CN102728859A - 机床主轴轴向锁紧机构 - Google Patents

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Abstract

机床主轴轴向锁紧机构，包括主轴、主轴箱体、定摩擦环、动摩擦环、弹簧、油缸，所述定摩擦环、动摩擦环的一个侧面各设有一个位置、形状相匹配的摩擦片，定摩擦环固装在所述主轴一端，动摩擦环通过导向环套装在主轴箱体上，并处于定摩擦环一侧；在主轴箱体上设有油缸，油缸中设有一端与动摩擦环固定连接的活塞；活塞上还套装有处于活塞与所述油缸一个端面之间的弹簧，油缸的另一端与压力油装置连通。本发明结构简单合理、可提供机床主轴高速运转、半离合慢速回转、完全锁紧三种工作状态，同时，有效提高主轴在各种工作状态下刚性。适于作为机床主轴轴向锁紧装置，可实现工业化生产。

Description

机床主轴轴向锁紧机构
技术领域
本发明是一种机床主轴轴向锁紧机构，属于机床传动结构技术领域。
背景技术
从事机床行业技术人员都知道，在实际生产应用中，我们经常会使用到这样的情况，使主轴回转到某一位置时，定位主轴使其不再回转，或较长的时间段内转动很小的角度，而且这些主轴都是运用到高精度的机床上，除了精度需要保证外还要求良好的刚性。目前国内外比较常用的有以下几种：①切向夹紧机构；②径向液压夹紧机构；③齿轮消隙机构；④蜗轮蜗杆消隙机构；⑤电机直驱等。切向夹紧机构适用于轴直径较小的情况，比如尾座顶尖轴的夹紧；径向液压夹紧机构是利用液压使液压装置中的薄壁零件发生微变形，抱紧主轴，对薄壁零件的工艺要求高，容易造成夹紧后无法松开的现象，且难实现半离合工作状态和停机自锁；对大扭矩主轴，双从动轮齿轮消隙机构无法满足要求，只能使用双主动轮消隙机构，造价高；蜗轮蜗杆消隙机构中有使用双蜗杆的机构，相对来说造价较高，调整相对困难，还有使用双导程蜗杆消隙机构，但磨损较快，使用寿命较短，相应的精度损失也较快；电机直驱实现时，要求的电机功率较大，发热量大，造价也相对较高。本专利所述的锁紧机构就完全解决了以上问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种结构简单合理、可提供机床主轴高速运转、半离合慢速回转、完全锁紧三种工作状态，同时，有效提高主轴在各种工作状态下刚性的机床主轴轴向锁紧机构。
本发明机床主轴轴向锁紧机构，包括主轴（1）、主轴箱体（3）、定摩擦环（8）、动摩擦环（9）、弹簧（12）、油缸（13），所述定摩擦环（8）、动摩擦环（9）均为环状结构，在其环的一个侧面各设有一个位置、形状相匹配的摩擦片，所述定摩擦环（8）固装在所述主轴（1）一端，所述动摩擦环（9）通过导向环（11）套装在所述主轴箱体（3）上，并处于所述定摩擦环（8）一侧，且所述定摩擦环（8）、动摩擦环（9）一个侧面设置的摩擦片相互对应；在所述主轴箱体（3）上设有油缸，所述油缸中设有活塞（13）；所述活塞（13）一端与所述动摩擦环（9）固定连接；在所述活塞（13）上还套装有弹簧（12），所述弹簧（12）处于所述活塞（13）与所述油缸一个端面之间，所述油缸的另一端与外设油泵连通。
本发明机床主轴轴向锁紧机构，在所述动摩擦环（9）的圆环上均布有至少3个与所述活塞（13）固定连接的接口，在所述主轴箱体（3）上匹配有与所述接口对应的油缸及活塞。
本发明一种机床主轴轴向锁紧机构，所述动摩擦环（9）的外圆周嵌装在所述导向环（11）中。
本发明机床主轴轴向锁紧机构，在所述导向环（11）与所述动摩擦环（9）之间均布有至少3组导向钢球（6），在所述导向环（11）端面设有与所述导向钢球（6）相对应的挡板（5）。
本发明机床主轴轴向锁紧机构，所述定摩擦环（8）、动摩擦环（9）通过螺纹连接或铆接分别与所述所述主轴（1）或活塞（13）固定连接。
本发明机床主轴轴向锁紧机构，所述主轴（1）与所述主轴箱体（3）之间设有径向支撑定位轴承（2）。
本发明机床主轴轴向锁紧机构，所述弹簧（12）为蝶形弹簧。
本发明主轴的锁紧机构中的导向机构，使用钢球导向，使动摩擦环只具有主轴轴线方向的自由度。类似的使用柱体等其他导向体也属于本专利的权利范围。
本发明主轴的锁紧机构，锁紧机构中的锁紧动力，是使用弹簧锁紧，使用液压松开。类似的使用液压锁紧，弹簧松开也属于本专利的权利范围。
本发明的工作原理简述于下：
当机床没有工作时，油缸中没有压力油，利用蝶形弹簧的张力，推动活塞处于油缸进油端，此时，活塞端部带动动摩擦环（9）与定摩擦环接触，因动摩擦环与固定在箱体上的导向环间通过数组钢球在导向，使动摩擦环只剩下轴向的自由度，实现主轴的锁紧定位，相当于主轴与主轴箱体连成一体，从而增加主轴的静刚性；当主轴需要做高速回转时，通过外设油泵向油缸中注油，活塞在压力由作用下压缩蝶形弹簧，进而使固设在主轴上的动摩擦环（9）与定摩擦环（8）实现完全分离，主轴可高速运转；通过调节外设油泵的压力，可以很方便的控制蝶形弹簧产生微压缩，因摩擦片间有弹性变形的存在，主轴上的动摩擦环（9）与定摩擦环（8）可以方便的处于半离合状态，实现主轴慢速回转，这时，可以增加主轴的阻尼，从而提高主轴的动刚性。因此，本发明可以提供机床主轴各工作状态，并且可有效提高主轴各工作状态的刚性。
附图说明
附图1为本发明回转轴锁紧机构的主剖视图。
附图2为本发明回转轴锁紧机构主轴分离状态摩擦片局部结构剖视图。
附图3为本发明回转轴锁紧机构主轴锁紧状态摩擦片局部结构剖视图。
图中，1-主轴、3-主轴箱体、8-定摩擦环、9-动摩擦环、12-弹簧、13-油缸。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明：
参见附图1、2、3，本发明一种机床主轴轴向锁紧机构，包括主轴（1）、主轴箱体（3）、定摩擦环（8）、动摩擦环（9）、弹簧（12）、油缸（13），所述定摩擦环（8）、动摩擦环（9）均为环状结构，在其环的一个侧面各设有一个位置、形状相匹配的摩擦片，所述定摩擦环（8）固装在所述主轴（1）一端，所述动摩擦环（9）的外圆周嵌装在所述导向环（11）中而套装在所述主轴箱体（3）上，并处于所述定摩擦环（8）一侧，且所述定摩擦环（8）、动摩擦环（9）一个侧面设置的摩擦片相互对应；在所述主轴箱体（3）上设有油缸，所述油缸中设有活塞（13）；所述活塞（13）一端与所述动摩擦环（9）固定连接；在所述动摩擦环（9）的圆环上均布有3个与所述活塞（13）固定连接的接口，在所述主轴箱体（3）上匹配有与所述接口对应的油缸及活塞；在所述活塞（13）上还套装有弹簧（12），所述弹簧（12）处于所述活塞（13）与所述油缸一个端面之间，所述油缸的另一端与外设油泵连通。
本实施例中，在所述导向环（11）与所述动摩擦环（9）之间均布有3组导向钢球（6），在所述导向环（11）端面设有与所述导向钢球（6）相对应的挡板（5）。
本实施例中，所述定摩擦环（8）、动摩擦环（9）通过螺纹连接或铆接分别与所述所述主轴（1）或活塞（13）固定连接。
本实施例中，所述主轴（1）与所述主轴箱体（3）之间设有径向支撑定位轴承（2）。
本实施例中，所述弹簧（12）为蝶形弹簧。
本发明在主轴需要做高速回转时，通过油孔进油，压缩蝶形弹簧使固定在活塞上的动摩擦环与定摩擦环完全分离，如图2所示，动摩擦环与定摩擦环之间间隙为δ，主轴能够无约束高速运转；当主轴需要固定在某一位置时，通过油孔泄油，蝶形弹簧复位使固定在活塞上的动摩擦环与定摩擦环结合，因动摩擦环与固定在箱体上的导向环间通过数组钢球导向，使动摩擦环只剩下轴向的自由度，动摩擦环与定摩擦环结合产生摩擦力使主轴固定，如图3所示，相当于主轴与主轴箱体连成一体，从而增加主轴的静刚性；当通过油孔进入的油压调整到某一压力，使蝶形弹簧产生微压缩时，因摩擦片间有弹性变形的存在，使动摩擦环与定摩擦环能够处于半离合状态，主轴能够较慢转动，这时，能够增加主轴的阻尼，从而提高主轴的动刚性。为防止钢球从导向槽中滑出，加钢球挡板预防。

Claims (7)

1.机床主轴轴向锁紧机构，包括主轴（1）、主轴箱体（3）、定摩擦环（8）、动摩擦环（9）、弹簧（12）、油缸（13），其特征在于：所述定摩擦环（8）、动摩擦环（9）均为环状结构，在其环的一个侧面各设有一个位置、形状相匹配的摩擦片，所述定摩擦环（8）固装在所述主轴（1）一端，所述动摩擦环（9）通过导向环（11）套装在所述主轴箱体（3）上，并处于所述定摩擦环（8）一侧，且所述定摩擦环（8）、动摩擦环（9）一个侧面设置的摩擦片相互对应；在所述主轴箱体（3）上设有油缸，所述油缸中设有活塞（13）；所述活塞（13）一端与所述动摩擦环（9）固定连接；在所述活塞（13）上还套装有弹簧（12），所述弹簧（12）处于所述活塞（13）与所述油缸一个端面之间，所述油缸的另一端与压力油装置连通。
2.根据权利要求1所述的机床主轴轴向锁紧机构，其特征在于：所述弹簧（12）为蝶形弹簧。
3.根据权利要求2所述的机床主轴轴向锁紧机构，其特征在于：所述主轴（1）与所述主轴箱体（3）之间设有径向支撑定位轴承（2）。
4.根据权利要求3所述的机床主轴轴向锁紧机构，其特征在于：在所述动摩擦环（9）的圆环上均布有至少3个与所述活塞（13）固定连接的接口，在所述主轴箱体（3）上匹配有与所述接口对应的油缸及活塞。
5.根据权利要求4所述的机床主轴轴向锁紧机构，其特征在于：所述动摩擦环（9）的外圆周嵌装在所述导向环（11）中。
6.根据权利要求5所述的机床主轴轴向锁紧机构，其特征在于：在所述导向环（11）与所述动摩擦环（9）之间均布有至少3组导向钢球（6），在所述导向环（11）端面设有与所述导向钢球（6）相对应的挡板（5）。
7.根据权利要求6所述的机床主轴轴向锁紧机构，其特征在于：所述定摩擦环（8）、动摩擦环（9）通过螺纹连接或铆接分别与所述所述主轴（1）或活塞（13）固定连接。
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