1. 背景

      近幾年來，高速切削技術已進（jìn）入一個迅速發（fā）展的重要時期，現已成為（wéi）金屬切削發展的方向之一。因此，與之相適應而生（shēng）產的HSK 接口的高速切削加工（gōng）機床越來越多，越來越廣泛。目（mù）前，國外的機床製造廠（chǎng）家都有自己的這種過硬產品，並開始大量湧入我國。

      為了跟上世界機床發展（zhǎn）趨勢，大連高金數控集（jí）團2006 年（nián）開始研究生產HSK 接口高速主軸，但是由於公（gōng）司加工技術和工藝手段上的很多難點無法解決（jué），一直（zhí）沒能（néng）很好地加工出這種合格主（zhǔ）軸。後（hòu）來（lái），我們（men）根據需要對技術水平、加（jiā）工設備及測量儀（yí）器進行了不斷更新，現已（yǐ）成功加（jiā）工出合格（gé）的HSK 接口的主軸，為大連機床集團製造國產HSK 接口高速加工中心做好了充分技術準（zhǔn）備。

      2. HSK 主軸加工難點

      首先，我們得先了解HSK 接口主軸（zhóu）內孔的特點，以OTT HSK63 拉刀裝置為例。OTT 生產HSK63 拉刀（dāo）機構及其原理如圖1 所示，拉杆在彈簧拉力下，拉刀瓣因（yīn）徑向力作用（yòng）產生向上運（yùn）動，最終緊緊將刀瓣靠在刀柄加工難點分析如下:主軸孔內兩頭有角度的端（duān）麵上。

      ( 1) 加工主軸前端麵必須要與加工的（de）1∶ 10 錐孔垂直，這是因為主軸前端麵與1 ∶ 10 錐孔（kǒng）要同時定位。加工誤差會對檢測直接造（zào）成影響，如圖2 所（suǒ）示，其中A、B、C 為（wéi）檢查棒簡圖理想狀態，A'、B'、C'為主軸（zhóu）加工誤差造成檢查棒偏差。

      要保證（zhèng）主軸前端麵（miàn）與1∶ 10 的內孔垂直度，一般設計上（shàng）要求該端麵圓跳動應小於0. 002mm。從（cóng）圖2我們知道，檢查棒（bàng）( 由A、B、C 組成（chéng）) 插入主軸孔（kǒng）並在拉力作用下，緊緊地（dì）靠在主軸前端麵（miàn）時，在沒有加工誤（wù）差情況下（xià），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（wéi）63mm，假（jiǎ）設端（duān）麵63mm 最大直（zhí）徑上跳動（dòng）為0. 002mm，檢查（chá）棒偏差狀態如A' B' C'，根據相似（sì）三角（jiǎo）形原理（lǐ）: 0. 002 ∶ 63 = x ∶ 300，得x =0. 009 5mm。從理（lǐ）論（lùn）上講，若前端麵徑向最大點跳動誤差為0. 002mm， 則300mm 長檢查（chá）棒偏差值為0. 009 5mm ( 跳動誤差實（shí）為（wéi）0. 019mm) 。可以看出，前端麵誤差對檢查（chá）棒的影響程度（dù）( 這裏我們把檢查棒（bàng）看成剛性體，實際上誤差小一點) 。上述分析說明，HSK50、HSK30 在前端麵微小誤差，對300mm長檢查棒來（lái）說跳（tiào）動誤差（chà）影響會更大。

      ( 2) 主軸1∶ 10 錐孔後端300mm 處端麵，必須與前端麵平行。主軸（zhóu）前端麵與刀柄後（hòu）端麵拉緊前本來有（yǒu）一定的間隙，當（dāng）在拉力的作用（yòng）下間（jiān）隙消除後，上述端（duān）麵因不平行，使受力方向發生偏移。此時，HSK主軸1∶ 10 錐孔在力（lì）的作用下必（bì）會產生一定的變形，若受（shòu）力（lì）不均而造（zào）成偏移，1∶ 10 錐孔的定位作用會發生（shēng）變化。當最終刀柄與主軸錐麵（miàn）和主（zhǔ）軸兩個端麵同時定（dìng）位和夾（jiá）緊時，檢查棒300mm 處（chù）會因此產生跳動誤差。

      為了確保（bǎo）上述垂直（zhí）、平行的要（yào）求，我們采用的磨削加工關鍵技術是: 1 ∶ 10 錐孔、前端（duān）麵、300mm後端麵在（zài）不旋轉磨床工作台的前提下，一次性裝夾（jiá）加工出來，從而（ér）有效（xiào）地保證了（le）主（zhǔ）軸一次（cì）加工的合格率達到了95%。

      3. 測量（liàng）手段及關鍵工藝設備

      要實現上述要求，加工過程中還（hái）要有必要測量手段、關鍵工藝設備及技術保證。

      ( 1) 要有一（yī）台高精度HSK 氣動電子測量儀，兩個測量量規( 一個為通規，一個為止規) 時（shí）刻監視磨削現狀，如圖3 所示。

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

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

      4. 加工注意事項

      具備上述基本條件後，實際加工還（hái）應注意的事項有:

      ( 1) 前端麵應首先磨（mó）平（píng），然後再粗磨1∶ 10 錐孔大端到工藝尺寸，用自製工裝檢測（cè）一下（xià）。其作用一是（shì）1∶ 10 後端300mm 錐（zhuī）麵與主軸前（qián）端麵( 52 ± 0. 023) mm 尺寸留量是否足夠，否則，尺寸若小於52mm 或加工餘量（liàng）不（bú）夠均會造成（chéng）廢品（pǐn），浪費不必要人力、物力; 二是磨削1∶ 10 錐孔時，若不小心磨大了，易（yì）造成端麵（miàn）接觸（chù），錐麵的測量會不準確。

      ( 2) 磨（mó）削主軸1∶ 10 錐（zhuī）孔，內孔磨頭需要（yào）進行x、y 兩個方向的合成運動（dòng）。隨（suí）時校正錐孔精（jīng）度( 使用氣動電子測量儀（yí）) ，當1∶ 10 錐度磨削基本準確後（hòu），最後一次精磨時，校正角度微小誤差時，應（yīng）盡量不（bú）要修整砂輪，而采取進行無火花的磨（mó）削( 主要是減少金剛（gāng）筆修整砂輪產生誤差) ，直到（dào）磨削合格為止。

      ( 3) 在錐孔磨（mó）削1∶ 10 錐度合格（gé）基礎上，再磨1∶ 10 錐孔後300mm 處端麵。最後用前端（duān）麵保證 ( 52 ± 0. 023 ) mm 尺寸要求即可( 用KELCH 測量儀) 。

      5. 結（jié）語

      總之，主軸HSK 接口內孔加工是一個加工難度較高的（de）技術（shù），除了要有正確的加工方法之外，還要有必要的工藝手段（duàn）和測量儀器。有了上述保證，一個合格的HSK 主軸磨削（xuē）加工就不會有大問題了。