CN106002432B - 用于机床转轴的锁紧装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种用于机床转轴的锁紧装置，所述机床包括转轴和环绕所述转轴的基体，所述转轴和所述基体之间具有间隙，包括固定地套设于所述转轴上的锁紧环；设置于所述间隙内的本体，所述本体的一侧和所述基体固定连接，所述本体具有腔室，所述锁紧环的至少一部分能够置于所述腔室内，所述本体用于和所述锁紧环接触的面为膨胀弹性面；所述锁紧环和所述本体配置成：当所述膨胀弹性面膨胀时，所述锁紧环被所述本体锁紧；当所述膨胀弹性面处于常态或收缩状态时，所述锁紧环能够自由转动。本发明提供的锁紧装置极大地简化了结构，降低故障率且其环绕转轴分布，避免局部受力而影响转轴的回转精度。

Description

用于机床转轴的锁紧装置

技术领域

本发明涉及数控机床领域，特别涉及一种用于数控机床转轴的锁紧装置，尤其适用于五轴联动机床摆头的转轴的锁紧装置。

背景技术

目前，现有的五轴联动机床的关键部件包括摆头。在工作时，摆头的转轴需要被较大的锁紧力锁紧，以保证切削过程中摆头的转轴不会因为切削力而发生转动。因此需要提供可靠的锁紧装置。

常见的刹紧方式包括：利用活塞式油缸/气缸锁紧摆头转轴；采用径向环抱形式，以液压锁紧转轴。

第一种锁紧装置需要较大的空间以用于安装环形油缸，在锁紧过程中容易因偏载而过度磨损密封元件，从而增加维修频率。

第二种锁紧装置则因安装空间有限，因而需要更大的液压夹紧力以保证获得较大的力矩。此外，其所采用的环形薄壁弹性元件的加工难度高。

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机床转轴的锁紧装置，所述机床包括转轴和环绕所述转轴的基体，所述转轴和所述基体之间具有间隙，其特征在于，所述锁紧装置包括：

固定地套设于所述转轴上的锁紧环；

设置于所述间隙内的本体，所述本体的一侧和所述基体固定连接，所述本体具有腔室，所述锁紧环的至少一部分能够置于所述腔室内，所述本体用于和所述锁紧环接触的面为膨胀弹性面；

所述锁紧环和所述本体配置成：

当所述膨胀弹性面膨胀时，所述锁紧环被所述本体锁紧；

当所述膨胀弹性面处于常态或收缩状态时，所述锁紧环能够自由转动。

在本发明的一些实施方式中，所述锁紧环的截面呈“L”形，所述锁紧环内侧的弯折处设置有向内凹陷的弧形槽。L形锁紧环受力后发生变形,不受力时依靠自身的特性自动复位，保证无需锁紧时锁紧环和本体之间无摩擦。锁紧环设计有圆弧形凹槽，避免变形过程中的应力集中，从而提高了使用寿命。

在本发明的一些实施方式中，所述用于机床转轴的锁紧装置包括：

设置于所述本体上的临近所述腔室的环形油腔；

当所述环形油腔充满液体时，所述膨胀弹性面膨胀；

当所述环形油腔未充满时，所述膨胀弹性面处于常态或收缩状态。

在本发明的一些实施方式中，所述环形油腔的端部为圆弧形，能有效避免环形油腔应力集中。

在本发明的一些实施方式中，所述本体具有位于所述环形油腔至所述腔室之间的弹性环形唇，所述弹性环形唇的厚度为3～4mm。

在本发明的一些实施方式中，所述机床包括固定地设置于所述转轴上的蜗轮，所述锁紧装置包括：

固定地套设于所述转轴上的第一锁紧环；

固定地设置于所述蜗轮上的第二锁紧环；

所述本体具有第一腔室和第二腔室，所述第一锁紧环的至少一部分能够置于所述第一腔室内，所述第二锁紧环的至少二部分能够置于所述第二腔室内；

设置于所述本体上的分别临近所述第一腔室和所述第二腔室的第一环形油腔和第二环形油腔；

所述本体用于和所述第一锁紧环、第二锁紧环接触的面为膨胀弹性面。

在本发明的一些实施方式中，所述本体具有位于所述第一环形油腔至所述第一腔室之间的第一弹性环形唇，以及位于所述第二环形油腔至所述第二腔室之间的第二弹性环形唇，所述第一弹性环形唇和所述第二弹性环形唇的厚度为3～4mm。

在本发明的一些实施方式中，所述本体包括固定地设置于所述基体上的第二法兰，所述第二法兰具有第二环形油腔；固定地设置于所述第二法兰上的第一法兰，所述第一法兰具有第一环形油腔，所述第一法兰和所述第二法兰之间形成第二腔室；固定地设置于所述第一法兰上的第三法兰，所述第三法兰和所述第一法兰之间形成第一腔室。

在本发明的一些实施方式中，所述第一法兰具有和所述第一环形油腔连通的第一管路；所述第二法兰具有和所述第二环形油腔连通的第二管路。

在本发明的一些实施方式中，所述第一弹性环形唇和第二弹性环形唇的材质为弹簧钢。

本发明提供的用于机床转轴的锁紧装置将变形体、液压油腔、密封结构集成一体，无需单独设置活塞、弹簧片、复位元件等，极大地简化了结构，减少了锁紧装置的故障率，拆卸调整方便，寿命长，成本低。该锁紧装置环绕转轴分布，避免局部受力而影响转轴的回转精度，特别适用于五轴联动机床A摆头A轴锁紧。

附图说明

图1为机床摆头和转轴的位置示意图；

图2为本发明一实施方式的锁紧装置的结构示意图；

图3为本发明一实施方式的锁紧装置的结构示意图(具有管路)；

图4为本发明一实施方式的锁紧装置放大示意图。

具体实施方式

为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对发明作进一步详细的说明。虽然附图中显示了本公开示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻的理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1所示，数控机床包括基体1和摆头2，转轴3设置于基体1内部且和摆头2关联，以使得摆头2可以相对于基体1摆动。在图1中，转轴3被基体1遮挡，因此以转轴3的回转轴线适宜性地代替转轴3。结合图2所示，转轴3上固定地套设有蜗轮4。

参照图2和图3，本发明提供的机床转轴的锁紧装置包括固定地设置于转轴3上的第一锁紧环5、固定地设置于蜗轮4上的第二锁紧环6、固定地设置于基体1上的本体7。本体7具有和第一锁紧环5形状匹配的第一腔室8以及和第二锁紧环6匹配的第二腔室9。第一锁紧环5的至少一部分能够插入第一腔室8内，第二锁紧环6的至少一部分能够插入第二腔室9内。本体7临近上述第一腔室8和第二腔室9的表面为弹性膨胀面，以使得该弹性膨胀面膨胀时，本体7能够和第一锁紧环5、第二锁紧环6发生摩擦，将其锁紧。

具体而言，本体7包括第一法兰71、第二法兰72以及第三法兰73。第二法兰72固定地设置于基体1。第一法兰71固定地设置于所述第二法兰72上，第一法兰71和第二法兰72之间形成第二腔室9。第三法兰73固定地设置于所述第一法兰71上所述第三法兰73和所述第一法兰71之间形成第一腔室8。第一法兰71上设置有临近第一腔室8的第一环形油腔74。第二法兰72上设置有临近第二腔室9的第二环形油腔75。

所述第一法兰71具有位于第一环形油腔74至第一腔室8之间的第一弹性环形唇76，即该第一弹性环形唇76是第一法兰71临近第一腔室8的部分。同样，第二法兰72具有位于第二环形油腔75至第二腔室9之间的第二弹性环形唇77，即该第二弹性环形唇77是第二法兰72临近第二腔室9的部分。所述第一弹性环形唇76和所述第二弹性环形唇77的厚度为3～4mm。本领域技术人员应当能够理解，第一弹性环形唇76和所述第二弹性环形唇77分别在第一环形油腔74和第二环形油腔75冲入液压油时产生变形，以用于摩擦第一锁紧环5和第二锁紧环6。实际上，第一弹性环形唇76和所述第二弹性环形唇77为上述的弹性膨胀面的一种具体实施方式。

第一弹性环形唇76和第二弹性环形唇77的材质为弹簧钢(60Si₂Mn)。

在本发明的一些实施方式中，第一锁紧环5和第二锁紧环6截面呈“L”形，且它们内侧的弯折处具有向内凹陷的弧形槽51、61，这样设计能够最大限度减小锁紧环在受力时力的轴向传递。

在本发明的一些实施方式中，第一环形油腔74的宽度为5mm，深度为50mm，第二环形油腔75的宽度为5mm，深度为40mm。第一环形油腔74和第二环形油腔75的根部采用圆弧形设计，能有效避免环形油腔应力集中。此外，如果环形油腔具有开口端，那么其开口端还应当采用密封圈进行密封。例如，在图2和3所示的实施例中，第二环形油腔74的开口端位于第二法兰72和第一法兰71的接触面上，那么在该开口端应当采用密封圈密封。第一环形油腔75的开口端位于第一法兰71和固定设置在转轴3上的过渡套10的接触面上，那么在该开口端应当采用密封圈密封。当第一环形油腔74和第二环形油腔75非开放时(不具备开口端)，则无需考虑密封设计。

继续参照图3，本体7具有和第一环形油腔74和第二环形油腔75连同的第一管路78和第二管路79，以使得液压油能够顺利的注入或回流。当本体7包括第一法兰71、第二法兰72和第三法兰73时，管路有可能是由多段拼合而成，则需要注意拼合端的密封，以方式油脂泄露。此外，第一管路78和第二管路79实际上可以相互连通，以保证同时向第一环形油腔74和第二环形油腔75冲入液压油，使得第一锁紧环5和第二锁紧环6同时被锁紧。

本发明提供的锁紧装置在工作时，液压油注入第一环形油腔74和第二环形油腔75，所述第一弹性环形唇76和所述第二弹性环形唇77膨胀(弹性面膨胀)，第一弹性环形唇76配合第三法兰73锁紧第一锁紧环5，第二弹性环形唇77配合第一法兰71锁紧第二锁紧环6，转轴3不能够自由旋转。非工作状态时，液压油回流，第一弹性环形唇76和所述第二弹性环形唇77处于常态或者略微收缩(弹性面处于常态或收缩)，以使得第一锁紧环5和第二锁紧环6处于松弛状态，转轴3能够自由旋转。

图4为发明一实施方式的锁紧装置放大示意图。第一锁紧环5设置于第一法兰71和第三法兰73之间形成的第一腔室8中。在常态下，第一锁紧环5和第一法兰71、第三法兰73之间具有0.07～0.1mm的间隙，转轴3自由旋转时第一锁紧环5和第二锁紧环6不会被摩擦。同时，该间隙不能过大，以避免较大变形量会使第一弹性环形唇76和所述第二弹性环形唇77发生刚性形变，从而使用寿命缩短。

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 (6)

1.用于机床转轴的锁紧装置，所述机床包括转轴、环绕所述转轴的基体和固定地设置于所述转轴上的蜗轮，所述转轴和所述基体之间具有间隙，其特征在于，所述锁紧装置包括：

固定地套设于所述转轴上的第一锁紧环；

固定地设置于所述蜗轮上的第二锁紧环；

固定地设置于所述基体上的第二法兰，所述第二法兰具有第二环形油腔；

固定地设置于所述第二法兰上的第一法兰，所述第一法兰具有第一环形油腔，所述第一法兰和所述第二法兰之间形成第二腔室；

固定地设置于所述第一法兰上的第三法兰，所述第三法兰和所述第一法兰之间形成第一腔室；

所述第一锁紧环的至少一部分能够置于所述第一腔室内，所述第二锁紧环的至少二部分能够置于所述第二腔室内；

位于所述第一环形油腔至所述第一腔室之间的第一弹性环形唇，以及位于所述第二环形油腔至所述第二腔室之间的第二弹性环形唇；

所述锁紧装置配置成：

当所述第一弹性环形唇膨胀时，所述第一锁紧环被所述第一法兰和所述第三法兰锁紧；

当所述第一弹性环形唇处于常态或收缩状态时，所述第一锁紧环能够自由转动；

当所述第二弹性环形唇膨胀时，所述第二锁紧环被所述第一法兰和所述第二法兰锁紧；

当所述第二弹性环形唇处于常态或收缩状态时，所述第二锁紧环能够自由转动。

2.根据权利要求1所述的用于机床转轴的锁紧装置，其特征在于：

所述第一锁紧环和所述第二锁紧环的截面呈“L”形，所述第一锁紧环和所述第二锁紧环内侧的弯折处设置有向内凹陷的弧形槽。

3.根据权利要求1所述的用于机床转轴的锁紧装置，其特征在于，

所述第一环形油腔和所述第二环形油腔的端部为圆弧形。

4.根据权利要求1所述的用于机床转轴的锁紧装置，其特征在于，

所述第一弹性环形唇和所述第二弹性环形唇的厚度为3～4mm。

5.根据权利要求1所述的用于机床转轴的锁紧装置，其特征在于：

所述第一法兰具有和所述第一环形油腔连通的第一管路；

所述第二法兰具有和所述第二环形油腔连通的第二管路。

6.根据权利要求1所述的用于机床转轴的锁紧装置，其特征在于：

所述第一弹性环形唇和第二弹性环形唇的材质为弹簧钢。