CN103737408B - 一种高速直联主轴 - Google Patents

Abstract

一种高速直联主轴，包括，机体；轴芯，该轴芯通过分别设置在机体上下端部的上轴承和下轴承枢接于机体内，轴芯的底端部设置有一直径由下至上依次增大的锥状孔；拉杆，拉杆的下端部连接有一与锥状孔匹配且用于固定刀具的拉爪，拉杆的上端部固定有一打刀盘；安装在轴芯和拉杆之间的复位弹簧；油缸组件，其包括位于机体顶端部上方的缸体、以及安装在缸体内部且用于向下顶压打刀盘的活塞；缸体上活动的穿接有多个连接件，该连接件穿过缸体下端部的部分固定连接在机体上，连接件上套接有一弹性元件。本发明油缸的缸体浮动的安装在机体上，其能够抵消油缸在上刀或卸刀时施加于轴芯的轴向推力，保护轴承不受损伤，延长了轴承的使用寿命。

Description

一种高速直联主轴

技术领域

本发明涉及一种高速直联主轴。

背景技术

目前的直联主轴通常包括机体、通过轴承枢接在机体内部的轴芯、穿接在轴芯内部的拉杆、以及安装在机体上部的油缸组件，该油缸组件的活塞用于向下顶压拉杆，完成卸刀过程，油缸的缸体固定在机体上，这种刚性连接的方式使得油缸在正常工作时对直联主轴的轴承产生轴向的推力，降低了轴承的使用寿命，具体的是，油缸活塞向下顶压拉杆的卸刀力会通过拉杆传递到轴芯上，使轴芯与机体产生轴向先下的运动趋势，虽然普通的轴承均能够承受该顶压力，但是长时间轴向顶推轴承，会严重影响轴承内圈和外圈的配合精度，减少轴承的使用寿命。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的旨在于提供一种高速直联主轴，其能够有效的防止油缸的上刀或卸刀力传递到轴承上，延长轴承的使用寿命。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高速直联主轴，包括，

机体；

穿接在机体内部的轴芯，该轴芯通过分别设置在机体上下端部的上轴承和下轴承枢接于机体内，轴芯的底端部设置有一直径由上至下依次增大的锥状孔；

活动的穿接在轴芯内部的拉杆，拉杆的下端部连接有一与锥状孔匹配且用于固定刀具的拉爪，拉杆的上端部固定有一打刀盘，打刀盘穿接在轴芯上开设的长孔内且可在该长孔的上端部和下端部之间活动；

安装在轴芯和拉杆之间的复位弹簧，该复位弹簧用于提供一个将拉杆向上顶压的弹性应力；

油缸组件，其包括位于机体顶端部上方的缸体、以及安装在缸体内部且用于向下顶压打刀盘的活塞；缸体上活动的穿接有多个连接件，该连接件穿过缸体下端部的部分固定连接在机体上，连接件上套接有一弹性元件，该弹性元件被限定在连接件上端部突出于缸体的部分和缸体之间，且该弹性元件用于提供一个将缸体向下顶压的弹性应力。

连接件为预紧螺钉，该多个预紧螺钉均匀分布于机体上；预紧螺钉的螺杆部活动穿接在缸体上，且预紧螺钉螺杆下端部穿出缸体的部分螺接于机体，弹性元件为一套在预紧螺钉的螺杆上并被限定在缸体和预紧螺钉的螺帽之间的弹簧。

机体的顶端部固定连接有一顶压于上轴承上端面的上轴承压盖，预紧螺钉螺接在上轴承压盖上。

机体外部套设有一机体外套，该机体外套的两端部与机体密闭连接，机体外套与机体之间形成一个冷却间隙。

机体上开设有冷却液输入通道和冷却液输出通道；冷却液输入通道的一端连通至冷却间隙、另一端延伸至机体的表面形成一冷却液进口；冷却液输出通道的一端连通至冷却间隙、另一端延伸至机体的表面形成一冷却液出口。

机体的下端部固定连接有一套在轴芯外部的下端盖。

该下端盖的内侧壁设置有一环形气槽，环形气槽与下端盖和轴芯之间的装配间隙连通；机体上设置有一进气通道，该进气通道的一端与环形气槽连通、另一端延伸至机体的表面形成一个进气口。

轴芯上均匀分布有多个导气孔，导气孔的一端连通环形气槽、另一端延伸至锥状孔的表面。

下端盖的下表面均匀分布有多个切削液出口，机体上设置有用于向切削液出口输送切削液的送液通道，切削液出口处安装有万向喷嘴。

本发明的有益效果在于：

相比于现有，本发明油缸的缸体浮动的安装在机体上，其能够抵消油缸在上刀或卸刀时施加于轴芯的轴向推力，从而能够防止轴承受到较大的轴向推力，保护轴承不受损伤，延长了轴承的使用寿命。同时，本发明的气幕结构能够有效的防止切削碎屑进入主轴内部；此外，本发明的冷却机构能够保证机体及其内部的轴承、轴芯在低温状态下工作，提高了工件加工的精度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明气幕结构的示意图；

图3为本发明下端盖的结构示意图；

其中：10、机体；11、预紧螺钉；12、弹簧；13、上轴承压盖；101、冷却液进口；102、冷却液输入通道；103、开口；104、冷却液输出通道；105、开口；106、冷却液出口；111、进气口；112、进气通道；121、进液通道；122、进液孔；123、堵头；20、轴芯；21、复位弹簧；22、锥状孔；23、上轴承；24、下轴承；25、导气孔；26、长孔；30、拉杆；31、打刀盘；32、拉爪；40、油缸组件；41、缸体；42、活塞；50、下端盖；51、连通孔；52、环形气槽；53、切削液出口；54、切削液进口；55、万向喷嘴；60、机体外套；61、冷却间隙。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

如图1、2、3所示，为本发明的一种高速直联主轴其包括机体10、轴芯20、拉杆30、油缸组件40，其中，轴芯20穿接在机体10内部，且轴芯20通过分别设置在机体10上下端部的上轴承23和下轴承24枢接在机体10内部，轴芯20的底端部设置有一直径由上至下依次增大的锥状孔22，拉杆30活动的穿接在轴芯20内部，拉杆30的底端部连接有一用于固定刀具的拉爪32，该拉爪32与上述的锥状孔22配合，实现上刀和卸刀，具体的是，拉杆30带动拉爪32顺延锥状孔22向上运动时，锥状孔22的孔壁逐渐的向内挤压拉爪32，使其挂装并固定刀具的刀柄，当拉杆30带动拉爪32顺延锥状孔22向下运动时，拉爪32上的弹性部件将拉爪32撑开，从而将刀具的刀柄松开。拉杆30的上端部固定连接有一打刀盘31，该打刀盘31活动的套在轴芯20的外部，且打刀盘31活动的穿接在轴芯20的长孔26中，打刀盘31可沿着轴芯20的轴向在长孔26的上端部和下端部之间活动。轴芯20和拉杆30之间安装有一复位弹簧21，该复位弹簧21可以是一碟形弹簧，其用于提供一个将拉杆30向上顶压的弹性应力。油缸组件40设置在机体10的上端部上方，其包括缸体41和活塞42，缸体41位于机体10的顶端部上方，活塞42安装在缸体41内部，其用于在缸体41的上腔室增压时，向下运动将打刀盘31向下顶压；缸体41低端部活动的穿接有多个预紧螺钉11，预紧螺钉11的螺杆部活动的穿接在缸体41上，其下端部穿出缸体41的部分螺接在机体10上，从而，使预紧螺钉11固定在机体10上，缸体41则活动连接在机体10的顶端部，且缸体41能够顺延预紧螺钉11的轴向相对于机体10活动，预紧螺钉11的螺杆部上套接有一弹簧12，该弹簧12被限定在预紧螺钉11的螺帽和缸体41之间，该弹簧12常态下受压，其用于提供一个将缸体41向着靠近机体10顶压的弹性应力，即，弹簧12始终将缸体41向下顶压。为了确保弹簧12对缸体41的顶压力更为均衡，上述的预紧螺钉11可以是均匀的分布在机体10上。当然，为了达到将缸体41向着机体10顶压的目的，上述的弹簧12可以是采用其他的弹性元件，例如，橡胶套等，预紧螺钉11也可以是其他的固定连接在机体10上的连接件，只要能够位弹性元件提供安装的基础即可。

上述的直联主轴在卸刀时，油缸组件40中缸体41的上腔室进油增压，活塞42受压顺延缸体41的内壁向下滑动，由于机体10的位置固定不变，且缸体41与机体10活动连接且具有顺延预紧螺钉11轴向运动的趋势；在缸体41上腔室持续增压的过程中，缸体41上腔室的压力迫使活塞42向下运动以顶压打刀盘31，拉杆30随打刀盘31向下运动的过程中，对轴芯20施加向下的轴向力，在上腔室压力持续增加的同时，缸体41受到上腔室的压力向上运动，从而使上腔室内部压力的一部分试压于缸体41上，避免了施加在拉杆30上的向下打刀力过大，从而有效的减小了轴芯20受到的轴向力，防止上轴承23受到较大的轴向力，对上轴承23起到有效的保护作用。在上刀时，打刀盘31位于长孔26的底端部，缸体41的上腔室泄压，复位弹簧21开始复位并将拉杆30向上顶压，使打刀盘31运动到长孔26的上端面，打刀盘31向上的顶压力时轴芯20具有向上运动的趋势，当轴芯20受到较大的向上顶压力时，轴芯20向上顶压打刀盘31，打刀盘31将力依次传递给活塞42、缸体41，由于缸体41活动的安装在机体10上，缸体41向上运动并挤压弹簧12，多个弹簧12受力压缩将轴芯20受到的向上顶压力均匀分配，从而保证轴芯20受到的轴向推力在上轴承23可承受的范围内。

机体10的顶端部固定连接有一顶压于上轴承23上端面的上轴承压盖13，上述的预紧螺钉11可以是螺接在上轴承压盖13上。

本发明还设置有冷却机构，用于降低主轴的工作温度，具体的是，在机体10的外部固定套接有一机体外套60，该机体外套60的上下两端部与机体10的外表面之间设置密封圈，机体外套60与机体10之间形成一个用于容纳冷却液的冷却间隙61，冷却间隙61中的冷却液与机体10发生热交换，降低机体10的工作温度；为了进一步提高散热的效率，可以在机体10上开设一个冷却液输入通道102和冷却液输出通道104，该冷却液输入通道102的一端延伸至机体10的外表面形成一个冷却液进口101、另一端通过机体10上设置的开口103与冷却间隙61的上端部导通，冷却液输出通道104的一端延伸至机体10的外表面形成一个冷却液出口106、另一端通过机体10上设置的开口105与冷却间隙61的下端部导通，上述的冷却液进口101与外部的冷却设备输出端连接、冷却液出口106与冷却设备输入端连接，从而，将冷却设备与冷却间隙61连成一个回路，在主轴工作过程中，冷却设备不断的向冷却间隙61中输送冷却液，持续的带走主轴工作产生的热量，保证主轴在正常的温度范围内工作，尤其是保证了下轴承24在正常温度范围内工作，延长了下轴承24的使用寿命，并且提高了轴芯20的转动速率。

机体10的下端部固定连接有一套在轴芯20外部的下端盖50，该下端盖50用于支撑下轴承24，下端盖50的内侧壁设置有一环形气槽52，下端盖50与轴芯20之间的装配间隙与环形气槽52连通。下端盖50上设置有一沿其径向延伸的连通孔51；机体10上设置有一进气通道112，进气通道112上端部延伸至机体10外表面形成一个进气口111，在下端盖50与机体10充分固定后，连通孔51将进气通道112的下端部与环形气槽52连通，进气口111与外界的高压气源连接，从进气通道112输送压缩空气，压缩空气顺延连通孔51进入环形气槽52中，再有环形气槽52分配到下端盖50与轴芯20之间的装配间隙，从主轴的下端部吹出，由此，可在下端盖50与轴芯20得到装配间隙处形成气幕，从而对装配间隙形成气体密封，防止工件加工的碎屑和其他杂物进入主轴内部。

此外，轴芯20上还均匀的分布有多个导气孔25，该导气孔25由轴芯20的侧面下端部倾斜的向上延伸至锥状孔22的内表面顶端部，导气孔25位于轴芯20外侧面的一端与环形气槽52连通，压缩空气经由环形气槽52均匀分配给多个导气孔25，在卸刀完成后，压缩气体吹向位于锥状孔22内的刀具的刀柄，实现卸刀吹气。

在下端盖50上还安装有多个切削液出口53、该切削液出口53内部安装有万向喷嘴55，下端盖50上设置有一与切削液出口53连通的切削液进口54，机体10上设置有用于向切削液进口54输送切削液的送液通道，本发明中，送液通道可以另外开设于机体10上的通道，也可以是采用上述的冷却机构中的通道，具体的是，在机体10上设置有一上端部通过进液孔122与冷却间隙61连通的进液通道121，该进液通道121的下端部延伸至机体10的下端面，进液通道121的底端部封装有一堵头123，在一些需要输送切削液的加工过程中，可以拆卸上述的堵头123，使进液通道121的下端部与切削液进口54连通，通过冷却液进口101输送切削液，切削液进入到冷却间隙61后，顺延进液通道121、切削液进口54以及万向喷嘴55被输送到工件表面。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高速直联主轴，其特征在于，包括，

机体；

穿接在机体内部的轴芯，该轴芯通过分别设置在机体上下端部的上轴承和下轴承枢接于机体内，轴芯的底端部设置有一直径由上至下依次增大的锥状孔；

活动的穿接在轴芯内部的拉杆，拉杆的下端部连接有一与锥状孔匹配且用于固定刀具的拉爪，拉杆的上端部固定有一打刀盘，打刀盘穿接在轴芯上开设的长孔内且可在该长孔的上端部和下端部之间活动；

安装在轴芯和拉杆之间的复位弹簧，该复位弹簧用于提供一个将拉杆向上顶压的弹性应力；

油缸组件，其包括位于机体顶端部上方的缸体、以及安装在缸体内部且用于向下顶压打刀盘的活塞；缸体上活动的穿接有多个连接件，该连接件穿过缸体下端部的部分固定连接在机体上，连接件上套接有一弹性元件，该弹性元件被限定在连接件上端部突出于缸体的部分和缸体之间，且该弹性元件用于提供一个将缸体向下顶压的弹性应力。

2.如权利要求1所述的高速直联主轴，其特征在于，连接件为预紧螺钉，该多个预紧螺钉均匀分布于机体上；预紧螺钉的螺杆部活动穿接在缸体上，且预紧螺钉螺杆下端部穿出缸体的部分螺接于机体，弹性元件为一套在预紧螺钉的螺杆上并被限定在缸体和预紧螺钉的螺帽之间的弹簧。

3.如权利要求2所述的高速直联主轴，其特征在于，机体的顶端部固定连接有一顶压于上轴承上端面的上轴承压盖，预紧螺钉螺接在上轴承压盖上。

4.如权利要求1所述的高速直联主轴，其特征在于，机体外部套设有一机体外套，该机体外套的两端部与机体密闭连接，机体外套与机体之间形成一个冷却间隙。

5.如权利要求4所述的高速直联主轴，其特征在于，机体上开设有冷却液输入通道和冷却液输出通道；冷却液输入通道的一端连通至冷却间隙、另一端延伸至机体的表面形成一冷却液进口；冷却液输出通道的一端连通至冷却间隙、另一端延伸至机体的表面形成一冷却液出口。

6.如权利要求1所述的高速直联主轴，其特征在于，机体的下端部固定连接有一套在轴芯外部的下端盖。

7.如权利要求6所述的高速直联主轴，其特征在于，该下端盖的内侧壁设置有一环形气槽，环形气槽与下端盖和轴芯之间的装配间隙连通；机体上设置有一进气通道，该进气通道的一端与环形气槽连通、另一端延伸至机体的表面形成一个进气口。

8.如权利要求7所述的高速直联主轴，其特征在于，轴芯上均匀分布有多个导气孔，导气孔的一端连通环形气槽、另一端延伸至锥状孔的表面。

9.如权利要求6所述的高速直联主轴，其特征在于，下端盖的下表面均匀分布有多个切削液出口，机体上设置有用于向切削液出口输 送切削液的送液通道，切削液出口处安装有万向喷嘴。