CN100549445C - 用于davenport自动螺丝车床的高精度轴组件 - Google Patents

Abstract

适合于安装在Davenport^®多轴自动螺丝车床的可转动头部上的轴组件(20)，大致包括单件式外管(38)、密封构件(39)、前轴承组件(40A，40B，40C)、使密封构件形成有曲折通道(85)的前轴承定位螺母(41)、两件式间隔件(37)、后轴承组件(44A，44B)，和后轴承定位螺母(45)。

Description

用于DAVENPORT自动螺丝车床的高精度轴组件

技术领域

本发明整体涉及自动螺丝车床(screw machine)，尤其涉及改进的高精度轴组件，该轴组件适合于安装在

多轴自动螺丝车床的可转动头部上。

背景技术

自动螺丝车床是轴设置成可释放地保持工件并将该工件相对于工具转动的装置。

多轴自动螺丝车床具有转动头部，该转动头部带有五个设置在其中的这种轴。(

是DAVENPORT工业公司，现在的DAVENPORT机械公司的注册商标，New York 14611，Rochester，167 Ames Street)。该头部可以有选择地绕着其伸长轴转动，以相对于各种工具将五个轴有角度地指引到各个位置。当该头部处于特定角度位置时，其中的每个轴都设置在特定工作站中。如上所述，轴设置成相对于该头部转动，从而在各个工作站处都可以在工件上进行机械加工。

这些

多轴自动螺丝车床已经在现有技术中存在了许多年。它们属于特别耐用的和合适的设计，并已经偶尔进行改进和更新。许多这种装置现在仍在使用。

有时，需要更换这种

螺丝车床上的轴组件。在US专利No.4014558和未审US专利申请序号No.10/411888中示出和描述了现有轴的例子，从而它们的公开的集合体通过引用合并进来。

本发明从探索更高的精度进行展开。实际上，与现有技术实施例的0.003英寸的目标精度相比，采用此处公开的创造性的轴，目标精度可以在大约0.0003至0.0005英寸的数量级上。于是，改进的轴提供了精确度和精度的数量级的提高。而且，改进的轴具有较长的使用寿命。它更加耐磨，硬度更高，允许更高的转速，允许工件中更强的机械切割，并提供了改进的散热和润滑能力。

发明内容

参照所公开实施例的各个部件、部分和表面，仅仅处于说明的目的，并不进行限制，本发明大致提供了改进的轴组件(20)，它适合于安装在

多轴自动螺丝车床的转动头部(21)上。

该改进的头部具有面向前的抵靠表面(31)。

一方面，该改进大致包括：单件式外轴(38)，它具有前端(46)、后端(54)和与该前端相邻的面向后的抵靠表面(61)；环绕该外轴的密封构件(39)，该密封构件具有设置成靠在外轴抵靠表面(61)上的前端(64)，和后端(63)；环绕该外轴的至少一个前轴承(40A，40B，40C)，该前轴承具有内轴承座圈(72)和外轴承座圈(73)，该前轴承内轴承座圈的前端设置成靠在密封构件的后端上，该前轴承外轴承座圈的后端设置成靠在头部抵靠表面上，该前轴承的外轴承座圈设置成径向接合螺丝车床的转动头部的一部分；前轴承定位螺母(41)配合地接合该头部，并具有靠在前轴承外轴承座圈的前端上的后端；环绕外轴的中间部分的间隔件(37)，该间隔件具有适合于靠在前轴承内轴承座圈的后端上的前端(90)，和后端(95)；环绕该外轴的至少一个后轴承(44A，44B)，该后轴承具有内轴承座圈(96)和外轴承座圈(98)，该后轴承内轴承座圈的前端设置成靠在间隔件的后端上，该后轴承的外轴承座圈设置成径向接合头部的另一部分；以及后轴承定位螺母(45)，它配合地接合外轴并设置成靠在后轴承的后端上。

另一方面，该头部具有面向后的抵靠表面，并且该改进大致包括：单件式外轴(38)，它具有前端(46)、后端(54)，和与该前端相邻的面向后的抵靠表面(61)；环绕外轴的密封构件(39)，该密封构件具有设置成抵靠外轴抵靠表面(61)的前端(64)，还具有后端(63)；环绕外轴的至少一个前轴承(40A，40B，40C)，该前轴承具有内轴承座圈(72)和外轴承座圈(73)，该前轴承内轴承座圈的前端设置成抵靠密封构件的后端，该前轴承外轴承座圈的前端设置成抵靠头部抵靠表面，该前轴承的外轴承座圈设置成径向接合螺丝车床的转动头部的一部分；前轴承定位螺母(41)，该前轴承定位螺母配合地接合该头部，并具有抵靠前轴承外轴承座圈的前端的后端；环绕外轴的中间部分的间隔件(37)，该间隔件具有适合于抵靠前轴承内轴承座圈的前端(90)，还具有后端(95)；环绕外轴的至少一个后轴承(44A，44B)，该后轴承具有内轴承座圈(96)和外轴承座圈(98)，该后轴承内轴承座圈的前端设置成抵靠间隔件的后端，该后轴承的外轴承座圈设置成径向接合头部的另一部分；以及后轴承定位螺母(45)，它配合地接合外轴，并设置成抵靠后轴承的后端。

在优选实施例中，前轴承定位螺母使密封构件形成有曲折通道(85)，流体可以通过该通道从前轴承流到大气。

可以有多个前轴承和多个后轴承，如向心止推滚珠轴承。每个轴承通常都适合于抵抗轴向载荷和转动载荷。

如空气/油混合物之类的流体润滑剂流量可以供给到前轴承。该流量的大部分可以向后退出前轴承，并且大量可以向后退出前轴承，这种流量的小部分可以向前退出前轴承。在一个特别优选的形式中，该曲折通道构造和设置使得，流体润滑剂的这种流量的大约20％通过该曲折通道向前退出前轴承，并且这种流量的大约80％通过间隔件和头部之间向后退出该前轴承。尽管该流体润滑剂可以是空气/油混合物，但是也可以使用其他类型的流体润滑剂和混合物。

在优选形式中，流体润滑剂的流量可以供给到后轴承，并且这种流量的大部分在向前方向上退出后轴承，并且这种流量的小部分在向后方向上退出后轴承。在优选实施例中，这种流量的大约20％在向后方向上退出后轴承，并且这种流量的大约80％在向前方向上退出该后轴承。此处，该润滑剂可以是空气/油混合物，或者也可以用其它流体润滑剂代替。

该轴组件具有在大约0.0003至0.0005英寸数量级的目标精度。齿轮可以环绕和接合该间隔件的一部分，用于有选择地将轴相对于头部转动。该间隔件具有前部和后部。

因此，本发明的基本目的是，提供改进的轴组件，它适合于安装在

多轴自动螺丝车床的可转动头部上。

另一目的是，提供用于在这种多轴自动螺丝车床上使用的改进的高精度头部组件。

再一目的是，提供用于

多轴自动螺丝车床的改进的高精度轴组件，该轴具有改进的使用寿命、更高硬度、工件以更高角速度转动的期望属性，它使用空气/油混合物，用于提高散热和润滑，并允许在工件中进行更强的切割。

从前述和正在进行的书面说明书、附图和所附权利要求中，这些和其他目的和优点将变得明确。

附图简要描述

附图1是可转动头的正视图，该可转动头适合于在Dvenport多轴(multi-spindle)自动螺丝车床，该视图示出了轴可以安装在其中的五个沿圆周间隔开的工作站，其中一个轴物理上定位在工作站中十二点钟位置处。

附图2是基本沿着附图1的线2-2的其局部纵向剖视图。

附图3是附图2中所示改进的轴组件的放大局部纵向垂直剖视图。

附图4是附图3中所示该改进轴组件的前部的进一步放大局部视图。

附图4A是附图4中所示密封构件的又一放大局部视图。

附图4B是附图4中所示前轴承保持螺母的又一放大局部视图。

附图5是附图3中所示改进轴组件的中央部分的又一放大局部视图。

附图6是附图3中所示改进轴组件的后部的又一放大局部视图。

优选实施例的描述

开始，应当清楚地理解的是，相同的附图标记用于表示整个几个附图中相同的结构元件、部分或表面，这些元件、部分或表面可以由整个书面说明进行描述或解释，该详细描述是一个整体部分。除非另外说明，否则附图可与说明书一起阅读(例如，断面线、部件的设置、比例、度数等)，并看作本发明的整个书面描述的一部分。如下面的描述中所用的那样，词语“水平的”、“垂直的”、“左”、“右”、“上”和“下”，以及其形容词和副词的派生词(例如，“水平地”、“向右地”、“向上地”等)，在特定附图面对读者时，简单地表示所说明的结构的定向。类似地，词语“向内地”和“向外地”基本表示表面相对于其伸长轴或转轴的定向。

现在参照附图，尤其是其附图1和2，本发明广泛地提供用20整体表示的改进的高精度轴组件，它适合于安装在多轴自动螺丝车床(未完全示出)的可转动头部21上。在附图2中，头部21示出为具有前板23和后板24。该轴沿着水平轴x-x伸长。数根管水平延伸穿过头部，以容纳相对应的数个轴组件，如20所表示。在附图1中，具有五根这种管，并且它们示出为以大约72°的等间隔角度设置。在附图1中，改进的轴20示出为处于设置在十二点钟位置处的管中，但是几个用25表示的其他开口示出为空的。

现在主要参照附图3，头部21示出为在有关部分中具有向前部分26和向后部分27。如附图4中最佳所示，该向前部分示出为在主要部分中具有环形垂直右面28、环形垂直左面29、内表面，该内表面顺序包括(在附图4中从左到右)从左端面29的内边缘向右延伸的面向内的水平圆柱表面30，面向内的水平圆柱表面32，和从此继续向右，以结合右端面28的内边缘的内螺纹部分33。头部表面31在头部上构成向前面对的抵靠表面。

如附图6中最佳所示，头后部(head rear portion)27包括环形垂直左端面34、环形垂直右端面35和分别在左和右端面34、35之间延伸的面向内的水平圆柱表面36。

现在参照附图3，改进的轴组件示出为大致包括单件外轴38、密封构件39、三个轴向堆叠前轴承、前轴承螺母41、包括前部42和后部43的间隔件37、两个后轴承，和后轴承定位螺母45，这三个轴向堆叠前轴承分别用40表示并分别单独用后缀“A”、“B”、“C”标识，这两个后轴承分别用44表示并分别用后缀“A”和“B”标识，该后轴承定位螺母配合地接合外轴并设置成靠在轴承的后端上。

整体用46表示的两件式内轴可滑动地安装在外轴中。该内轴示出为具有前部48和后部49。该前部形成三指夹头，并具有面向外的截头圆锥表面50，该表面设置成接合外轴上面向内和面向右的截头圆锥表面51。该内轴的前部和后部通过52所表示的螺纹连接配合地结合。

该内轴适合于在外轴中轴向移动。随着内轴相对于外轴向后移动，面对的截头圆锥表面50、51将彼此接合，以径向向内移动夹头指的前端或自由端，以将工件抓取在它们之间。相反，如果内轴相对于外轴向右移动，则将允许夹头指径向向外扩张，从而释放捕获在它们之间的工件。

外轴38示出为水平伸长的管状构件，它具有环形垂直左端面54、环形垂直右端面55和从截头圆锥表面51的左边缘向左延伸的面向内的水平圆柱形表面。该外管(在附图4中从右到左)还具有从右端面55的外边缘向左延伸的面向外的水平圆柱表面58，面向左的环形垂直表面59，面向外的水平圆柱表面60，面向左的环形垂直表面61和从此继续向左的面向外的水平圆柱表面62，外螺纹部分，和从此继续向左以结合后端面54的面向外的水平圆柱表面。表面61构成外轴上与其由前端相邻的面向后的抵靠表面。

如附图4A中最佳所示，密封构件39示出为特别构造的环形构件，它具有面向左的环形垂直左端面63、环形垂直右端面64、适合于环绕外管的一部分的面向内的水平圆柱表面65，和外表面，该外表面顺序包括从左端面64的外边缘向左延伸的面向外的水平圆柱表面66，面向左的环形垂直表面68，面向内的水平圆柱表面69，面向左的环形垂直表面70，和从此继续向左以结合左端面63的外边缘的面向外的水平圆柱表面71。密封构件的前端面64设置成靠在外轴抵靠表面61上。

如前所述，该改进的轴包括三个前轴承。这些轴承设置使得彼此轴向相邻。每个轴承都整体用40表示，使得单个轴承分别用后缀“A”、“B”和“C”标识。每个轴承都示出为具有内轴承座圈72、外轴承座圈73和它们之间的球74。前轴承内轴承座圈72C的前端设置成靠在密封构件的后端63上。前轴承外轴承座圈73A的后端设置成靠在头部抵靠表面31上。每个前轴承的外轴承座圈都设置成径向接合头部的前部25。

前轴承定位螺母41示出为特别构造的环状构件，该环状构件具有环形垂直左端面75、环形垂直右端面76和在它们之间延伸的外螺纹外表面78。该定位螺母还包括另外特别构造的表面，该表面顺序包括从左端面75的内边缘向右延伸的面向内的水平圆柱表面79，和面向右的环形垂直表面80，从此向左延伸的面向外的水平圆柱表面82，面向右的环形垂直表面83，和从此继续向右以结合右端面76的内边缘的面向内的水平圆柱表面84。该前轴承定位螺母配合地与头部接合，并形成扭曲的S形通道85，该通道将轴承之间的空间与环境大气连通。在优选实施例中，允许空气/油混合物进入前右轴承40C和密封件之间的空间86与轴承保持器。从该空间，该空气/油混合物将通过轴承循环，并排出。这种空气/油的混合物的主要部分在间隔件42和头表面30之间向左排出。这种润滑剂的小部分通过曲折的通道，并在形成曲折通道85的面对表面之间排出。在本优选实施例中，大约80％这种流体润滑剂在头部表面30和间隔件之间向后流动，并且小部分，也就是20％，流过曲折的通道，并在密封构件和定位螺母之间排出。

如上所述，间隔件37示出为包括前间隔件部分42和后间隔件部分43。它们相对于彼此设置成轴向抵靠关系。更为特别的是，间隔件右部42的右端面90靠在前轴承40A的内轴承座圈上。后间隔件43的右端91靠在前间隔件部分42的左端92上。如果需要，则整体用93表示的对准齿轮组件可以利用螺母94保持到间隔件后部上。

间隔件后部43示出为具有面向后的环形垂直左后端表面95。后轴承44A和44B示出为具有内轴承座圈96、外轴承座圈98和中间球99。间隔件后部43的后端面95靠在轴承44B的内轴承座圈上。两后轴承44A、44B的外轴承座圈接合头部的外环形表面36。

后轴承定位螺母45示出为具有前部100和后部101的特别构造的构件。两部分配合地与外轴上的螺纹部分接合。该后轴承螺母具有起伏的横截面形状或构造。该前部100的环形垂直右端面102靠在轴承44A的内轴承座圈上。环状塞子或碎片密封103可操作地设置在后轴承定位螺母的外表面104和头部的面向内的表面36之间。

空气/油混合物供给到腔105。从该腔，空气/油混合物可以流动，以润滑两后轴承，并可以通过间隔件108和头部表面36之间的空间排出。该润滑剂的另一部分可以在后定位螺母和间隔件103之间排出。在优选实施例中，润滑剂的大部分都向前流动，小部分向后流动。在优选实施例中，润滑剂流量的大致80％指向前，而其余20％指向后。

该装置如图所示进行组装。申请人的经验是，单一或单件式外轴的设置与其它结构的组合，提供了基本提高的精度的能力，该精度处于比前述获得的精度高一个数量级的幅度。

因此，本发明大致提供改进的轴组件(20)，它适合于安装在

多轴自动螺丝车床的转动头部(21)上。

一方面，该改进的头部具有面向内的抵靠表面(31)，并且该改进大致包括：单件式外轴(38)，它具有前端(46)、后端(54)和与前端相邻的面向后的抵靠表面(61)；环绕外轴的密封构件(39)，该密封构件具有设置成抵靠外轴抵靠表面(61)的前端(64)，还具有后端(63)；环绕该外轴的至少一个前轴承(40A，40B，40C)，该前轴承具有内轴承座圈(72)和外轴承座圈(73)，该前轴承内轴承座圈的前端设置成抵靠密封构件的后端，该前轴承外轴承座圈的后端设置成抵靠头部抵靠表面，前轴承的外轴承座圈设置成径向接合该螺丝车床的转动头部的一部分；前轴承定位螺母(41)，该前轴承定位螺母配合地接合该头部，并使后端靠在前轴承外轴承座圈的前端上，该前轴承定位螺母使密封构件形成有曲折通道(85)，流体可以通过该通道从前轴承流到大气；环绕外轴的中间部分的间隔件(37)，该间隔件具有适合于靠在前轴承内轴承座圈的前端上的前端(90)，和后端(95)；环绕该外轴的至少一个后轴承(44A，44B)，该后轴承具有内轴承座圈(96)和外轴承座圈(98)，后轴承内轴承座圈的前端设置成抵靠间隔件的后端，后轴承的外轴承座圈设置成径向接合头部的另一部分；以及，后轴承定位螺母(45)，该后轴承定位螺母配合地接合外轴，并设置成抵靠后轴承的后端。

另一方面，该头部具有面向后的抵靠表面，并且该改进大致包括：单件式外轴(38)，它具有前端(46)、后端(54)，和与该前端相邻的面向后的抵靠表面(61)；环绕外轴的密封构件(39)，该密封构件具有设置成抵靠外轴抵靠表面(61)的前端(64)，还具有后端(63)；环绕外轴的至少一个前轴承(40A，40B，40C)，该前轴承具有内轴承座圈(72)和外轴承座圈(73)，该前轴承内轴承座圈的前端设置成抵靠密封构件的后端，该前轴承外轴承座圈的前端设置成抵靠头部抵靠表面，该前轴承的外轴承座圈设置成径向接合螺丝车床的转动头部的一部分；前轴承定位螺母(41)，该前轴承定位螺母配合地接合该头部，并具有抵靠前轴承外轴承座圈的前端的后端；环绕外轴的中间部分的间隔件(37)，该间隔件具有适合于抵靠前轴承内轴承座圈的前端(90)，还具有后端(95)；环绕外轴的至少一个后轴承(44A，44B)，该后轴承具有内轴承座圈(96)和外轴承座圈(98)，该后轴承内轴承座圈的前端设置成抵靠间隔件的后端，该后轴承的外轴承座圈设置成径向接合头部的另一部分；以及后轴承定位螺母(45)，它配合地接合外轴，并设置成抵靠后轴承的后端。

变型

本发明大致认为，可以作出许多改变和变型。例如，在本领域中，可以凭经验进行各部分和部件的材料选择，并且认为这不是至关重要的。除非是对其中特别出现的效果的限制，否则各部分和部件的形状和构造不局限于那些示出和描述的。前后轴承都可经济地获得，并可以购买。类似地，后轴承螺母也是可经济地获得的零件，并也可以购买。

因此，尽管已经示出和描述了改进的轴组件的现有优选形式，并且讨论了其几个变型，但是本领域技术人员将很容易认识到，在不脱离由所附权利要求限定和区别的本发明的精神的情况下，也可以作出各种另外的改变和变型。

Claims (19)

1.适合于安装在

多轴自动螺丝车床的可转动头部上的轴组件，所述头部具有朝前的抵靠表面，包括：

单件式外轴，它具有前端、后端和与所述前端相邻的面朝后的抵靠表面；

环绕所述外轴的密封构件，所述密封构件具有前端和后端，该前端设置成靠在所述外轴抵靠表面上；

环绕所述外轴的至少一个前轴承，所述前轴承具有内轴承座圈和外轴承座圈，所述前轴承内轴承座圈的前端设置成靠在所述密封构件的后端上，所述前轴承外轴承座圈的后端设置成靠在所述头部抵靠表面上，所述前轴承的外轴承座圈设置成径向接合所述头部的一部分；

前轴承定位螺母，它配合地接合所述头部，并具有后端，该后端设置成靠在所述前轴承外轴承座圈的前端上；

环绕所述外轴的中间部分的间隔件，所述间隔件具有前端和后端，该前端适合于靠在所述前轴承内轴承座圈的后端上；

环绕所述外轴的至少一个后轴承，所述后轴承具有内轴承座圈和外轴承座圈，所述后轴承内轴承座圈的前端设置成靠在所述间隔件的后端上，所述后轴承的所述外轴承座圈设置成径向接合所述头部的另一部分；及

后轴承定位螺母配合地接合所述外轴并设置成靠在所述后轴承的后端上。

2.如权利要求1所述的轴组件，其中，所述前轴承定位螺母与所述密封构件形成曲折通道，流体可以通过该通道从所述前轴承流到大气。

3.如权利要求1所述的轴组件，其中，每个轴承都适合于抵抗轴向载荷和转动载荷。

4.如权利要求1所述的轴组件，其中，具有三个前轴承。

5.如权利要求1所述的轴组件，其中，具有两个后轴承。

6.如权利要求2所述的轴组件，其中，流体润滑剂的第一流量供给所述前轴承，并且这种第一流量的大部分向后退出所述前轴承，这种第一流量的小部分向前退出所述前轴承。

7.如权利要求6所述的轴组件，其中，通过流过所述曲折通道，这种第一流量的20％向前退出所述前轴承。

8.如权利要求6所述的轴组件，其中，通过流过所述间隔件和所述头部之间，这种第一流量的80％向后退出所述前轴承。

9.如权利要求6所述的轴组件，其中，所述润滑剂为空气/油混合物。

10.如权利要求1所述的轴组件，其中，流体润滑剂的第二流量供给所述后轴承，并且这种第二流量的大部分向前退出所述后轴承，这种第二流量的小部分向后退出所述后轴承。

11.如权利要求10所述的轴组件，其中，这种第二流量的20％向后退出所述后轴承。

12.如权利要求10所述的轴组件，其中，这种第二流量的80％向前退出所述后轴承。

13.如权利要求10所述的轴组件，其中，所述润滑剂为空气/油混合物。

14.如权利要求1所述的轴组件，其中，所述轴组件具有0.0003-0.0005英寸的目标精度。

15.如权利要求1所述的轴组件，其中，齿轮组件环绕和接合所述间隔件的一部分。

16.如权利要求1所述的轴组件，其中，所述间隔件具有前部和后部。

17.如权利要求1所述的轴组件，其中，每个前轴承都是向心止推滚珠轴承。

18.如权利要求1所述的轴组件，其中，每个后轴承都是向心止推滚珠轴承。

20.适合于安装在

多轴自动螺丝车床的可转动头部上的轴组件，所述头部具有朝后的抵靠表面，包括：

单件式外轴，它具有前端、后端和与所述前端相邻的朝后的抵靠表面；

环绕所述外轴的密封构件，所述密封构件具有前端和后端，该前端设置成靠在所述外轴抵靠表面上；

环绕所述外轴的至少一个前轴承，所述前轴承具有内轴承座圈和外轴承座圈，所述前轴承内轴承座圈的前端设置成靠在所述密封构件的后端上，所述前轴承外轴承座圈的前端设置成靠在所述头部抵靠表面上，所述前轴承的外轴承座圈设置成径向接合所述头部的一部分；

前轴承定位螺母，它配合地接合所述头部，并具有后端，该后端设置成靠在所述前轴承外轴承座圈的前端上；

环绕所述外轴的中间部分的间隔件，所述间隔件具有前端和后端，该前端适合于靠在所述前轴承内轴承座圈的后端上；

环绕所述外轴的至少一个后轴承，所述后轴承具有内轴承座圈和外轴承座圈，所述后轴承内轴承座圈的前端设置成靠在所述间隔件的后端上，所述后轴承的所述外轴承座圈设置成径向接合所述头部的另一部分；及

后轴承定位螺母配合地接合所述外轴，并设置成靠在所述后轴承的后端上。

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