CN107876804A - 用于数控机床的主轴系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种用于数控机床的主轴系统，包括具有主轴安装孔的主轴箱；固定地设置于主轴箱的第一侧的车尾；设置于车尾上的变速箱，变速箱内设置有变速齿轮组；尾端设置于变速箱内且能够和变速齿轮组啮合的主轴，主轴的首端经由主轴安装孔向着主轴箱的第二侧伸出；套设于主轴上的圆形滑枕，圆形滑枕的一端固定地设置于变速箱上，另一端经由主轴安装孔向着主轴箱的第二侧伸出；变速、主轴以及圆形滑枕配置成：变速箱能够沿着车尾的导向单元直线运动，以带动主轴和圆形滑枕在主轴箱的主轴安装孔内进行伸缩运动。本申请提供的主轴系统采用圆形滑枕加强型主轴和主轴箱，其具有很高的传动精度与刚性，使得卧式加工中心机床的加工性能得到显著提高。

Description

用于数控机床的主轴系统

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的主轴系统。

背景技术

卧式加工中心机床的主轴是加工切削力输出与刀具旋转驱动主体，该主轴需要具有更高的精度、更大的切削力以及加工范围。

目前，卧式加工中心机床配置卧式布局的主轴箱，其主要是为了提高主轴的加工精度与刚性，并增大加工时主轴的行程。

一般情况下，固定式的主轴固定于主轴箱内的冷却套中，通过高精度角接触轴承支撑，采用变速机构驱动以实现所需的扭矩与转速。主轴箱可以随着立柱或工作台移动，因此主轴可以在立柱或工作台移动行程内对工件进行加工。从外，还可以通过改变固定于主轴前部的刀具的长度的方式，满足对于不同工件的加工。这种固定设置的主轴具有很大的局限性，不能满足目前所要达到的加工精度。

另外一种主轴和可伸缩的镗轴相关联，镗轴在进给机构的驱动下实现前后移动。此结构可解决固定主轴的加工缺陷，提升主轴的加工性能。但镗轴伸出较长尺寸时，其精度与刚性难以保证。

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数控机床的主轴系统，包括：

具有主轴安装孔的主轴箱；

固定地设置于所述主轴箱的第一侧的车尾，所述车尾具有导向单元；

设置于所述车尾上的变速箱，所述变速箱内设置有变速齿轮组；

尾端设置于所述变速箱内且能够和所述变速齿轮组啮合的主轴，所述主轴的首端经由所述主轴安装孔向着所述主轴箱的第二侧伸出；

套设于所述主轴上的圆形滑枕，所述圆形滑枕的一端固定地设置于所述变速箱上，所述圆形滑枕的另一端经由所述主轴安装孔向着所述主轴箱的第二侧伸出；

所述变速、所述主轴以及所述圆形滑枕配置成：

所述变速箱能够沿着所述车尾的导向单元直线运动，以带动所述主轴和所述圆形滑枕在所述主轴箱的主轴安装孔内进行伸缩运动。

在本发明的一些实施方式中，所述的主轴系统包括设置于所述圆形滑枕和所述主轴之间的高精度支撑轴承组。

在本发明的一些实施方式中，所述的主轴系统，包括固定地设置于所述主轴箱主轴安装孔内的套筒，所述圆形滑枕的另一端经由所述套筒向着所述主轴箱的第二侧伸出。

在本发明的一些实施方式中，所述变速箱包括：

具有第一开口和第二开口的箱体，所述变速齿轮组设置于所述箱体内且一端经由所述第一开口伸出以用于和外部驱动装置连接；

固定于所述第二开口处的换挡油缸，所述换挡油缸的活塞向着所述箱体内部延伸，并且通过设置于所述活塞上的拨叉和所述变速齿轮组啮合。

在本发明的一些实施方式中，所述主轴系统包括：

通过传动齿轮和所述外部驱动装置相关联的编码器，所述编码器通过编码器支承座和支撑轴承安装于所述变速箱上。

本发明提供的用于数控机床的主轴系统采用圆形滑枕加强型主轴和主轴箱，且能够通过圆形滑枕导向和支撑主轴箱，该主轴系统具有很高的传动精度与刚性，使得高精度卧式加工中心机床的加工精度及加工性能得到显著提高。

附图说明

图1本发明一实施方式的主轴系统的结构示意图；

图2本发明一实施方式的主轴系统的后视图；

图3本发明一实施方式的主轴系统的剖视图；

图4本发明一实施方式的变速箱结构示意图；

图5本发明一实施方式的主轴转速检测及定位装置的结构示意图。

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如图2所示，本发明一实施方式提供了一种用于数控机床的主轴系统，其主要包括：正挂式主轴箱1、车尾2、变速箱3、变速齿轮组4、主轴5以及圆形滑枕6。

车尾2固定安装于主轴箱1后下部，车尾具有导向单元21。变速箱3设置于车尾2上，该变速箱3中具有变速齿轮组4。主轴5的尾端设置于变速箱3内且能够和变速齿轮组4啮合。主轴5的首端经由主轴安装孔11向着主轴箱的第二侧伸出以用于连接刀具。圆形滑枕6套设于主轴5上，该圆形滑枕6的一端固定地设置于变速箱3上，另一端经由主轴安装孔11向着主轴箱1的第二侧伸出。

圆形滑枕6与变速箱3连接固定为一体，通过进给机构使其能够在导向单元21上前后移动。具体地，车尾2上部设置有高精度直线导轨，导轨通过斜压块压紧并通过基面实现定位，变速箱3上部设置有丝杠螺母安装位置并与之相连，通过安装于车尾2后端进给电机确定滚珠丝杠实现变速箱3与圆形滑枕6前后移动。直线导轨选择目前先进的带磁栅线轨，可实现在导向过程中对变速箱体位置进行实时监控，实现进给系统的全闭环控制。

主轴5前端连接刀具，后端与变速箱3输出轴连接。主轴箱1前端面设置有主轴刀具外冷冷却液出水口，出水管选择使用可调式管路，可实现不同角度的冷却。拖链支架12安装于主轴箱3后上部，其上安装阀组及拖链等相关元件。拖链支架12上安装有集成分油块，分油块上部安装的电磁阀实现对主轴松拉刀、换挡等控制。

如图2所示，变速箱3后端设置有编码器组件，该编码器组件与变速箱3输出轴通过小模数多齿齿轮1:1传递，实现主轴旋转转速检测及换刀时准停位置检测。

如图3所示，圆形滑枕6为一圆形套筒7，其通过螺钉连接于变速箱3上。圆形滑枕6内孔相对位置上安装有支撑主轴旋转高精度接触轴承组61，前后轴承组分别通过精密锁紧螺母与隔圈进行固定。

套筒7固定地设置于主轴箱主轴安装孔11内，圆形滑枕6的另一端经由套筒7向着主轴箱1的第二侧伸出。圆形滑枕6外部设置有轴承钢制成的前后布置的缸套，缸套通过冷热装配原理安装于套筒7内，并通过相关的工艺保证与圆形滑枕6之间的间隙，以为圆形滑枕6前后移动提供导向，并保证移动精度。圆形滑枕6与主轴5在主轴5前端部分安装有迷宫密封，圆形滑枕6与套筒7之间安装有精密耐磨的密封圈进行防水密封。

如图4所示，变速箱3包括具有第一开口和第二开口的箱体31，变速齿轮组4设置于箱体31内且一端经由所述第一开口伸出以用于和外部驱动装置连接。换挡油缸32固定于第二开口处，换挡油缸32的活塞33向着箱体31内部延伸，并且通过设置于活塞上的拨叉34和所变速齿轮组4啮合。在控制系统的控制下，换挡油缸32的前后腔进油，在油压的推动下使得换挡活塞33前后移动，安装于换挡活塞33上部的换挡拨叉34固定连接的变速齿轮组4同时在花键轴上前后移动实现不同齿轮的啮合，进而实现变速箱3换挡功能。碰块与旁边安装于支架上的前后行程开关接触实现换挡位置检测。轴承压盖可以调整轴承的压紧量以控制轴系的安装精度。

变速齿轮组4在换挡油缸的推动下实现移动，相关位置上所设置的不同模数与齿数齿轮啮合，实现主轴转速的改变与输出扭矩的变化。变速箱3内设置的输出轴前端有凸出双键，与安装于圆形滑枕6内的主轴5尾端设置的双键槽进行配合，实现主轴旋转与扭矩的传递。

变速箱3在实现主轴5输出转速与扭矩的调整的同时还设置有主轴松拉刀油缸机构，松拉刀机构为传统的弹簧夹紧，液压松开形式。分油块及阀控制的恒温油用于主轴5后轴承的润滑冷却与变速箱3内部齿轮与轴承的冷却与润滑功能，变速齿轮组4中支撑轴内部设置有通道，通过分油器分配润滑油的流量对支撑轴两端的轴承进行恒温油冷却。

如图5所示，编码器组件由编码器8、编码器支撑座81，传动齿轮82、支撑轴83组成，传动齿轮82与变速箱3输出轴上设置的齿轮实现1:1传动，将转速同步输出至编码器8上，并反馈至数控系统中实现主轴转速检测与准停时的角度检测功能，根据数控系统不同，配置的编码器8连接座结构也有所不同。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制性的。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，但本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.用于数控机床的主轴系统，其特征在于，包括：

具有主轴安装孔的主轴箱；

固定地设置于所述主轴箱的第一侧的车尾，所述车尾具有导向单元；

设置于所述车尾上的变速箱，所述变速箱内设置有变速齿轮组；

尾端设置于所述变速箱内且能够和所述变速齿轮组啮合的主轴，所述主轴的首端经由所述主轴安装孔向着所述主轴箱的第二侧伸出；

套设于所述主轴上的圆形滑枕，所述圆形滑枕的一端固定地设置于所述变速箱上，所述圆形滑枕的另一端经由所述主轴安装孔向着所述主轴箱的第二侧伸出；

所述变速、所述主轴以及所述圆形滑枕配置成：

所述变速箱能够沿着所述车尾的导向单元直线运动，以带动所述主轴和所述圆形滑枕在所述主轴箱的主轴安装孔内进行伸缩运动。

2.根据权利要求1所述的主轴系统，其特征在于，包括：

设置于所述圆形滑枕和所述主轴之间的高精度支撑轴承组。

3.根据权利要求1所述的主轴系统，其特征在于，包括：

固定地设置于所述主轴箱主轴安装孔内的套筒，所述圆形滑枕的另一端经由所述套筒向着所述主轴箱的第二侧伸出。

4.根据权利要求1所述的主轴系统，其特征在于，所述变速箱包括：

具有第一开口和第二开口的箱体，所述变速齿轮组设置于所述箱体内且一端经由所述第一开口伸出以用于和外部驱动装置连接；

固定于所述第二开口处的换挡油缸，所述换挡油缸的活塞向着所述箱体内部延伸，并且通过设置于所述活塞上的拨叉和所述变速齿轮组啮合。

5.根据权利要求1所述主轴系统，其特征在于，包括：

通过传动齿轮和所述外部驱动装置相关联的编码器，所述编码器通过编码器支承座和支撑轴承安装于所述变速箱上。