CN110355686A - 一种双轴霸气浮电主轴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双轴霸气浮电主轴，包括机体，机体固定地设有气浮轴承，气浮轴承内支承有轴芯，轴芯可相对机体转动，机体内设有电机，电机用于驱动轴芯转动，轴芯设有通孔，通孔穿设有从动推杆，从动推杆的上端设有上轴霸，从动推杆的下端设有下轴霸，通孔的孔壁上部设有第一级台阶，第一级台阶自上而下向内收而形成第一轴向台阶面和第一径向台阶面，上轴霸与第一轴向台阶面过盈配合，上轴霸的底面与第一径向台阶面之间设有复位碟簧，通孔的孔壁下部设有第二级台阶，第二级台阶靠近于下侧的轴向台阶面为第三轴向台阶面，下轴霸与第三轴向台阶面过盈配合，下轴霸设有夹头，从动推杆能在外力的作用下相对轴芯下移。

Description

一种双轴霸气浮电主轴

技术领域

本发明涉及一种双轴霸气浮电主轴。

背景技术

磨削电主轴的磨加工质量是影响产品质量的重要因素之一，传统磨削电主轴多数采用滚珠电主轴，加工转速限制于60,000rpm以下，故存在加工效率低且寿命较短等问题，在需要精密及超精密加工如夹头、模具等产品时，加工效果往往无法达标。

因为气浮主轴的误差均化现象，以及低摩擦、低损耗，使得气浮主轴成为实现高精度加工最好的载体之一。但是大多数气浮主轴存在承载力、刚度不足等问题，为保证承载力与刚度，必须增大主轴整体尺寸，在大尺寸的基础上，难以既满足超精密加工又可实现自动换刀的功能。

在现有技术中，对于大多数大尺寸轴芯，由于碟簧片数过多，内部结构过于复杂等因素，主轴振动偏大，加工效果无法达到超精密加工的需求；若采用少量碟簧内部安装方式，即需要采用单轴霸结构设置(可参考中国专利CN206882798U所述的设计形式)，则会因为驱动推杆过长造成换刀困难。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双轴霸气浮电主轴，其能够使轴芯转动稳定。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种双轴霸气浮电主轴，包括机体，所述机体固定地设有气浮轴承，所述气浮轴承内支承有轴芯，所述轴芯可相对所述机体转动，所述机体内设有电机，所述电机用于驱动所述轴芯转动，所述轴芯设有通孔，所述通孔穿设有从动推杆，所述从动推杆的上端设有上轴霸，所述从动推杆的下端设有下轴霸，所述通孔的孔壁上部设有第一级台阶，所述第一级台阶自上而下向内收而形成第一轴向台阶面和第一径向台阶面，所述上轴霸与所述第一轴向台阶面过盈配合，所述上轴霸的底面与所述第一径向台阶面之间设有复位碟簧，所述通孔的孔壁下部设有第二级台阶，所述第二级台阶靠近于下侧的轴向台阶面为第三轴向台阶面，所述下轴霸与所述第三轴向台阶面过盈配合，所述下轴霸设有夹头，所述从动推杆能在外力的作用下相对所述轴芯下移。

具体地，所述第一级台阶与所述第二级台阶均自上而下朝内收窄，从而形成所述第一轴向台阶面、第二轴向台阶面和所述第三轴向台阶面。

具体地，所述双轴霸气浮电主轴的上端设有驱动气缸，所述轴芯的上端可滑动地设有驱动推杆，所述驱动推杆的下端抵着所述上轴霸，所述驱动推杆、所述上轴霸、所述从动推杆以及所述下轴霸均同轴地设有通孔，所述驱动气缸用于带动所述驱动推杆及所述从动推杆一并朝下滑动。

具体地，所述上轴霸与所述复位碟簧的设置位置与所述轴芯的上气浮位置相应。

具体地，所述下轴霸的设置位置与所述轴芯的下气浮位置相应。

具体地，所述双轴霸气浮电主轴包括夹头段，所述夹头段与所述轴芯的下

端通过螺钉连接。

具体地，所述下轴霸螺纹连接有夹头螺纹连接件，所述双轴霸气浮电主轴包括夹头，所述夹头与所述夹头螺纹连接件通过螺纹连接，并且，所述夹头与所述夹头段配合。

具体地，所述夹头的侧壁具有向上逐渐变小的锥状段，所述夹头段设有通孔，所述通孔包括锥孔段，所述锥状段能与所述锥孔段相互配合。

具体地，所述上轴霸套设有耐磨滑套。

具体地，所述下轴霸套设有耐磨滑套。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明综合考虑主轴转动稳定性与换刀稳定性，创新性地采用少量复位碟簧中置的设置方式，相应地，创新性地采用双轴霸结构的设置形式，使得能够通过长度较短的驱动推杆来推动从动推杆来进行换刀，从而避免采用长度较大的驱动推杆，从而降低了因驱动推杆安装或制造误差所导致的推杆换刀过程困难。

另外，通过双轴霸结构与复位碟簧中置的设置方式，提高了轴芯的转动稳定性。

附图说明

图1为双轴霸气浮电主轴的半剖切视图；

图2为双轴霸气浮电主轴的局部半剖切视图；

图3为图2中A处的局部放大视图；、

图4为图2下部的局部视图，其中示出螺钉及螺孔。

图中：1、驱动气缸；2、顶盖；3、电机；4、机体；5、气浮轴承；6、轴芯；7、推力轴承；8、驱动推杆；9、上轴霸；91、上耐磨滑套；10、复位碟簧；11、下轴霸；111、下耐磨滑套；12、夹头螺纹连接件；13、夹头段；14、夹头；15、螺钉；16、从动推杆；161、第一级台阶；162、第一轴向台阶面；163、第一径向台阶面；164、第二轴向台阶面；165、第二级台阶；166、第三轴向台阶面。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

磨削电主轴的磨加工质量是影响产品质量的重要因素之一，传统磨削电主轴多数采用滚珠电主轴，加工转速限制于60,000rpm以下，故存在加工效率低且寿命较短等问题，在需要精密及超精密加工如夹头、模具等产品时，加工效果往往无法达标。因为气浮主轴的误差均化现象，以及低摩擦、低损耗，使得气浮主轴成为实现高精度加工最好的载体之一。但是大多数气浮主轴存在承载力、刚度不足等问题，为保证承载力与刚度，必须增大主轴整体尺寸，在大尺寸的基础上，难以既满足超精密加工又可实现自动换刀的功能。

在现有技术中，对于大多数大尺寸轴芯，由于碟簧片数过多，内部结构过于复杂等因素，主轴振动偏大，加工效果无法达到超精密加工的需求；若采用少量碟簧内部安装方式，即需要采用单轴霸结构设置(可参考中国专利CN206882798U所述的设计形式)，则会因为驱动推杆过长造成换刀困难。

对此，见图1至图4，本发明提供一种双轴霸气浮电主轴，包括机体4，机体4固定地设有气浮轴承5，气浮轴承5内支承有轴芯6，轴芯6可相对机体4转动。机体4组件内设有电机3，电机3用于驱动轴芯6转动。机体4的顶部设有顶盖2。机体4的底部设有推力轴承7，推力轴承7用于支承轴芯6的底端。轴芯6设有通孔，通孔穿设有从动推杆16，从动推杆16的上端设有上轴霸9，从动推杆16的下端设有下轴霸11。通孔孔壁的上部设有第一级台阶161，第一级台阶161自上而下向内收而形成第一轴向台阶面162和第一径向台阶面163，上轴霸9与第一轴向台阶面162过盈配合，上轴霸9的底面与第一径向台阶面163之间设有复位碟簧10。通孔孔壁的下部设有第二级台阶165，第二级台阶165靠近于下侧的轴向台阶面为第三轴向台阶面166，下轴霸11与第三轴向台阶面166过盈配合，下轴霸11设有夹头14，从动推杆16能在外力的作用下相对轴芯6下移。

具体地，第一级台阶161与第二级台阶165均自上而下朝内收窄，从而形成第一轴向台阶面162、第二轴向台阶面164和第三轴向台阶面166，即轴芯6所设的通孔为自上往下逐渐朝内收窄的阶梯孔。

具体地，双轴霸气浮电主轴的上端设有驱动气缸1，轴芯6的上端可滑动地设有驱动推杆8，驱动推杆8的下端抵着上轴霸9。驱动推杆8、上轴霸9、从动推杆16以及下轴霸11均同轴地设有通孔。驱动气缸1用于带动驱动推杆8及从动推杆16一并朝下滑动。气体通过驱动气缸1带动驱动推杆8下移，从而驱动推杆8推动从动推杆16下移(压缩复位碟簧10)，以对轴芯6进行打刀，从而主轴实现自动换刀。由于驱动推杆8、上轴霸9、从动推杆16以及下轴霸11均同轴地设有通孔(各通孔共同组成通孔总段)，在卸刀过程中，高压气体通过驱动气缸1进入该通孔总段，从而通过该通孔总段吹出在加工过程中进入轴芯6内部的加工碎屑与灰尘。

完成换刀后，上轴霸9在复位碟簧10的弹力作用下复位。

上轴霸9及下轴霸11分别与第一轴向台阶面162及第三轴向台阶面166过盈配合而形成静摩擦力，使得轴芯6能够带动上轴霸9、下轴霸11及从动推杆16一并转动。外力(驱动推杆8)能推动上轴霸9，以克服上轴霸9与下轴霸11所受到的静摩擦力，从而带动上轴霸9、下轴霸11及从动推杆16一并沿轴芯6轴向移动。

本发明综合考虑主轴转动稳定性与换刀稳定性，创新性地采用少量复位碟簧10中置的设置方式，相应地，创新性地采用双轴霸结构的设置形式，使得能够通过长度较短的驱动推杆来推动从动推杆16来进行换刀，从而避免采用长度较大的驱动推杆，从而降低了因驱动推杆安装或制造误差所导致的推杆换刀过程困难。另外，通过双轴霸结构与复位碟簧10中置的设置方式，提高了轴芯6的转动稳定性。

具体地，上轴霸9与复位碟簧10的设置位置与轴芯6的上气浮位置相应，上气浮位置即气浮轴承5上部开设有出气孔(图未示)的位置，通过出气孔喷出空气，在气浮轴承5与轴芯6之间形成气膜。上轴霸9与复位碟簧10的设置位置与轴芯6的上气浮位置相应，使得轴芯6的转动稳定性得到了提高。

具体地，下轴霸11的设置位置与轴芯6的下气浮位置相应，下气浮位置即气浮轴承5下部开设有出气孔(图未示)的位置，通过出气孔喷出空气，在气浮轴承5与轴芯6之间形成气膜。下轴霸11的设置位置与轴芯6的下气浮位置相应，使得轴芯6的转动稳定性得到了提高。

具体地，双轴霸气浮电主轴包括夹头段13，夹头段13与轴芯6的下端通过螺钉15连接。

具体地，下轴霸11螺纹连接有夹头螺纹连接件12，双轴霸气浮电主轴包括夹头14，夹头14与夹头螺纹连接件12通过螺纹连接，并且，夹头14与夹头段13的配合。

具体地，夹头14的侧壁具有向上逐渐变小的锥状段，夹头段13设有通孔，通孔包括锥孔段，锥状段能与锥孔段相互配合。

需要更换夹头14时，只需拆卸螺钉15，继而拆下夹头段13与夹头螺纹连接件12，即可更换合适的夹头14，实现夹头14替换的功能。夹头14可更换式结构，可快速更换磨削不同类型夹头所需工作夹头14，磨削主轴在机床上的加工位置确定之后，若加工不同产品，无需下机更换主轴，只需更换夹头螺纹连接件12与夹头段13即可，真正实现“一机多用”，节约成本。对于高精度磨削主轴，可极大提升工作效率。

具体地，上轴霸9套设有上耐磨滑套91，上耐磨滑套91的外壁与第一轴向台阶面162过盈配合。

具体地，下轴霸11套设有下耐磨滑套111，下耐磨滑套111的外壁与第三轴向台阶面166过盈配合。

上耐磨滑套91及下耐磨滑套111分别与第一轴向台阶面162及第三轴向台阶面166过盈配合而形成静摩擦力，因而轴芯6能够带动上轴霸9、下轴霸11及从动推杆16一并转动。上耐磨滑套91与下耐磨滑套111可采用塑胶材料。

驱动推杆8能推动上轴霸9，以克服上耐磨滑套91与下耐磨滑套111所受到的静摩擦力，从而带动上轴霸9、下轴霸11及从动推杆16一并沿轴芯6轴向移动。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种双轴霸气浮电主轴，其特征在于：包括机体，所述机体固定地设有气浮轴承，所述气浮轴承内支承有轴芯，所述轴芯可相对所述机体转动，所述机体内设有电机，所述电机用于驱动所述轴芯转动，所述轴芯设有通孔，所述通孔穿设有从动推杆，所述从动推杆的上端设有上轴霸，所述从动推杆的下端设有下轴霸，所述通孔的孔壁上部设有第一级台阶，所述第一级台阶自上而下向内收而形成第一轴向台阶面和第一径向台阶面，所述上轴霸与所述第一轴向台阶面过盈配合，所述上轴霸的底面与所述第一径向台阶面之间设有复位碟簧，所述通孔的孔壁下部设有第二级台阶，所述第二级台阶靠近于下侧的轴向台阶面为第三轴向台阶面，所述下轴霸与所述第三轴向台阶面过盈配合，所述下轴霸设有夹头，所述从动推杆能在外力的作用下相对所述轴芯下移。

2.根据权利要求1所述的双轴霸气浮电主轴，其特征在于：所述第一级台阶与所述第二级台阶均自上而下朝内收窄，从而形成所述第一轴向台阶面、第二轴向台阶面和所述第三轴向台阶面。

3.根据权利要求1所述的双轴霸气浮电主轴，其特征在于：所述双轴霸气浮电主轴的上端设有驱动气缸，所述轴芯的上端可滑动地设有驱动推杆，所述驱动推杆的下端抵着所述上轴霸，所述驱动推杆、所述上轴霸、所述从动推杆以及所述下轴霸均同轴地设有通孔，所述驱动气缸用于带动所述驱动推杆及所述从动推杆一并朝下滑动。

4.根据权利要求1所述的双轴霸气浮电主轴，其特征在于：所述上轴霸与所述复位碟簧的设置位置与所述轴芯的上气浮位置相应。

5.根据权利要求1所述的双轴霸气浮电主轴，其特征在于：所述下轴霸的设置位置与所述轴芯的下气浮位置相应。

6.根据权利要求1所述的双轴霸气浮电主轴，其特征在于：所述双轴霸气浮电主轴包括夹头段，所述夹头段与所述轴芯的下端通过螺钉连接。

7.根据权利要求6所述的双轴霸气浮电主轴，其特征在于：所述下轴霸螺纹连接有夹头螺纹连接件，所述双轴霸气浮电主轴包括夹头，所述夹头与所述夹头螺纹连接件通过螺纹连接，并且，所述夹头与所述夹头段配合。

8.根据权利要求7所述的双轴霸气浮电主轴，其特征在于：所述夹头的侧壁具有向上逐渐变小的锥状段，所述夹头段设有通孔，所述通孔包括锥孔段，所述锥状段能与所述锥孔段相互配合。

9.根据权利要求1所述的双轴霸气浮电主轴，其特征在于：所述上轴霸套设有耐磨滑套。

10.根据权利要求1所述的双轴霸气浮电主轴，其特征在于：所述下轴霸套设有耐磨滑套。