CN103752862A

CN103752862A - 壳式主轴模块

Info

Publication number: CN103752862A
Application number: CN201310664845.6A
Authority: CN
Inventors: 孙彦旭; 刘斌; 冯春亚; 张霞; 赵联银; 王彦平; 于艳东
Original assignee: LUNAN MACHINE-TOOL Co Ltd SHANDONG
Current assignee: LUNAN MACHINE-TOOL Co Ltd SHANDONG
Priority date: 2013-12-11
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2014-04-30

Abstract

一种提供集壳式套筒与主轴、轴承等于一体的主轴结构部件的壳式主轴模块，特征为：主轴前轴承为三联角接触球轴承，壳式套筒的右端有前端盖对三联角接触球轴承外圈进行限位，三联角接触球轴承内圈右侧安装有前隔套，三联角接触球轴承内圈左侧安装有平衡套，平衡套的左侧安装有精密螺母；主轴后轴承为两联角接触球轴承，两联角接触球轴承的两个轴承中间装有内隔套和外隔套，两联角接触球轴承内圈左侧和右侧分别安装有隔套，安装在壳式套筒的后端盖对两联角接触球轴承外圈进行限位。高精度编码器齿环热装在连接盘右端，C轴油压制动器装在连接盘左端。该结构的主轴模块结构简单，还利于简化机床结构，各单元可单独组装和更换，成本低、故障率低、易维护，功能广，代表着机床主轴部件的发展方向和推广普及。

Description

壳式主轴模块

技术领域

本发明涉及一种数控机床用壳式主轴结构部件，主要应用在数控机床或车铣中心中。

背景技术

主轴模块结构部件是数控机床上关键核心部件之一，它的好坏直接关系到机床的稳定性、可靠性，是数控机床的心脏。外部主电机通过同步带、带轮传动方式，将外部动力传递给机床的主轴，实现主轴的旋转切削功能，使用高转速、高精度、高刚性的主轴专用轴承，配有内置编码器和C轴制动器盘可实现主轴转速和位置的精确控制，故该主轴模块具有传动平稳、精度高、响应速度快、可靠性高的优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种集壳式套筒与主轴、轴承等零件于一体的主轴结构部件，为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种壳式主轴模块，包括壳式套筒、主轴、编码器齿环、轴承、连接盘，其特征是：主轴前轴承为三联角接触球轴承，壳式套筒的右端有前端盖对三联角接触球轴承外圈进行限位，三联角接触球轴承内圈右侧安装有前隔套，三联角接触球轴承内圈左侧安装有平衡套，平衡套的左侧安装有精密螺母；

主轴后轴承为两联角接触球轴承，两联角接触球轴承的两个轴承中间装有内隔套和外隔套，两联角接触球轴承内圈左侧和右侧分别安装有后隔套和隔套，安装在壳式套筒的后端盖对两联角接触球轴承外圈进行限位；

主轴的左端还安装有连接盘，连接盘与两联角接触球轴承之间安装有后隔套，安装在主轴左端的精密螺母将连接盘固定在主轴上。

进一步，所述的连接盘右端装有齿环式可分离编码器的编码器齿环，连接盘的左端上安装有C轴制动盘。

本发明的优点是:

该结构的主轴模块结构简单，还利于简化机床结构，各单元可单独组装和更换，是主轴结构优化和整合的创新，成本低、故障率低、易维护，代表着机床主轴部件的发展方向和推广普及。

附图说明

图1为本发明的主轴单元结构示意图。

图2为本发明的主轴单元安装连接示意图。

附图中：1、传动键；2、套；3、前端盖；4、前隔套； 5、三联角接触球轴承；6、平衡套； 7、壳式套筒；8、隔套； 9、外隔套； 10、编码器齿环；11、C轴制动盘；12、高精度编码器；13、精密螺母；14、主轴；15、内隔套；16、两联角接触球轴承； 17、后隔套；18、后端盖；19、连接盘； 20、油压制动器；21、动力卡盘；22、连接拉杆； 23、箱体； 24、制动器支架；25、液压回转油缸； 26、同步带； 27、螺钉。

具体实施方式

本发明将套筒、主轴、轴承、隔套、平衡套、螺母、连接盘、编码器齿环、C轴制动盘等组合为一体的主轴模块，属于数控机床用主轴部件集约整合创新。

本发明包括壳式套筒7、主轴14、编码器齿环10、前后轴承、连接盘19等零件。主轴14上装有主轴专用轴承、平衡套6、隔套、锁紧螺母、连接盘19，整体通过动平衡后，用前、后端盖压于壳式套筒7上刚性连成一体，使得本发明可以作为一个主轴模块部件装在机床箱体内。主轴模块后端轴承与套筒是游动的,一旦主轴14发热可以往后延伸,确保了主轴14前端零件的加工精度。

主轴模块在机床上配套使用了齿环式可分离编码器，编码器齿环10与连接盘19热装定在一起，高精度编码器12的测头与主轴14的箱体23固定在一起，高精度编码器12的测头与齿环留有规定的间隙；编码器齿环10都被固定安装在连接盘19上，编码器齿环10也会与主轴14同步旋转；编码器测头实时监测齿环的运动状况，并把信息回传给控制器，这样就实现了对主轴的旋转速度准确控制。

主轴前轴承为三联角接触球轴承5，后轴承为两联角接触球轴承16。前轴承内外圈固定，后轴承内圈固定外圈游动，前轴承外圈用前端盖3紧固外圈、内圈用精密螺母13调整轴承游隙提高轴承的精度与刚性，后轴承外圈游动可补偿高速下轴承温升带来的主轴14的伸长，内圈用精密螺母13调整轴承游隙提高轴承的精度与刚性，该结构配置速度高、精度高、刚性好、承载能力强，为实现对主轴14的速度和位置控制，配套使用的是齿环式可分离编码器。通过系统控制器对主电机通电，电机的旋转运动通过同步带26带动主轴14旋转，因编码器齿环被固定安装在连接盘19上，编码器齿环也会与主轴14同步旋转，编码器测头实时监测齿环的运动状况，并把信息回传给控制器，通过油压制动器20夹紧制动盘实现制动功能，这样就实现了对主轴的旋转速度和位置角度控制。

如图1所示，主轴14上装有前隔套4、平衡套6，用精密螺母13对三联角接触球轴承5固定在主轴14前端，主轴14后端装有隔套8、外隔套9、内隔套15，编码器齿环10热装在连接盘19上。精密螺母13将两联角接触球轴承16通过连接盘19、隔套固定在主轴14的左端。

主轴14上装好的零件整体统一动平衡后，卸下连接盘19，其余的零件一起装在壳式套筒7内，用螺钉把前端盖3固定在壳式套筒7上，主轴14与壳式套筒7刚性连接，然后装好后端盖18、连接盘19、精密螺母20，最后固定安装C轴制动盘11。

该结构配置速度高、精度高、刚性好、承载能力强。主轴轴承内圈与主轴、轴承外圈与套筒的配合间隙必须严格工艺控制。为解决主轴高速运转发热的问题，两联角接触球轴承１6与壳式套筒7是游动的,一旦主轴14发热可以往后延伸,保证主轴14、轴承处于良好的状态，确保了主轴14前端零件的加工精度。主轴模块与箱体23用八个螺钉27刚性固定一起，主轴14前端可装配筒夹夹头、动力卡盘21，后端可配液（汽）压回转油缸25，用连接拉杆22连接。

主轴电机通过同步带26把动力传给主轴14，带动主轴14旋转。系统控制器通过内置编码器对主轴的旋转速度和位置角度控制。机床在对零件铣削和钻不与主轴轴线同轴的孔时，系统控制器通过内置编码器对位置角度定位后，油压制动器20对C轴制动盘11夹紧固定（制动器通过支架与箱体联在一起），确保了机床铣削和钻孔的可靠稳定。

本发明是一种机床主轴模块，打破了原传统主轴结构的限制，把主轴上零件集约化为一个整体模块，有利于规模化制造，便于装配维护，该结构配置速度高、精度高、刚性好、承载能力强，响应快速、低噪音等优点，是机床主轴结构的重大创新。本发明利用专用优化设计的控制主轴模块，涉及到的机械结构、连接固定方式、速度旋转和角度定位和相关电气控制技术。

Claims

1.一种壳式主轴模块，包括壳式套筒（7）、主轴（14）、编码器齿环（10）、轴承、连接盘（19），其特征在于：主轴（14）前轴承为三联角接触球轴承（5），壳式套筒（7）的右端有前端盖（3）对三联角接触球轴承（5）外圈进行限位，三联角接触球轴承（5）内圈右侧安装有前隔套（4），三联角接触球轴承（5）内圈左侧安装有平衡套（6），平衡套（6）的左侧安装有精密螺母（13）；

主轴（14）后轴承为两联角接触球轴承（16），两联角接触球轴承（16）的两个轴承中间装有内隔套（15）和外隔套（9），两联角接触球轴承（16）内圈左侧和右侧分别安装有后隔套（17）和隔套（8），安装在壳式套筒（7）的后端盖（18）对两联角接触球轴承（16）外圈进行限位；

主轴（14）的左端还安装有连接盘（19），连接盘（19）与两联角接触球轴承（16）之间安装有后隔套（17），安装在主轴（14）左端的精密螺母（13）将连接盘（19）固定在主轴（14）上。

2.根据权利要求所述的壳式主轴模块，其特征在于：所述的连接盘（19）右端装有齿环式可分离编码器的编码器齿环（10），连接盘（19）的左端上安装有C轴制动盘（11）。