CN106112647A - 电主轴液压径向锁紧机构 - Google Patents

Abstract

本发明属于电主轴领域，具体提供一种电主轴液压径向锁紧机构。本发明旨在解决现有电主轴锁紧装置加工、装配复杂以及电主轴锁紧时存在轴向窜动的问题。本发明的电主轴液压径向锁紧机构包括：法兰盘、固定在电主轴壳体上的液压座、设置在液压座上的摩擦环；液压座的一端与摩擦环的径向安装部固定连接；法兰盘与电主轴的转轴固定连接；液压座的另一端设置有液压通道，液压通道内被通入液压油，液压油驱动摩擦环的轴向摩擦部压紧法兰盘，进而制动并锁紧所述电主轴的转轴。本发明不仅简化了电主轴锁紧装置的结构，还消除了锁紧电主轴时施加到电主轴上的轴向力，进而提高了电主轴上轴承的使用寿命。

Description

电主轴液压径向锁紧机构

技术领域

本发明属于电主轴领域，具体提供一种电主轴液压径向锁紧机构。

背景技术

早在20世纪50年代，就已经出现了用于磨削小孔的高频电主轴，当时的变频器采用的是真空电子管，虽然转速高，但是传递的功率和转矩都很小。随着对高速切削的需求和电子技术的进步，全固态元件的变频器和矢量控制驱动器应运而生；加之混合陶瓷轴承的出现，使得在20世纪80年代末、90年代初出现了用于铣削、车削的加工中心，并且近年来车铣复合式电主轴日益盛行。车铣复合式电主轴一般采用的是齿轮锁紧或者外接盘式制动的方式，锁紧装置的加工、装配以及安装很是繁琐，并且在电主轴锁紧时会出现轴向上的窜动。

相应地，本领域需要一种新的电主轴锁紧装置来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有电主轴锁紧装置加工、装配复杂以及电主轴锁紧时存在轴向窜动的问题，本发明提供了一种电主轴液压径向锁紧机构，所述电主轴包括转轴和主轴壳体；其特征在于，所述电主轴液压径向锁紧机构包括固定在所述主轴壳体上的液压座和设置在所述液压座上的摩擦环；所述摩擦环包括径向安装部和轴向摩擦部，所述径向安装部与所述液压座的一端固定连接，所述轴向摩擦部沿径向设置在所述液压座内侧；所述液压座上设置有液压通道；在操作过程中，所述液压通道内被通入液压油，所述液压油驱动所述摩擦环径向压紧所述转轴，进而制动并锁紧所述转轴。

在上述电主轴液压径向锁紧机构的优选实施方式中，所述轴向摩擦部上设置有多个开口，所述开口沿所述轴向摩擦部的轴线方向布置并贯穿所述轴向摩擦部，使得所述轴向摩擦部在受到径向力时能够收缩变形。

在上述电主轴液压径向锁紧机构的优选实施方式中，所述电主轴液压径向锁紧机构还包括摩擦环压盖，所述摩擦环压盖通过紧固件将所述径向安装部固定到所述液压座上。

在上述电主轴液压径向锁紧机构的优选实施方式中，所述电主轴液压径向锁紧机构还包括径向压缩密封圈，所述径向压缩密封圈沿径向设置在所述摩擦环的轴向摩擦部与所述液压座之间，所述径向压缩密封圈上设置有与所述液压通道接通的环形凹槽，使得所述液压油能够径向压缩所述径向压缩密封圈，从而驱动所述摩擦环的轴向摩擦部锁紧所述转轴。

在上述电主轴液压径向锁紧机构的优选实施方式中，所述电主轴液压径向锁紧机构还包括法兰盘，所述法兰盘沿径向设置在所述摩擦环的轴向摩擦部的内侧并与所述转轴固定连接，使得所述摩擦环能够通过径向挤压所述法兰盘来锁紧所述转轴。

在上述电主轴液压径向锁紧机构的优选实施方式中，所述液压座内设置有圆孔，所述摩擦环的轴向摩擦部和所述法兰盘沿径向依次设置在所述圆孔内。

在上述电主轴液压径向锁紧机构的优选实施方式中，所述液压座上设置有环形槽，所述径向压缩密封圈设置在所述环形槽中。

在上述电主轴液压径向锁紧机构的优选实施方式中，所述液压通道设置在所述液压座的另一端。

在上述电主轴液压径向锁紧机构的优选实施方式中，所述径向压缩密封圈是W型圈。

本领域技术人员能够理解的是，在本发明的优选技术方案中，通过在电主轴的转轴上设置固定连接的法兰盘，在主轴壳体上设置固定连接的液压座，在液压座内设置液压通道以及圆孔和与液压通道连通环形槽，并且在圆孔内沿径向设置摩擦环，在环型槽中设置W型圈，当电主轴需要锁紧时，液压通道内被通入高压液压油，液压油周向压缩W型圈，进而使得W型圈径向压紧摩擦环，导致摩擦环收缩变形，与法兰盘周向接触压紧，以此来制动和锁紧法兰盘，达到制动和锁紧电主轴的转轴的目的。由于本发明的电主轴液压径向锁紧机构是对转轴进行周向制动和锁紧的，所以转轴不会受到轴向上的力造成轴向上的窜动，进而与提高了轴承的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的电主轴液压径向锁紧机构的整体结构示意图；

图2是本发明的电主轴液压径向锁紧机构的局部放大图；

图3是图2中的H部分的局部放大图；

图4是本发明的液压径向锁紧机构的摩擦环的立体图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。例如，虽然说明书和附图中是按照竖直方向来描绘电主轴液压径向锁紧机构，但是这仅仅是为了描述方便，并不影响电主轴液压径向锁紧机构的水平使用，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。在实践中，电主轴以及该电主轴液压径向锁紧机构通常是水平设置的。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，电主轴1包括主轴壳体11和设置在主轴壳体11内部的转轴12。电主轴液压径向锁紧机构2与主轴壳体11固定连接，并能够对转轴12进行制动和锁紧。

如图1和图2所示，电主轴液压径向锁紧机构2包括：摩擦环压盖21、摩擦环22、液压座23、W型圈24和法兰盘25。液压座23的下端(图1至图3中所示液压座23的下端)设置有液压通道231，液压座23的内侧(图1至图3中所示液压座23的内侧)设置有圆孔232。液压座23的内侧还设置有环形槽，该环形槽与液压通道231连通，W型圈24安装在该环形槽内，并且W型圈24的外圈上设置有环形凹槽(即，图2中与液压通道231连通的凹部)。本领域技术人员容易理解的是，尽管本申请是结合W型圈来描述的，但是，本发明并不局限于这种具体的密封圈形状，只要能够在保证密封的情况下通过施加液压油来实现径向收缩，本领域技术人员可以根据需要选择其他密封圈形状。

优选地，W型圈24采用具有弹性的橡胶制作而成，以便向液压通道231内通高压液压油时，W型圈24受到液压油的压力能够径向收缩，进而压缩摩擦环22，并且W型圈24在环形槽内还能够对液压油起到密封作用，以防止液压油泄漏。

如图2和图4所示，摩擦环22包括优选连接为一体的径向安装部221和轴向摩擦部222。优选地，径向安装部221和轴向摩擦部222一体成型，或者将径向安装部221和轴向摩擦部222焊接为一个整体。轴向摩擦部222放置在液压座23的圆孔232内，并且轴向摩擦部222的外圆周面与W型圈24的内圈能够抵靠。按照图1中的方位，径向安装部221的下端面与液压座23的上端面贴合连接。摩擦环压盖21设置在径向安装部221的上端，并通过螺栓将径向安装部221固定到液压座23上，使得轴向摩擦部222在圆孔232内得以固定。

如图4所示，轴向摩擦部222采用具有一定弹性的金属材料制成，并且在轴向摩擦部222上沿轴线方向设置多个贯穿其圆周壁的条形口，以便在轴向摩擦部222的外圆周上施加力时，轴向摩擦部222能够径向向内变形收缩。本领域技术人员能够理解的是，条形开口的数量、宽度和长度可根据具体情况进行调整，例如可以根据轴向摩擦部222的材质、壁厚、长短等调整。本领域技术人员还能够理解的是，轴向摩擦部222可以用其他结构代替，例如，固定连接到径向安装部221上并沿径向安装部221轴线周向均匀布置的钢片。

继续参阅图1和图2，法兰盘25与转轴12固定连接，优选地，采用螺栓固定的方式，本领域技术人员能够理解的是，法兰盘25与转轴12除了通过螺栓固定连接的方式外，很明显还有其他的固定连接方式，例如，螺纹连接、过盈配合等。从图1和图2中可以看出，法兰盘25位于摩擦环22的轴向摩擦部222内，并与摩擦环22的轴向摩擦部222同轴，以便轴向摩擦部222压缩收紧时法兰盘25的外圆周能够均匀受力。

如图3所示，轴向摩擦部222与法兰盘25之间留有一个很小的间隙26，以便于轴向摩擦部222受到W型圈24的压缩时，能够快速地作出反应并压紧法兰盘25，进而制动和锁紧电主轴1的转轴12。本领域技术人员能够理解的是，在条件许可的情况下，间隙26应做得尽量小些，用以确保电主轴1能够被快速地制动和锁紧。

下面结合图1至图3对电主轴的锁紧以及解锁过程进行详细说明。当电主轴1需要锁紧时，向液压通道231内通入高压液压油，高压液压油进入W型圈24的环形凹槽内给W型圈24的施加一个周向的压力，在该压力的作用下，W型圈24会变形收缩，致使W型圈24压缩摩擦环22，轴向摩擦部222收紧，间隙26消除，此时摩擦环22的轴向摩擦部222开始对固定在转轴12上的法兰盘25进行制动和锁紧，从而制动和锁紧转轴12。当电主轴1需要旋转时，液压通道231的液压油被泄压，此时摩擦环22的轴向摩擦部222在自身弹力的作用下恢复原来的形状，轴向摩擦部222脱离与法兰盘25的接触，W型圈24在自身弹力和摩擦环22的轴向摩擦部222施加到其上力的共同作用下恢复原来的形状，从而解除转轴12的锁定。

本发明的电主轴液压径向锁紧机构通过液压油驱动W型圈24进而驱动摩擦环22对法兰盘25进行周向制动和锁紧，使得转轴12只受到径向力制动，不存在轴向的制动力，从而避免了转轴12在轴向上的窜动，并提高了电主轴1上轴承的使用寿命。

本领域技术人员能理解的是，除了通过W型圈24驱动摩擦环22来锁紧法兰盘25外，还可以通过液压油直接驱动摩擦环22锁紧法兰盘25，例如，将摩擦环22换成耐磨且具有弹性的橡胶，轴向摩擦部222上不设置开口并保证液压油不泄露。本领域技术人员还能理解的是，还可以在液压座23内设置多个环形槽和W型圈24，同时驱动摩擦环22制动和锁紧法兰盘25。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电主轴液压径向锁紧机构，所述电主轴包括转轴和主轴壳体；

其特征在于，所述电主轴液压径向锁紧机构包括固定在所述主轴壳体上的液压座和设置在所述液压座上的摩擦环；

所述摩擦环包括径向安装部和轴向摩擦部，所述径向安装部与所述液压座的一端固定连接，所述轴向摩擦部沿径向设置在所述液压座内侧；

所述液压座上设置有液压通道；在操作过程中，所述液压通道内被通入液压油，所述液压油驱动所述摩擦环径向压紧所述转轴，进而制动并锁紧所述转轴。

2.根据权利要求1所述的电主轴液压径向锁紧机构，其特征在于，所述轴向摩擦部上设置有多个开口，所述开口沿所述轴向摩擦部的轴线方向布置并贯穿所述轴向摩擦部，使得所述轴向摩擦部在受到径向力时能够收缩变形。

3.根据权利要求2所述的电主轴液压径向锁紧机构，其特征在于，所述电主轴液压径向锁紧机构还包括摩擦环压盖，所述摩擦环压盖通过紧固件将所述径向安装部固定到所述液压座上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电主轴液压径向锁紧机构，其特征在于，所述电主轴液压径向锁紧机构还包括径向压缩密封圈，所述径向压缩密封圈沿径向设置在所述摩擦环的轴向摩擦部与所述液压座之间，所述径向压缩密封圈上设置有与所述液压通道接通的环形凹槽，使得所述液压油能够径向压缩所述径向压缩密封圈，从而驱动所述摩擦环的轴向摩擦部锁紧所述转轴。

5.根据权利要求4所述的电主轴液压径向锁紧机构，其特征在于，所述电主轴液压径向锁紧机构还包括法兰盘，所述法兰盘沿径向设置在所述摩擦环的轴向摩擦部的内侧并与所述转轴固定连接，使得所述摩擦环能够通过径向挤压所述法兰盘来锁紧所述转轴。

6.根据权利要求5所述的电主轴液压径向锁紧机构，其特征在于，所述液压座内设置有圆孔，所述摩擦环的轴向摩擦部和所述法兰盘沿径向依次设置在所述圆孔内。

7.根据权利要求6所述的电主轴液压径向锁紧机构，其特征在于，所述液压座上设置有环形槽，所述径向压缩密封圈设置在所述环形槽中。

8.根据权利要求7所述的电主轴液压径向锁紧机构，其特征在于，所述液压通道设置在所述液压座的另一端。

9.根据权利要求8所述的电主轴液压径向锁紧机构，其特征在于，所述径向压缩密封圈是W型圈。