CN111408741A - 可调式主轴锁紧装置及车床主轴箱体结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了可调式主轴锁紧装置，包括定位套筒、压力调节组件和执行活塞，定位套筒能固定主轴，其设压力调节通孔，压力调节组件、执行活塞分别穿过压力调节通孔的两端，压力调节组件与压力调节通孔螺纹连接。本发明还公开了车床主轴箱体结构，包括主轴、机台箱体及上述可调式主轴锁紧装置，定位套筒设于机台箱体端面的一侧，主轴贯穿定位套筒和机台箱体，进而使压力调节组件在压力调节通孔中旋进、旋出，从而能使执行活塞往远离或者靠近机台箱体端面的方向移动，以便调节执行活塞施加在机台箱体端面上的压力大小，进而能调节主轴与机台箱体的连接刚度。本发明能实现主轴与机台的有效固定和压力调节作用，保证主轴与机台的连接刚度和连接精度。

Description

可调式主轴锁紧装置及车床主轴箱体结构

技术领域

本发明涉及车床主轴设备，尤其涉及可调式主轴锁紧装置及车床主轴箱体结构。

背景技术

主轴与机台箱体连接一般采用鼻端法兰连接加后端辅助连接，实现主轴与机台箱体的有效固定，保证连接刚度避免连接对主轴精度和加工精度产生影响，追求最佳配合体现良好的加工精度，控制因连接不良导致的振动等。为实现上述目的，以车床主轴为例，鼻端采用法兰连接，利用螺钉锁紧将主轴固定在机台箱体上。

后端采用以下三种形式进行紧固：

1、锁紧螺母拉紧，锁紧螺母通过规定力矩锁紧能提供上万牛的拉力，能有效的固定好主轴后端。但因为螺母的垂直度和机台箱体两平面的平行度存在误差，拉紧后会导致套筒变形，从而导致轴承滚道变形产生噪声较大、精度变差、寿命变短等问题；为防止螺母松动，还会在端面或径向增加紧定螺钉，径向紧定螺钉锁紧会加剧套筒变形，端面紧定螺钉锁紧会加剧不垂直的影响，同时会破坏机台箱体配合面精度影响维护性能；

2、夹紧式，采用有开口圆环通过径向螺钉拉紧抱住套筒外圆，锁紧力矩过小无法紧固，锁紧力过大套筒变形；

3、法兰端面拉紧，与鼻端紧固类似，后端也采用法兰和螺钉锁紧的形式连接在机台箱体上。缺点是操作繁琐，零件加工难度高。并且，鼻端锁紧方向和后端锁紧方向相反，锁紧能保证后端得到一定的扶持效果，但主轴在机台箱体上的预紧其实被抵消一部分，导致紧固效果降低。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供可调式主轴锁紧装置。

本发明的目的之二在于提供车床主轴箱体结构，能够实现主轴与机台箱体的有效固定，保证主轴与机台箱体的连接精度，提高连接刚度，增强整体阻尼，抑制主轴振动，可根据不同场景调节特性，改善加工效果，以满足不同加工条件的需求。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

可调式主轴锁紧装置，包括定位套筒、压力调节组件和用于与机台箱体端面连接的执行活塞，所述定位套筒上开设有用于固定主轴的主轴安装孔，所述定位套筒上还设有压力调节通孔，所述压力调节组件、所述执行活塞分别穿过所述压力调节通孔的两端，所述压力调节组件与压力调节通孔螺纹连接，通过使所述压力调节组件在压力调节通孔中旋进、旋出，从而能够调节施加于所述执行活塞上的压力大小，使所述执行活塞与机台箱体端面进行连接或者分离，进而调节所述执行活塞施加在机台箱体端面上的压力大小。

进一步地，所述压力调节组件和执行活塞之间传动连接。

进一步地，所述压力调节组件和执行活塞之间形成有压力调节腔，所述压力调节腔内设有液压介质、气态介质或气液混合介质，用于提供驱动执行活塞移动的压力。

进一步地，所述压力调节组件包括压盖和调压活塞，所述压盖穿过压力调节通孔并与压力调节通孔螺纹连接，所述压盖上开设有连接通孔，所述调压活塞穿过连接通孔，所述压力调节腔位于调压活塞和执行活塞之间。

进一步地，所述压力调节组件还包括调节螺帽，所述调节螺帽上开设有调节螺孔，所述压盖穿过调节螺孔并与调节螺孔螺纹连接。

进一步地，所述可调式主轴锁紧装置还包括连接套筒，所述连接套筒上开设有主轴连接孔，所述主轴连接孔用于与机台箱体内部连通，所述定位套筒用于固定主轴的一端，所述连接套筒用于固定主轴的另一端且与机台箱体的另一端面固接。

进一步地，所述连接套筒上设有螺钉，用于与机台箱体的另一端面连接。

进一步地，所述定位套筒为液压螺母。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

车床主轴箱体结构，包括主轴、机台箱体及如前面所述的可调式主轴锁紧装置，所述定位套筒设于机台箱体端面的一侧，所述主轴安装孔与机台箱体内部连通，所述主轴贯穿定位套筒和机台箱体，所述主轴安装孔与主轴螺纹连接或过盈连接，进而通过使所述压力调节组件在压力调节通孔中旋进、旋出，从而能够驱动所述执行活塞往远离或者靠近机台箱体端面的方向移动，以便调节所述执行活塞施加在机台箱体端面上的压力大小，进而能调节所述主轴与机台箱体的连接刚度。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明设计采用液压可调阻尼式主轴锁紧装置，利用液压提供足够的压力，执行活塞端面受液压输出时能自动找正直接垂直压在箱体端面，压力的反作用力能对定位套筒提供向后的拉力，与鼻端拉丁压紧力方向一致，可有效紧固主轴。同时，液压相对于金属，有很好的吸振作用，能有效吸收主轴的振动能量，减少主轴振动对加工精度和表面质量的影响。此外，配合液压可调阻尼式主轴锁紧装置上的压力调节组件，可以根据不同加工场合需求调节压力大小，改变连接刚度和整体的阻尼(改变振动频响)，以满足不同加工条件的需求。

附图说明

图1为本发明的剖视结构示意图；

图2为本发明中压力调节组件另一个角度的结构示意图；

图中：1、定位套筒；2、执行活塞；3、主轴；4、机台箱体；5、压力调节腔；6、压盖；7、调压活塞；8、调节螺帽；9、连接套筒；10、螺钉。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“竖直”、“顶”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明的描述中，需要说明的是，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；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以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及图2所示，本实施例提供车床主轴箱体结构，其包括主轴3、机台箱体4及可调式主轴锁紧装置。

其中，可调式主轴锁紧装置包括定位套筒1、压力调节组件和用于与机台箱体4端面连接的执行活塞2，定位套筒1上开设有用于固定主轴3的主轴安装孔，定位套筒1上还设有压力调节通孔，压力调节组件、执行活塞2分别穿过压力调节通孔的两端，压力调节组件与压力调节通孔螺纹连接，通过使压力调节组件在压力调节通孔中旋进、旋出，从而能够调节施加于执行活塞2上的压力大小，使执行活塞2与机台箱体4端面进行连接或者分离，进而调节执行活塞2施加在机台箱体4端面上的压力大小。

作为本实施例中一种较佳的实施方式，定位套筒1设于机台箱体4端面的一侧，主轴安装孔与机台箱体4内部连通，主轴3贯穿定位套筒1和机台箱体4，主轴安装孔与主轴3螺纹连接或过盈连接，进而通过使压力调节组件在压力调节通孔中旋进、旋出，从而能够调节施加于执行活塞2上的压力大小，进而能驱动执行活塞2往远离或者靠近机台箱体4端面的方向移动，以便调节执行活塞2施加在机台箱体4端面上的压力大小，进而能调节主轴3与机台箱体4的连接刚度，使主轴3能够有效锁紧于机台箱体4上。

具体地，压力调节组件和执行活塞2之间传动连接。

作为优选的实施方式，压力调节组件和执行活塞2之间形成有压力调节腔5，压力调节腔5内设有液压介质、气态介质或气液混合介质，用于提供驱动执行活塞2移动的压力。

需要说明的是，压力调节组件包括压盖6和调压活塞7，压盖6穿过压力调节通孔并与压力调节通孔螺纹连接，压盖6上开设有连接通孔，调压活塞7穿过连接通孔，压力调节腔5位于调压活塞7和执行活塞2之间，压力调节腔5内可以设有液压介质、气态介质或气液混合介质，能够提供驱动执行活塞2移动的压力，使得调压活塞7和执行活塞2之间的压力能够得到有效传递。为了提高压力调节效果，更佳的实施方式是，压力调节组件还包括调节螺帽8，调节螺帽8上开设有调节螺孔，压盖6穿过调节螺孔并与调节螺孔螺纹连接。

值得一提的是，可调式主轴锁紧装置还包括连接套筒9，连接套筒9上开设有主轴连接孔，主轴连接孔用于与机台箱体4内部连通，定位套筒1用于固定主轴3的一端，连接套筒9用于固定主轴3的另一端且与机台箱体4的另一端面固接。

更具体地，连接套筒9上设有螺钉10，用于与机台箱体4的另一端面连接。

此外，定位套筒1为液压螺母。

在上述结构的基础上，本车床主轴箱体结构包括可调式主轴锁紧装置、机台箱体4、主轴3、螺钉10等零件，主轴3安装在机台箱体4内部通孔中，为间隙配合，螺钉10用于将主轴3与机台箱体4右侧端面压紧，压紧到位后，左侧主轴3会外露出一部分外螺纹结构，与可调式主轴锁紧装置内螺纹相连接，实现左侧的主轴3紧固预紧。

具体地，如图2所示，通过液压螺母的螺纹与主轴3外螺纹连接，调节螺帽8可以通过螺纹沿压力调节通孔的轴线方向上下旋转传递压力，使调压活塞7上下运动，压盖6通过大径外螺纹与液压螺母连接，压盖6通过小径外螺纹与调节螺帽8连接，压盖6的连接通孔与调压活塞7小间隙配合，引导调压活塞7往复运动，作为较佳的实施方式，在本实施例中，压力调节腔5中的设有液压油，故而，调压活塞7往复运动的同时会压缩压力调节腔5内的液压油，液压油压缩会将压力传递给执行活塞2，执行活塞2将压力传递给机台箱体4端面，执行活塞2端面与机台箱体4接触，压力被传递到机台箱体4，此时反作用力将可调式主轴锁紧装置向左拉，液压螺母内螺纹拉紧主轴3，实现有效紧固作用。

需要强调的是，调节螺帽8可以根据不同需求进行调整，向下锁紧可以增加压力，向上松开可以降低压力，锁紧和松开都能调整压力和改变连接刚度、改变吸振效果。因此可以根据不同加工场景需求，进行调节。

当然，在具体实施过程中，调节方式可以采用手动调节或者根据机台负载反馈自动进行伺服调节。

与现有技术相比，本发明设计采用液压可调阻尼式主轴锁紧装置，利用液压提供足够的压力，执行活塞2端面受液压输出时能自动找正直接垂直压在箱体端面，压力的反作用力能对定位套筒1提供向后的拉力，与鼻端拉丁压紧力方向一致，可有效紧固主轴。同时，液压相对于金属，有很好的吸振作用，能有效吸收主轴的振动能量，减少主轴振动对加工精度和表面质量的影响。此外，配合液压可调阻尼式主轴锁紧装置上的压力调节组件，可以根据不同加工场合需求调节压力大小，改变连接刚度和整体的阻尼(改变振动频响)，以满足不同加工条件的需求。

综上，可调式主轴锁紧装置至少具有以下显著的优点：

1、解决了连接紧固对零件加工精度的依赖；

2、实现了不同加工需求时的预紧刚度调整；

3、提高了连接精度，减少了零件锁紧过程的变形；

4、有效抑制了加工过程的主轴3振动，提高零件加工表面质量。

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 (9)

1.可调式主轴锁紧装置，其特征在于：包括定位套筒、压力调节组件和用于与机台箱体端面连接的执行活塞，所述定位套筒上开设有用于固定主轴的主轴安装孔，所述定位套筒上还设有压力调节通孔，所述压力调节组件、所述执行活塞分别穿过所述压力调节通孔的两端，所述压力调节组件与压力调节通孔螺纹连接，通过使所述压力调节组件在压力调节通孔中旋进、旋出，从而能够调节施加于所述执行活塞上的压力大小，使所述执行活塞与机台箱体端面进行连接或者分离，进而调节所述执行活塞施加在机台箱体端面上的压力大小。

2.如权利要求1所述的可调式主轴锁紧装置，其特征在于：所述压力调节组件和执行活塞之间传动连接。

3.如权利要求2所述的可调式主轴锁紧装置，其特征在于：所述压力调节组件和执行活塞之间形成有压力调节腔，所述压力调节腔内设有液压介质、气态介质或气液混合介质，用于提供驱动执行活塞移动的压力。

4.如权利要求3所述的可调式主轴锁紧装置，其特征在于：所述压力调节组件包括压盖和调压活塞，所述压盖穿过压力调节通孔并与压力调节通孔螺纹连接，所述压盖上开设有连接通孔，所述调压活塞穿过连接通孔，所述压力调节腔位于调压活塞和执行活塞之间。

5.如权利要求4所述的可调式主轴锁紧装置，其特征在于：所述压力调节组件还包括调节螺帽，所述调节螺帽上开设有调节螺孔，所述压盖穿过调节螺孔并与调节螺孔螺纹连接。

6.如权利要求1所述的可调式主轴锁紧装置，其特征在于：所述可调式主轴锁紧装置还包括连接套筒，所述连接套筒上开设有主轴连接孔，所述主轴连接孔用于与机台箱体内部连通，所述定位套筒用于固定主轴的一端，所述连接套筒用于固定主轴的另一端且与机台箱体的另一端面固接。

7.如权利要求6所述的可调式主轴锁紧装置，其特征在于：所述连接套筒上设有螺钉，用于与机台箱体的另一端面连接。

8.如权利要求1所述的可调式主轴锁紧装置，其特征在于：所述定位套筒为液压螺母。

9.车床主轴箱体结构，其特征在于：包括主轴、机台箱体及如权利要求1-8任一项所述的可调式主轴锁紧装置，所述定位套筒设于机台箱体端面的一侧，所述主轴安装孔与机台箱体内部连通，所述主轴贯穿定位套筒和机台箱体，所述主轴安装孔与主轴螺纹连接或过盈连接，进而通过使所述压力调节组件在压力调节通孔中旋进、旋出，从而能够驱动所述执行活塞往远离或者靠近机台箱体端面的方向移动，以便调节所述执行活塞施加在机台箱体端面上的压力大小，进而能调节所述主轴与机台箱体的连接刚度。

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