本發(fā)明涉及靜壓主軸單元，具體為一種靜壓主軸單元端面跳動(dòng)測(cè)量裝備及測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

1、靜壓主軸單元是應(yīng)用液體靜壓軸承作為支撐的主軸單元。靜壓主軸單元一般由靜壓前軸承和靜壓后軸承形成徑向支承，由端面軸承形成止推軸承。根據(jù)端面軸承設(shè)置位置的不同，靜壓主軸單元大致可分為兩種結(jié)構(gòu)。第一種靜壓主軸單元結(jié)構(gòu)是在靜壓前軸承或靜壓后軸承的兩側(cè)端面上開(kāi)設(shè)靜壓環(huán)形油腔，再利用主軸軸肩和套設(shè)在主軸上的止推環(huán)從開(kāi)設(shè)靜壓環(huán)形油腔所在的軸承兩側(cè)抵靠后由兩側(cè)的靜壓環(huán)形油腔形成端面軸承，端面軸承油膜厚度的調(diào)整是從靜壓主軸單元體殼內(nèi)部沿主軸軸心線移動(dòng)止推環(huán)的位置而實(shí)現(xiàn)的。第二種靜壓主軸單元結(jié)構(gòu)是在靜壓前軸承和靜壓后軸承中選定一個(gè)軸承，在該軸承外側(cè)端面設(shè)置第一環(huán)形靜壓油腔，再設(shè)置一軸承蓋零件，在軸承蓋的一端面上開(kāi)設(shè)第二環(huán)形靜壓油腔，利用主軸上設(shè)置的軸環(huán)，將第一環(huán)形靜壓油腔和第二環(huán)形靜壓油腔安裝在軸環(huán)的兩側(cè)形成端面軸承的止推結(jié)構(gòu)，這類靜壓主軸單元結(jié)構(gòu)的靜壓前軸承、靜壓后軸承和體殼可裝配成一個(gè)組件，如附圖1所示。圖中體殼101、靜壓前軸承102和靜壓后軸承103可裝配成組件，主軸105上設(shè)置軸環(huán)110，靜壓前軸承102和軸承蓋104上分別設(shè)置第一壓環(huán)形靜壓油腔111和第二環(huán)形靜壓油腔112，第一壓環(huán)形靜壓油腔111和第二環(huán)形靜壓油腔112相對(duì)于軸環(huán)110的兩側(cè)設(shè)置，第一壓環(huán)形靜壓油腔111和第二環(huán)形靜壓油腔112之間的距離由軸環(huán)110外套設(shè)的隔圈106厚度進(jìn)行調(diào)整，此時(shí)靜壓前軸承102和軸承蓋104形成端面軸承，靜壓前軸承102和靜壓后軸承103的前軸承靜壓作用柱面107和后軸承靜壓作用柱面108形成徑向軸承。

2、按jb/t?11767—2014《液體靜壓、動(dòng)靜壓軸承主軸單元》標(biāo)準(zhǔn)，靜壓主軸單元的精度等級(jí)分為五級(jí)：普通級(jí)(hp4)、精密級(jí)(hp3)、高精度級(jí)(hp2)、超精密級(jí)(hp1)和超高精密級(jí)(hp0)。精度等級(jí)越高，裝配過(guò)程中對(duì)各零件的加工精度要求也越高，對(duì)測(cè)量工具也提出了相應(yīng)的要求。第一種靜壓主軸單元結(jié)構(gòu)，需要從主軸單元體殼內(nèi)部沿主軸軸心線移動(dòng)止推環(huán)來(lái)調(diào)整油膜厚度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)主軸單元裝配精度是由開(kāi)設(shè)兩個(gè)端面靜壓環(huán)形油腔的靜壓軸承引起的，一般是需要從體殼上拆掉該軸承，調(diào)整其加工精度，由于該軸承與體殼需再次安裝定位，其裝配精度受到影響；如果要達(dá)到超精密級(jí)(hp1)或超高精密級(jí)(hp0)，就需要軸承、體殼以及止推環(huán)等零件的加工精度定得特別高，顯然不利于靜壓主軸單元制造成本的降低。第二種靜壓主軸單元結(jié)構(gòu)的軸承蓋為單獨(dú)的零件，其加工精度容易保證，裝配精度提升的方法較多，剩下的問(wèn)題是如何提高由靜壓前軸承、靜壓后軸承和體殼裝配形成的組件精度；靜壓前軸承、靜壓后軸承和體殼各自加工完成后裝配成組件，靜壓前軸承和靜壓后軸承形成的內(nèi)孔可采用研磨的方法提高兩軸承內(nèi)孔的同軸度，此時(shí)靜壓主軸單元軸承組件的精度提高就需要提高開(kāi)設(shè)端面靜壓環(huán)形油腔的軸承端面的平面度和與之臨近的軸承孔的垂直度，此時(shí)就需要對(duì)開(kāi)設(shè)端面靜壓環(huán)形油腔的軸承端面表面的跳動(dòng)誤差進(jìn)行測(cè)量，以便于采用刮削、研磨等方法來(lái)減小平面度和垂直度誤差，最終提高整個(gè)靜壓主軸單元的裝配精度。

3、為了提高第二種靜壓主軸單元的工作精度，有必要針對(duì)其結(jié)構(gòu)在裝配過(guò)程中提供一種測(cè)量由靜壓前軸承、靜壓后軸承和體殼裝配成組件的測(cè)量?jī)x器，并應(yīng)用該測(cè)量?jī)x器減小軸承端面的平面度和垂直度誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的空缺，提供了一種靜壓主軸單元端面跳動(dòng)測(cè)量裝備及測(cè)量方法，根據(jù)全跳動(dòng)誤差的大小和位置，通過(guò)刮削或研磨的方法，減小端面軸承靜壓作用面的全跳動(dòng)誤差，最終提高靜壓主軸單元的裝配精度。

2、為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供了一種靜壓主軸單元端面跳動(dòng)測(cè)量裝備，包括定心裝置、測(cè)量裝置和支撐裝置，所述支撐裝置設(shè)置于靜壓主軸單元的下部，所述定心裝置安裝在所述支撐裝置頂端，且與所述靜壓主軸單元內(nèi)側(cè)設(shè)置的軸承組件內(nèi)孔活動(dòng)連接，用于在徑向?qū)o壓主軸單元的軸承組件形成圓周定位；所述測(cè)量裝置轉(zhuǎn)動(dòng)連接在定心裝置的頂端，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)靜壓主軸單元的軸承組件的端面軸承靜壓作用面進(jìn)行跳動(dòng)誤差的測(cè)量。

3、進(jìn)一步地，所述定心裝置包括：定心軸桿、第一薄壁套筒和第二薄壁套筒，所述第一薄壁套筒和第二薄壁套筒分別套設(shè)在定心軸桿的下端和上端；所述定心軸桿和第一薄壁套筒之間設(shè)有第一液性塑料通道，所述定心軸桿和第二薄壁套筒之間設(shè)有第二液性塑料通道；所述定心軸桿下端面開(kāi)設(shè)通向第一液性塑料通道的第一液性塑料輸入通道和第一液性塑料輸出通道，所述第一液性塑料輸入通道內(nèi)從外向內(nèi)放置第一加壓螺釘和第一滑柱，所述第一液性塑料輸出通道口上設(shè)有第一螺塞；所述定心軸桿上端面開(kāi)設(shè)通向第二液性塑料通道的第二液性塑料輸入通道和第二液性塑料輸出通道，所述第二液性塑料輸入通道內(nèi)從外向內(nèi)放置第二加壓螺釘和第二滑柱，所述第二液性塑料輸出通道口上設(shè)有第二螺塞；所述第一薄壁套筒和定心軸桿之間的第一液性塑料通道內(nèi)裝有液性塑料；所述第二薄壁套筒和定心軸桿之間的第二液性塑料通道內(nèi)裝有液性塑料。

4、進(jìn)一步地，所述第一加壓螺釘?shù)南路胶偷诙訅郝葆數(shù)纳戏骄O(shè)置有把手。

5、進(jìn)一步地，所述測(cè)量裝置包括：復(fù)合軸承、第一隔套、回轉(zhuǎn)支架、第二隔套、鎖緊螺母、軸承套、壓蓋和位移傳感器測(cè)量機(jī)構(gòu)，所述定心軸桿上端設(shè)置一軸肩，所述第一隔套、復(fù)合軸承的內(nèi)圈、第二隔套從下往上依次套設(shè)在定心軸桿上，最上端通過(guò)鎖緊螺母向下鎖緊而實(shí)現(xiàn)第一隔套下端面抵靠在定心軸桿的軸肩端面上；所述復(fù)合軸承外圈外套設(shè)回轉(zhuǎn)支架，所述回轉(zhuǎn)支架上方依次安裝軸承套和壓蓋，所述壓蓋和回轉(zhuǎn)支架通過(guò)螺釘連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合軸承的軸向定位；所述回轉(zhuǎn)支架外側(cè)壁安裝有位移傳感器測(cè)量機(jī)構(gòu)，所述位移傳感器測(cè)量機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)有位移傳感器。

6、進(jìn)一步地，所述位移傳感器測(cè)量機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)軌橫梁、上板、下板、第一上軸承支承組件、第二上軸承支承組件、垂直方向第一軸承支承組件、垂直方向第二軸承支承組件、垂直方向第三軸承支承組件、垂直方向第四軸承支承組件、第一下軸承支承組件和第二下軸承支承組件；所述導(dǎo)軌橫梁設(shè)置在回轉(zhuǎn)支架的外側(cè)，其導(dǎo)軌方向與復(fù)合軸承的回轉(zhuǎn)中心線o-o垂直；所述上板一內(nèi)一外安裝第一上軸承支承組件和第二上軸承支承組件；所述下板一內(nèi)一外安裝第一下軸承支承組件和第二下軸承支承組件；所述下板一側(cè)設(shè)有傳感器支架；所述導(dǎo)軌橫梁兩側(cè)一內(nèi)一外分別設(shè)置垂直方向第二軸承支承組件、垂直方向第三軸承支承組件和垂直方向第一軸承支承組件、垂直方向第四軸承支承組件；所述垂直方向第一軸承支承組件、垂直方向第二軸承支承組件、垂直方向第三軸承支承組件和垂直方向第四軸承支承組件兩端分別與上板、下板可拆連接，內(nèi)部均設(shè)有彈簧。

7、進(jìn)一步地，所述測(cè)量裝置還包括蝸輪、蝸桿、箱座和電機(jī)，所述蝸輪設(shè)置在回轉(zhuǎn)支架上方的軸承套和壓蓋之間，所述箱座安裝在靜壓主軸單元的體殼的上端面，所述蝸桿采用滾動(dòng)軸承支承在箱座的側(cè)壁孔中，所述蝸桿的一端外設(shè)電機(jī)并與電機(jī)的輸出軸固連，且蝸桿與蝸輪嚙合。

8、進(jìn)一步地，位移傳感器測(cè)量機(jī)構(gòu)還包括夾緊機(jī)構(gòu)和定位裝置，所述上板一側(cè)設(shè)有兩個(gè)定位裝置，所述上板另一側(cè)設(shè)有夾緊機(jī)構(gòu)。

9、進(jìn)一步地，所述支撐裝置包括軸桿支撐座和體殼支撐座，軸桿支撐座安裝在體殼支撐座上；軸桿支撐座設(shè)置在定心軸桿下方，體殼支撐座設(shè)置在靜壓主軸單元的體殼的下方。

10、一種靜壓主軸單元端面跳動(dòng)測(cè)量方法，包括如下步驟：

11、s1：靜壓主軸單元的靜壓前軸承、靜壓后軸承和體殼裝配成組件；

12、s2：通過(guò)研磨棒研磨步驟s1中靜壓前軸承的前軸承靜壓作用柱面和靜壓后軸承的后軸承靜壓作用柱面，提高前軸承靜壓作用柱面、后軸承靜壓作用柱面兩孔的同軸度；

13、s3：將步驟s2完成的組件沿鉛垂方向放置，使得靜壓前軸承的端面軸承靜壓作用面朝上，在體殼的下方放置支撐裝置，并調(diào)整支撐裝置使得組件放置平穩(wěn)；

14、s4：將端面跳動(dòng)測(cè)量裝備的定心裝置從上往下放入靜壓主軸單元的靜壓前軸承和靜壓后軸承，并在定心裝置的下端調(diào)整支撐裝置的軸桿支撐座，形成定心裝置的穩(wěn)定支撐；

15、s5：分別旋轉(zhuǎn)定心裝置的第一加壓螺釘和第二加壓螺釘，使得第一液性塑料通道和第二液性塑料通道內(nèi)的液性塑料迫使第一薄壁套筒和第二薄壁套筒徑向膨脹而分別抵靠在后軸承靜壓作用柱面和前軸承靜壓作用柱面上，使得定心裝置與靜壓前軸承和靜壓后軸承形成固定連接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)靜壓前軸承和靜壓后軸承的徑向圓周定位；

16、s6：安裝測(cè)量裝置，并調(diào)整位移傳感器與端面軸承靜壓作用面的距離，使得位移傳感器能夠感測(cè)出位移傳感器與端面軸承靜壓作用面的距離信號(hào)；

17、s7：手動(dòng)盤動(dòng)測(cè)量裝置的回轉(zhuǎn)支架，使得導(dǎo)軌橫梁繞復(fù)合軸承回轉(zhuǎn)中心線o-o回轉(zhuǎn)，記錄回轉(zhuǎn)支架每轉(zhuǎn)下的位移傳感器測(cè)得的位移信號(hào)；

18、s8：改變測(cè)量裝置位移傳感器測(cè)量機(jī)構(gòu)上板所在導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)在導(dǎo)軌橫梁上相對(duì)于復(fù)合軸承的徑向位置，按步驟s7記錄位移傳感器的位移信號(hào)；多次循環(huán)后完成測(cè)量，從靜壓主軸單元中取出端面跳動(dòng)測(cè)量裝備；

19、s9：利用數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)處理步驟s7和s8測(cè)量的位移信號(hào)，獲取端面軸承靜壓作用面的端面全跳動(dòng)誤差；

20、s10：根據(jù)步驟s9的端面軸承靜壓作用面端面全跳動(dòng)誤差，通過(guò)刮削或研磨的方法，減小全跳動(dòng)誤差；

21、s11：再次按步驟s7～s9測(cè)量端面軸承靜壓作用面的端面全跳動(dòng)誤差，如果端面全跳動(dòng)誤差不滿足裝配精度要求，實(shí)施步驟s10，直至滿足精度要求為止。

22、進(jìn)一步地，步驟s7替換為：s7’：通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在蝸輪和蝸桿的傳動(dòng)作用下，回轉(zhuǎn)支架回轉(zhuǎn)，使得導(dǎo)軌橫梁繞復(fù)合軸承回轉(zhuǎn)中心線o-o回轉(zhuǎn)，記錄回轉(zhuǎn)支架每轉(zhuǎn)下的位移傳感器測(cè)得的位移信號(hào)。

23、本發(fā)明的有益效果在于：

24、本發(fā)明通過(guò)擠壓定心裝置定心軸桿內(nèi)的液性塑料，使得定心軸桿外套設(shè)的第一薄壁套筒和第二薄壁套筒徑向膨脹，第一薄壁套筒和第二薄壁套筒徑向脹大后而與靜壓后軸承和靜壓前軸承的徑向靜壓軸承作用面抵靠，液性塑料在一定的壓強(qiáng)作用下第一薄壁套筒和第二薄壁套筒與靜壓后軸承和靜壓前軸承固連，在徑向?qū)o壓主軸單元軸承組件形成圓周定位；再利用測(cè)量裝置中復(fù)合軸承外設(shè)的回轉(zhuǎn)支架，由回轉(zhuǎn)支架的回轉(zhuǎn)而帶動(dòng)導(dǎo)軌橫梁上的位移傳感器測(cè)量機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)，利用位移傳感器測(cè)量機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)的位移傳感器而測(cè)得端面軸承靜壓作用面的跳動(dòng)誤差。在裝配過(guò)程中，根據(jù)測(cè)量得到的全跳動(dòng)誤差數(shù)據(jù)，找出其誤差較大的位置，通過(guò)刮削或研磨的方法，就可減小端面軸承靜壓作用面全跳動(dòng)誤差大小，使得靜壓主軸單元軸承組件的精度得到提高，最終提高整個(gè)靜壓主軸單元的裝配精度而提高靜壓主軸單元的工作精度。