1. 背景

      近幾年（nián）來，高速（sù）切削技（jì）術已進入一（yī）個迅速發展的重要時（shí）期，現已成為金屬切削發展的方向（xiàng）之一。因此（cǐ），與之相適應而（ér）生產的HSK 接（jiē）口的高速切削加工機床越來（lái）越多，越來越廣泛（fàn）。目前，國外的機床製造廠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趨勢，大連高金數控集團2006 年開始（shǐ）研究生產HSK 接口高（gāo）速主軸，但是由於公司加工技術和工藝手（shǒu）段上的（de）很多難點無法解決，一直沒（méi）能很好地加（jiā）工（gōng）出這種合格主軸。後來，我們根據需要對技術水平、加工設備及測（cè）量儀器進行了不斷更新，現已成功加工出合格的HSK 接口的主軸，為大連（lián）機床集團（tuán）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（jiě）HSK 接口主軸內（nèi）孔的特點，以OTT HSK63 拉刀裝置為（wéi）例。OTT 生產HSK63 拉刀機構（gòu）及（jí）其原理如圖（tú）1 所示，拉杆在彈簧拉（lā）力下（xià），拉刀（dāo）瓣因徑向力作用產生向上運動，最終緊緊將刀瓣靠在刀柄（bǐng）加工難點分析如下:主軸孔內兩頭有角度的端麵上（shàng）。

      ( 1) 加工主軸前端麵必須（xū）要與加工（gōng）的（de）1∶ 10 錐孔垂直（zhí），這是因為主軸前端麵與1 ∶ 10 錐孔要同時定位。加工（gōng）誤差會對檢測直接（jiē）造成影響，如圖2 所示，其中A、B、C 為檢查棒簡圖理（lǐ）想狀態，A'、B'、C'為主軸加（jiā）工誤差造成檢查棒偏差。

      要保證主軸（zhóu）前端麵與1∶ 10 的（de）內孔（kǒng）垂直度，一般設計上要求該端（duān）麵圓跳（tiào）動應（yīng）小於0. 002mm。從圖2我們知道，檢查棒( 由A、B、C 組成) 插入主軸孔並在拉力作用下，緊緊地靠在主（zhǔ）軸前端（duān）麵時，在（zài）沒有加工誤差情況下，HSK63 檢查棒（bàng）垂直（zhí）度、跳動（dòng）誤差為零。當加工出現偏差0. 002mm 時，HSK63 主軸（zhóu）前端麵接觸直徑為63mm，假設端麵63mm 最大直（zhí）徑上跳動為（wéi）0. 002mm，檢查棒偏差狀態如A' B' C'，根據相似三角形原理: 0. 002 ∶ 63 = x ∶ 300，得x =0. 009 5mm。從理論上講，若前端麵徑向最大點（diǎn）跳動誤差（chà）為0. 002mm， 則300mm 長檢查棒偏差（chà）值為0. 009 5mm ( 跳動（dòng）誤差實為0. 019mm) 。可以看出（chū），前端麵誤（wù）差對檢查棒的影（yǐng）響程度( 這裏（lǐ）我們把檢查（chá）棒看成剛性體，實際上誤差小一點) 。上述分析說明，HSK50、HSK30 在（zài）前（qián）端麵微小誤差，對300mm長檢查棒來說跳動誤差影（yǐng）響（xiǎng）會更大。

      ( 2) 主（zhǔ）軸1∶ 10 錐孔後端300mm 處端麵，必須與（yǔ）前端麵平（píng）行。主軸前端麵與刀柄後端麵拉緊前（qián）本來有一定的間隙，當在拉力的作用下間隙（xì）消除後，上述端麵因不（bú）平行，使受力方向發生偏移。此時，HSK主軸（zhóu）1∶ 10 錐孔在力的作用下必會產生一定的（de）變形，若受力不均而造成偏移，1∶ 10 錐孔的定位作用會發（fā）生變化。當最終刀柄與主軸錐麵和主（zhǔ）軸兩個端麵（miàn）同時定位和夾緊時，檢查棒（bàng）300mm 處會因此產生跳動誤差。

      為了確保上述垂直、平行的要求，我們采用的（de）磨削（xuē）加工關鍵技術是: 1 ∶ 10 錐孔、前端麵、300mm後端麵（miàn）在不旋轉磨床工作台（tái）的前提下，一次性裝夾加工出來，從而有（yǒu）效地保證了主軸一次加工（gōng）的合格（gé）率達到了95%。

      3. 測量手段及關鍵工藝設備

      要實現上述要求，加工過程中還要有（yǒu）必要測量（liàng）手段、關（guān）鍵工藝設備及技（jì）術保證。

      ( 1) 要有一台高精度HSK 氣動電子測量（liàng）儀，兩個測量量（liàng）規( 一個為通（tōng）規，一個為止規) 時刻監視磨削現狀，如圖3 所示（shì）。

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

      ( 3) 要有一台數控磨削機床，最好是（shì）磨（mó）削中心。我們（men）使用瑞士克林貝格磨削中心，其（qí）特（tè）點是有一片端麵磨削（xuē）砂輪， 可以（yǐ）保證端麵磨（mó）削精度（dù）達到0. 001mm 以內。

      4. 加工注意事（shì）項

      具備上（shàng）述基本條件後，實際加工還應注意的事項有:

      ( 1) 前端麵應首先磨平，然後（hòu）再粗磨1∶ 10 錐孔大端到工藝尺（chǐ）寸，用自製工裝檢（jiǎn）測一下。其作用（yòng）一是1∶ 10 後端300mm 錐麵與主軸前端（duān）麵( 52 ± 0. 023) mm 尺寸留量是否足夠，否則，尺寸若小於52mm 或（huò）加工餘量不夠均會造成廢品，浪費不必要人力、物力（lì）; 二是磨削1∶ 10 錐（zhuī）孔時，若（ruò）不小心磨大了，易造成端麵接觸，錐麵的測量會不準確。

      ( 2) 磨削主軸1∶ 10 錐孔，內孔磨頭需要進行x、y 兩個（gè）方向的合成運動。隨時校正錐孔精度( 使用氣（qì）動電子（zǐ）測（cè）量（liàng）儀) ，當1∶ 10 錐度磨削基本準確後，最後一次精磨時，校正角（jiǎo）度微小誤差時，應盡量不要（yào）修整（zhěng）砂輪，而采取進行無火花的磨削( 主要（yào）是（shì）減少金（jīn）剛筆修整砂（shā）輪產生（shēng）誤差) ，直到磨削（xuē）合格為止（zhǐ）。

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

      5. 結語

      總之，主軸HSK 接（jiē）口內孔加工是一個加（jiā）工難度較高（gāo）的技術，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 主軸磨削加工就不（bú）會有大問題了。