CN102581316B - 超重型数控卧式车床主轴箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及重型数控机床技术领域，具体地说是一种超重型数控卧式车床主轴箱，设有主传动轴、花盘、主轴箱箱体、前静压轴承、后静压轴承和轴向轴承，其特征在于主轴箱箱体后端设有齿轮箱，齿轮箱上设有两套以上的电子预加载并联伺服电机驱动系统，电子预加载并联伺服电机驱动系统经三级减速同时驱动主传动轴转动，主传动轴后端设有编码器，以利于对主传动轴进行位置数据检测，前静压轴承和后静压轴承分别为锥度轴承，大口方向朝向花盘，花盘后端设有与前静压轴承内圆锥孔相配合的锥形台，主传动轴与后静压轴承的对应面的锥度与后静压轴承的锥形孔的锥度相同，具有结构新颖、径向刚度高、定位准确、分度精确、工作精度高、工作稳定、可实现主传动轴箱重载、大扭矩、高精加工等优点。

Description

超重型数控卧式车床主轴箱

技术领域

本发明涉及重型数控机床技术领域，具体地说是一种超重型数控卧式车床主轴箱。

背景技术

传统重型数控卧式车床主传动轴箱包括主传动轴、花盘、主轴箱箱体、电机、前静压轴承、后静压轴承和轴向轴承，主传动轴分别经前静压轴承和后静压轴承与主轴箱箱体固定连接，轴向轴承安装在主传动轴后端，用来承受主传动轴轴向载荷，花盘设在主传动轴前端，主传动轴上设有传动齿轮，电机经驱动齿轮与传动齿轮相啮合带动主传动轴旋转实现花盘的旋转，前静压轴承和后静压轴承有的采用滚动轴承，也有的采用静压轴承，并且主传动轴经单电机驱动，其不足是：若采用滚动轴承，滚动轴承支承主传动轴在切削过程中会有振动及较大噪声，导致车削的零件会产生振纹，影响工件表面的粗糙度，由于其滚动支撑刚性差、精度低，不能满足现有超重型数控卧式车床重载、高精度的需求，同样、单电机驱动结构不能满足超重型数控卧式车床主传动轴大扭矩需求；若采用静压轴承，由于静压轴承的内孔为圆柱孔，当油液从轴正向流出，油液将连续增量，即有一加速度，方向指向Z轴正向，使油液迅速流出Z轴正向，流体经圆柱孔内腔“从容”流出，整体有压力极值的变化，导致工作不稳定，造成花盘的分度不精确。工作精度差。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构新颖、径向刚度高、定位准确、分度精确、工作精度高、工作稳定、可实现主传动轴箱重载、大扭矩、高精加工的超重型数控卧式车床主轴箱。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种超重型数控卧式车床主轴箱，设有主传动轴、花盘、主轴箱箱体、前静压轴承、后静压轴承和轴向轴承，其特征在于主轴箱箱体后端设有齿轮箱，齿轮箱上设有两套以上的电子预加载并联伺服电机驱动系统，电子预加载并联伺服电机驱动系统经三级减速同时驱动主传动轴转动，以实现主传动轴低速与高速之间的无级变速，主传动轴后端设有编码器，以利于对主传动轴进行位置数据检测，实现花盘的精确分度及定位形成闭环控制，前静压轴承和后静压轴承分别为锥度轴承，大口方向朝向花盘，花盘后端设有与前静压轴承内圆锥孔相配合的锥形台面，主传动轴与后静压轴承的对应面的锥度与后静压轴承的锥形孔的锥度相同，锥度轴承内孔的静压油腔呈回形，以使前静压轴承与花盘之间、后静压轴承与主传动轴之间经静压油腔形成柔性接触，使主传动轴带动花盘高速旋转时形成巨大的主动力，当油液从轴正向流出，油液将连续增量，即有一加速度，方向指向Z轴正向，使油液迅速流出Z轴正向，流体呈喷射状流出轴承，而不是传统圆柱轴承那样“从容”流出，因此，锥度轴承的轴承系统刚度远大于传统的圆柱孔轴承刚度，且由于采用回形的静压油腔，使主传动轴在高速旋转过程中，整体无压力极值变化，达到主传动轴传递扭矩大、径向刚度高、定位准确、分度精确、工作精度高、工作稳定的作用。

本发明中的电子预加载伺服电机驱动系统是由两个主驱动伺服电机为一组并联而成并分别固定在齿轮箱上，主驱动伺服电机轴端直连齿轮，两齿轮同时驱动齿轮，齿轮带动同轴齿轮，齿轮驱动齿轮，齿轮带动同轴齿轮，上下两齿轮同时驱动齿轮，齿轮通过螺钉固定于花盘上，花盘通过螺钉固定于主轴上，齿轮通过键传递扭矩给花盘，使电子预加载并联伺服电机驱动系统经过三级减速并同时驱动主传动轴转动，实现主传动轴低速与高速之间的无级变速。

本发明由于采用上述结构，具有结构新颖、径向刚度高、定位准确、分度精确、工作精度高、工作稳定、可实现主传动轴箱重载、大扭矩、高精加工等优点。

附图说明  

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1中A-A的剖视示意图。

图3是图1其中B-B的剖视示意图。

图4是本发明中前静压轴承和后静压轴承的剖视图。

附图标记：1. 主驱动伺服电机，2.齿轮，3.齿轮，4.齿轮，5.齿轮，6.齿轮，7.齿轮，8.主轴，9.螺钉，10.固定法兰，11.推力轴承，12.后静压轴承，13.推力轴承，14.前静压轴承，15.花盘，16.编码器，17.齿轮箱，18.键块，19.螺钉，20.螺钉，21.螺钉，22.螺钉，23.主轴箱箱体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明：

一种超重型数控卧式车床主轴箱，设有主传动轴8、花盘15、主轴箱箱体23、前静压轴承14、后静压轴承12和轴向轴承11、13，其特征在于主轴箱箱体23后端设有齿轮箱17，齿轮箱17上设有两套以上的电子预加载并联伺服电机驱动系统，电子预加载并联伺服电机驱动系统经三级减速同时驱动主传动轴转动，以实现主传动轴8低速与高速之间的无级变速，主传动轴8后端设有编码器16，以利于对主传动轴8进行位置数据检测，实现花盘15的精确分度及定位形成闭环控制，前静压轴承14和后静压轴承12分别为锥度轴承，大口方向朝向花盘15，花盘15后端设有与前静压轴承14内圆锥孔相配合的锥形台，主传动轴8与后静压轴承12的对应面的锥度与后静压轴承12的锥形孔的锥度相同，锥度轴承内孔的静压油腔呈回形，以使前静压轴承14与花盘15之间、后静压轴承12与主传动轴8之间经静压油腔形成柔性接触，使主传动轴8带动花盘15高速旋转时形成巨大的主动力，当油液从轴正向流出，油液将连续增量，即有一加速度，方向指向Z轴正向，使油液迅速流出Z轴正向，流体呈喷射状流出轴承，而不是传统圆柱轴承那样“从容”流出，因此，锥度轴承的轴承系统刚度远大于传统的圆柱孔轴承刚度，且由于采用回形的静压油腔，使主传动轴8在高速旋转过程中，整体无压力极值变化，达到主传动轴8传递扭矩大、径向刚度高、定位准确、分度精确、工作精度高、工作稳定的作用。

本发明中的电子预加载伺服电机驱动系统是由两个主驱动伺服电机1为一组并联而成并分别固定在齿轮箱17上，主驱动伺服电机1轴端直连齿轮2，两齿轮2同时驱动齿轮3，齿轮3带动同轴齿轮4，齿轮4驱动齿轮5，齿轮5带动同轴齿轮6，上下两齿轮6同时驱动齿轮齿轮7，齿轮7通过螺钉20固定于花盘15上，花盘15通过螺钉22固定于主轴8上，齿轮7通过键18传递扭矩给花盘15，使电子预加载并联伺服电机驱动系统经过三级减速并同时驱动主传动轴8转动，实现主传动轴8低速与高速之间的无级变速。

本发明在实施时，参见图1、图2、图3所示以主传动轴8为分界线上下结构相同，4个主驱动伺服电机1，每电机轴端直联齿轮2，每两主驱动伺服电机1为一组构成电子预加载并联伺服电机驱动系统并固定于1个齿轮箱17上。两齿轮2同时驱动齿轮3，齿轮3带动同轴齿轮4，齿轮4驱动齿轮5，齿轮5带动同轴齿轮6，上下两齿轮6同时驱动齿轮齿轮7，齿轮7通过键18传递扭矩给花盘15，键块18通过螺钉19固定于花盘15上，齿轮7通过螺钉20固定于花盘15上，花盘15通过螺钉22固定于主轴8上，这样构成主传动系统链，主轴前部径向支撑定位依靠前静压轴承14实现，前静压轴承14内部结构为一锥孔结构前端大后端小，内部表面加工出若干回形静压油腔，前静压轴承14通过螺钉21固定于主轴箱体23上，花盘15后端的定位台与前静压轴承14配合处加工出相配合的锥形台，二者配合可实现主轴前部径向支撑定位；主轴后部径向支撑定位依靠后静压轴承12实现，后静压轴承12内部结构为一锥形孔结构前端大后端小，内部表面加工出若干回形静压油腔，后静压轴承12通过螺钉17固定于主轴箱体23上，主轴后部轴向支撑定位的轴向轴承采用推力轴承11和推力轴承13实现，轴向锁紧依靠固定法兰10通过螺钉9固定于8主轴上实现，编码器16与主轴后端直联对主轴位置数据检测，实现闭环控制。

本发明由于采用上述结构，具有结构新颖、径向刚度高、定位准确、分度精确、工作精度高、工作稳定、可实现主传动轴箱重载、大扭矩、高精加工等优点。

Claims (1)

1.一种超重型数控卧式车床主轴箱，设有主传动轴、花盘、主轴箱箱体、前静压轴承、后静压轴承和轴向轴承，其特征在于主轴箱箱体后端设有齿轮箱，齿轮箱上设有两套以上的电子预加载并联伺服电机驱动系统，电子预加载并联伺服电机驱动系统经三级减速同时驱动主传动轴转动，主传动轴后端设有编码器，前静压轴承和后静压轴承分别为锥度轴承，大口方向朝向花盘，花盘后端设有与前静压轴承内圆锥孔相配合的锥形台，主传动轴与后静压轴承的对应面的锥度与后静压轴承的锥形孔的锥度相同，锥度轴承内孔的静压油腔呈回形，电子预加载伺服电机驱动系统是由两个主驱动伺服电机为一组并联而成并分别固定在齿轮箱上。

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