CN105772749A - 一体式机床床头箱 - Google Patents

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万志农
余春泉
卢东
魏永花
魏永胜
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    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
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Abstract

本发明提供了一种一体式机床床头箱，包括箱体以及穿设于箱体的主轴，主轴中设有供工件轴向穿出的轴孔，箱体内设有电机，该电机包括定子、可旋转地安装在定子中心处的转子和穿设于转子中心的轴孔，所述主轴穿过该轴孔，使主轴随电机的运转而转动；同时箱体内设有采集控制器，并于箱体表面设有相应的数据采集孔，与相应机床的数据传输端连接，用于采集、传输所在机床的指令，并控制和调节所述电机的运转。本发明的床头箱与电机为一体，不存在皮带传动，大大减小了主轴在高速旋转时的离心力和振幅，提高了加工精度，同时大大减小了转动时的噪音，同时安装在机床时占用空间大大减小，可与各种规格的车、铣、磨床等机床配合安装，便于安装的同时，可对市场上大部分加工类机床的床头箱进行替换。

Description

一体式机床床头箱
技术领域
本发明涉及机床技术领域，具体涉及一种集成度较高的一体式机床床头箱。
背景技术
普通机床和数控机床在机械加工行业中被广泛应用。安装在上述机床上的床头箱一般包括箱体、内置有变速机构、外置有与伺服电机连接的传动机构，主轴穿过箱体与变速机构连接，主轴端部与机床夹持工件的夹具连接。驱动时，由电机通过皮带使传动机构转动，进而使传动机构带动变速机构转动，最后变速机构再带动主轴旋转工作。
此类床头箱的结构复杂，与伺服电机连接组合后需要占用机床床头的大量空间，且伺服电机通过多重连接结构最后使主轴转动，使得电机运转时能量损耗较大，负荷较大。其中的皮带、齿轮等均为损耗品，每使用一段时间后便需要更换，且此类床头箱密闭性较差，易使冷却液等液体以及金属废屑等渗入床头箱中，需要时常进行清洁，故而维护成本较高。由于伺服电机与床头箱间需通过多重传动，使得床头箱中主轴的离心力较大，运转时噪声较大的同时，转速越快振幅越大，故而主轴转速一般不超过2000r/min，难以满足现代机械加工中对加工工件对精度和粗糙度的要求。
发明内容
本发明所要解决的是上述中的技术问题，提供一种电机与床头箱集成为一体，且高速运转稳定，使得机床具有高加工精度的一体式机床床头箱。
本发明采用的技术方案为：
一体式机床床头箱，包括箱体以及穿设于箱体的主轴，该主轴中设有供工件轴向穿出的轴孔，其特征在于,
—箱体内设有电机，该电机包括定子、可旋转地安装在定子中心处的转子和穿设于转子中心的轴孔，所述主轴穿过该轴孔，主轴随电机的运转而转动；
—箱体内设有采集控制器，并于箱体表面设有相应的数据采集孔，与相应机床的数据传输端连接，用于采集、传输所在机床的指令，并控制和调节所述电机的运转。
所述箱体为合金钢制成，由前箱盖、箱身和后箱盖组成，三者的底部分布有用于与相应机床床头固定连接的螺纹孔，所述电机设于箱身内。
所述箱身与所述前箱盖、后箱盖的贴合面为光滑面，且箱身与所述前箱盖、后箱盖分别设有螺孔重合的螺纹孔，通过安装相应的螺杆，使箱身的前端和后端分别与前箱盖、后箱盖固定连接。
所述箱体内，于电机两端的主轴上，分别设有前轴承和后轴承，并同时固设相应的前轴承座和后轴承座。
所述箱体内，于主轴上，还设有由前锁紧螺母、后锁紧螺母A和后锁紧螺母B组成的自锁紧连接器，所述前锁紧螺母位于所述前轴承的内侧，所述后锁紧螺母A位于所述后轴承的外侧，所述后锁紧螺母B位于所述主轴的后端部。所述电机的定子外壁固定耦接有表面呈连续的螺口状的螺旋散热套筒，该螺旋散热套筒与所述箱体为间隙安装。
所述螺旋散热套筒表面外缘与所述箱体内壁的间隙值为1-5mm。
所述箱体的左箱壁，于所述螺旋散热套筒的左上侧的起始螺口前方，开有进液通孔；所述箱体的右箱壁，于所述螺旋散热套筒的右下侧的末尾螺口前方，开有出液通孔，同时螺旋散热套筒的两端还连接有密封圈，冷却液通过进液通孔流至螺旋散热套筒表面后，随螺纹方向回旋流动，而后经出液通孔流出。
所述进液通孔与出液通孔的孔柱，均与所述螺旋散热套筒的纵向轴面垂直，使进入的冷却液准确流入起始螺口中，回旋至末尾螺口的冷却液准确地进入出液通孔后流出。
本发明的技术效果为：
1、床头箱与电机为一体，不存在皮带传动，大大减小了主轴在高速旋转时的离心力和振幅，提高了加工精度，同时大大减小了转动时的噪音；
2、采用螺旋结构的散热筒对箱内的电机进行散热，并同时基于此结构辅以水冷散热，具有十分优异的散热效果，确保床头箱可长时间的高速运转；
3、形成一体式后，安装在机床时占用空间大大减小，可与各种规格的车、铣、磨床等机床配合安装，便于安装的同时，可对市场上大部分加工类机床的床头箱进行替换。
附图说明
图1为本发明的外部结构图；
图2为本发明的横剖结构图；
图3为本发明的螺旋散热套筒及其装配结构图。
图示说明：1-前箱盖、2-箱身、3-后箱盖、4-主轴、5-轴孔、6-电机、7-定子、8-转子、9-采集控制器、10-数据采集孔、11-前轴承、12-前轴承座、13-后轴承、14-后轴承座、15-前锁紧螺母、16-后锁紧螺母A、17-后锁紧螺母B、18-散热套筒、19-密封圈、20-进液通孔、21-出液通孔。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步地说明。
如图所示的一体式机床床头箱,通过将电机(6)设置于床头箱内部,摒弃了传统的床头箱结构需通过皮带或其他电机间接连接而带动主轴(4)转动的方式,形成集电机为一体的床头箱。
本发明的床头箱可适配于车床、磨床、铣床等多种类型的加工型机床，以下的实施例以安装在车床中为例。
如图1和图2所示的一体式机床床头箱，包括箱体，该箱体安装在车床的床头箱中，由合金钢制成且表面粗糙度均匀。箱体依次由位于前段的前箱盖(1)、位于中段的箱身(2)和位于尾段的后箱盖(3)组成，箱身(2)的前端面和后端面分别与前箱盖(1)和后箱盖(3)贴合，三者的相应贴合面均为光滑面，且箱身(2)与前箱盖(1)、后箱盖(3)分别设有螺孔重合的螺纹孔，通过安装相应的螺杆，使箱身(2)的前端和后端分别与前箱盖(1)、后箱盖(3)固定连接，并使贴合紧密而具有良好的密封性。同时前箱盖(1)、箱身(2)和后箱盖(3)的底端面，均对称分布有安装螺孔，箱体通过安装相应螺杆使其稳固地安装在车床的床头箱中。
床头箱设有穿设于箱体的主轴(4)，该主轴(4)并于箱体的两端即前箱盖(1)和后箱盖(3)的两端外突出，主轴(4)中设有与主轴(4)端面为同心圆的轴孔(5)，该轴孔(5)与车床的法兰孔的所在高度箱体且轴向一致，床头箱安装在车床时，需车加工的工件由该轴孔(5)穿出至法兰孔后进入车床的加工区内。
箱体内的中段，即箱身(2)内，安装有电机(6)，该电机(6)的安装轴向与上述主轴(4)的轴向一致。该电机(6)为伺服电机,使电机在各转速下均可稳定地线性输出,并不会发生不受控的自转现象,包括定子(7)、可旋转地安装在定子(7)中心处的转子(8)和穿设于转子(8)中心的轴孔(5)以及相应的绕组等，上述主轴(4)穿过该轴孔(5)并与其连接，使主轴(4)随电机(6)的运转而转动。现有的车床，特别是数控车床，均设有数据传输端，故而，本实施例床头箱的箱体内，设有用于控制和调节上述电机(6)运转的采集控制器(9)，并于箱体的后端面设有相应的数据采集孔(10)，与所在车床的数据传输端连接，用于采集、传输所在机床的指令，从而控制和调节电机(6)的运转。
箱体中，主轴(4)上于电机(6)的两端分别设有前轴承(11)和后轴承(13)，并对二者设有相应的前轴承座(12)和后轴承座(14)，用于在床头箱中电机(6)旋转的过程中，引导和支撑主轴(4)的旋转，使电机(6)带动主轴(4)平稳旋转。箱体中，于主轴(4)上还设有由前锁紧螺母(15)、后锁紧螺母A(16)和后锁紧螺母B(17)组成的自锁紧连接器。其中，前锁紧螺母(15)位于上述前轴承(11)的内侧，后锁紧螺母A(16)位于上述后轴承(13)的外侧，后锁紧螺母B(17)位于主轴(4)的后端部，在实际安装后使用时，工件经本实施例的床头箱的主轴(4)轴孔(5)，一端进入车床的加工区域后，将通过该自锁紧连接器将工件锁紧。
电机(6)内设于床头箱中形成一体，故而在电机(6)运转时，如何对电机(6)进行良好的散热，使电机(6)带动主轴(4)可长时间稳定地高速转动，将十分重要。故而，如图2和图3所示，电机(6)的定子(7)外壁固定耦接有表面呈连续的螺口状的螺旋散热套筒(18)，该螺旋散热套筒(18)由铝合金材质制成，其与所述箱体为间隙安装，间隙值为1-5mm。箱体的左箱壁，于螺旋散热套筒(18)的左上侧的起始螺口前方，开有进液通孔(20)，同时箱体的右箱壁，于螺旋散热套筒(18)的右下侧的末尾螺口前方，开有出液通孔(21)，进液通孔(20)与出液通孔(21)的孔柱，均与所述螺旋散热套筒(18)的纵向轴面垂直，且螺旋散热套筒(18)的两端还连接有密封圈(19)，避免冷却液渗入箱体内的其他区域中。冷却液通过进液通孔(20)准确地流入螺旋散热套筒(18)的起始螺口中，随螺纹方向回旋流动，冷却液最后回旋至末尾螺口并准确地进入出液通孔(21)后流出，依此循环。冷却液经过上述过程的循环，可将电机(6)运转过程中各个位置产生的热量在冷却液回旋的过程中有效吸收并最终流出，将使本实施例的床头箱具有十分优异散热效果，使床头箱中的电机(6)可在2000r/min-4000r/min的转速下持续地高速转动。
以上所述仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一体式机床床头箱，包括箱体以及穿设于箱体的主轴，该主轴中设有供工件轴向穿出的轴孔，其特征在于,
—箱体内设有电机，该电机包括定子、可旋转地安装在定子中心处的转子和穿设于转子中心的轴孔，所述主轴穿过该轴孔，主轴随电机的运转而转动；
—箱体内设有采集控制器，并于箱体表面设有相应的数据采集孔，与相应机床的数据传输端连接，用于采集、传输所在机床的指令，并控制和调节所述电机的运转。
2.根据权利要求1所述的一体式机床床头箱，其特征在于：所述箱体为合金钢制成，由前箱盖、箱身和后箱盖组成，三者的底部分布有用于与相应机床床头固定连接的螺纹孔，所述电机设于箱身内。
3.根据权利要求2所述的一体式机床床头箱，其特征在于：所述箱身与所述前箱盖、后箱盖的贴合面为光滑面，且箱身与所述前箱盖、后箱盖分别设有螺孔重合的螺纹孔，通过安装相应的螺杆，使箱身的前端和后端分别与前箱盖、后箱盖固定连接。
4.根据权利要求1所述的一体式机床床头箱，其特征在于：所述箱体内，于电机两端的主轴上，分别设有前轴承和后轴承，并同时固设相应的前轴承座和后轴承座。
5.根据权利要求4所述的一体式机床床头箱，其特征在于：所述箱体内，于主轴上，还设有由前锁紧螺母、后锁紧螺母A和后锁紧螺母B组成的自锁紧连接器，所述前锁紧螺母位于所述前轴承的内侧，所述后锁紧螺母A位于所述后轴承的外侧，所述后锁紧螺母B位于所述主轴的后端部。
6.根据权利要求1所述的一体式机床床头箱，其特征在于：所述电机的定子外壁固定耦接有表面呈连续的螺口状的螺旋散热套筒，该螺旋散热套筒与所述箱体为间隙安装。
7.根据权利要求6所述的一体式机床床头箱，其特征在于：所述螺旋散热套筒表面外缘与所述箱体内壁的间隙值为1-5mm。
8.根据权利要求6所述的一体式机床床头箱，其特征在于：所述箱体的左箱壁，于所述螺旋散热套筒的左上侧的起始螺口前方，开有进液通孔；所述箱体的右箱壁，于所述螺旋散热套筒的右下侧的末尾螺口前方，开有出液通孔，同时螺旋散热套筒的两端还连接有密封圈。
9.根据权利要求8所述的一体式机床床头箱，其特征在于：所述进液通孔与出液通孔的孔柱，均与所述螺旋散热套筒的纵向轴面垂直。
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