CN106425521A - 一种高速直驱机床第四轴 - Google Patents

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CN106425521A CN201610947968.4A CN201610947968A CN106425521A CN 106425521 A CN106425521 A CN 106425521A CN 201610947968 A CN201610947968 A CN 201610947968A CN 106425521 A CN106425521 A CN 106425521A
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孙洪颖
李纬华
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Guangdong Polytechnic Normal University
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports

Abstract

本发明涉及一种高速直驱机床第四轴，其特征在于包括：机体，机体内由外而内依次装设有电机定子、电机转子、轴承座、安装在轴承座上的轴承、回转轴，回转轴装入于轴承中，电机转子与回转轴连接；后气浮板，后气浮板安装在轴承座上；前气浮板，前气浮板安装在后气浮板上，前气浮板、后气浮板分别与回转轴的盘面非接触，并且前气浮板与回转轴也存有径向间隙；回转盘，回转盘通过螺钉装于回转轴上；编码器，编码器装于机体中；进气接头，前气浮板、后气浮板分别与回转轴形成的间隙通过进气孔连通于进气接头；导流孔，导流孔设于轴承座上，该导流孔与进气孔连通。此结构不但解决了高速旋转对切削液的防水难题，而且还能减少功率损耗，提高加工效率。

Description

一种高速直驱机床第四轴
技术领域
本发明属于数控机床加工用的第四轴领域，具体是涉及一种高速直驱机床第四轴。
背景技术
一般工件在空间未定位时，有六个自由度，X\Y\Z三个线性位移自由度和与其对应的A\B\C三个旋转位移自由度。六个自由度通常用笛卡尔直角坐标系的X\Y\Z来表达三个线性轴，用与其对应的A\B\C来表达三个回转轴。诸如多轴数控机床，也就是加工中心在设计时，需要根据加工对象规划设置轴数。市面比较常见的是三轴数控加工中心，其具有X\Y\Z三个线性位移轴。所谓四轴加工中心一般是加了一个回转轴，通常称为第四轴。
而目前普通的第四轴，转速一般为几百转/每分钟，加工效率较低。在当前追求加工效率的大趋势下显得有些不足。通常提高加工效率都是单纯增加电主轴的转速，本发明是提高第四轴的转速来配合电主轴加工。而且，高速旋转还涉及到的防水密封的难题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种高速直驱机床第四轴；此结构不但解决了高速旋转对切削液的防水难题，而且还能减少功率损耗，提高加工效率。
为了达到上述目的，本发明一种高速直驱机床第四轴，主要包括：
机体，所述机体内由外而内依次装设有电机定子、电机转子、轴承座、安装在轴承座上的轴承、回转轴，所述回转轴装入于轴承中，电机转子与回转轴连接；
后气浮板，所述后气浮板安装在轴承座上；
前气浮板，所述前气浮板安装在后气浮板上，所述前气浮板、后气浮板分别与回转轴的盘面非接触，并且前气浮板与回转轴也存有径向间隙；
回转盘，所述回转盘通过螺钉装设于回转轴上；
编码器，所述编码器装设于机体内；
进气接头，所述前气浮板、后气浮板分别与回转轴形成的间隙通过进气孔连通于进气接头；
导流孔，所述导流孔设于轴承座上，该导流孔与进气孔连通。
优选地，所述电机转子通过转子连接座与回转轴连接在一起。
优选地，所述轴承内装设有轴承隔套，所述轴承和轴承隔套装于轴承座内。
优选地，所述编码器通过编码器座装设于机体内的转子连接座上。
优选地，所述回转轴下端通过锁紧螺母锁紧于轴承的内圈。
优选地，所述机体上还装设有一后盖。
优选地，所述前气浮板、后气浮板分别与回转轴的盘面间隙在0.01mm～0.02mm之间。
优选地，所述前气浮板与回转轴的径向间隙在0.01mm～0.02mm之间。
轴承座、轴承、轴承隔套、回转轴一起统称为轴承座组件，电机转子和转子连接座一起统称为转子组件；所述回转轴装入于轴承中，而转子组件则与回转轴连接。
工作时，电机定子通电使电机转子转动。电机转子通过转子连接座带动回转轴转动，进而带动回转盘转动。被加工工件安装在回转盘上，随回转盘一起转动，配合机床电主轴上的刀具对工件进行切削加工。加工过程中为了润滑和冷却刀具及工件，需要向加工位置喷淋大量切削液。低速第四轴可以用旋转密封圈实现对回转轴的密封，防止切削液进入机体内部，损坏轴承或造成连电，烧毁电机。但高速第四轴的转速超出了旋转密封圈承受的转速，导致无法使用接触式密封。
本发明中，高压气体从进气接头通过进气孔进入到前气浮板和后气浮板的内部气孔中，再通过后气浮板的环气槽进入到所有径向气孔中，再由小细孔排到前气浮板、后气浮板分别与回转轴的盘面形成的间隙中，使狭缝中充满高压气体，又由于狭缝间隙很小，阻止了切削液的进入，实现防水密封。如果仍然有少量水进入到狭缝中，还有第二道防护：切削液在重力作用和高压气体压力的共同作用下从轴承座下面的导流孔排出。
此结构应用在数控机床上，作为机床的第四轴使用，不但提高了加工效率，而且解决了高速旋转对切削液的防水密封难题。本发明采用非接触式密封，无摩擦，减少了功率损耗，同时消除了回转轴的摩擦生热。
附图说明
图1为本发明的剖视结构示意图。
其中，1为回转盘，2为螺钉，3为回转轴，4为前气浮板，5为后气浮板，6为轴承座，7为轴承，8为电机转子，9为电机定子，10为转子连接座，11为编码器，12为编码器座，13为轴承隔套，14为锁紧螺母，15为后盖，16为机体，17为进气接头，18为进气孔，19为导流孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参照图1，本发明实例，一种高速直驱机床第四轴，主要包括：
机体16，所述机体16内由外而内依次装设有电机定子9、电机转子8、轴承座6、安装在轴承座6上的轴承7、回转轴3，所述回转轴3装入于轴承7中，回转轴3下端通过锁紧螺母14锁紧于轴承7的内圈，而电机转子8通过转子连接座10与回转轴3连接在一起；
后气浮板5，所述后气浮板5安装在轴承座6上；
前气浮板4，所述前气浮板4安装在后气浮板5上，所述前气浮板4、后气浮板5分别与回转轴3的盘面非接触，并且前气浮板4与回转轴3也存有径向间隙，该径向间隙在0.01mm～0.02mm之间；
回转盘1，所述回转盘1通过螺钉2装设于回转轴3上；
编码器11，所述编码器11通过编码器座12装设于机体16内的转子连接座10上；
进气接头17，所述前气浮板4、后气浮板5分别与回转轴3形成的间隙通过进气孔18连通于进气接头17；
导流孔19，所述导流孔19设于轴承座6上，该导流孔19与进气孔18连通。
所述轴承7内装设有轴承隔套13，所述轴承7和轴承隔套13装设于轴承座6上。所述机体16上还装设有一后盖15。所述前气浮板4、后气浮板5分别与回转轴3的盘面间隙在0.01mm～0.02mm之间。
工作时，电机定子通电使电机转子转动。电机转子通过转子连接座带动回转轴转动，进而带动回转盘转动。被加工工件安装在回转盘上，随回转盘一起转动，配合机床电主轴上的刀具对工件进行切削加工。普通第四轴转速一般只有每分钟几百转，本实施例目的是为了提高加工效率，设计一款高速转台，最高转速可达6000r/min。
加工时，为防止切削液侵入机体内部，普通第四轴的回转轴密封，采用的旋转密封圈形式的接触式密封，旋转密封圈能承受的最高线速度25m/s，额定长时间运转一般取最高转速的70％，为17.5m/s。当转速长时间超过17.5m/s时，旋转密封圈和回转轴之间由于摩擦生热温度过高使密封圈融化而无法再密封，即这种接触式密封不适合高转速。
本实施例中，高压气体从进气接头17通过进气孔18进入到前气浮板4和后气浮板5的内部气孔中，再通过后气浮板5的环气槽进入到所有径向气孔中，再由小细孔排到前气浮板4、后气浮板5分别与回转轴3的盘面形成的间隙中，使狭缝中充满高压气体，又由于狭缝间隙很小，阻止了切削液的进入，实现防水密封。如果仍然有少量水进入到狭缝中，还有第二道防护：切削液在重力作用和高压气体压力的共同作用下从轴承座6下面的导流孔19排出。
此结构应用在数控机床上，作为机床的第四轴使用，不但提高了加工效率，而且解决了高速旋转对切削液的防水密封难题。本发明采用非接触式密封，无摩擦，减少了功率损耗，同时消除了回转轴的摩擦生热(热量传递给轴承的内圈使内圈膨胀而导致轴承发紧，使其运转不畅)。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种高速直驱机床第四轴，其特征在于，主要包括：
机体，所述机体内由外而内依次装设有电机定子、电机转子、轴承座、安装在轴承座上的轴承、回转轴，所述回转轴装入于轴承中，电机转子与回转轴连接；
后气浮板，所述后气浮板安装在轴承座上；
前气浮板，所述前气浮板安装在后气浮板上，所述前气浮板、后气浮板分别与回转轴的盘面非接触，并且前气浮板与回转轴也存有径向间隙；
回转盘，所述回转盘通过螺钉装设于回转轴上；
编码器，所述编码器装设于机体内；
进气接头，所述前气浮板、后气浮板分别与回转轴形成的间隙通过进气孔连通于进气接头；
导流孔，所述导流孔设于轴承座上，该导流孔与进气孔连通。
2.根据权利要求1所述的一种高速直驱机床第四轴，其特征在于，所述电机转子通过转子连接座与回转轴连接在一起。
3.根据权利要求1所述的一种高速直驱机床第四轴，其特征在于，所述轴承内装设有轴承隔套，所述轴承和轴承隔套装设于轴承座上。
4.根据权利要求1所述的一种高速直驱机床第四轴，其特征在于，所述编码器通过编码器座装设于机体内的转子连接座上。
5.根据权利要求1所述的一种高速直驱机床第四轴，其特征在于，所述回转轴下端通过锁紧螺母锁紧于轴承的内圈。
6.根据权利要求1所述的一种高速直驱机床第四轴，其特征在于，所述机体上还装设有一后盖。
7.根据权利要求1所述的一种高速直驱机床第四轴，其特征在于，所述前气浮板、后气浮板分别与回转轴的盘面间隙在0.01mm～0.02mm之间。
8.根据权利要求1所述的一种高速直驱机床第四轴，其特征在于，所述前气浮板与回转轴的径向间隙在0.01mm～0.02mm之间。
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