓弧的交叉雙向螺旋溝槽，若是水平研鉸應(yīng)開圓弧截面直溝槽。 為提高導(dǎo)向和研鉸精度，在第三精細(xì)研鉸棒上不應(yīng)開有任何溝槽。
6) 對(duì)金剛石研鉸棒各部構(gòu)成的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及要求-A.前后導(dǎo)向錐設(shè)計(jì)要點(diǎn)
今前后導(dǎo)向錐角一般為15° 10°，其前導(dǎo)向錐(1)處取10。可使研鉸棒 起始導(dǎo)入軸承座孔時(shí)有較大的自由擺動(dòng)，這有利前導(dǎo)向柱(3)更容 易的導(dǎo)入軸承座孔。
在前導(dǎo)向柱(3)已完全進(jìn)入后軸承座孔，在已有良好的導(dǎo)向情況下
前導(dǎo)向錐(2)處5。錐才開始進(jìn)入前軸承座孔，因5。定心較好從而有 利于后導(dǎo)向柱(4)正確的導(dǎo)入前軸承座孔。 今其后導(dǎo)向錐(8)、 (9)兩處均取10°，可減小零件被研鉸孔的進(jìn)口處 出現(xiàn)喇叭口，又可使研鉸棒軸向后退出時(shí)也有一個(gè)合理的導(dǎo)向錐，可 避免研鉸棒上的前后研鉸柱(5)、 (6)劃傷被研鉸孔的表面。 今前導(dǎo)向錐(1)、 (2)及后導(dǎo)向錐(8)、 (9)對(duì)前后研鉸柱(5)、 (6) 的頃慟《5"m。 B.前后導(dǎo)向柱(3)、 (4)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
今前后導(dǎo)向柱(3)、 (4)的幾何精度的要求
前后導(dǎo)向柱(3)、 (4)自身的圓度和圓柱度《lum; 前后導(dǎo)向柱(3)、 (4)對(duì)前后研鉸柱(5)、 (6)的同軸度《1.5um; 前后導(dǎo)向柱(3)、 (4)兩處表面粗糙度均應(yīng)達(dá)到Ra0.2的要求。 今前后導(dǎo)向柱(3)、 (4)尺寸公差的確定
金剛石第一半精研鉸棒前后導(dǎo)向柱(3)、 (4)兩處外圓尺寸應(yīng)與 主軸套筒同軸孔系前后軸承座孔預(yù)加工留有研鉸量的孔徑有 0.015 0.022的導(dǎo)向間隙； 金剛石第二精研鉸棒前后導(dǎo)向柱(3)、 (4)兩處外圓尺寸應(yīng)保證 ' 與主軸套筒的前后軸承座孔被第一棒研鉸后的實(shí)際孔徑尺寸有 0.015 0.02的導(dǎo)向間隙； 金剛石第三精細(xì)研鉸棒前后導(dǎo)向柱(3)、 (4)兩處外圓實(shí)際尺寸 應(yīng)保證與主軸套筒的前后軸承座孔被第二棒研鉸后的實(shí)際孔徑尺 寸有0.015 0.018的導(dǎo)向間隙。
C.前后研鉸柱(5)、 (6)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
今前后研鉸柱(5)、 (6)幾何精度(圓度、圓柱度、同軸度)是確保被
研鉸孔系精度的關(guān)鍵，均取被研鉸孔系幾何精度的1/3。
前后研鉸柱(5)、 (6)自身的圓度、圓柱度《lum，以滿足被研
鉸孔系的圓度和圓柱度《3 u m要求； 前后研鉸柱(5)、 (6)兩處彼此的同軸度《1.5um，以滿足被研鉸
孔系的同軸《5um要求； 前后研鉸柱(5)、 (6)兩處表面粗糙度Ra值均應(yīng)達(dá)到Ra0.2的要求。
前后研鉸柱(5)、 (6)兩處外圓尺寸公差的確定
一般被研鉸后孔徑實(shí)際尺寸均比研鉸棒的前后研鉸柱(5)、 (6)兩 處外圓實(shí)際尺寸大0.01 0.012，因此前后研鉸柱(5)、 (6)兩處外圓尺 寸大小的確定應(yīng)考慮上述因素。

金剛石第一研鉸棒前后研鉸柱(5)、 (6)兩處外圓大小要想使被 研鉸孔徑實(shí)際尺寸達(dá)到公差上限為0或小2 P m的研鉸效果，因此 前后研鉸柱(5)、 (6)兩處研鉸柱外圓應(yīng)比被研孔徑名義尺寸小 0.012 0.015mm。

金剛石第二精研鉸棒前后研鉸柱(5)、 (6)兩處外圓應(yīng)比第一棒 前后研鉸柱(5)、 (6)兩處研鉸柱外圓實(shí)際尺寸大3 4um;
金剛石第三精細(xì)研鉸棒的前后研鉸柱(5)、 (6)兩處外圓應(yīng)比第 二棒前后研鉸柱(5)、 (6)兩處外圓實(shí)際尺寸大2 3um。
權(quán)利要求
1.一種金剛石鍍層超高精度同軸研鉸棒，其特征是在外圓軸向上有前導(dǎo)向錐、前后導(dǎo)向柱、前后研鉸柱、端面金剛石研鉸鍍層及后導(dǎo)向錐；在前導(dǎo)向錐、前后導(dǎo)向柱及前后研鉸柱及后導(dǎo)向錐外圓上及相應(yīng)端面上均有金剛石鍍層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種金剛石鍍層同軸研鉸棒，其特征是在外圓 周上開有雙向螺旋溝槽。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種金剛石鍍層同軸研鉸棒，其特征是雙 向螺旋溝槽為截面為圓弧的交叉雙向螺旋溝槽或圓弧截面直溝槽。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種金剛石鍍層同軸研鉸棒，其特征是為 中空焊接件結(jié)構(gòu)。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種金剛石鍍層同軸研鉸棒，其特征是為中 空焊接件結(jié)構(gòu)。6. —種使用金剛石鍍層超高精度同軸研鉸棒的加工方法，其特征是含 有以下步驟1 )、主軸套筒類零件高精度同軸孔系加工在研鉸前的預(yù)加工要求 主軸套筒在加工中心上一次定位下，工作臺(tái)既不旋轉(zhuǎn)也不位移的情況下，用 一根組合的長(zhǎng)鏜刀桿使用CBN刀片僅通過加工中心Z軸運(yùn)動(dòng)先后將前后軸承座 孔分別進(jìn)行精鏜并留有0.008 0.01研鉸量，然后用每套三根金剛石鍍層超高精度研鉸棒依次完成以下三棒的手工研鉸工藝步驟；2 )、第一棒研鉸第一研鉸棒設(shè)計(jì)上是利用主軸套筒原精鏜后的前后軸承座 孔同時(shí)作導(dǎo)向，經(jīng)過手工研鉸方法修研矯正套筒同軸孔系原精加工所造成的不圓度、不柱度及不同軸度，同軸研鉸棒上的鍍層燒結(jié)層金剛石粒度80 100，研 鉸后孔表面粗糙度降低至RaO. 6 Ra0. 4，研鉸后使孔系公差進(jìn)入公差帶下限；第二棒研鉸研鉸用的第二棒設(shè)計(jì)上是利用第一棒研鉸后前后軸承座孔同時(shí)作導(dǎo)向，在第一棒研鉸同軸孔系的基礎(chǔ)上進(jìn)一歩提高主軸套筒同軸孔系的加工精度，經(jīng)手工研鉸后達(dá)各項(xiàng)精度要求，金剛石粒度110 120，研鉸后使孔系的 孔徑公差進(jìn)入公差帶中間偏下值；垂直研磨被研孔系，為提高研鉸效率和容屑潤(rùn)滑充分在第一、二棒前后導(dǎo)向圓柱及研鉸柱外圓上均開交叉螺旋溝槽；兩棒研鉸后認(rèn)真洗凈后再進(jìn)行第三棒精細(xì)研鉸；第三棒精細(xì)研鉸為提高精細(xì)研鉸精度在第三棒前后導(dǎo)向柱及研鉸柱上不 開任何溝槽，第三棒也是利用第二棒后的同軸孔系前后軸承座孔同時(shí)作為精確 導(dǎo)向，通過手工精細(xì)研鉸，更進(jìn)一步提高孔系的同軸度、圓度、圓柱度及孔徑 公差；被研鉸后孔的尺寸分散度每百件《3um，圓度和圓柱度《L5iim，同軸 度《3um，研鉸后表面粗糙度可達(dá)Ra0.4 Ra0.2;金剛石粒度110 120，研鉸 后使前后軸承座孔系的孔徑公差進(jìn)入中間公差偏上值。
全文摘要
一種金剛石鍍層超高精度同軸研鉸棒，有前導(dǎo)向錐、前后導(dǎo)向柱、前后研鉸柱、端面金剛石研鉸鍍層及后導(dǎo)向錐；在前導(dǎo)向錐、前后導(dǎo)向柱及前后研鉸柱及后導(dǎo)向錐外圓上均有金剛石鍍層。一種使用金剛石鍍層超高精度同軸研鉸棒的加工方法，含有以下步驟用每套三根金剛石鍍層超高精度研鉸棒依次完成三棒的手工研鉸工藝步驟；本發(fā)明的效益在于，順利成功的解決了主軸套筒類型高精度同軸孔系最終精加工，其各項(xiàng)精度達(dá)到用其他方法難以達(dá)到的高精度要求。此項(xiàng)創(chuàng)新工藝技術(shù)對(duì)提高我國(guó)機(jī)床行業(yè)批量生產(chǎn)各類中小型數(shù)控機(jī)床精密主軸部件，在技術(shù)上工藝上具有推廣意義。
文檔編號(hào)B24B5/00GK101195204SQ20071030376
公開日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2007年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者剛 孫, 京 束, 王超穎 申請(qǐng)人:北京機(jī)電院高技術(shù)股份有限公司