1. 背景（jǐng）

      近幾年來（lái），高速切削（xuē）技術已進（jìn）入一個迅速發展的重要時期，現已成為金屬切削發展的方向之一（yī）。因此，與之相適應而生產的HSK 接口的高速切削加工機床（chuáng）越來越多，越（yuè）來越（yuè）廣泛。目前，國（guó）外的機床製造廠家都有自己的這種（zhǒng）過硬產品，並開始大量湧入我國。

      為了跟上世界機床發展趨勢，大（dà）連高金數（shù）控集團2006 年開始研究生產HSK 接口（kǒu）高速主軸，但是（shì）由於公司加工技術和工藝手段（duàn）上的很多（duō）難點（diǎn）無法（fǎ）解決，一直沒能很好地（dì）加工出（chū）這種合格（gé）主軸。後來，我們根據需要對技術水平（píng）、加工設備及測量儀器進行了不（bú）斷更新（xīn），現（xiàn）已成（chéng）功加工出合格的HSK 接口的主軸，為大連機床（chuáng）集團製造國產HSK 接口高速加工中心做好了充分技術準備。

      2. HSK 主軸加工難點

      首先，我們得先了解HSK 接口主軸內孔的特點，以（yǐ）OTT HSK63 拉刀裝置為例。OTT 生產HSK63 拉刀機構及其原（yuán）理如圖（tú）1 所（suǒ）示，拉杆在彈簧拉力下，拉刀瓣因徑向力作用產生（shēng）向上運動，最終緊緊將刀瓣靠在刀柄加工難點分析如下（xià）:主軸孔內（nèi）兩頭有角度的（de）端麵上。

      ( 1) 加工主軸前端麵必（bì）須要與（yǔ）加工的1∶ 10 錐孔垂直，這是因為主軸（zhóu）前端麵與1 ∶ 10 錐孔要同時定（dìng）位。加工誤差會（huì）對檢測（cè）直接造（zào）成影響，如圖2 所示，其中A、B、C 為檢查棒簡圖理想狀（zhuàng）態，A'、B'、C'為主軸加工誤差造成檢查棒偏差。

      要保證主軸前端麵與1∶ 10 的內孔垂（chuí）直度，一般設計上要求該端麵圓跳（tiào）動應小於0. 002mm。從圖2我們知道，檢查棒( 由A、B、C 組成) 插入主軸孔並在（zài）拉力作用下（xià），緊緊地靠在主軸前端麵時，在沒有加工誤（wù）差情況下，HSK63 檢查棒垂直度、跳動誤差為零。當（dāng）加工出現（xiàn）偏差0. 002mm 時，HSK63 主軸前端麵接觸直徑為63mm，假（jiǎ）設端麵63mm 最大直徑上跳（tiào）動為（wéi）0. 002mm，檢查棒偏（piān）差狀（zhuàng）態如A' B' C'，根據相似三角形原理（lǐ）: 0. 002 ∶ 63 = x ∶ 300，得x =0. 009 5mm。從理論上講，若前（qián）端麵徑向最大點（diǎn）跳動誤差為0. 002mm， 則300mm 長檢查棒偏差值為0. 009 5mm ( 跳動誤差實為0. 019mm) 。可以看出，前端麵誤（wù）差對檢查棒的影響程度（dù）( 這裏我們把檢查（chá）棒看成剛性體，實際上誤差（chà）小一點) 。上述分析說明，HSK50、HSK30 在前端麵微（wēi）小誤差，對300mm長檢查棒來說跳動（dòng）誤差影響會更大。

      ( 2) 主軸1∶ 10 錐孔後端300mm 處端麵，必須與前端麵（miàn）平行。主軸前端麵與刀柄後端麵拉緊前本來有一定的間隙，當在拉力的作用下間隙消除後（hòu），上述端麵（miàn）因不平行，使受力方向發生偏移。此時，HSK主（zhǔ）軸（zhóu）1∶ 10 錐孔在力的作用下必會產生一定的變（biàn）形，若受力不均而造成偏移，1∶ 10 錐孔的定位作用會發生變化。當最終刀柄與主軸（zhóu）錐（zhuī）麵和主軸兩個端麵同時（shí）定位和夾緊時（shí），檢查（chá）棒300mm 處會因此產生跳（tiào）動誤（wù）差。

      為了確（què）保上述垂直、平行的要求，我們采用的（de）磨削（xuē）加（jiā）工關鍵技術是: 1 ∶ 10 錐孔、前端麵（miàn）、300mm後端麵在不旋轉磨床工作台的前提下，一次性裝夾加工出來，從而（ér）有效地保證了主軸（zhóu）一次加（jiā）工的合格率達到了95%。

      3. 測量手段及關鍵工藝設備

      要實現上述要求，加工過程中（zhōng）還要有必要測量（liàng）手段、關鍵工藝設備及技術保（bǎo）證。

      ( 1) 要有一台高精度（dù）HSK 氣動電子測量儀，兩個測量量規( 一個為通規（guī），一個為止（zhǐ）規) 時刻監視磨削現狀，如圖3 所示。

      ( 2) 要有一個（gè）用（yòng）於測量（liàng）內孔300mm 錐麵到主軸前端麵距離為( 52 ± 0. 023) mm 的測量儀。

      ( 3) 要有一台（tái）數控磨削機床，最好是磨削中心。我們使用瑞士克林貝格磨削中心（xīn），其特點是有一片端麵磨削砂輪（lún）， 可以保證端麵磨削精度達（dá）到0. 001mm 以內。

      4. 加工注（zhù）意事項

      具（jù）備上述基本條件後，實際加工還應注意的事項有（yǒu）:

      ( 1) 前端麵應首先磨平，然後再粗磨（mó）1∶ 10 錐孔大端到工（gōng）藝尺寸，用自製工裝檢（jiǎn）測一下。其作用一是1∶ 10 後端300mm 錐麵與主軸前端（duān）麵( 52 ± 0. 023) mm 尺寸留量是否足（zú）夠，否則，尺寸若小於52mm 或加工（gōng）餘量不夠均會造成廢品，浪費不必要人力、物力; 二是磨（mó）削1∶ 10 錐孔時，若不小（xiǎo）心磨大了，易造成端麵接觸，錐麵的測量會不準確。

      ( 2) 磨削主軸（zhóu）1∶ 10 錐孔（kǒng），內孔磨頭需（xū）要進行x、y 兩個方向的合成運（yùn）動（dòng）。隨時校（xiào）正錐（zhuī）孔（kǒng）精度( 使（shǐ）用氣動電子測量儀（yí）) ，當1∶ 10 錐度磨（mó）削（xuē）基本準確後，最（zuì）後一次精磨時，校正角度微（wēi）小誤差時，應盡量不要修（xiū）整砂輪，而采取進行無火花（huā）的磨削( 主要是減少（shǎo）金剛筆修整砂輪（lún）產（chǎn）生誤差) ，直到磨削合（hé）格（gé）為止。

      ( 3) 在錐孔磨削1∶ 10 錐（zhuī）度合格基礎上，再磨1∶ 10 錐（zhuī）孔後（hòu）300mm 處（chù）端麵。最後用前端麵（miàn）保證 ( 52 ± 0. 023 ) mm 尺寸要求即可( 用KELCH 測量儀) 。

      5. 結語

      總之，主（zhǔ）軸HSK 接口（kǒu）內孔加工是一個加工（gōng）難度較高的技術，除了要有正確的加工方法（fǎ）之外，還要（yào）有必要的工藝手段和測量儀器。有了（le）上述保證，一個合格的HSK 主軸磨削（xuē）加工就（jiù）不會有大問題了。