CN112264810A - 多功能导向杆伸缩式伺服水车主轴 - Google Patents

多功能导向杆伸缩式伺服水车主轴 Download PDF

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Abstract

本发明涉及数控机床领域，更具体地涉及多功能导向杆伸缩式伺服水车主轴，其为一种将导向杆设置在壳体外部的多功能导向杆伸缩式伺服水车主轴，同时解决相关技术中伺服主轴冷却效果以及气密性的问题；包括设置于壳体外的导向杆、与电机连接座一体式设计的轴承座和冷却系统，冷却系统包括通过套筒内部的主轴单元循环冷却系统和通过壳体内部的环喷式气液冷却系统，壳体内侧设有套筒，套筒内部设有主轴，前轴承组和后轴承组通过固定在套筒两端的轴承端盖、螺丝和锁紧螺母固定，前轴承组上设置有前压盖，前压盖一侧卡接有防水盖，防水盖与前压盖间形成非接触式密封与气幕密封相结合的防水系统，导向杆固定在电机支架上。

Description

多功能导向杆伸缩式伺服水车主轴
技术领域
本发明涉及数控机床领域，更具体地涉及多功能导向杆伸缩式伺服水车主轴。
背景技术
目前市场上的水车式伺服主轴大多是将导向杆固定在壳体上，给伺服电机连接滚珠丝杆推动套筒进给。现有主轴电机通过同步带传动和主轴花键带动主轴旋转，其导向杆一般设置在壳体内部，导向杆受安装空间限制，往往比较小，润滑冷却系统一般也比较简单，多为填充润滑脂，或者通过一个进、出润滑油口进行润滑，当频繁进给加工时，并不能对套筒和主轴进行充分润滑和冷却，从而容易产生热变形和磨损加快的情况，进一步导致旋转精度和进给精度的变化，还会容易导致轴承的损坏。
发明内容
基于此，本申请提供一种将导向杆设置在壳体外部的多功能导向杆伸缩式伺服水车主轴，同时解决相关技术中伺服主轴冷却效果以及气密性的问题。
本申请提供一种多功能导向杆伸缩式伺服水车主轴，包括设置于壳体外的导向杆、与电机连接座一体式设计的轴承座和冷却系统，所述冷却系统包括通过套筒内部的主轴单元循环冷却系统和通过壳体内部的环喷式气液冷却系统，壳体内侧设有套筒，套筒内部设有主轴，主轴前部和后部分别安装有前轴承组和后轴承组，所述前轴承组和后轴承组通过固定在套筒两端的轴承端盖、螺丝和锁紧螺母固定，所述前轴承组上设置有前压盖，前压盖一侧卡接有防水盖，所述防水盖与前压盖间形成非接触式密封与气幕密封相结合的防水系统，所述导向杆固定在电机支架上。
优选的，所述导向杆外侧设有导向套，且导向套固定在壳体上。
优选的，所述滚珠丝杆螺母通过设置在壳体外侧的螺母支承结构固定定位在壳体上，当滚珠丝杆转动时，使电机支架和套筒相对于壳体前后滑动，所述轴承座采用与电机连接座一体式结构固定在电机支架上
优选的，所述主轴单元循环冷却系统包括套筒、前压盖和电机支架共同构成整体的密封腔，并在电机支架上设有用于气密封气体的输入气密封进口和用于对冷却液进行输入和输出的套筒冷却进口和套筒冷却出口。
优选的，所述环喷式气液冷却系统包括均匀设置在壳体内的冷却液通道以及壳体前后两侧分别设置的冷却液进口和高压万向喷嘴，且冷却液通道两侧分别与冷却液进口和高压万向喷嘴相通。
优选的，所述套筒上设置有能根据水车主轴的安装方向从轴向或径向排油的废油排泄口和润滑油进口。
优选的，所述防水系统包括防水盖与前压盖之间设置的气密封环形槽和迷宫式密封槽，迷宫式密封槽周围设有截流槽和排水孔，并在截流槽和排水孔间设置有堵头。
优选的，所述防水系统包括防水盖与前压盖下方接触处设计的有斜度的环形槽，防水盖与主轴间设有甩水槽，且所述甩水槽与前压盖上的截流槽对应，截流槽下方设有多个排水口，且排水口与排水孔相通。
优选的，所述防水盖内壁上方设有三角形的节流齿槽。
优选的，所述套筒上设有气体通道，前压盖与套筒通过1颗中空内六角螺丝+7颗内六角螺丝进行固定，且所述六角螺丝输出端进入到前压盖处的凹槽并与防水盖形成环形腔，套筒与前压盖和电机支架之间均设有O形密封圈，气体通道上套接有O形密封圈。
相较现有技术，本发明具有以下的特点和有益效果：
1、通过将导向杆设置在壳体外部，使导向杆不受安装空间限制，安装时可安装体积较大的导向杆，增强结构的承载能力和刚性，且与电机连接座一体式设计的轴承座可使整体结构更加紧凑，有利于减少加工误差，确保丝杆与电机的同心。
2、通过防水盖与前压盖间形成非接触式密封与气幕密封相结合的防水系统，使防水盖可对大量切削液进行阻挡，防水盖与前压盖的非接触式密封结构会使得进水、进灰尘的概率很低，防水，防尘的效果比较好，而气幕密封的结构能有效防止少量可能进入的少量粉尘和液体再进入到主轴内部。
3、通过壳体内部的环喷式气液冷却系统可使冷却液带走摩擦引起的热量，对壳体进行散热，减少了壳体热变形，提高了加工精度，套筒内部的主轴单元循环冷却系统可使冷却液对套筒进行散热，保证了加工稳定性，同时切削加工中高压万向喷嘴喷出的冷却液可冲刷刀具与工件，使粉尘和油雾污与冷却液融合在一起，最后随冷却液一起排出，达到好的降尘除油雾的效果，同时进行冷却过程中的冷却液在通过旋转接头和穿过主轴内部的中空拉杆时也会对刀具、加工件以及中空的刀具进行冷却。
4、本申请采用非接触式防水防尘、密封以及主轴单元冷却系统、通过壳体内部的环喷冷却系统，使动力头在切削加工过程中更加稳定，且能快速、全面地冷却刀具与工件，环喷冷却通道也能较好的冷却自身套筒和壳体，从而提高工件表面加工质量，延长刀具以及动力头寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为本发明的立体图；
图4为本发明的仰视图；
图5为图1中前端防水结构的局部示意图；
图6为图1中前端防水结构另一种事实例的局部示意图。
图中标号说明：1、壳体；2、主轴；3、套筒；4、冷却系统；5、电机支架； 6、前轴承组；7、后轴承组；8、前压盖；9、防水盖；10、导向杆；11、导向套；12、O形密封圈；13、气密封环形槽；14、迷宫式密封槽；15、截流槽； 16、排水孔；17、堵头；18、冷却液通道；19、冷却液进口；20、高压万向喷嘴；21、废油排泄口；23、套筒冷却进口；24、套筒冷却出口；25、气密封进口；26、中空内六角螺丝；27、滚珠丝杆，28、轴承座；29、节流齿槽；30、环形槽；31、甩水槽；32、排水口；33、气体通道；34、凹槽；35、锁紧螺母； 36同步带传动结构。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请中的实例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实例，都属于本申请保护的范围。
本领域技术人员应理解的是，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的；“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系；术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
如图1-图4所示，一种多功能导向杆伸缩式伺服水车主轴，包括设置于壳体1外的导向杆10、使其有足够的空间加粗、加长，与电机连接座一体式设计的轴承座28和冷却系统4，与电机连接座一体式设计的轴承座28结构紧凑，有利于减少加工误差，确保丝杆与电机的同心，冷却系统4包括通过套筒内部的主轴单元循环冷却系统和通过壳体内部的环喷式气液冷却系统，环喷式气液冷却系统可使冷却液带走摩擦引起的热量，对壳体进行散热，减少了壳体热变形，提高了加工精度，壳体1内侧设有套筒2，套筒2内部设有主轴3，并在主轴3前部和后部分别安装有前轴承组6和后轴承组7，前轴承组6和后轴承组7通过固定在套筒3两端的轴承端盖4、螺丝26和锁紧螺母35固定，前轴承组6上设置有前压盖8，前压盖8一侧卡接有防水盖9，防水盖9与前压盖8间形成非接触式密封与气幕密封相结合的防水系统，使防水盖可对大量切削液进行阻挡，防水盖与前压盖的非接触式密封结构会使得进水、进灰尘的概率很低，防水，防尘的效果比较好，而气幕密封的结构能有效防止少量可能进入的少量粉尘和液体再进入到主轴内部，导向杆10固定在电机支架5上，通过将导向杆设置在壳体外部，使导向杆不受安装空间限制，安装时可安装体积较大的导向杆，增强结构的承载能力和刚性，该动力头的传动方式主要由进给运动和旋转运动组成，进给运动通过与电机支架5固定的滚珠丝杆27带动主轴3和套筒2一起在壳体1内做伸缩进给，旋转运动通过同步带传动结构36带动主轴3旋转。
优选的，导向杆10外侧设有导向套11，且导向套11固定在壳体1上，结构刚性更好，承载能力更大。
优选的，壳体1通过螺母结构与滚珠丝杆27连接，且螺母结构设置在滚珠丝杆27外壁上，轴承座28采用与电机连接座一体式结构固定在电机支架5上，结构紧凑合理，加工简单、精度高且装配简单。
优选的，主轴单元循环冷却系统包括套筒3、前压盖8和电机支架5共同构成整体的密封腔，并在电机支架5上设有用于气密封气体的输入气密封进口25 和用于对冷却液进行输入和输出的套筒冷却进口23和套筒冷却出口24。
优选的，环喷式气液冷却系统包括均匀设置在壳体1内的冷却液通道18以及壳体1前后两侧分别设置的冷却液进口19和高压万向喷嘴20，冷却液通道 18两侧分别与冷却液进口19和高压万向喷嘴20相通，冷却液在通过冷却液通道18时可以带走摩擦引起热量，对壳体进行散热，减少了壳体热变形，提高了加工精度，保证了加工稳定性。
优选的，套筒3上设置有能根据水车主轴2的安装方向从轴向或径向排油的废油排泄口21和润滑油进口。
请参照图5，在本申请的一种防水结构中，防水系统包括防水盖9与前压盖 8之间设置的气密封环形槽13和迷宫式密封槽14，迷宫式密封槽14周围设有截流槽15和排水孔16，并在截流槽15和排水孔16间设置有堵头17，迷宫式密封槽14若有水进入，最后会进入截流槽15，并从排水孔16流出，防水盖9 上设计凸出的边缘与内外侧形成双迷宫，以便防水盖9对大量切削液进行阻挡，防水盖9与前压盖凹槽34形成迷宫式防水结构，且防水盖9的突凸缘与前压盖 8的凹槽34间隙为0.05mm，0.05mm间隙比较小使得进水、进灰尘的概率很低，防水防尘的效果比较好。
请参照图6，在本申请的另一种防水结构中，防水系统包括防水盖9与前压盖8下方接触处设计的有斜度的环形槽30，防水盖9与主轴间设有甩水槽31，且甩水槽31与前压盖8上的截流槽15对应，截流槽15下方设有多个排水口32，且排水口32与排水孔16相通，甩水槽31的水甩到截流槽15后，从截流槽15 下方的排水口32排出，在切削液压力较大时，少量体液可能会被其他物体反弹到防水盖9处。
优选的，防水盖9内壁上方设有三角形的节流齿槽29。
优选的，套筒3上设有气体通道33，前压盖8与套筒3通过中空的7颗+1 颗内六角螺丝26进行固定，且六角螺丝26输出端进入到前压盖8处的凹槽34 并与防水盖9形成环形腔，套筒3与前压盖8和电机支架5之间均设有O形密封圈12，气体通道33上套接有O形密封圈12，，中空内六角螺丝10进入前盖设计的气体腔内，聚集气体，再从小气孔进入设计的截面为O型的环形槽13中，形成环状的气体密封圈，有效防止少量可能进入的粉尘和液体进入，液体很难进入到凹槽34处。
综上所述，该多功能导向杆伸缩式伺服水车主轴，安装时通过导向杆设置在壳体外部的结构，使导向杆不受安装空间限制，可安装体积较大的导向杆，增强结构的承载能力和刚性；使用时可通过防水盖9可对大量切削液进行阻挡，防水盖9与压盖凹槽形成迷宫式防水结构，同时通过工艺孔与内六角锥形螺塞的设计使得气体进入套筒1的气道中，并使气体往前传送到前压盖，而中空内六角螺丝10也起到与压盖固定和引导气体的作用，通过中空内六角螺丝26进入前盖设计的气体腔内聚集气体，再从小气孔进入设计的截面为O型的环形槽 13中，形成环状的气体密封圈，有效防止少量可能进入的少量粉尘和液体进入；并且冷却液在通过冷却通道18时可以带走摩擦引起热量，对箱体进行散热，减少了箱体热变形，提高了加工精度，保证了加工稳定性，切削加工中冷却液可冲刷刀具与工件，使粉尘和油雾与冷却液融合在一起，最后随冷却液一起排出，达到好的降尘除油雾的效果，本密封结构所有径向尺寸间隙控制在0.1mm内，产生逐级节流效应，两处多个排水孔从而实现迷宫式节流密封+气密封防液。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.多功能导向杆伸缩式伺服水车主轴，其特征在于：包括设置于壳体(1)外的导向杆(10)、与电机连接座一体式设计的轴承座(28)和冷却系统(4)，所述冷却系统(4)包括通过套筒内部的主轴单元循环冷却系统和通过壳体内部的环喷式气液冷却系统，壳体(1)内侧设有套筒(2)，套筒(2)内部设有主轴(3)，并在主轴(3)前部和后部分别安装有前轴承组(6)和后轴承组(7)，所述前轴承组(6)和后轴承组(7)通过固定在套筒(3)两端的轴承端盖(4)、螺丝(26)和锁紧螺母(35)固定，所述前轴承组(6)上设置有前压盖(8)，前压盖(8)一侧卡接有防水盖(9)，所述防水盖(9)与前压盖(8)间形成非接触式密封与气幕密封相结合的防水系统，导向杆(10)固定在电机支架(5)上。
2.根据权利要求1所述的多功能导向杆伸缩式伺服水车主轴，其特征在于，所述导向杆(10)外侧设有导向套(11)，且所述导向套(11)固定在壳体(1)上。
3.根据权利要求1所述的多功能导向杆伸缩式伺服水车主轴，其特征在于，所述滚珠丝杆(27)上的螺母通过设置在壳体(1)外侧的螺母支承结构固定定位在壳体(1)上，所述轴承座(28)采用与电机连接座一体式结构固定在电机支架(5)上。
4.根据权利要求1所述的多功能导向杆伸缩式伺服水车主轴，其特征在于，所述主轴单元循环冷却系统包括套筒(3)、前压盖(8)和电机支架(5)共同构成整体的密封腔，并在电机支架(5)上设有用于气密封气体的输入气密封进口(25)和用于对冷却液进行输入和输出的套筒冷却进口(23)和套筒冷却出口(24)。
5.根据权利要求1所述的多功能导向杆伸缩式伺服水车主轴，其特征在于，所述环喷式气液冷却系统包括均匀设置在壳体(1)内的冷却液通道(18)以及壳体(1)前后两侧分别设置的冷却液进口(19)和高压万向喷嘴(20)，所述冷却液通道(18)两侧分别与冷却液进口(19)和高压万向喷嘴(20)相通。
6.根据权利要求1所述的多功能导向杆伸缩式伺服水车主轴，其特征在于，所述套筒(3)上设置有能根据水车主轴(2)的安装方向从轴向或径向排油的废油排泄口(21)和润滑油进口。
7.根据权利要求1所述的多功能导向杆伸缩式伺服水车主轴，其特征在于，所述防水系统包括防水盖(9)与前压盖(8)之间设置的气密封环形槽(13)和迷宫式密封槽(14)，迷宫式密封槽(14)周围设有截流槽(15)和排水孔(16)，并在截流槽(15)和排水孔(16)间设置有堵头(17)。
8.根据权利要求1所述的多功能导向杆伸缩式伺服水车主轴，其特征在于，所述防水系统包括防水盖(9)与前压盖(8)下方接触处设计的有斜度的环形槽(30)，防水盖(9)与主轴间设有甩水槽(31)，且所述甩水槽(31)与前压盖(8)上的截流槽(15)对应，截流槽(15)下方设有多个排水口(32)，且排水口(32)与排水孔(16)相通。
9.根据权利要求1所述的多功能导向杆伸缩式伺服水车主轴，其特征在于，所述防水盖(9)内壁上方设有三角形的节流齿槽(29)。
10.根据权利要求1所述的多功能导向杆伸缩式伺服水车主轴，其特征在于，所述套筒(3)上设有气体通道(33)，前压盖(8)与套筒(3)通过1颗中空内六角螺丝(26)+7颗内六角螺丝进行固定，且所述六角螺丝(26)输出端进入到前压盖(8)处的凹槽(34)并与防水盖(9)形成环形腔，套筒(3)与前压盖(8)和电机支架(5)之间均设有O形密封圈(12)，气体通道(33)上套接有O形密封圈(12)。
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