[发明专利]球冠槽单球轴向硬定位工件轴

说明书

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。

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