一種機(jī)床主軸制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種機(jī)床主軸，包括：主軸本體、主軸電機(jī)、軸芯、前軸承系、后軸承系、刀柄鎖定與釋放機(jī)構(gòu)，其中，所述前軸承和/或所述后軸承具有油氣潤滑軸承側(cè)結(jié)構(gòu)，所述前軸承座和/或后軸承座具有油氣潤滑軸承座側(cè)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)。潤滑油氣通過一系列通道后分別對(duì)第一軸承與第二軸承進(jìn)行冷卻降溫和潤滑，在這個(gè)過程中，由于壓縮空氣的作用，潤滑油起初以油膜形式粘附在通道壁四周并以緩慢的速度向前移動(dòng)，在即將到達(dá)第一出油孔的出口和第二出油孔的出口時(shí),油膜變得越來越薄且連成一片，最后以極其精細(xì)的連續(xù)油滴流噴射出去以達(dá)到潤滑點(diǎn)，能夠確保對(duì)第一軸承與第二軸承良好的冷卻降溫和潤滑效果。效果。效果。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種機(jī)床主軸


[0001]本申請(qǐng)實(shí)施例涉及機(jī)床，尤其涉及機(jī)床主軸。所述機(jī)床通常可以是數(shù)控機(jī)床(CNC機(jī)床，即Computer Numerical Control機(jī)床)，尤其可以是主軸被伺服機(jī)構(gòu)帶動(dòng)能夠至少在三維空間的X向坐標(biāo)軸、Y向坐標(biāo)軸和Z向坐標(biāo)軸進(jìn)給的機(jī)床(如各類加工中心，也包括雕刻機(jī))。

技術(shù)介紹

[0002]申請(qǐng)人在本申請(qǐng)的申請(qǐng)日之前制造的一款機(jī)床主軸主要包括主軸本體、主軸電機(jī)、軸芯、前軸承系、后軸承系、刀柄鎖定與釋放機(jī)構(gòu)和主軸冷卻系統(tǒng)等七個(gè)部分。具體而言：1)所述主軸本體是機(jī)床主軸的核心支撐部件，用于與機(jī)床主軸其余零部件裝配形成機(jī)床主軸；2)所述主軸電機(jī)包含電機(jī)定子和電機(jī)轉(zhuǎn)子，所述電機(jī)定子固定在所述主軸本體中，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子與所述電機(jī)定子適配；3)所述軸芯通過前軸承系和后軸承系可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于所述主軸本體中并隨所述電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，所述軸芯前端設(shè)有刀柄裝配結(jié)構(gòu)；4)所述前軸承系包含前軸承座和前軸承，所述前軸承座設(shè)置在所述主軸本體前端，所述前軸承安裝在所述前軸承座中并旋轉(zhuǎn)支撐所述軸芯前部；5)所述后軸承系包含后軸承座和后軸承，所述后軸承座設(shè)置在所述主軸本體后端，所述后軸承安裝在所述后軸承座中并旋轉(zhuǎn)支撐所述軸芯后部；6)所述刀柄鎖定與釋放機(jī)構(gòu)包含執(zhí)行機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行第一驅(qū)動(dòng)方式時(shí)所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)可鎖定刀柄而使該刀柄與所述刀柄裝配結(jié)構(gòu)緊密配合(這樣，刀柄與所述刀柄裝配結(jié)構(gòu)之間能夠傳遞扭矩，以使得主軸電機(jī)能夠通過電機(jī)轉(zhuǎn)子、軸芯和刀柄裝配結(jié)構(gòu)帶動(dòng)刀柄高速旋轉(zhuǎn))，當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行第二驅(qū)動(dòng)方式時(shí)所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)釋放刀柄而使該刀柄能夠從所述刀柄裝配結(jié)構(gòu)中脫離；7)所述主軸冷卻系統(tǒng)包含冷卻液通道網(wǎng)絡(luò)，所述冷卻液通道網(wǎng)絡(luò)中的冷卻液通道分布于所述主軸本體、所述前軸承座以及所述后軸承座的殼層內(nèi)并分別與機(jī)床冷卻液輸入接口和機(jī)床冷卻液回流接口連接。
[0003]通常而言，所述刀柄鎖定與釋放機(jī)構(gòu)中，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包含拉桿和刀柄夾持用張合部件，所述刀柄夾持用張合部件安裝在所述拉桿的前端以組成刀柄夾持機(jī)構(gòu)，所述刀柄夾持機(jī)構(gòu)套裝在所述軸芯中并可在所述拉桿的驅(qū)動(dòng)下整體軸向前后運(yùn)動(dòng)，所述軸芯中用于容納所述刀柄夾持用張合部件的通道中具有前端擴(kuò)大部和后端收縮部，當(dāng)所述刀柄夾持機(jī)構(gòu)在所述拉桿的驅(qū)動(dòng)下整體軸向從前往后運(yùn)動(dòng)而使所述刀柄夾持用張合部件從所述前端擴(kuò)大部向所述后端收縮部運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述刀柄夾持用張合部件受到所述后端收縮部的擠壓而向內(nèi)合攏從而可夾緊刀柄頭部并帶動(dòng)刀柄與所述刀柄裝配結(jié)構(gòu)緊密配合，當(dāng)所述刀柄夾持機(jī)構(gòu)在所述拉桿的驅(qū)動(dòng)下整體軸向從后往前運(yùn)動(dòng)而使所述刀柄夾持用張合部件從所述后端收縮部向所述前端擴(kuò)大部運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述刀柄夾持用張合部件逐漸釋放開刀柄頭部而使該刀柄能夠從所述刀柄裝配結(jié)構(gòu)中脫離。而所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)則包含拉桿前移頂推機(jī)構(gòu)和拉桿后移復(fù)位機(jī)構(gòu)，所述拉桿前移頂推機(jī)構(gòu)安裝在所述主軸本體的后端(后軸承座之后)并具有與所述拉桿后端對(duì)應(yīng)的頂推部件以及用于驅(qū)動(dòng)該頂推部件向前移動(dòng)的頂推驅(qū)動(dòng)裝置(通常采用氣缸)，所述拉桿后移復(fù)位機(jī)構(gòu)具有安裝在所述芯軸與所述拉桿之間并持續(xù)地施加給所
述拉桿向后運(yùn)動(dòng)的彈力的彈性部件，當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行第二驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，所述頂推部件向前運(yùn)動(dòng)并頂推所述拉桿向前運(yùn)動(dòng)時(shí)所述拉桿克服彈性部件的彈力使所述刀柄夾持機(jī)構(gòu)整體軸向從后往前運(yùn)動(dòng)，當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行第一驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，所述頂推部件向后運(yùn)動(dòng)并脫離所述拉桿時(shí)所述拉桿通過所述彈性部件的彈力使所述刀柄夾持機(jī)構(gòu)整體軸向從前往后運(yùn)動(dòng)。
[0004]基于上述結(jié)構(gòu)，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況，發(fā)現(xiàn)該款機(jī)床主軸存在以下問題：第一，由于前軸承和后軸承高度依賴所述主軸冷卻系統(tǒng)中流動(dòng)的冷卻液(例如冷卻水)進(jìn)行冷卻，當(dāng)軸芯轉(zhuǎn)速較高(如轉(zhuǎn)速≥15000rpm)時(shí)，前軸承和后軸承的發(fā)熱量較大，而冷卻液冷卻效果往往較為有限，這樣就會(huì)影響前軸承和后軸承使用壽命。第二，受制于零件加工精度等因素的影響，為了保證軸芯旋轉(zhuǎn)時(shí)的重心穩(wěn)定在前軸承系和后軸承系對(duì)軸芯的旋轉(zhuǎn)支撐中心軸線上從而減小軸芯旋轉(zhuǎn)振動(dòng)，可對(duì)機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)部分進(jìn)行動(dòng)平衡。申請(qǐng)人在本申請(qǐng)的申請(qǐng)日之前采取的動(dòng)平衡方法是：在機(jī)床主軸裝配完成前，使用專門的動(dòng)平衡設(shè)備單獨(dú)對(duì)機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)部分(軸芯)進(jìn)行動(dòng)平衡，該動(dòng)平衡設(shè)備能夠在旋轉(zhuǎn)軸芯的過程中對(duì)軸芯的重心相對(duì)于該動(dòng)平衡設(shè)備對(duì)軸芯的旋轉(zhuǎn)支撐中心軸線的偏移情況進(jìn)行檢測，操作人員可根據(jù)檢測結(jié)果在軸芯表面相應(yīng)部位進(jìn)行增重。由于上述方式只能在機(jī)床主軸裝配完成前實(shí)施，故無法對(duì)已經(jīng)裝配好的機(jī)床主軸進(jìn)行動(dòng)平衡，因此不便于機(jī)床主軸的出廠檢測和維護(hù)檢修。第三、前面提到的刀柄鎖定與釋放機(jī)構(gòu)的具體工作原理實(shí)際上存在這樣的情況，即：所述頂推部件向前運(yùn)動(dòng)并頂推所述拉桿向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述刀柄夾持用張合部件也會(huì)快速從所述后端收縮部向所述前端擴(kuò)大部運(yùn)動(dòng)，這樣，就使得軸芯存在一個(gè)瞬時(shí)向前運(yùn)動(dòng)的趨勢，進(jìn)而尤其可使得前軸承承受到一個(gè)明顯的軸向沖擊，久而久之就會(huì)影響前軸承的使用壽命。第四、冷卻液通道網(wǎng)絡(luò)中冷卻液通道布置尚不十分合理，特別是對(duì)前軸承系的冷卻效果還有一定提升空間。第五、為了實(shí)現(xiàn)機(jī)床主軸在機(jī)床上的安裝，該款機(jī)床主軸的外側(cè)面上設(shè)置法蘭環(huán)，可通過該法蘭環(huán)將機(jī)床主軸安裝在機(jī)床上。以往，該法蘭環(huán)被設(shè)計(jì)成與所述主軸本體為一體結(jié)構(gòu)，而由于主軸本體采用機(jī)床切削加工來制造，因此，法蘭環(huán)的存在會(huì)大大增加主軸本體制造過程中的切削材料浪費(fèi)和機(jī)床切削加工時(shí)間，從而提高了機(jī)床主軸整體制造成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0005]本申請(qǐng)實(shí)施例的目的在于提供經(jīng)改進(jìn)的機(jī)床主軸，以解決上述至少一個(gè)技術(shù)問題。
[0006]根據(jù)本申請(qǐng)的第一個(gè)方面，提供了一種機(jī)床主軸，包括：主軸本體；主軸電機(jī)，所述主軸電機(jī)包含電機(jī)定子和電機(jī)轉(zhuǎn)子，所述電機(jī)定子固定在所述主軸本體中，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子與所述電機(jī)定子適配；軸芯，所述軸芯通過前軸承系和后軸承系可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于所述主軸本體中并隨所述電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，所述軸芯前端設(shè)有刀柄裝配結(jié)構(gòu)；前軸承系，所述前軸承系包含前軸承座和前軸承，所述前軸承座設(shè)置在所述主軸本體前端，所述前軸承安裝在所述前軸承座中并旋轉(zhuǎn)支撐所述軸芯前部；后軸承系，所述后軸承系包含后軸承座和后軸承，所述后軸承座設(shè)置在所述主軸本體后端，所述后軸承安裝在所述后軸承座中并旋轉(zhuǎn)支撐所述軸芯后部；刀柄鎖定與釋放機(jī)構(gòu)，所述刀柄鎖定與釋放機(jī)構(gòu)包含執(zhí)行機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行第一驅(qū)動(dòng)方式時(shí)所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)可鎖定刀柄而使該刀柄與所述刀柄裝配結(jié)構(gòu)
緊密配合，當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行第二驅(qū)動(dòng)方式時(shí)所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)釋放刀柄而使該刀柄能夠從所述刀柄裝配結(jié)構(gòu)中脫離；其中，A)所述前軸承和/或所述后軸承具有油氣潤滑軸承側(cè)結(jié)構(gòu)，所述油氣潤滑軸承側(cè)結(jié)構(gòu)具有如下特征：A1)所述氣潤滑軸承側(cè)結(jié)構(gòu)具有中間進(jìn)油式油氣潤滑軸承組，所述中間進(jìn)油式油氣潤滑軸承組具有前后排列的第一軸承與第二軸承以及安裝在所述第一軸承與所述第二軸承之間的進(jìn)油環(huán)；A2)所述進(jìn)油環(huán)包含內(nèi)環(huán)件和外環(huán)件，所述內(nèi)環(huán)件套裝在所述軸芯上且前后兩端分別與所述第一軸承內(nèi)圈后端面和所述第二軸承內(nèi)圈前端面軸向配合，所述外環(huán)件安裝在對(duì)應(yīng)軸承座上且前后兩端分別與所述第一軸承外圈后端面和所述第二軸承外圈前端面軸向配合本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種機(jī)床主軸，包括：主軸本體；主軸電機(jī)，所述主軸電機(jī)包含電機(jī)定子和電機(jī)轉(zhuǎn)子，所述電機(jī)定子固定在所述主軸本體中，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子與所述電機(jī)定子適配；軸芯，所述軸芯通過前軸承系和后軸承系可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于所述主軸本體中并隨所述電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，所述軸芯前端設(shè)有刀柄裝配結(jié)構(gòu)；前軸承系，所述前軸承系包含前軸承座和前軸承，所述前軸承座設(shè)置在所述主軸本體前端，所述前軸承安裝在所述前軸承座中并旋轉(zhuǎn)支撐所述軸芯前部；后軸承系，所述后軸承系包含后軸承座和后軸承，所述后軸承座設(shè)置在所述主軸本體后端，所述后軸承安裝在所述后軸承座中并旋轉(zhuǎn)支撐所述軸芯后部；刀柄鎖定與釋放機(jī)構(gòu)，所述刀柄鎖定與釋放機(jī)構(gòu)包含執(zhí)行機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行第一驅(qū)動(dòng)方式時(shí)所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)可鎖定刀柄而使該刀柄與所述刀柄裝配結(jié)構(gòu)緊密配合，當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行第二驅(qū)動(dòng)方式時(shí)所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)釋放刀柄而使該刀柄能夠從所述刀柄裝配結(jié)構(gòu)中脫離；其特征在于：A)所述前軸承和/或所述后軸承具有油氣潤滑軸承側(cè)結(jié)構(gòu)，所述油氣潤滑軸承側(cè)結(jié)構(gòu)具有如下特征：A1)所述氣潤滑軸承側(cè)結(jié)構(gòu)具有中間進(jìn)油式油氣潤滑軸承組，所述中間進(jìn)油式油氣潤滑軸承組具有前后排列的第一軸承與第二軸承以及安裝在所述第一軸承與所述第二軸承之間的進(jìn)油環(huán)；A2)所述進(jìn)油環(huán)包含內(nèi)環(huán)件和外環(huán)件，所述內(nèi)環(huán)件套裝在所述軸芯上且前后兩端分別與所述第一軸承內(nèi)圈后端面和所述第二軸承內(nèi)圈前端面軸向配合，所述外環(huán)件安裝在對(duì)應(yīng)軸承座上且前后兩端分別與所述第一軸承外圈后端面和所述第二軸承外圈前端面軸向配合，所述外環(huán)件與所述內(nèi)環(huán)件不接觸地套裝在一起并在該外環(huán)件與該內(nèi)環(huán)件之間形成扁環(huán)形通道；A3)所述外環(huán)件內(nèi)開設(shè)有潤滑油氣外環(huán)件內(nèi)輸送通道，所述潤滑油氣外環(huán)件內(nèi)輸送通道的進(jìn)油孔布置在該外環(huán)件上用于與對(duì)應(yīng)軸承座配合的外環(huán)面上，所述潤滑油氣外環(huán)件內(nèi)輸送通道具有同時(shí)與該潤滑油氣外環(huán)件內(nèi)輸送通道的進(jìn)油孔導(dǎo)通的第一出油孔和第二出油孔，所述第一出油孔布置在該外環(huán)件的前端面上而與所述第一軸承后端內(nèi)外圈間隙導(dǎo)通，所述第二出油孔布置在該外環(huán)件的后端面上而與所述第二軸承前端內(nèi)外圈間隙導(dǎo)通；B)所述前軸承座和/或后軸承座具有油氣潤滑軸承座側(cè)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，所述油氣潤滑軸承座側(cè)結(jié)構(gòu)具有如下特征：B1)所述油氣潤滑軸承座側(cè)結(jié)構(gòu)中開設(shè)有潤滑油氣軸承座內(nèi)進(jìn)油通道和潤滑油氣軸承座內(nèi)回油通道；B2)所述潤滑油氣軸承座內(nèi)進(jìn)油通道的進(jìn)油孔與潤滑油氣主進(jìn)油通道導(dǎo)通，所述潤滑油氣軸承座內(nèi)進(jìn)油通道的出油孔與所述潤滑油氣外環(huán)件內(nèi)輸送通道的進(jìn)油孔導(dǎo)通，所述潤滑油氣主進(jìn)油通道位于所述主軸本體中并與機(jī)床潤滑油氣輸入接口連接；B3)所述潤滑油氣軸承座內(nèi)回油通道的出油孔與潤滑油氣主回油通道導(dǎo)通，所述潤滑油氣軸承座內(nèi)回油通道具有同時(shí)與該潤滑油氣軸承座內(nèi)回油通道的出油孔導(dǎo)通的第一進(jìn)
油孔和第二進(jìn)油孔，所述第一進(jìn)油孔布置在所述中間進(jìn)油式油氣潤滑軸承組的前側(cè)并與所述第一軸承前端內(nèi)外圈間隙導(dǎo)通，所述第二進(jìn)油孔布置在所述中間進(jìn)油式油氣潤滑軸承組的后側(cè)并與所述第二軸承后端內(nèi)外圈間隙導(dǎo)通，所述潤滑油氣主回油通道位于所述主軸本體中并與機(jī)床潤滑油氣回油接口連接。2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)床主軸，其特征在于：所述外環(huán)件上用于與對(duì)應(yīng)軸承座配合的外環(huán)面上開有環(huán)形槽，所述潤滑油氣外環(huán)件內(nèi)輸送通道的進(jìn)油孔布置該環(huán)形槽的槽底面上并向該外環(huán)件的內(nèi)環(huán)面延伸一定距離后分出前后兩條支路分別作為所述第一出油孔和所述第二出油孔。3.如權(quán)利要求1所述的機(jī)床主軸，其特征在于：所述外環(huán)件的前端面和/或所述外環(huán)件的后端面上設(shè)有環(huán)形臺(tái)階結(jié)構(gòu)，所述環(huán)形臺(tái)階結(jié)構(gòu)的凸起部分圍繞所述外環(huán)件的外側(cè)邊緣設(shè)置以作為軸承外圈軸向定位結(jié)構(gòu)，所述環(huán)形臺(tái)階結(jié)構(gòu)的凹陷部分形成潤滑油氣儲(chǔ)存槽與對(duì)應(yīng)軸承內(nèi)外圈間隙導(dǎo)通。4.如權(quán)利要求1所述的機(jī)床主軸，其特征在于：所述潤滑油氣軸承座內(nèi)進(jìn)油通道整體的中心軸線、所述潤滑油氣主進(jìn)油通道整體的中心軸線以及所述軸芯的旋轉(zhuǎn)中心軸線均位于第一平面上，所述潤滑油氣軸承座內(nèi)回油通道整體的中心軸線、所述潤滑油氣主回油通道導(dǎo)通整體的中心軸線以及所述軸芯的旋轉(zhuǎn)中心軸線均位于第二平面上，所述第一平面與所述第二平面相交于所述軸芯的旋轉(zhuǎn)中心軸線并形成角度大于0度的第一夾角，并且，所述潤滑油氣主進(jìn)油通道整體的中心軸線和所述潤滑油氣主回油通道導(dǎo)通整體的中心軸線均為直線。5.如權(quán)利要求4所述的機(jī)床主軸，其特征在于：所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在所述主軸本體的后端并構(gòu)成該機(jī)床主軸的后端部，所述機(jī)床潤滑油氣輸入接口和所述機(jī)床潤滑油氣回油接口分別設(shè)置在所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的后端面上；所述潤滑油氣主進(jìn)油通道通過開設(shè)在所述驅(qū)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周清明，陳留杰，劉國強(qiáng)，蔣坤霖，唐平，黃燕，周帆，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：四川省興旺達(dá)精密機(jī)電有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：