專利名稱：主軸調(diào)整裝置及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及確立和測量立式或臥式機(jī)床主軸在它與該機(jī)床的工作臺(tái)、工件保持或刀具保持表面相聯(lián)系時(shí)的垂直度的必要性。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，手動(dòng)確定機(jī)床主軸相對于工件保持軸線的垂直度已習(xí)慣于通過多種勞力密集的方法來完成。在裝備手動(dòng)操作主軸型機(jī)床之前必需確立和可定量地測量垂直度以便驗(yàn)證工件保持表面相對于工具保持器的正確位置。如果主軸未對準(zhǔn)位置，在該位置工件保持表面區(qū)域圓周內(nèi)不同點(diǎn)出現(xiàn)0.001或更小的相同刻度千分表滑過讀數(shù)，那末任何被執(zhí)行工件的質(zhì)量會(huì)受到嚴(yán)重?fù)p害甚至報(bào)廢。Wozniak在其專利(見1983年10月Wozniak的美國專利No.5253425，現(xiàn)有技術(shù)描述第4段)中清楚地描述了定零或調(diào)整立式銑床機(jī)頭的費(fèi)力任務(wù)。
除了相對于機(jī)床工件保持表面調(diào)整其主軸十分費(fèi)力之外，現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)如下(a)麻煩地使用許多需在使用前組裝和使用后拆開的計(jì)量器和固定件；(b)完成該任務(wù)需要超量的時(shí)間(如同Wozniak陳述以及如同其他熟練機(jī)工斷言，使用現(xiàn)有技術(shù)方法完成此任務(wù)平均耗時(shí)45分鐘)；(c)使用現(xiàn)有技術(shù)方法需要機(jī)械工作者保持一臂伸出，在此同時(shí)長時(shí)間重復(fù)地向下俯身觀察千分表上的讀數(shù)，從而造成肉體痛苦；(d)每當(dāng)要在機(jī)床上安裝新對象時(shí)必需執(zhí)行機(jī)頭調(diào)整任務(wù)，這可能是每天或每周多次，取決于工廠的工件計(jì)劃；(e)由于調(diào)整主軸頭部時(shí)間漫長，工件的后備不穩(wěn)定；(f)必需使用有經(jīng)驗(yàn)的機(jī)械工作者來執(zhí)行這種天生耗時(shí)和不產(chǎn)生效益的任務(wù)。
手動(dòng)操作主軸機(jī)床例如銑床的結(jié)構(gòu)也使調(diào)整主軸過程復(fù)雜化。這些機(jī)床具有一種“偏離中心”的繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，這甚至給有經(jīng)驗(yàn)機(jī)工的調(diào)整作業(yè)也帶來麻煩，其原因是判斷使機(jī)床主軸進(jìn)入垂直位置所需的調(diào)節(jié)量由于相對于機(jī)頭和工作臺(tái)的該繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)成角度位置而十分困難。通常，公認(rèn)的經(jīng)驗(yàn)法則為機(jī)床頭部應(yīng)垂直于工件保持表面并在6英寸內(nèi)0.0005英寸(在15.24cm內(nèi)0.013mm)的范圍內(nèi)。然而，由于甚至輕微的運(yùn)動(dòng)也能因該機(jī)床繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的偏離中心特性而造成較大的不對準(zhǔn)，就需要頻繁而且耗時(shí)的調(diào)整。
在使主軸對準(zhǔn)工件保持表面方面難以克服的另一可變因素是機(jī)床主軸頭部的齒數(shù)間隙量。由于這些機(jī)床具有大大超過十年的使用壽命，正常使用就會(huì)造成該齒輪磨損。一旦該機(jī)床經(jīng)過適當(dāng)調(diào)整和裝備，在該齒輪磨損可能不會(huì)危及機(jī)床性能的同時(shí)，它確實(shí)使調(diào)整主軸頭部的過程復(fù)雜化。在這一方面，調(diào)整該頭部的過程會(huì)變成直覺技術(shù)多于機(jī)械技術(shù)，機(jī)械工作者時(shí)常估定對準(zhǔn)量以便適應(yīng)未知的齒輪間隙程度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種整裝的裝置，它具有用于永久性安裝的測量計(jì)量器因而不需重復(fù)組裝和拆開的性能。
一旦組裝完畢，該裝置是自校準(zhǔn)的。
本裝置有效地消除來自機(jī)床主軸頭部齒輪“間隙”的可變因素。
機(jī)械工作者必需采取的調(diào)節(jié)方向容易知曉并且不必調(diào)整該裝置就能獲得適當(dāng)讀數(shù)。
能方便地使用學(xué)徒或入門水平的雇員來成功地調(diào)整或調(diào)整機(jī)床的主軸頭部并有效地消除現(xiàn)有技術(shù)造成的肉體痛苦。
利用該裝置調(diào)整機(jī)床主軸頭部耗費(fèi)的時(shí)間值遠(yuǎn)小于現(xiàn)有技術(shù)。
本裝置允許用于確認(rèn)讀數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整操作而且不需要輔助裝置。
本裝置能相對于任何工件保持表面或可用螺栓擰在工作臺(tái)上的固定件精確地調(diào)整主軸頭部。
在與正弦規(guī)或量規(guī)塊一起使用時(shí)，本裝置能將主軸頭部精確地校準(zhǔn)到多個(gè)已知角度或組合角度。
本裝置重量較輕并能作為個(gè)人工具方便地儲(chǔ)存，不象現(xiàn)有技術(shù)工具那樣累贅、龐大和需要多個(gè)不相關(guān)構(gòu)件。
按照本發(fā)明者在該領(lǐng)域六十年以上累積經(jīng)驗(yàn)構(gòu)成的知識(shí)，至今尚不存在如同本發(fā)明那樣的裝置。


圖1是安裝在手動(dòng)立式銑床主軸上的本發(fā)明主軸調(diào)整裝置視圖。
圖2是詳述結(jié)構(gòu)構(gòu)件的本發(fā)明主軸調(diào)整裝置前視圖，所述構(gòu)件包括軸柄[A]；被設(shè)計(jì)成相對于柄[A]垂直的平基準(zhǔn)面[C]。該本發(fā)明的多個(gè)可變型結(jié)構(gòu)區(qū)域包括嵌套或保持器件[G]；多個(gè)間隙孔[E]以及多個(gè)固定螺釘或緊固件孔[F]，所述保持器件[G]能被改變以便適合具有各種精度等級(jí)的多種標(biāo)準(zhǔn)或定制計(jì)量器，而所述孔[E]和[F]用來固定住安裝在該本發(fā)明本體內(nèi)的計(jì)量器。
圖3是該主軸調(diào)整裝置的視圖，該裝置正與正弦塊在一起使用以便按所需角度設(shè)置機(jī)頭。
圖4表示裝有傾斜機(jī)構(gòu)的主軸調(diào)整裝置替代實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在更具體地轉(zhuǎn)向附圖，圖2表示本發(fā)明典型實(shí)施例，它帶有兩個(gè)安裝在該裝置本體內(nèi)的貼近或刻度盤式千分表。該主軸調(diào)整裝置具有軸[A]、表面硬化的金屬本體[B]以及與柄[A]垂直的平基準(zhǔn)面[C]。本發(fā)明具有保持住接近千分表或者其它類型標(biāo)準(zhǔn)或定制計(jì)量器的嵌套結(jié)構(gòu)[G]。該計(jì)量器借助于多個(gè)適應(yīng)該千分表柄的通孔[E]以及多個(gè)接納在螺孔[F]內(nèi)的固定螺釘或其它緊固件保持定位，所述通孔[E]和螺孔[F]位于該主軸調(diào)整裝置本體[B]的每個(gè)端部。
首先將具有安裝在本體內(nèi)的千分表的本發(fā)明主軸調(diào)整裝置以直立狀態(tài)放置在已知平表面例如一塊花崗巖表面板上。再調(diào)整兩個(gè)千分表使指針指向“0”。一旦完成此事，就已經(jīng)校準(zhǔn)該主軸調(diào)整裝置。因此它是與現(xiàn)有技術(shù)不同的自校準(zhǔn)裝置。
圖1表示如何用本發(fā)明來相對于立式銑床的工件夾持工作臺(tái)調(diào)整或調(diào)整其機(jī)頭。將主軸調(diào)整裝置3的柄A(見圖2)放在該銑床主軸2的夾頭內(nèi)。降低主軸2直到主軸調(diào)整裝置3與該銑床工作臺(tái)形成可測量接觸為止(圖1，4)。“可測量接觸”可在兩千分表上的指針轉(zhuǎn)動(dòng)一整圈時(shí)確定?，F(xiàn)在該機(jī)床就即將在橫向和縱向軸線(分別為X和Y軸線)兩者上進(jìn)行調(diào)整。
由于主軸調(diào)整裝置3已如同上文指出的那樣被固定住，該機(jī)床能首先在任一軸線上進(jìn)行調(diào)節(jié)。為了描述方便起見，先調(diào)節(jié)Y軸線。在轉(zhuǎn)動(dòng)Y軸線用的調(diào)節(jié)螺釘5時(shí)，主軸調(diào)整裝置3的千分表刻度盤上的指針會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。調(diào)節(jié)螺釘根據(jù)千分表指針的運(yùn)動(dòng)向左或右轉(zhuǎn)動(dòng)直到兩指針指向同一數(shù)字讀數(shù)為止。當(dāng)兩千分表指針指向相同數(shù)字讀數(shù)時(shí)，主軸2對于該軸線已被調(diào)整。然后擰緊多個(gè)Y軸鎖定螺母6，將主軸2固定在此位置。接著升高主軸2并轉(zhuǎn)動(dòng)主軸調(diào)整裝置3，致使后者與“X”軸線平行。再朝機(jī)床工作臺(tái)4降低主軸調(diào)整裝置3并與該機(jī)床工作臺(tái)4形成可測量接觸。轉(zhuǎn)動(dòng)X軸線調(diào)整螺釘7造成千分表刻度盤上的指針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)兩千分表指針指向相同數(shù)字讀數(shù)時(shí)，主軸2在X軸線上已被調(diào)整。最后擰緊X軸線鎖定螺母8，固定住機(jī)頭1相對于工作臺(tái)4的位置。
大多數(shù)機(jī)械工作者希望驗(yàn)證他們的工作質(zhì)量。本發(fā)明主軸調(diào)整裝置3適應(yīng)此事而且不需要引入附加的計(jì)量器、工具或者拆除本發(fā)明裝置。驗(yàn)證垂直度的方法是升高并重新降低主軸2致使千分表觸頭[圖2中的器件H]頂住機(jī)床工作臺(tái)4形成可測量接觸(例如在該千分表或計(jì)量器的刻度盤上大約五個(gè)分度)。然后將主軸調(diào)整裝置3緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)360°。僅從千分表的讀數(shù)觀察測量結(jié)果。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法則，在整個(gè)千分表圓行程期間保持在千分之一英寸(0.001英寸)或0.001英寸TIR(千分之一英寸“總千分表讀數(shù)”)(等于0.025mm)之內(nèi)的千分表讀數(shù)對于大多數(shù)工件夾持用途來說是一種可接受的水平。通過觀察計(jì)量器刻度盤上的運(yùn)動(dòng)可方便地確定讀數(shù)。一旦這些讀數(shù)被觀察和驗(yàn)證，該機(jī)床就被調(diào)整。主軸調(diào)整裝置3就被拆除。
圖3表示該主軸調(diào)整裝置3可如何用來將機(jī)床主軸2相對于該機(jī)床工作臺(tái)4設(shè)置在被選定的非垂直角度處。在該所描述實(shí)例中，這是使用已知類型的正弦塊組件10來實(shí)現(xiàn)的，所述組件10包括正弦塊12和一疊規(guī)塊14。正弦塊12的頂表面16借助于把多個(gè)所需高度的規(guī)塊14以已知方式放置在正弦塊12一端下方而設(shè)定在相對于工作臺(tái)4頂面的所需角度α處。然后可使用上文描述的程序?qū)⒅鬏S2設(shè)置成與正弦塊12的頂表面16垂直。
圖4表示替代實(shí)施例主軸調(diào)整裝置13，它包括傾斜機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)能使機(jī)床例如圖1所示銑床的主軸到達(dá)相對于工作臺(tái)14不垂直的角度。主軸調(diào)整裝置13實(shí)質(zhì)上與上文描述的主軸調(diào)整裝置相同，并包括與裝置3相同構(gòu)件A-G相應(yīng)的多個(gè)構(gòu)件A’-G’。然而，柄A’是相對于本體B’可繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的，因而其縱向軸線能被設(shè)定在相對于基準(zhǔn)面C’的選定不垂直角度處，如圖4虛線所示。在該所描述實(shí)例中柄A’借助于用夾緊螺栓J安裝在本體B’上而被允許繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。然而，可以采用任何允許相對于本體B’調(diào)節(jié)柄A’的已知結(jié)構(gòu)。一旦設(shè)定柄A’相對于本體B’的所需角度，就將主軸調(diào)整裝置13插入機(jī)床主軸2(見圖1)，然后借助于使用上文描述的程序設(shè)置參考平面C’平行于工作臺(tái)4而將主軸2設(shè)定在相對于工作臺(tái)4頂面的所需角度處。
上文已經(jīng)描述一種主軸調(diào)整裝置及其操作方法。在已經(jīng)描述多個(gè)本發(fā)明專門實(shí)施例的同時(shí)，對于熟悉本技術(shù)的人員來說十分明顯，在不超越本發(fā)明精神和范圍的情況下能對其作出各種各樣的變形。因此，上文所提供的本發(fā)明最佳實(shí)施例描述和實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式僅作描述之用不構(gòu)成限制，本發(fā)明由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種用來確定在機(jī)床主軸和相關(guān)工作表面之間角度關(guān)系的裝置，該裝置包括本體，該本體限定基準(zhǔn)面，所述本體包括用來安裝一對測量計(jì)量器的一對嵌套結(jié)構(gòu)，所述嵌套結(jié)構(gòu)沿著與所述基準(zhǔn)面平行的軸線安置在隔開位置處；以及安裝在所述本體上的細(xì)長柄，所述柄的縱向軸線與所述基準(zhǔn)面垂直地對準(zhǔn)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在每個(gè)所述嵌套結(jié)構(gòu)內(nèi)安裝具有軸的計(jì)量器，所述軸攜帶測量觸頭。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，每個(gè)所述嵌套結(jié)構(gòu)具有與所述計(jì)量器外殼形狀一致的輪廓。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括一對用來接納所述計(jì)量器軸的垂直孔，每個(gè)所述孔穿過所述本體形成并從所述嵌套結(jié)構(gòu)之一延伸到所述基準(zhǔn)面。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括用來將所述軸夾緊在所述本體上的裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，用來夾緊所述軸的所述裝置包括在所述本體上形成的一對具有螺紋的固定螺釘孔，每個(gè)所述固定螺釘孔橫切所述垂直孔之一；以及容納在每個(gè)所述固定螺釘孔內(nèi)使其可以貼靠在所述軸上的固定螺釘。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述柄可以活動(dòng)致使所述柄的縱向軸線相對于所述基準(zhǔn)面以不垂直的選定角度對準(zhǔn)。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述本體的下部包括一對隔開、向下伸出并被橫向延伸區(qū)段連接的部分，而且每個(gè)所述向下伸出部分具有形成其上并與所述基準(zhǔn)面共面的平面。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，還包括一對穿過所述本體形成并用來容納計(jì)量器軸的隔開垂直孔，每個(gè)所述垂直孔從所述嵌套結(jié)構(gòu)之一延伸到相應(yīng)的所述平面之一。
10.一種用來在機(jī)床主軸頭部刀具安裝組件和工件保持表面之間設(shè)置預(yù)選角度關(guān)系的方法，該方法包括以下步驟提供包括本體、柄以及一對計(jì)量器的調(diào)整裝置，所述本體具有平基準(zhǔn)面，所述柄從所述本體向上延伸并與所述基準(zhǔn)面垂直，而所述一對計(jì)量器沿著橫過所述柄的軸線放置并且相對于所述柄呈相互隔開關(guān)系，而且每個(gè)所述計(jì)量器具有可沿著與所述基準(zhǔn)面垂直的軸線移動(dòng)的測量觸頭；貼靠平校準(zhǔn)表面放置所述調(diào)整裝置，使得所述測量觸頭與所述基準(zhǔn)面齊平而且所述基準(zhǔn)面接觸所述校準(zhǔn)表面；調(diào)節(jié)所述計(jì)量器以便指示相等的預(yù)選測量結(jié)果；將所述柄安裝在所述刀具安裝組件上；定位所述調(diào)整裝置，使得所述測量觸頭接觸所述工件保持表面，而所述基準(zhǔn)面不接觸所述工件保持表面，并且所述橫向軸線定向在相應(yīng)于第一平面的第一所需方向上；以及調(diào)節(jié)所述刀具安裝組件相對于所述工件保持表面的角度關(guān)系，使得所述計(jì)量器指示相應(yīng)于所述刀具安裝組件和所述工件保持表面在所述第一平面內(nèi)的所述預(yù)選角度取向的測量結(jié)果。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)所述刀具安裝組件相對于所述工件保持表面的角度關(guān)系，使得所述計(jì)量器指示相等的測量結(jié)果。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括轉(zhuǎn)動(dòng)所述刀具安裝組件和所述調(diào)整裝置，使得所述橫向軸線對準(zhǔn)相應(yīng)于第二平面的第二方向；以及調(diào)節(jié)所述刀具安裝組件相對于所述工件保持表面的角度關(guān)系，使得所述計(jì)量器指示相應(yīng)于所述刀具安裝組件和所述工件保持表面在所述第二平面內(nèi)的所述預(yù)選角度取向的測量結(jié)果。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)所述刀具安裝組件相對于所述工件保持表面的角度關(guān)系，使得所述計(jì)量器指示相等的測量結(jié)果。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，還包括在將所述調(diào)整裝置安裝在所述刀具安裝組件內(nèi)的同時(shí)圍繞所述柄的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)所述調(diào)整裝置，并觀察所述測量觸頭之一的運(yùn)動(dòng)指示值；以及將測得的所述測量觸頭運(yùn)動(dòng)值與預(yù)選上限進(jìn)行比較。
15.一種用來確定在機(jī)床主軸頭部刀具安裝組件和工件保持表面之間角度關(guān)系的方法，它包括以下步驟提供包括本體、柄以及一對計(jì)量器的調(diào)整裝置，所述本體具有平基準(zhǔn)面，所述柄從所述本體向上延伸并與所述基準(zhǔn)面垂直，而所述一對計(jì)量器沿著橫切所述柄的軸線放置并且相對于所述柄呈相互隔開關(guān)系，而且每個(gè)所述計(jì)量器具有可沿著與所述基準(zhǔn)面垂直的軸線移動(dòng)的測量觸頭；貼靠平校準(zhǔn)表面放置所述調(diào)整裝置，使得所述測量觸頭與所述基準(zhǔn)面齊平而且所述基準(zhǔn)面接觸所述校準(zhǔn)表面；調(diào)節(jié)多個(gè)所述計(jì)量器以便指示相等的預(yù)選測量結(jié)果；將所述柄安裝在所述刀具安裝組件上；定位所述調(diào)整裝置，使得所述測量觸頭接觸所述工件保持表面，而所述基準(zhǔn)面不接觸所述工件保持表面，并且所述橫向軸線定向在相應(yīng)于第一平面的第一所需方向上；以及觀察由所述計(jì)量器指示的測量結(jié)果。
全文摘要
披露一種用來測量和設(shè)置在機(jī)床刀具保持主軸和工作表面之間垂直度的方法和裝置。該裝置是單件或多個(gè)組裝構(gòu)件形式的固定件，它包括軸或柄以及本體，所述柄用來將該裝置安裝在機(jī)床主軸內(nèi)，而所述本體具有與柄垂直的基準(zhǔn)面以便與座或嵌套結(jié)構(gòu)一起提供參考讀數(shù)，所述座或嵌套結(jié)構(gòu)用來固定安裝兩個(gè)沿著軸線排列的精密計(jì)量器。
文檔編號(hào)G01B5/24GK1723383SQ200480001988
公開日2006年1月18日 申請日期2004年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月8日
發(fā)明者老約瑟夫·R·納瓦羅, 瑪麗安·M·納瓦羅 申請人:老約瑟夫·R·納瓦羅, 瑪麗安·M·納瓦羅