CN105081853B - 一种用于铣镗床的直线进给机构 - Google Patents

一种用于铣镗床的直线进给机构 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种用于铣镗床的直线进给机构，所述铣镗床具有滑枕、具有中心孔的主轴以及驱动装置，所述滑枕具有腔室，所述主轴设置于所述滑枕的腔室内，其特征在于，所述直线进给机构包括：第一端设置于所述主轴的中心孔内，第二端延伸至所述滑枕外部并且与所述驱动装置相关联的滚珠丝杠；设置于所述滚珠丝杠上的滚珠丝杠螺母，设置于所述滚珠丝杠上的滚珠丝杠螺母，所述滚珠丝杠螺母与所述主轴通过轴承轴向固定连接。本申请提供的直线进给机构的滚珠丝杠和镗轴同轴设置，消除传动时产生的附加扭矩，提升了传动精度和运动平稳性。滚珠丝杠采用一端固定另一端自由的设置在镗轴内的形式，减小了滑枕长度，结构紧凑，占用空间小。

Description

一种用于铣镗床的直线进给机构
技术领域
本发明涉及铣镗床领域，特别涉及用于铣镗床的直线进给机构。
背景技术
目前，用于铣镗床的直线进给机构大致有两种。如图1所示，一种直线进给机构包括滑枕1’和设置于其内部的镗轴2’，在滑枕1’的后部还安装有车尾3’。滚珠丝杠4’的前端穿过固定在滑枕1’内部的滚珠丝杠螺母5’与镗轴2’连接，其后端设置在车尾3’内部。车尾3’内与滚珠丝杠4’平行的设置有直线导轨6’，滚珠丝杠4’位于车尾3’内部的一端设置能够与直线导轨6’相配合的滑块7’。因此，滚珠丝杠4’被前端的滚珠丝杠螺母5’以及后端的直线导轨6’和滑块7’支撑，当滚珠丝杠螺母5’转动时，设置在其后端的滑块7’及滚珠丝杠4’沿着直线导轨6’运动，滚珠丝杠4’的前端推动镗轴2’运动，从而完成进给动作。此外，滚珠丝杠4’为空心结构，其内部设置有松刀杆8’，松刀杆8’的尾端为刀具内冷的进水口。
这种直线进给机构由于存在车尾结构，因此占地面积大，以镗轴行程为12m为例，有车尾结构的主机需占空间比无车尾结构的主机需占空间多24.96㎡。另外，松刀杆8’的长度很长，惯性大，容易在高速转动时产生噪音和振动，影响加工精度。再者，由于松刀杆8’长度过长，因此需要拼接组成。松刀力较大时，会导致松刀杆8’弯曲。使用一段时间后，松刀杆8’接头处会泄露，从而造成滑枕中的润滑油和内冷水混合，清洗不便，费时费力。
如图2和3所示，另外一种直线进给机构包括滑枕1”和设置于其内部的镗轴2”。滑枕1”的内部设置有直线导轨3”，镗轴2”的尾部设置与直线导轨3”相配合的滑块4”。滚珠丝杠5”的一端设置在滑枕1”内部，另一端伸出滑枕1”并且与驱动装置相关联。滚珠丝杠螺母6”设置于滚珠丝杠5”之上，并且与镗轴2”相关联。因此，滚珠丝杠5”在驱动装置的带动下转动时，可以将动力通过滚珠丝杠螺母6”传导至镗轴2”，推动其直线运动。
这种直线进给机构的滚珠丝杠5”和镗轴2”之间存在力臂，滚珠丝杠5”进给推拉镗轴2”时会产生附加的弯矩，进而影响镗轴2”的定位精度。此外，由于滚珠丝杠5”、镗轴2”以及直线导轨3”处于很小的封闭腔室内，因此，三者的相互平行度、共面位置精度难以保证，从而影响传动刚性和传动精度。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于铣镗床的直线进给机构，所述铣镗床具有滑枕、具有中心孔的主轴以及驱动装置，所述滑枕具有腔室，所述主轴设置于所述滑枕的腔室内，其特征在于：
所述直线进给机构包括：第一端设置于所述主轴的中心孔内，第二端延伸至所述滑枕外部并且与所述驱动装置相关联的滚珠丝杠；
设置于所述滚珠丝杠上的滚珠丝杠螺母；
固定地套设于所述滚珠丝杠螺母上的轴承套；
固定地设置于所述主轴的中心孔内，且套设于所述滚珠丝杠的第一端上的第一套筒，所述轴承套和所述第一套筒之间具有第一间隙；
所述轴承套和所述第一套筒通过设置于所述第一间隙内的轴承轴向固定连接；
套设于所述滚珠丝杠的第一端上的第二套筒，所述第二套筒位于所述第一套筒内且和所述第一套筒之间具有第二间隙；所述轴承套和所述第一套筒具有供冷却液体进入的相互连通的通道，所述通道与所述第二间隙相连；
所述第二套筒具有与刀具的中心孔连通的孔。
在本发明的一些实施方式中，为了使主轴和滚珠丝杠能够同轴，并且滚珠丝杠螺母能够推动主轴更为平稳地沿直线运动，所述用于铣镗床的直线进给机构包括固定的设置于所述滑枕的腔室内的管状的第三套筒，所述主轴的后端设置于所述第三套筒内，所述第三套筒的筒壁上开设导向槽；所述轴承套上设置能够与所述导向槽配合的导向键。
所述主轴既要发生回转运动，又要发生直线移动，而滚珠丝杠螺母只作直线移动，利用轴承将主轴的旋转运动与滚珠丝杠螺母的直线运动分开，避免相互干涉。
工作时，冷却液体可以采用水，其经由设置于轴承套上的开口流经轴承套和第一套筒形成的通道中，最后由第二套筒的孔排至刀具的中心孔，进而喷洒至刀具前端和工件上，以达到降温的目的。这样设置，可以保持刀具始终在较为适宜的条件下工作。
在本发明的一些实施方式中，所述第一套筒与所述轴承套之间的相互连通的通道两侧具有环形腔室，所述环形腔室内设置有回转密封圈。
位于通道左侧和右侧的两组回转密封圈一方面把主轴的旋转运动与轴承套间隔开，另一方面保证冷却液不会泄漏到轴承、第三套筒及主轴的间隙内，避免冷却液腐蚀轴承、第三套筒及主轴。
在本发明的一些实施方式中，为了更换刀具，所述的用于铣镗床的直线进给机构还设置了松刀装置，包括：固定的设置于所述滚珠丝杠螺母上的缸体，所述缸体具有用于供液压油进入的开口，并且所述缸体与所述滚珠丝杠螺母之间具有环形空间；设置于所述环形空间内的活塞，所述活塞的一部分延伸至所述缸体的外部并且与所述第二套筒的位置相应，所述活塞具有占用状态和闲置状态；当所述活塞处于占用状态时，其抵靠在所述第二套筒上以使所述第二套筒发生移动；当所述活塞处于闲置状态时，其与所述第二套筒相间隔。
在本发明的一些实施方式中，所述的用于铣镗床的直线进给机构包括：设置于所述驱动装置输出轴上的第一带轮；设置于所述滚珠丝杠的第二端上的第二带轮，所述第二带轮的直径大于所述第一带轮；设置于所述第一带轮和所述第二带轮之间的同步齿形带。
在本发明的一些实施方式中，所述的用于铣镗床的直线进给机构包括：用于套设在所述滚珠丝杠第二端上的轴承座，所述轴承座位于所述第二带轮和所述滑枕之间并且与所述滑枕固定连接；设置于所述滚珠丝杠第二端和所述轴承座之间的轴承。
在本发明的一些实施方式中，所述滑枕具有第一腔室，所述的用于铣镗床的直线进给机构还包括：具有第二腔室的电机座，所述电机座具有与所述第二腔室连通的上部开口以及下部开口，所述滚珠丝杠的第二端经由所述下部开口进入所述第二腔室内，所述驱动装置的输出轴经由所述上部开口进入所述第二腔室内，所述第一带轮、所述第二带轮以及所述同步齿形带设置于所述腔室内。
本发明所提供的直线进给机构的滚珠丝杠和主轴同轴设置，消除传动时产生的附加扭矩，提升了传动精度和运动平稳性。滚珠丝杠采用一端固定另一端自由的设置在镗轴内的形式，减小了滑枕长度，结构紧凑，占用空间小。
附图说明
图1为现有技术中的用于铣镗床的直线进给机构的剖面结构示意图；
图2为现有技术中另一用于铣镗床的直线进给机构的侧剖面结构示意图；
图3为图2中的另一用于铣镗床的直线进给机构的横剖面结构示意图；
图4为本发明一实施方式的直线进给机构的剖面示意图；
图5为图4中E-E截面的示意图；
图6为图4中A部分(直线进给机构后端)的剖面示意图；
图7为图4中B部分(直线进给机构前端)的剖面示意图。
具体实施方式
参照图4所示，滑枕1具有贯穿的腔室，第三套筒5固定设置于腔室内。第三套筒5的一部分用于套设在主轴2的后端之上。第三套筒5的两端分别与滑枕1的A端以及B端固定，以使得第三套筒5的轴线与主轴2的轴线重合。主轴2具有中心孔。滚珠丝杠3的第一端进入主轴2的中心孔，第二端则延伸至滑枕1的外部，并与驱动电机相关联，因此，滚珠丝杠3还具有延伸至主轴2之外但仍处于第三套筒5之内的中部。
滚珠丝杠3的中部设置有与其匹配的滚珠丝杠螺母4，并且在其外侧固定地套装轴承套7。轴承套7的右端与主轴2通过轴承8轴向固定连接，因此，当滚珠丝杠3正向或者反向旋转时，滚珠丝杠螺母4的直线运动能够通过轴承套7传导至主轴2，以使主轴2向左或者向右运动，同时能够保证主轴2能够进行旋转运动。
结合图5，其显示了图4中E-E截面的示意图，具体而言，显示了第三套筒5和轴承套7的配合关系，未示出设置于轴承套7内的其它部件。第三套筒5设置于滑枕1的腔室内，其套设于轴承套7。第三套筒5上对称地开设有两条长条形的导向槽C，导向槽C可以贯穿第三套筒5的筒壁，也可以仅设开设于第三套筒5的内表面之上。参照图6所示，轴承套7上向着远离轴线的方向设置有导向键D，导向键D可以和轴承套7一体成型，也可以单独设置。因此，轴承套7在导向键D的限制下，只能够沿着第三套筒5上的导向槽C直线运动。第三套筒5和滑枕1之间的间隙为0～0.005mm，导向槽C的对称度为0.01mm，轴线平行度为0.01mm，导向键D和导向槽C之间采用0.015mm的小间隙配合。本领域技术人员应当能够理解，在不设置轴承套7的情况下，滚珠丝杠螺母4可以设计成能够满足要求的形状，并且导向键D可以设置在其之上，此时，滚珠丝杠螺母4可以通过轴承8与主轴2轴向固定连接。
在另外一个实施方式中，参照图4，滚珠丝杠3上套设了管状的第一套筒6。第一套筒6与主轴2固定连接。第一套筒6与轴承套7之间具有第一间隙，该第一间隙内设置有轴承8，轴承套7通过轴承8与第一套筒6连接。因此，当主轴2旋转时，其能够带动第一套筒6相对于轴承套7旋转，设置于第一间隙内的轴承8起到保证主轴2能够旋转，并且减小摩擦的作用。由于轴承套7和滚珠丝杠螺母4固定连接，因此，滚珠丝杠螺母4的直线运动仍然可以通过轴承套7、轴承8以及第一套筒6传导至主轴2。那么，主轴2可以同时做旋转运动以及直线运动。
结合图6和7，由于安装在主轴2前端的刀具在加工工件的过程中会产生热量，因此需要设置合适的冷却方式，以使得刀具的温度保持在适宜的范围内。具体地，在第一套筒6之内设置第二套筒14，则第二套筒14位于滚珠丝杠3和第一套筒6之间。第一套筒6和第二套筒14之间的一部分具有第二间隙18。如图6所示，最外侧的轴承套7上具有供冷却液体进入的第一开口17，并且轴承套7的内部以及第一套筒6的内部均设置有相互连通的供冷却液体流过的通道，通道的两端分别连接着第一开口17以及第二间隙18。因此，冷却液体依次经过开口17、轴承套7和第一套筒6的通道进入第一套筒6和第二套筒14之间的第二间隙18。第二套筒14的前端(如图所示的B端)具有与刀具的中心孔相通的孔19，冷却液体能够通过孔19进入刀具的中心孔内，并能够从刀具的尖端喷到刀具和工件上，进而冷却刀具和工件，以保证它们在适宜的工作环境下使用。冷却液体通常使用水。另外，第一套筒6与轴承套7之间的相互连通的通道两侧具有环形腔室，环形腔室内设置有回转密封圈27，其一方面把主轴2的旋转运动与轴承套7间隔开，另一方面保证冷却液不会泄漏到轴承8、第三套筒5及主轴2的间隙内，避免冷却液腐蚀轴承8、第三套筒5及主轴2。
仍然参照图4，另外一种实施方式中，所提供的直线进给机构还具有松刀油缸，其包括设固定置于滑枕1中空的腔室内部的缸体10以及缸盖11，它们与滚珠丝杠螺母4组成环形的空间以用于填充活塞9。应当能够理解，缸体10和缸盖11可以一体成型，在此分开设置仅是为了装配方便。活塞9能够左右移动的设置于上述空间内，并且在受到挤压时能够与第二套筒14相互接触。具体而言，当液压油从第二开口12进入松刀油缸内部时，活塞9在液压油的作用下向右移动，第三套同14被活塞9推动，进而对碟簧15进行压缩。拉爪16在碟簧15压缩时完成松刀动作。在此情况下，轴承套7设置于缸体10的外围。
如图4和图6所示，滚珠丝杠3的第二端由滑枕1的腔室伸出。轴承座20具有能够容纳滚珠丝杠3第二端的中心孔，且轴承座20与滑枕1的外表面固定连接。轴承座20和滚珠丝杠3的第二端之设置有角接触组合轴承26，并且通过挡油盘和回转密封环密封。
滚珠丝杠3的第二端最终进入电机座22之内，并且在处于电机座22内的部分上设置有第二带轮25。电机21的输出轴同样进入电机座22之内，并在其输出轴上设置有第一带轮23，第一带轮23的直径小于第二带轮25的直径。同步齿形带24设置于电机座22内并且位于第一带轮23和第二带轮25之间，以将电机21输出轴的动力传导至滚珠丝杠3。
以上对本发明的各种实施例进行了详细说明。本领域技术人员将理解，可在不偏离本发明范围(由所附的权利要求书限定)的情况下，对实施方案进行各种修改、改变和变化。对权利要求范围的解释应从整体解释且符合与说明一致的最宽范围，并不限于示例或详细说明中的实施范例。

Claims (7)

1.一种用于铣镗床的直线进给机构，所述铣镗床具有滑枕(1)、具有中心孔的主轴(2)以及驱动装置(21)，所述滑枕(1)具有腔室，所述主轴(2)设置于所述滑枕(1)的腔室内，其特征在于，所述直线进给机构包括：第一端设置于所述主轴(2)的中心孔内，第二端延伸至所述滑枕(1)外部并且与所述驱动装置(21)相关联的滚珠丝杠(3)；
设置于所述滚珠丝杠(3)上的滚珠丝杠螺母(4)；
固定地套设于所述滚珠丝杠螺母(4)上的轴承套(7)；
固定地设置于所述主轴(2)的中心孔内，且套设于所述滚珠丝杠(3)的第一端上的第一套筒(6)，所述轴承套(7)和所述第一套筒(6)之间具有第一间隙；
所述轴承套(7)和所述第一套筒(6)通过设置于所述第一间隙内的轴承(8)轴向固定连接；
套设于所述滚珠丝杠(3)的第一端上的第二套筒(14)，所述第二套筒(14)位于所述第一套筒(6)内且和所述第一套筒(6)之间具有第二间隙；所述轴承套(7)和所述第一套筒(6)具有供冷却液体进入的相互连通的通道，所述通道与所述第二间隙相连；
所述第二套筒(14)具有与刀具的中心孔连通的孔(19)。
2.根据权利要求1所述的用于铣镗床的直线进给机构，其特征在于，包括：
固定的设置于所述滑枕(1)的腔室内的管状的第三套筒(5)，所述主轴(2)的后端设置于所述第三套筒(5)内，所述第三套筒(5)的筒壁上开设导向槽(C)；
所述轴承套(7)上设置能够与所述导向槽(C)配合的导向键(D)。
3.根据权利要求2所述的用于铣镗床的直线进给机构，其特征在于，所述第一套筒(6)与所述轴承套(7)之间的相互连通的通道两侧具有环形腔室，所述环形腔室内设置有回转密封圈(27)。
4.根据权利要求3所述的用于铣镗床的直线进给机构，其特征在于，包括：
固定的设置于所述滚珠丝杠螺母(4)上的缸体(10)，所述缸体(10)具有用于供液压油进入的开口(12)，并且所述缸体(10)与所述滚珠丝杠螺母(4)之间具有环形空间；
设置于所述环形空间内的活塞(9)，所述活塞(9)的一部分延伸至所述缸体(10)的外部并且与所述第二套筒(14)的位置相应，所述活塞(9)具有占用状态和闲置状态；
当所述活塞(9)处于占用状态时，其抵靠在所述第二套筒(14)上以使所述第二套筒(14)发生移动；
当所述活塞(9)处于闲置状态时，其与所述第二套筒(14)相间隔。
5.根据权利要求1所述的用于铣镗床的直线进给机构，其特征在于，包括：
设置于所述驱动装置(21)输出轴上的第一带轮(23)；
设置于所述滚珠丝杠的第二端上的第二带轮(25)，所述第二带轮(25)的直径大于所述第一带轮；
设置于所述第一带轮(23)和所述第二带轮(25)之间的同步齿形带(24)。
6.根据权利要求5所述的用于铣镗床的直线进给机构，其特征在于，包括：
用于套设在所述滚珠丝杠(3)第二端上的轴承座(20)，所述轴承座(20)位于所述第二带轮(25)和所述滑枕(1)之间并且与所述滑枕(1)固定连接；
设置于所述滚珠丝杠(3)第二端和所述轴承座(20)之间的轴承(26)。
7.根据权利要求6所述的用于铣镗床的直线进给机构，其特征在于，包括：
所述滑枕(1)具有第一腔室；
具有第二腔室的电机座(22)，所述电机座(22)具有与所述第二腔室连通的上部开口以及下部开口，所述滚珠丝杠(3)的第二端经由所述下部开口进入所述第二腔室内，所述驱动装置(21)的输出轴经由所述上部开口进入所述第二腔室内，所述第一带轮(23)、所述第二带轮(25)以及所述同步齿形带(24)设置于所述第二腔室内。
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