CN102126150A - 一种主轴松刀卸荷机构 - Google Patents

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刘春时
李焱
侯沿星
戚远大
张凯
楚文龙
徐吉存
张健
高柏宏
王迪
张伟
侯春华
王亮
化春雷
贾歆莹
张明洋
刘旭
谢志坤
罗和平
孙涛
孔令友
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Abstract

一种主轴松刀卸荷机构，其特征在于在主轴后端面同轴固定安装压盖，螺母固定安装在拉刀杆上，松刀结构的推力轴承固定在活塞前端，活塞置于缸体内，与缸体固定的卸荷盘置于压盖的凸台上表面形成搭接，缸套固定安装在主轴箱上，并与缸体处于同一个安装孔内，活塞尾端外周与缸体之间安装有弹簧；缸体、缸套与主轴箱上的卸荷机构安装孔共同形成反闭合油腔，缸体后部加工有轴向注油口，并与活塞形成正闭合油腔，缸套尾端加工有径向注油口。本装置使主轴轴承不再承受松刀时的轴向力冲击，改善主轴轴承的受力情况，提高主轴轴承回转精度的保持性，延长轴承的使用寿命。

Description

一种主轴松刀卸荷机构
技术领域
本发明涉及加工中心、数控铣床主轴松刀时，改善主轴轴承的受力情况，提高主轴轴承回转精度的保持性，延长轴承的使用寿命。
背景技术
目前，国内加工中心、数控铣床的主轴松刀机构没有采用卸荷机构设计，主轴频繁松夹刀时产生的轴向力直接作用在轴承上(大约15000N～20000N)，破坏了主轴轴承的回转精度，降低轴承的使用寿命。
随着市场对数控机床精度、可靠性及使用寿命的要求越来越高，主轴作为机床重要部件，其回转精度的保持性及使用寿命也变的越来越重要。因此在设计主轴时必须注意松刀力对主轴轴承回转精度及使用寿命的影响，设计卸荷装置改善主轴轴承的受力情况，提高主轴轴承回转精度的保持性，延长轴承的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种主轴松刀卸荷机构，解决主轴松刀时产生的轴向力对主轴轴承回转精度和寿命的影响。
一种主轴松刀卸荷机构的结构，其特征在于在主轴后端面同轴固定安装压盖，螺母固定安装在拉刀杆上，松刀结构的推力轴承固定在活塞前端，活塞置于缸体内，与缸体固定的卸荷盘置于压盖的凸台上表面形成搭接，缸套固定安装在主轴箱上，并与缸体处于同一个安装孔内，活塞尾端外周与缸体之间安装有弹簧；缸体、缸套与主轴箱上的卸荷机构安装孔共同形成反闭合油腔，缸体后部加工有轴向注油口，并与活塞形成正闭合油腔，缸套尾端加工有径向注油口。
本发明的有益效果是：
本发明涉及的该设备主要用于加工中心、数控铣床的主轴松夹刀。主轴卸荷机构执行运动可用液压传动。它能够消除主轴轴承由于主轴松刀所承受的轴向力，解决了频繁松夹刀时松刀力对轴承回转精度和使用寿命的不良影响，使主轴轴承不再承受松刀时的轴向力冲击，改善主轴轴承的受力情况，提高主轴轴承回转精度的保持性，延长轴承的使用寿命。
附图说明
图1为本发明主轴松刀卸荷机构的结构示意图。
具体实施方式
主轴松刀卸荷机构的结构，如图1所示，其特征在于主轴后端面固定一个卸荷用的压盖2，螺母1固定安装在拉刀杆上，松刀结构的推力轴承3固定在活塞7前端，活塞7置于缸体4内，与缸体4固定的卸荷盘13置于压盖2的凸台上表面形成搭接，缸套5固定安装在主轴箱14上，并与缸体4处于同一个卸荷机构安装孔内。主轴箱14体上加工出卸荷机构安装孔与主轴安装孔；缸体4、缸套5与主轴箱14上的卸荷机构安装孔共同形成反闭合油腔6，活塞7尾端外周与缸体4之间安装有弹簧12；缸体4后部加工有轴向注油口10，并与活塞7形成正闭合油腔8。缸套5尾端加工有径向注油口9。
卸荷机构缸体4的安装孔与主轴安装孔均为在主轴箱14上加工出来的孔，通过合理的加工艺保证两个孔良好的同轴度，有利于在卸荷时保证卸荷盘13与压盖2的良好接触性，进而改善两者间的载荷分布，提高卸荷机构的可靠性。
作业时主轴夹刀状态下，压盖2与卸荷盘13之间有2～3mm的间隙，保证主轴在运转时压盖2不会与卸荷盘13发生干涉。当主轴松刀时，缸体4向后移，带动卸荷盘13与压盖2钩紧，起到卸荷的作用。主轴夹刀后，活塞7在碟簧11和弹簧12的作用下向后移动复位，同时液压油从注油口9注入反闭合油腔6中，推动缸体4向前移动复位，恢复压盖2与卸荷盘13之间2～3mm的间隙。
本卸荷机构的工作原理是：
液压油从油口10注入正闭合油腔8后，液压油对缸体4和活塞7的力分别是F1、F2，F1＝p×S1，F2＝p×S2，p是液压油的压力，S1、S2分别是液压油对液压缸4和活塞7的有效作用面积，将S1、S2设计成相等的两个面积，因此F1＝-F2，即F1、F2始终是等值反向的，但由于液压缸4所受的摩擦力f1要大于活塞7所受的摩擦力f2，使活塞7要先于液压缸4向前做匀速运动，此时F1＝F2＝f2，p2＝f2/S2，当活塞7与螺母1接触时，由于液压油对活塞7的作用力F2等于它所受的摩擦力f要远远小于碟簧11对螺母1的作用力即拉刀力F(大约为15000N～20000N)，所以油压p会持续升高，当p＝p1＝f1/S1时，缸体4被液压油推动而反向移动，并使卸荷盘13与压盖2凸台钩紧，此时F1＝F2＝f1，p＝p1＝f1/S1，钩紧后液压缸4停止运动，由于f1同样远远小于F，因此油压p升高，F1、F2随油压p的升高而变大，当F1＝F2＝F活塞7推动螺母1并带动拉刀杆松刀，因此缸体4和活塞7分别对主轴给予F1、F2两个力，这两个力等值反向，使主轴轴承在主轴松刀时不承受松刀所带来的轴向力，达到卸荷的目的。
本发明的主轴卸荷机构按上述工作原理可广泛适用于同类结构的不同规格的主轴。

Claims (3)

1.一种主轴松刀卸荷机构，其特征在于在主轴后端面同轴固定安装压盖(2)，螺母(1)固定安装在拉刀杆上，松刀结构的推力轴承(3)固定在活塞(7)前端，活塞(7)置于缸体(4)内，与缸体(4)固定的卸荷盘(13)置于压盖(2)的凸台上表面形成搭接，缸套(5)固定安装在主轴箱(14)上，并与缸体(4)处于同一个安装孔内，活塞(7)尾端外周与缸体(4)之间安装有弹簧(12)；缸体(4)、缸套(5)与主轴箱(14)上的卸荷机构安装孔共同形成反闭合油腔(6)，缸体(4)后部加工有轴向注油口(10)，并与活塞(7)形成正闭合油腔(8)，缸套(5)尾端加工有径向注油口(9)。
2.根据权利(1)所述的主轴松刀卸荷机构，其特征在于活塞(7)在主轴夹刀时靠碟簧(11)和弹簧(12)复位，缸体(4)在主轴夹刀时靠液压油推动复位。
3.根据权利(1)所述的主轴松刀卸荷机构，其特征在于主轴箱(14)上有两个加工孔，缸体(4)的安装孔与主轴的安装孔，两个孔有良好的同轴度。
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