整体铣刀加工磨床主轴的轴向窜动检测装置及其检测方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及磨床，尤其是涉及一种整体铣刀加工磨床主轴的轴向窜动检测装置及其检测方法。
【背景技术】
[0002]整体铣刀加工专用磨床的主轴的轴向窜动对加工精度的影响非常显著，轴向窜动直接导致砂轮的进给量发生变化，使铣刀的加工质量得不到保证。在目前工厂中对该类磨床主轴的轴向窜动的检测方法主要采用千分表进行人工测量。由于主轴端面的中心位置有一个中心孔，因此千分表的球形测头不能直接打在主轴端面的中心位置，而是打在中心孔的附近。测量的过程是工人手动旋转主轴，同时用眼睛观察表针的跳动情况，最后根据目测的结果得出主轴的轴向窜动。这种传统检测方法主要的缺点有:
[0003]1.千分表测头的位置不是主轴端面的中心，这将导致测量值增加了主轴端面摆动误差。
[0004]2.人工手动旋转主轴的方法，只能测量主轴在低速时的轴向窜动精度，而主轴工作速度一般都是避开低速的，故测量值无法确保加工精度。
[0005]3.采用眼睛直接观察千分表表针的跳动存在极大的主观因素，且不可重复观察。
[0006]对于准确测量主轴的轴向窜动，并能对工作速度下主轴的轴向窜动精度进行在线检测，传统的检测方法已不再适用。
[0007]庄海根(庄海根.机床主轴旋转圆度误差及轴向窜动的讨论.设备管理与维修，1990.3:16)指出，“主轴副装配后经车削试验，圆度和轴向窜动误差大于0.002mm时”，即通过直接的车削加工，测量被加工表面的精度，反推轴向窜动值。
[0008]刘毓坤(刘毓坤.主轴轴向窜动检测力装置.机械制造，1990.9:33)公开一种检测装置，由钢球、千分表，平面测头与施力轴向力机构等组成，检测方式为施加轴向力后慢速转动主轴，直接读千分表，测出轴向窜动数值。该方法只能适应低速时的检测。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于针对现有检测方法存在的上述缺点，提供能准确测量主轴在工作状态下的轴向窜动的一种整体铣刀加工磨床主轴的轴向窜动检测装置及其检测方法。
[0010]所述整体铣刀加工磨床主轴的轴向窜动检测装置设有电机、套筒、钢球、相机、千分表；套筒将钢球固定于电机的主轴端面中心的中心孔中，千分表水平安装，千分表的轴线与主轴的轴线成一直线，千分表的平面测头接触钢球的外轮廓，千分表的表针指向中心O值；相机安装于千分表正上方，千分表安装在磨床床身上。
[0011]所述套筒最好带内螺纹，且轴心带孔。
[0012]所述整体铣刀加工磨床主轴的轴向窜动检测方法，包括以下步骤:
[0013]I)用套筒将钢球固定于主轴端面中心的中心孔中，并露出钢球的一部分在套筒外面，检测主轴的动平衡，调整套筒使主轴达到合格的动平衡；
[0014]2)千分表水平安装，使千分表的轴线与主轴的轴线成一直线，将千分表的平面测头接触钢球的外轮廓，调整千分表的表针，使表针指向中心O值；
[0015]3)运行电机，使主轴按照给定速度旋转；
[0016]4)待主轴运行稳定后，打开安装于千分表正上方的相机，记录千分表的表针摆动过程；
[0017]5)回放录像，找到表针摆动的最值，确定主轴的轴向窜动精度。
[0018]本发明为确保主轴轴向窜动检测的准确性，被测点必须是主轴端面的中心位置。但整体铣刀加工专用磨床的主轴端面中心位置存在一个中心孔，千分表的测头不能直接打在中心孔上。因此根据该类主轴结构的特殊性，采用一个小钢球嵌入到中心孔中，并使用一个底部带有圆孔的套筒，拧紧于主轴上，将小钢球固定于中心孔中，避免主轴在高速旋转中因为离心力作用而偏离接触位置导致产生测量误差。套筒带有圆孔的目的是保证小钢球能露出一小部分在套筒外，以便千分表的平面测头能直接接触到小钢球的突出部位，确保测量位置为主轴的轴心。通过水平固定千分表，使平面测头与小钢球的轴心线连成一线，即可准确的测量主轴的轴向窜动。
[0019]由于主轴的工作转速一般偏高，轴向窜动的变化速度较快，千分表表针因轴向窜动引起的摆动频率也较快，直接用眼睛观察容易漏掉摆动的突变值，也难以准确把握表针摆动的数值。故采用高速相机录像的办法，将表针摆动的过程记录下来，通过回放录像，甚至放缓录像播放的速度，可以更加准确和清晰地获得表针的摆动位置，得到准确的轴向窜动精度。
[0020]该方法实现了在线测量主轴的轴向窜动。当调整主轴转速，即可测量该转速下的主轴轴向窜动，通过多次调整转速，进而获得各转速下的主轴轴向窜动情况，最终为选择合理的主轴转速提供依据。
[0021]本发明的有益效果:
[0022]1.本发明的检测装置结构简单，环境友好，检测准确，避免了测点没有对准中心孔带来的误差。
[0023]2.本发明的检测步骤简单，对不同工作转速下主轴的轴向窜动都能测量，实现在线检测。
[0024]3.本发明采用高速相机记录表针摆动过程的方法，可以通过回放录像获得准确的轴向窜动值，避免了因主轴转速过高产生千分表表针摆动太快，而导致的无法及时准确地获得表针的摆动值。通过录像可以重复再现主轴轴向窜动的过程。
【附图说明】
[0025]图1为本发明所述整体铣刀加工磨床主轴的轴向窜动检测装置实施例的结构组成示意图。
[0026]图2为本发明所述整体铣刀加工磨床主轴的轴向窜动检测装置实施例的套筒结构组成示意图。
【具体实施方式】
[0027]以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。
[0028]参见图1和2，所述整体铣刀加工磨床主轴的轴向窜动检测装置实施例设有电机
1、套筒3、钢球5、相机7、千分表8 ;套筒3将钢球5固定于电机I的主轴2端面中心的中心孔4中，千分表8水平安装，千分表8的轴线与主轴2的轴线成一直线，千分表8的平面测头接触钢球5的外轮廓，千分表8的表针指向中心O值；相机7安装于千分表8正上方，千分表8安装在磨床床身6上。
[0029]所述套筒3最好带内螺纹，且轴心带孔。套筒3的轴心孔的孔径可为Φ7.2mm，钢球5的直径可为Φ8ι?πι0
[0030]所述整体铣刀加工磨床主轴的轴向窜动检测方法，包括以下步骤:
[0031]1.用套筒3将钢球5固定于主轴2端面中心的中心孔4中，并露出钢球5的一部分在套筒3外面，检测主轴2的动平衡，调整套筒3使主轴2达到合格的动平衡；
[0032]2.千分表8水平安装，使千分表8的轴线与主轴2的轴线成一直线，将千分表8的平面测头接触钢球5的外轮廓，调整千分表8的表针，使表针指向中心O值；
[0033]3.运行电机I，使主轴2按照给定速度旋转；
[0034]4.待主轴2运行稳定后，打开安装于千分表8正上方的相机7，记录千分表8的表针摆动过程；
[0035]5.回放录像，找到表针摆动的最值，通过回放录像确定测量过程中主轴的轴向窜动值，确定主轴的轴向窜动精度。
[0036]本发明提出了一种整体铣刀加工专用磨床主轴的轴向窜动的检测方法。将一个小钢球固定于磨床主轴端面中心的中心孔中，采用一个特殊的带内螺纹且轴心带孔的套筒拧紧于主轴上，固定小钢球并露出小钢球的一部分于套筒之外，避免小钢球在主轴高速旋转时被甩出。用千分表的平面测头顶住小钢球露出套筒部分的外轮廓，运行磨床主轴，采用高速相机对千分表的表针摆动进行录像，最后通过观看录像中千分表表针的跳动情况，获得磨床主轴的轴向窜动精度。本发明应用于获得整体铣刀加工专用磨床主轴的轴向窜动精度的检测，能有效地检测出不同转速下主轴的轴向窜动情况，尤其是主轴高速运行时的轴向窜动精度检测，为合理选择主轴工作转速提供了实践依据。
【主权项】
1.整体铣刀加工磨床主轴的轴向窜动检测装置，其特征在于设有电机、套筒、钢球、相机、千分表；套筒将钢球固定于电机的主轴端面中心的中心孔中，千分表水平安装，千分表的轴线与主轴的轴线成一直线，千分表的平面测头接触钢球的外轮廓，千分表的表针指向中心O值；相机安装于千分表正上方，千分表安装在磨床床身上。
2.如权利要求1所述整体铣刀加工磨床主轴的轴向窜动检测装置，其特征在于所述套筒带内螺纹，且轴心带孔。
3.整体铣刀加工磨床主轴的轴向窜动检测方法，其特征在于采用如权利要求1所述整体铣刀加工磨床主轴的轴向窜动检测装置，包括以下步骤: 1)用套筒将钢球固定于主轴端面中心的中心孔中，并露出钢球的一部分在套筒外面，检测主轴的动平衡，调整套筒使主轴达到合格的动平衡； 2)千分表水平安装，使千分表的轴线与主轴的轴线成一直线，将千分表的平面测头接触钢球的外轮廓，调整千分表的表针，使表针指向中心O值； 3)运行电机，使主轴按照给定速度旋转； 4)待主轴运行稳定后，打开安装于千分表正上方的相机，记录千分表的表针摆动过程; 5)回放录像，找到表针摆动的最值，确定主轴的轴向窜动精度。
【专利摘要】整体铣刀加工磨床主轴的轴向窜动检测装置及其检测方法，涉及磨床。所述整体铣刀加工磨床主轴的轴向窜动检测装置设有电机、套筒、钢球、相机、千分表。用套筒将钢球固定于主轴端面中心的中心孔中，并露出钢球的一部分在套筒外面，检测主轴的动平衡，调整套筒使主轴达到合格的动平衡；千分表水平安装，使千分表的轴线与主轴的轴线成一直线，将千分表的平面测头接触钢球的外轮廓，调整千分表的表针，使表针指向中心0值；运行电机，使主轴按照给定速度旋转；待主轴运行稳定后，打开安装于千分表正上方的相机，记录千分表的表针摆动过程；回放录像，找到表针摆动的最值，确定主轴的轴向窜动精度。
【IPC分类】B24B49-00
【公开号】CN104526557
【申请号】CN201410781527
【发明人】姚斌, 张祥雷, 陈站, 蔡思捷
【申请人】厦门大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月16日