一種機床主軸制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種機床主軸，包括：主軸本體、主軸電機、軸芯、前軸承系、后軸承系、刀柄鎖定與釋放機構(gòu)，其中，所述軸芯上設(shè)置有固定在該軸芯外圓面上的配重環(huán)，配重環(huán)的外環(huán)面的一周沿周向均勻間隔排列設(shè)置有配重孔，軸承座或/和所述主軸本體中開設(shè)有配重材料安裝操作通道，配重材料安裝操作通道從所述軸承座或/和主軸本體的外側(cè)面向內(nèi)延伸至配重環(huán)并能夠通過轉(zhuǎn)動所述軸芯分別與各配重孔對準導(dǎo)通，軸承座或/和主軸本體表面設(shè)有用于可選擇地使配重材料安裝操作通道開啟和封閉的密封蓋。可以在機床主軸在裝配成一個相對完整的狀態(tài)下實現(xiàn)對軸芯的動平衡，從而大大的方便機床主軸的出廠檢測和維護檢修。出廠檢測和維護檢修。出廠檢測和維護檢修。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種機床主軸


[0001]本申請實施例涉及機床，尤其涉及機床主軸。所述機床通常可以是數(shù)控機床(CNC機床，即Computer Numerical Control機床)，尤其可以是主軸被伺服機構(gòu)帶動能夠至少在三維空間的X向坐標軸、Y向坐標軸和Z向坐標軸進給的機床(如各類加工中心，也包括雕刻機)。

技術(shù)介紹

[0002]申請人在本申請的申請日之前制造的一款機床主軸主要包括主軸本體、主軸電機、軸芯、前軸承系、后軸承系、刀柄鎖定與釋放機構(gòu)和主軸冷卻系統(tǒng)等七個部分。具體而言：1)所述主軸本體是機床主軸的核心支撐部件，用于與機床主軸其余零部件裝配形成機床主軸；2)所述主軸電機包含電機定子和電機轉(zhuǎn)子，所述電機定子固定在所述主軸本體中，所述電機轉(zhuǎn)子與所述電機定子適配；3)所述軸芯通過前軸承系和后軸承系可轉(zhuǎn)動安裝于所述主軸本體中并隨所述電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，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構(gòu)包含執(zhí)行機構(gòu)和驅(qū)動機構(gòu)，當所述驅(qū)動機構(gòu)運行第一驅(qū)動方式時所述執(zhí)行機構(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，以使得主軸電機能夠通過電機轉(zhuǎn)子、軸芯和刀柄裝配結(jié)構(gòu)帶動刀柄高速旋轉(zhuǎn))，當所述驅(qū)動機構(gòu)運行第二驅(qū)動方式時所述執(zhí)行機構(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)并分別與機床冷卻液輸入接口和機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構(gòu)中，所述執(zhí)行機構(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構(gòu)，所述刀柄夾持機構(gòu)套裝在所述軸芯中并可在所述拉桿的驅(qū)動下整體軸向前后運動，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大部和后端收縮部，當所述刀柄夾持機構(gòu)在所述拉桿的驅(qū)動下整體軸向從前往后運動而使所述刀柄夾持用張合部件從所述前端擴大部向所述后端收縮部運動時，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刀柄與所述刀柄裝配結(jié)構(gòu)緊密配合，當所述刀柄夾持機構(gòu)在所述拉桿的驅(qū)動下整體軸向從后往前運動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大部運動時，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)動機構(gòu)則包含拉桿前移頂推機構(gòu)和拉桿后移復(fù)位機構(gòu)，所述拉桿前移頂推機構(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應(yīng)的頂推部件以及用于驅(qū)動該頂推部件向前移動的頂推驅(qū)動裝置(通常采用氣缸)，所述拉桿后移復(fù)位機構(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
述拉桿向后運動的彈力的彈性部件，當所述驅(qū)動機構(gòu)運行第二驅(qū)動方式時，所述頂推部件向前運動并頂推所述拉桿向前運動時所述拉桿克服彈性部件的彈力使所述刀柄夾持機構(gòu)整體軸向從后往前運動，當所述驅(qū)動機構(gòu)運行第一驅(qū)動方式時，所述頂推部件向后運動并脫離所述拉桿時所述拉桿通過所述彈性部件的彈力使所述刀柄夾持機構(gòu)整體軸向從前往后運動。
[0004]基于上述結(jié)構(gòu)，結(jié)合實際應(yīng)用情況，發(fā)現(xiàn)該款機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)中流動的冷卻液(例如冷卻水)進行冷卻，當軸芯轉(zhuǎn)速較高(如轉(zhuǎn)速≥15000rpm)時，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)時的重心穩(wěn)定在前軸承系和后軸承系對軸芯的旋轉(zhuǎn)支撐中心軸線上從而減小軸芯旋轉(zhuǎn)振動，可對機床主軸的旋轉(zhuǎn)部分進行動平衡。申請人在本申請的申請日之前采取的動平衡方法是：在機床主軸裝配完成前，使用專門的動平衡設(shè)備單獨對機床主軸的旋轉(zhuǎn)部分(軸芯)進行動平衡，該動平衡設(shè)備能夠在旋轉(zhuǎn)軸芯的過程中對軸芯的重心相對于該動平衡設(shè)備對軸芯的旋轉(zhuǎn)支撐中心軸線的偏移情況進行檢測，操作人員可根據(jù)檢測結(jié)果在軸芯表面相應(yīng)部位進行增重。由于上述方式只能在機床主軸裝配完成前實施，故無法對已經(jīng)裝配好的機床主軸進行動平衡，因此不便于機床主軸的出廠檢測和維護檢修。第三、前面提到的刀柄鎖定與釋放機構(gòu)的具體工作原理實際上存在這樣的情況，即：所述頂推部件向前運動并頂推所述拉桿向前運動時，所述刀柄夾持用張合部件也會快速從所述后端收縮部向所述前端擴大部運動，這樣，就使得軸芯存在一個瞬時向前運動的趨勢，進而尤其可使得前軸承承受到一個明顯的軸向沖擊，久而久之就會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，特別是對前軸承系的冷卻效果還有一定提升空間。第五、為了實現(xiàn)機床主軸在機床上的安裝，該款機床主軸的外側(cè)面上設(shè)置法蘭環(huán)，可通過該法蘭環(huán)將機床主軸安裝在機床上。以往，該法蘭環(huán)被設(shè)計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床切削加工來制造，因此，法蘭環(huán)的存在會大大增加主軸本體制造過程中的切削材料浪費和機床切削加工時間，從而提高了機床主軸整體制造成本。

技術(shù)實現(xiàn)思路

[0005]本申請實施例的目的在于提供經(jīng)改進的機床主軸，以解決上述至少一個技術(shù)問題。
[0006]根據(jù)本申請的第一個方面，提供了一種機床主軸，包括：主軸本體；主軸電機，所述主軸電機包含電機定子和電機轉(zhuǎn)子，所述電機定子固定在所述主軸本體中，所述電機轉(zhuǎn)子與所述電機定子適配；軸芯，所述軸芯通過前軸承系和后軸承系可轉(zhuǎn)動安裝于所述主軸本體中并隨所述電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，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；刀柄鎖定與釋放機構(gòu)，所述刀柄鎖定與釋放機構(gòu)包含執(zhí)行機構(gòu)和驅(qū)動機構(gòu)，當所述驅(qū)動機構(gòu)運行第一驅(qū)動方式時所述執(zhí)行機構(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，當所述驅(qū)動機構(gòu)運行第二驅(qū)動方式時所述執(zhí)行機構(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)具有中間進油式油氣潤滑軸承組，所述中間進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油環(huán)；A2)所述進油環(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)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種機床主軸，包括：主軸本體；主軸電機，所述主軸電機包含電機定子和電機轉(zhuǎn)子，所述電機定子固定在所述主軸本體中，所述電機轉(zhuǎn)子與所述電機定子適配；軸芯，所述軸芯通過前軸承系和后軸承系可轉(zhuǎn)動安裝于所述主軸本體中并隨所述電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，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；刀柄鎖定與釋放機構(gòu)，所述刀柄鎖定與釋放機構(gòu)包含執(zhí)行機構(gòu)和驅(qū)動機構(gòu)，當所述驅(qū)動機構(gòu)運行第一驅(qū)動方式時所述執(zhí)行機構(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，當所述驅(qū)動機構(gòu)運行第二驅(qū)動方式時所述執(zhí)行機構(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：所述軸芯上靠近所述前軸承系的部位設(shè)置有固定在該軸芯外圓面上的前配重環(huán)，所述前配重環(huán)的外環(huán)面的一周沿周向均勻間隔排列設(shè)置有前配重孔，所述前軸承座或/和所述主軸本體中開設(shè)有前配重材料安裝操作通道，所述前配重材料安裝操作通道從所述前軸承座或/和所述主軸本體的外側(cè)面向內(nèi)延伸至所述前配重環(huán)并能夠通過轉(zhuǎn)動所述軸芯分別與各前配重孔對準導(dǎo)通，所述前軸承座或/和所述主軸本體表面設(shè)有用于可選擇地使前配重材料安裝操作通道開啟和封閉的前密封蓋；所述軸芯上靠近所述后軸承系的部位設(shè)置有固定在該軸芯外圓面上的后配重環(huán)，所述后配重環(huán)的外環(huán)面的一周沿周向均勻間隔排列設(shè)置有后配重孔，所述后軸承座或/和所述主軸本體中開設(shè)有后配重材料安裝操作通道，所述后配重材料安裝操作通道從所述后軸承座或/和所述主軸本體的外側(cè)面向內(nèi)延伸至所述后配重環(huán)并能夠通過轉(zhuǎn)動所述軸芯分別與各后配重孔對準導(dǎo)通，所述后軸承座或/和所述主軸本體表面設(shè)有用于可選擇地使后配重材料安裝操作通道開啟和封閉的后密封蓋。2.如權(quán)利要求1所述的機床主軸，其特征在于：各前配重孔以及所述前配重材料安裝操作通道均是沿所述軸芯的徑向延伸的，各前配重孔的中心軸線以及所述前配重材料安裝操作通道的中心軸線均位于第一橫截面上，所述第一橫截面為與所述軸芯的旋轉(zhuǎn)中心軸線垂直的平面；并且/或者，各后配重孔以及所述后配重材料安裝操作通道均是沿所述軸芯的徑向延伸的，各后配重孔的中心軸線以及所述后配重材料安裝操作通道的中心軸線均位于第二橫截面上，所述第二橫截面為與所述軸芯的旋轉(zhuǎn)中心軸線垂直的平面。3.如權(quán)利要求2所述的機床主軸，其特征在于：所述第一橫截面位于所述前軸承的后方并切入所述前軸承座中；并且/或者，所述第二橫截面位于所述后軸承的前方并切入所述后軸承座中。4.如權(quán)利要求1
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3中任意一項權(quán)利要求所述的機床主軸，其特征在于：所述執(zhí)行機構(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構(gòu)，所述刀柄夾持機構(gòu)套裝在所述軸芯中并可在所述拉桿的驅(qū)動下整體軸向前后
運動，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大部和后端收縮部，當所述刀柄夾持機構(gòu)在所述拉桿的驅(qū)動下整體軸向從前往后運動而使所述刀柄夾持用張合部件從所述前端擴大部向所述后端收縮部運動時，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刀柄與所述刀柄裝配結(jié)構(gòu)緊密配合，當所述刀柄夾持機構(gòu)在所述拉桿的驅(qū)動下整體軸向從后往前運動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大部運動時，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；所述驅(qū)動機構(gòu)包含拉桿前移頂推機構(gòu)和拉桿后移復(fù)位機構(gòu)，所述拉桿前移頂推機構(gòu)安裝在所述主軸本體的后端并具有與所述拉桿后端對應(yīng)的頂推部件以及用于驅(qū)動該頂推部件向前移動的頂推驅(qū)動裝置，所述拉桿后移復(fù)位機構(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動的彈力的彈性部件，當所述驅(qū)動機構(gòu)運行第二驅(qū)動方式時，所述頂推部件向前運動并頂推所述拉桿向前運動時所述拉桿克服彈性部件的彈力使所述刀柄夾持機構(gòu)整體軸向從后...

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