[发明专利]轴类零件外圆柱面加工设备及其加工方法

说明书

本发明公开了一种轴类零件外圆柱面加工设备，包括机身以及设于机身上的外圆研抛机构、旋转驱动机构和尾部抵紧机构，外圆研抛机构包括第一滑移底座、第二滑移底座和机箱，第一滑移底座能沿第一方向滑动地设于机身，第二滑移底座能沿第二方向滑动地设于第一滑移底座上，机箱能沿第二方向滑动地设于第二滑移底座上，机箱上设有砂带轮、卷带轮、接触轮和砂带，砂带绕设于砂带轮、卷带轮和接触轮上，第二滑移底座上设有用于推移机箱以使接触轮上砂带抵紧于轴类零件上的推移气缸。还公开了一种轴类零件外圆柱面加工设备的加工方法，包括：安装轴类零件；确定加工起点；确定性去除修正。该加工设备及其加工方法加工精度高、加工效率高以及加工成本低。

技术领域

本发明涉及轴类零件的超精密加工技术领域，尤其涉及一种轴类零件外圆柱面加工设备及其加工方法。

背景技术

轴类零件被广泛用于各类机械设备，自20世纪以来，随着工业的高速发展，高精度轴类零件被广泛用于超精密机床、精密仪器、航天工业、高端光学制造等领域。以超精密机床的气浮主轴为例，目前超精密机床的主轴回转精度可达50nm，最高可达25nm。影响其回转精度的主要因素有轴颈处的圆度和圆柱度，由于误差均化机理，气浮主轴的回转精度可达其轴芯圆度的1/4-1/10.

目前通用的主轴加工工艺包括车削，磨削，中间含有各类处理，如渗氮、深冷等。常规的机械加工方式存在“误差复映”现象，在车削中机床主轴的回转误差会显著影响被加工轴的圆度，主轴回转误差占圆度的40-60％。以直径100mm，长150mm的轴类工件为例，经过一般的精密车削后可以达到圆度1.5-2μm，圆柱度5-10μm。对于外圆磨床，由于使用了精度更高的死顶尖(非回转顶尖)，使得被加工轴的圆度更好，但是这对轴上顶尖孔的精度提出了更高要求，顶尖孔的精度需要手工修磨或者专门的超精密顶尖孔修磨机保证，降低了生产效率的同时提高了设备成本。虽然有研究采用双回转顶尖、球形顶尖等方法改善磨削圆度，但是最高精度仍在0.2μm左右，无法达到0.1μm水平。

对于普通精密机床，机床主轴经过精密外圆磨削后可以满足使用。但是随着光学加工等领域的精度不断提升，对机床主轴的精度要求更高，在外圆磨削无法满足要求的情况下，更高精度往往只能用手工研磨实现。手工研磨的质量不稳定，精度非常依赖工人的经验，难以进行批量高效的生产。

传统的轴类零件抛光机以改善轴类零件表面粗糙度为主要目的，推移气缸直接和接触轮相连接，在砂带张紧力的绷紧下，实际接触面上的法向力等于推移气缸弹出力减去作用在接触轮上的砂带张紧力，这造成了压力控制的不准确；同时负责推移气缸弹出的滑动副与接触轮安装在一起，使得接触轮在振动时会产生小幅度的偏摆，影响去除函数的稳定性，从而影响加工精度和加工效率，增加加工成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种加工精度高、加工效率高以及加工成本低的轴类零件外圆柱面加工设备及其加工方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种轴类零件外圆柱面加工设备，包括机身以及设于机身上的外圆研抛机构和用于夹紧轴类零件并驱动轴类零件旋转的旋转驱动机构和尾部抵紧机构，所述外圆研抛机构包括第一滑移底座、第二滑移底座和机箱，所述第一滑移底座能沿第一方向滑动地设于机身，所述第一方向为与旋转驱动机构的旋转中心轴平行的方向，所述第二滑移底座能沿第二方向滑动地设于第一滑移底座上，所述机箱能沿第二方向滑动地设于第二滑移底座上，所述第二方向与第一方向垂直，所述机箱上设有砂带轮、卷带轮、接触轮和砂带，所述砂带绕设于砂带轮、卷带轮和接触轮上，所述第二滑移底座上设有用于推移机箱以使接触轮上砂带抵紧于轴类零件上的推移气缸。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述旋转驱动机构包括固定底座、液体静压电主轴和主轴夹具，所述固定底座固定在机身上，所述液体静压电主轴安装在固定底座，所述主轴夹具设于液体静压电主轴的输出端。