CN104028787B - 一种直联机械主轴结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直联机械主轴结构。该主轴结构增设卸力组件，卸力组件包括与油缸组件轴向固定的缓冲套以及与主轴轴向固定的反扣盘，缓冲套通过弹性件连接轴套；主轴旋转时，缓冲套紧贴于轴套上，反扣盘与缓冲套之间有轴向间隙；在打刀时，活塞的正向推力推动拉杆轴向运动并压缩轴向弹簧，活塞的反作用力拉动缓冲套脱离与轴套的接触并使缓冲套与反扣盘相互抵顶。本发明在工作时，油缸组件的活塞正向作用力传递到反扣盘上，而缓冲套在反向作用力的拉动下抵顶反扣盘，使得正向作用力和反向作用力相互抵消，因此打刀力便不会完全作用于轴承上，轴承受力得到减少，其使用寿命得到提高。

Description

一种直联机械主轴结构

技术领域

本发明涉及机床主轴，尤其涉及一种直联机械主轴结构。

背景技术

目前直连机械主轴油缸与轴套都是刚性连接；打刀机构的作用力在主轴各件上传递的力最终作用在轴承上(角接触球轴承)。例如BT40主轴的打刀力14000N，这些打刀力全部作用在主轴的轴承上。由于油缸的活塞产生作用力与反作用力。作用力推动拉杆压缩碟簧，碟簧力作用在主轴上，主轴上力作用在轴承上，而反作用力施加在后端盖上，力最终传送到轴套上，轴套又传给机床立柱的箱体上，所以在压缩碟簧的力全作用在主轴上，而主轴的力又传递轴承上，所以每次打刀时就会有打刀力最终完全作用在轴承上，对主轴的轴承寿命有较大的影响。

发明内容

本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷，而提供一种直联机械主轴结构，以减少施加在轴承上的打刀力，提高主轴的轴承使用寿命。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种直联机械主轴结构，包括主轴组件和用于提供打刀力的油缸组件，主轴组件包括固定连接于箱体的轴套、在轴套内旋转的主轴以及套设在主轴内并用于打刀或拉刀的拉杆，主轴与轴套之间设有轴承，拉杆与主轴之间套设有用于提供拉刀力的轴向弹簧，还包括卸力组件，卸力组件包括与油缸组件轴向固定的缓冲套以及与主轴轴向固定的反扣盘，缓冲套通过弹性件连接轴套；在主轴旋转时，弹性件使得缓冲套紧贴于轴套上，反扣盘与缓冲套之间留有轴向间隙；在打刀时，主轴停止转动，油缸组件的活塞的正向推力推动拉杆轴向运动并压缩轴向弹簧，油缸组件的活塞的反作用力拉动缓冲套脱离与轴套的接触并使得缓冲套与反扣盘相互抵顶。

进一步地，拉杆套设有用于传递打刀力的打刀盘，打刀盘与拉杆轴向固定；在打刀时，油缸组件的活塞通过打刀盘推动拉杆轴向运动。

进一步地，油缸组件还包括依次轴向固定连接的后端盖、油缸套和定位套，缓冲套轴向固定连接于定位套上，后端盖与油缸套之间形成的轴向空间限定活塞的轴向行程。

进一步地，弹性件包括螺钉以及套在螺钉上的压簧，螺钉贯穿缓冲套并固定连接于轴套上，压簧一端抵顶缓冲套，另一端抵顶螺钉头部的下表面。

进一步地，反扣盘与主轴螺纹连接，反扣盘与主轴之间还设有与主轴螺纹连接的防松盘，防松盘与反扣盘通过螺钉固定连接。

进一步地，轴向弹簧为碟型弹簧。

进一步地，直联机械主轴结构还包括套在主轴上的前法兰盘以及夹在前法兰盘与主轴之间的气流分配环，前法兰盘设有环绕于气流分配环的外壁的气流环形槽以及与气流环形槽贯通并用于为气流环形槽提供高压气流的供气通道，气流分配环均匀布设有与气流环形槽连通的通气孔，主轴外壁对应气流分配环的位置上设有与通气孔连通的环形沟槽。

进一步地，直联机械主轴结构还包括设在轴承与气流分配环之间并能跟随主轴转动的密封套筒，密封套筒包括前段和后段，前段的外侧轴向端面设有环形凹槽，气流分配环插入凹槽中形成迷宫式密封结构。迷宫式密封结构加上气流分配环的气密封结构形成双重密封结构，起到双重密封保护。

进一步地，前法兰盘设有用于容纳密封套筒的前段的容纳槽，密封套筒的前段与容纳槽内壁之间留有间隙，密封套筒的前段的外筒壁上设有用于截留外界杂质的方形锯齿槽。

进一步地，直联机械主轴结构还包括夹在前法兰盘与轴承的外圈之间的环形密封盖，密封盖套设于密封套筒的后段外表面。

进一步地，气流分配环与前法兰盘为过盈配合以使得气流分配环不会跟随主轴转动。

进一步地，通气孔为径向通气孔。

进一步地，通气孔的直径范围：0.2mm～1.5mm。因为要对主轴的环形沟槽喷射高压气流，所以通气孔直径不能太大，但是由于孔加工工艺难度及成本的限制，通气孔也不能太小。

进一步地，气密封分配环为铜环。气流分配环跟主轴之间的摩擦会磨损气流分配环的内壁，而铜是软材料且耐磨，当气密封分配环与钢件主轴发生摩擦时铜首先磨损且不会卡死。当磨损到有足够间隙时不再磨损。

进一步地，环形沟槽为直角三角形槽，其底面为斜边，其侧面为直角边，其侧面对应的内角指向前法兰盘的轴向外侧。环形沟槽的结构可以有效阻挡外界杂质通过，有利于外界杂质向外界排出。

进一步地，环形沟槽的最外侧超出气流分配环覆盖范围以直接连通前法兰盘与主轴之间的间隙，以便于外界杂质排出。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明增加了卸力组件，油缸组件的活塞正向作用力推动拉杆压缩轴向弹簧，作用力传递到主轴的反扣盘上，而活塞反向作用力传递到缓冲套上，缓冲套与轴套并非轴向完全固定，因此缓冲套在反向作用力的拉动下抵顶反扣盘，使得正向作用力和反向作用力相互抵消，因此打刀力便不会完全作用于轴承上，轴承受力得到减少，其使用寿命得到提高。

(2)本发明在传统气密封结构的结构上加设了气流分配环，让高压气流先通过气流环形槽，然后再通过气流分配环上均匀布设的通气孔喷射到主轴的环形沟槽上，能有效改善所形成的气密封层的气压分布均匀性，进而改善了在复杂工况下对微小杂质的密封，降低了对轴承的损坏，提高了轴承的使用寿命。

附图说明

图1为主轴的装配剖视图(上半部分为打刀时的剖视图，下半部分为主轴旋转时的剖视图)；

图2为图1中左边部分放大图；

图3为图2中区域A放大图(打刀)；

图4为图2中区域B放大图(主轴旋转)；

图5为图1中右边部分放大图；

图6为图5中区域C放大图。

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步介绍和说明。

本发明第一实施例的具体结构如图1至图4所示。

第一实施例的直联机械主轴结构包括主轴组件、用于提供打刀力的油缸组件以及卸力组件。

如图1所示，主轴11组件包括固定连接于箱体的轴套13、在轴套13内旋转的主轴11以及套设在主轴11内并用于打刀或拉刀的拉杆12。主轴11与轴套13之间设有轴承14，拉杆12与主轴11之间套设有用于提供拉刀力的轴向弹簧15。轴向弹簧15采用碟型弹簧。

如图1至图4所示，油缸组件包括活塞21以及依次轴向固定连接的后端盖22、油缸套23和定位套24。后端盖22与油缸套23之间形成的轴向空间限定活塞21的轴向行程。

如图1至图4所示，卸力组件包括与油缸组件轴向固定的缓冲套31以及与主轴11轴向固定的反扣盘32。

如图1至图4所示，缓冲套31的一端轴向固定连接于定位套24上，另一端则通过弹性件连接轴套13。弹性件包括螺钉33以及套在螺钉33上的压簧34，螺钉33贯穿缓冲套31并固定连接于轴套13上，压簧34一端抵顶缓冲套31，另一端抵顶螺钉33头部的下表面。弹性件使得缓冲套31在主轴11正常旋转时候能够紧贴于轴套13端面。

如图1至图4所示，拉杆12外套设有用于传递打刀力的打刀盘17，打刀盘17与拉杆12轴向固定。在打刀时，油缸组件的活塞21通过打刀盘17推动拉杆12轴向运动。

如图1至图4所示，反扣盘32与主轴11螺纹连接，反扣盘32与主轴11之间还设有与主轴11螺纹连接的防松盘35，防松盘35与反扣盘32通过螺钉固定连接。

如图4所示，在主轴11旋转时，弹性件使得缓冲套31紧贴于轴套13上，反扣盘32与缓冲套31之间留有轴向间隙。如图2和3所示，在打刀时，主轴11停止转动，油缸组件的活塞21的正向推力通过打刀盘17推动拉杆12轴向运动并压缩轴向弹簧15，油缸组件的活塞21的反作用力拉动缓冲套31脱离与轴套13的接触并使得缓冲套31与反扣盘32相互抵顶。

第二实施例

本发明第二实施例的具体结构如图1、图5和图6所示。

如图1、图5和图6所示，第二实施例的机械主轴结构还包括套在主轴11上的前法兰盘16以及夹在前法兰盘16与主轴11之间的并与前法兰盘16过盈配合的铜制的气流分配环41。其他实施例中，气流分配环也可以使用其他软金属制成。

如图1、图5和图6所示，前法兰盘16设有环绕于气流分配环41的外壁的气流环形槽161以及与气流环形槽161贯通并用于为气流环形槽161提供高压气流的供气通道162。气流分配环41均匀布设有与气流环形槽161连通的通气孔411。主轴11外壁对应气流分配环41的位置上设有与通气孔411连通的环形沟槽12、13、14。高压气流从供气通道162进入气流环形槽161，在气流环形槽161形成环形的高压气流层，高压气流在从气流分配环41的通气孔411喷射到主轴11外壁的环形沟槽12、13、14，在环形沟槽12、13、14形成高压气密层，从而达到气密封的效果。

如图1、图5和图6所示，第二实施例中环形沟槽12、13、14均为直角三角形槽，其底面为斜边，其侧面为直角边，其侧面对应的内角指向前法兰盘16的轴向外侧。在其他实施例中，环形沟槽的侧面与底面相交处可以做成圆角，这可以使得外界杂物更容易离开环形沟槽。

如图1、图5和图6所示，在第二实施例中，环形沟槽12、13、14共三个，而通气孔411正对着中间的环形沟槽13。最外面的那个环形沟槽12的最外侧超出气流分配环41覆盖范围以直接连通前法兰盘16与主轴11之间的间隙。

如图1、图5和图6所示，第二实施例中通气孔411有15个，每个通气孔411的直径为1.5mm，其他实施例中通气孔的直径可以从0.2mm～1.5mm之间选择。同时本实施例中的通气孔411为径向通气孔411，在其他实施例中的通气孔可以不指向气流分配环的轴线，并且通气孔可以相对于径向偏离统一方向并且偏离统一的角度，使得高压气流在环形沟槽内形成更快的环形气流，其气密封效果更佳。

如图1、图5和图6所示，第二实施例中的供气通道162只有1个，而在其他实施例中，供气通道可以设置多于1个，并且供气通道绕着主轴11旋转轴均匀分布，这样可以使得气流压力的分布更加的均匀。

如图1、图5和图6所示，机械主轴结构还包括设在轴承14与气流分配环41之间并能跟随主轴11转动的密封套筒42。密封套筒42包括后段421和前段422，前段422直径比后段421直径大。前段422的外侧轴向端面设有环形凹槽423，气流分配环41插入凹槽423中形成迷宫式密封结构。前法兰盘16设有用于容纳密封套筒42的前段422的容纳槽163。密封套筒42的前段422与容纳槽163内壁之间留有间隙，密封套筒42的前段422的外筒壁上设有用于截留外界杂质的方形锯齿槽424。

如图1、图5和图6所示，机械主轴结构还包括夹在前法兰盘16与轴承14的外圈之间的环形密封盖43，密封盖43套设于密封套筒42的后段421外表面。

以上陈述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。

Claims (10)

1.一种直联机械主轴结构，包括主轴组件和用于提供打刀力的油缸组件，主轴组件包括固定连接于箱体的轴套、在轴套内旋转的主轴以及套设在主轴内并用于打刀或拉刀的拉杆，主轴与轴套之间设有轴承，拉杆与主轴之间套设有用于提供拉刀力的轴向弹簧，其特征在于，还包括卸力组件，卸力组件包括与油缸组件轴向固定的缓冲套以及与主轴轴向固定的反扣盘，所述缓冲套通过弹性件连接轴套；在主轴旋转时，弹性件使得缓冲套紧贴于轴套上，反扣盘与缓冲套之间留有轴向间隙；在打刀时，主轴停止转动，所述油缸组件的活塞的正向推力推动拉杆轴向运动并压缩轴向弹簧，油缸组件的活塞的反作用力拉动缓冲套脱离与轴套的接触并使得缓冲套与反扣盘相互抵顶。

2.如权利要求1所述的直联机械主轴结构，其特征在于，所述拉杆套设有用于传递打刀力的打刀盘，所述打刀盘与拉杆轴向固定；在打刀时，油缸组件的活塞通过打刀盘推动拉杆轴向运动。

3.如权利要求1所述的直联机械主轴结构，其特征在于，所述油缸组件还包括依次轴向固定连接的后端盖、油缸套和定位套，所述缓冲套轴向固定连接于定位套上，后端盖与油缸套之间形成的轴向空间限定活塞的轴向行程。

4.如权利要求1所述的直联机械主轴结构，其特征在于，所述弹性件包括螺钉以及套在螺钉上的压簧，螺钉贯穿缓冲套并固定连接于轴套上，压簧一端抵顶缓冲套，另一端抵顶螺钉头部的下表面。

5.如权利要求1所述的直联机械主轴结构，其特征在于，所述反扣盘与主轴螺纹连接，所述反扣盘与主轴之间还设有与主轴螺纹连接的防松盘，所述防松盘与反扣盘通过螺钉固定连接。

6.如权利要求1所述的直联机械主轴结构，其特征在于，所述轴向弹簧为碟型弹簧。

7.如权利要求1至6任一项所述的直联机械主轴结构，其特征在于，还包括套在主轴上的前法兰盘以及夹在前法兰盘与主轴之间的气流分配环，所述前法兰盘设有环绕于气流分配环的外壁的气流环形槽以及与气流环形槽贯通并用于为气流环形槽提供高压气流的供气通道，所述气流分配环均匀布设有与气流环形槽连通的通气孔，所述主轴外壁对应气流分配环的位置上设有与通气孔连通的环形沟槽。

8.如权利要求7所述的直联机械主轴结构，其特征在于，还包括设在轴承与气流分配环之间并能跟随主轴转动的密封套筒，所述密封套筒包括前段和后段，前段的外侧轴向端面设有环形凹槽，所述气流分配环插入所述凹槽中形成迷宫式密封结构。

9.如权利要求8所述的直联机械主轴结构，其特征在于，所述前法兰盘设有用于容纳密封套筒的前段的容纳槽，所述密封套筒的前段与容纳槽内壁之间留有间隙，所述密封套筒的前段的外筒壁上设有用于截留外界杂质的方形锯齿槽。

10.如权利要求8所述的直联机械主轴结构，其特征在于，还包括夹在前法兰盘与轴承的外圈之间的环形密封盖，所述密封盖套设于密封套筒的后段外表面。