[发明专利]一种高效超精密磨削高速刀柄的数控端面外圆磨床

说明书

本发明主要涉及数控磨床领域，具体的说是一种高效超精密磨削高速刀柄的数控端面外圆磨床。本外圆磨床，包括床身、刀柄外径量仪、端面量仪、尾架装置、头架装置、上工作台、砂轮、下工作台和上工作台角度调整装置；尾架装置和头架装置设置于上工作台上，头架装置能够沿着尾架装置和头架装置连线方向移动；刀柄外径量仪设置于尾架装置和头架装置之间；端面量仪设置于砂轮一侧，并能够测量工件的端面位置。该磨床通过数控系统控制，可以一次性精磨加工各类刀柄的定位锥面和端面，可一次性加工合格，高效稳定。能大幅降低成本和对操作工人的依赖性，并达到高加工精度。

技术领域

本发明主要涉及数控磨床领域，具体的说是一种高效超精密磨削高速刀柄的数控端面外圆磨床。

背景技术

在当今机械加工中，使用高速铣削和钻削的各类高端加工中心越发普遍，作为夹持高速旋转刀具的刀柄是影响加工精度和效率的核心部件，同时也是该类机床的易损件之一。目前我国应用最多的高速刀柄有两种：HSK刀柄，BBT 刀柄，这两种刀柄的结构都能够达到每分钟几万转。传统的BT刀柄最高转速只有5000转上下。众所周知，高速旋转的刀具会产生很高的离心力，因而需要刀柄和主轴的连接刚性特别强。之所以这两种刀柄能够高速旋转，主要因为其过定位的结构的设计。其中HSK刀柄采用了1：10的小锥度来定心定位，而BBT刀柄采用的是7：24的锥度来定心定位，但同时要求机床主轴端面和刀柄端面两者之间也要紧密贴合。

这种特殊的过定位结构造就了超强的刚性，但同时也带来了加工该类刀柄普遍存在难度。难度主要在于加工效率低，一次成品率不稳定；严重依赖操作人员的技能经验。经调研，刀柄生产企业普遍存在的两大痛点。第一是：刀柄的过定位结构使得磨削的尺寸不易控制，生产厂家如果缺少专用的精加工设备，就会严重依赖有行业和生产经验的操作工人。导致了这些有经验的产业工人被多家企业竞争，加剧了用工成本和不稳定性。第二，正是由于该类刀柄的加工存在难度，导致该类刀柄售价较高，引得众多厂家生产，同时由于品类繁多，使得多数生产厂家难以按大批量模式进行生产。小批量（20~100件）的生产成为常态，这就使得机床设备要根据不同品种的产品经常被调整。调整和准备时间的增多，挤占了有效加工时间，效率低下意味着成本和售价的上升，反过来又会制约出货量，造成了恶性循环和恶性竞争。

每个直径系列中根据长度的不同有数十种产品。一般通用磨床要磨削这些不同长度的刀柄，往往需要调整尾架的位置。而磨削的部位恰好离尾架最近，所以每次调整都会迫使更新磨削参数和坐标，调整量仪的位置，更麻烦的是，尾架的移动往往使得工件的锥度会发生变化，而调整刀柄锥度非常耗费时间。

发明内容

针对以上现有问题，本发明通过数控系统控制，能够一次性精磨加工各类刀柄的定位锥面和端面，并达到一次性加工合格；大幅降低成本和对操作工人的依赖性。

一种高效超精密磨削高速刀柄的数控端面外圆磨床，包括床身、刀柄外径量仪、端面量仪、尾架装置、头架装置、上工作台、下工作台和上工作台角度调整装置；所述上工作台和所述下工作台均为长方形台；所述下工作台设置于所述床身上，所述上工作台设置于所述下工作台上；所述上工作台角度调整装置设置于所述上工作台短边的一端；

所述尾架装置和头架装置设置于床身上，所述尾架装置能够沿着尾架装置和头架装置连线方向移动8~25mm；

所述床身上设置有砂轮，所述砂轮设置于所述尾架装置和头架装置之间的一侧；

所述所述刀柄外径量仪设置于所述尾架装置和所述头架装置之间，所述端面量仪设置于所述砂轮一侧，并能够测量工件的左侧或右侧端面位置。

进一步地，所述尾架装置包括固定底座和尾架体，所述上工作台的一端上设置固定底座，所述固定底座上设置两条平行的直线导轨，所述直线导轨上安装尾架体；尾架体可沿直线导轨滑动8~25mm，所述尾架体采用静压轴承结构，可实现旋转精度小于0.2微米。