CN112318200B - 一种主轴油气润滑结构、主轴和机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主轴油气润滑结构、主轴和机床，包括：机体；轴芯，通过轴承支承于所述机体；轴承喷油隔套，装配于所述机体，所述轴承喷油隔套的外圆面与所述机体贴合，所述轴承喷油隔套的外圆面上设有进油环槽和回油环槽，所述机体上设有与所述进油环槽相通的进油通道和与所述回油环槽相通的回油通道，所述轴承喷油隔套设有若干由所述进油环槽导向所述轴承内的喷油嘴；吸油组件，包括吸油装置，所述吸油装置设有排油孔和通气孔，所述通气孔与所述排油孔成一定角度相交，所述排油孔通过出油管与所述回油通道相连通，所述通气孔连接进气管。更利于排油，避免润滑油过量以及轴承出现搅油现象，有效解决了主轴排油不畅问题。

Description

一种主轴油气润滑结构、主轴和机床

技术领域

本发明用于加工设备领域，特别是涉及一种主轴油气润滑结构、主轴和机床。

背景技术

油气润滑技术已广泛应用在加工中心主轴上,油气润滑系统是在气体的驱动下将润滑油持续供应给轴承,并给予其充分润滑所需的精确油量，以满足主轴高速运转所需的润滑油,避免高速运转的轴承因阻力而散发大量的热量造成温升,使主轴轴承摩擦生热和工作温度降到最低,因而油气润滑可以提高轴承的转速和承载能力。

目前现有技术中，主轴运转过程中会出现温升超差，排油不畅等异常,润滑油过量，轴承出现搅油现象，限制了主轴极限转速。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种主轴油气润滑结构、主轴和机床，更利于排油，避免润滑油过量以及轴承出现搅油现象，有效解决了主轴排油不畅问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

第一方面，一种主轴油气润滑结构，包括：

机体；

轴芯，通过轴承支承于所述机体；

轴承喷油隔套，装配于所述机体，所述轴承喷油隔套的外圆面与所述机体贴合，所述轴承喷油隔套的外圆面上设有进油环槽和回油环槽，所述机体上设有与所述进油环槽相通的进油通道和与所述回油环槽相通的回油通道，所述轴承喷油隔套设有若干由所述进油环槽导向所述轴承内的喷油嘴；

吸油组件，包括吸油装置，所述吸油装置设有排油孔和通气孔，所述通气孔与所述排油孔成一定角度相交，所述排油孔通过出油管与所述回油通道相连通，所述通气孔连接进气管。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述吸油组件还包括气动温度控制阀和温度传感器，所述温度传感器用于感应机体温度，所述气动温度控制阀用于根据所述机体温度控制进气管通气与否。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述轴承喷油隔套设有多个喷油嘴，多个所述喷油嘴沿圆周均布，所述喷油嘴以一定倾斜角度伸入轴承内且与轴承内圈外圆有一定间隙。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述进油环槽的两侧均设有回油环槽，所述进油环槽和两侧的回油环槽之间设有第一密封圈。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述轴芯通过多个轴承支承于所述机体，每个所述轴承均设有独立的轴承喷油隔套和进油通道，多个所述轴承共用一个回油通道。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，还包括进油管，所述进油管设置于所述进油通道内部，所述进油管的前端外圆设有第二密封圈与进油通道密封配合，所述进油管末端开设缺口，所述缺口与机体上径向进油孔对中，并与轴承喷油隔套的进油环槽相对应。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述机体内壁与轴承喷油隔套回油环槽相对应的位置设有径向排油孔，所述径向排油孔与回油通道相通。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述轴承包括第一轴承、第二轴承、第三轴承和第四轴承，所述轴承喷油隔套包括第一轴承喷油隔套、第二轴承喷油隔套、第三轴承喷油隔套和第四轴承喷油隔套，还包括上轴承内圈压环、中间内圈隔套、下轴承内圈顶环和下轴承外圈顶环，所述上轴承内圈压环、第一轴承、第一轴承喷油隔套、第二轴承、第二轴承喷油隔套、中间内圈隔套、第三轴承喷油隔套、第三轴承、第四轴承喷油隔套、第四轴承、下轴承内圈顶环、下轴承外圈顶环装在轴芯外圆及机体内部，零件间端面接触安装。

第二方面，一种主轴，包括第一方面中任一实现方式所述的主轴油气润滑结构。

第三方面，一种机床，包括第二方面中任一实现方式所述的主轴。

上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：

主轴油气润滑运转过程中，当需要进行主动排油时，相对较高压力的气体经进气管向吸油装置通气，气流远高于从回油通道出来的气流，进而在出油管及回油通道内形成负压，增大了驱动润滑油流动的压力，有效将回油通道中积聚的润滑油快速排出，避免轴承因搅油导致温度继续升高，有效控制温升；随着回油通道中的积聚的润滑油快速排出，主轴油气润滑运转温度逐渐稳定至不断降低，该油气润滑结构保证了轴承充分润滑及冷却，有效提高了主轴的最高转速。更利于排油，避免润滑油过量以及轴承出现搅油现象，有效解决了主轴排油不畅问题。有利于主轴油气润滑长期运转，提高了主轴使用寿命。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明主轴的一个实施例结构示意图；

图2是图1中A处局部放大图；

图3是图1中B处局部放大图；

图4是图1所示实施例中的吸油组件结构示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，其仅是为了便于描述本发明的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”“小于”“超过”等理解为不包括本数；“以上”“以下”“以内”等理解为包括本数。在本发明的描述中，如果有描述到“第一”“第二”仅用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明中，除非另有明确的限定，“设置”“安装”“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接或能够互相通讯；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

结合图1-图3，本发明的实施例提供了一种主轴油气润滑结构，包括机体1、轴芯2、轴承喷油隔套3和吸油组件4，轴芯2通过轴承5支承于机体1。轴承喷油隔套3装配于机体1，轴承喷油隔套3的外圆面与机体1贴合，轴承喷油隔套3的外圆面上设有进油环槽31和回油环槽32，机体1上设有与进油环槽31相通的进油通道11和与回油环槽32相通的回油通道12，进油通道11外接进油接头13，轴承喷油隔套3设有若干由进油环槽31导向轴承5内的喷油嘴33。

结合图1，主轴开始运转时，润滑油经过油气润滑设备定量分配后，在气体驱动下，沿着油管管壁连续移动，经过进油接头13进入主轴。轴承5油气润滑工作过程为：润滑油经过进油接头13进入进油通道11，经过机体1进入轴承喷油隔套3的进油环槽31内，通过喷油嘴33喷到轴承5滚道及滚珠上，在轴承5滚道及滚珠表面形成润滑油膜，满足轴承5运转润滑需求。随着润滑油不断喷入，轴承5内多余的润滑油依靠自重或在气体作用下，流出轴承5滚道进入轴承喷油隔套3的回油环槽32，并带走部分热量；润滑油经过回油环槽32，进入机体1的回油通道12，在气体驱动下，沿着回油通道12排出主轴。

结合图4，吸油组件4包括吸油装置41，吸油装置41设有排油孔42和通气孔43，通气孔43与排油孔42成一定角度相交，通气孔43与排油孔42的夹角需要保证避免通气孔43的气流灌入排油孔42，例如可以设计为锐角或直角。排油孔42通过出油管44与回油通道12相连通，通气孔43连接进气管45。主轴油气润滑运转过程中，当需要进行主动排油时，相对较高压力的气体经进气管45向吸油装置41通气，气流远高于从回油通道12出来的气流，进而在出油管44及回油通道12内形成负压，增大了驱动润滑油流动的压力，有效将回油通道12中积聚的润滑油快速排出，避免轴承5因搅油导致温度继续升高，有效控制温升；随着回油通道12中的积聚的润滑油快速排出，主轴油气润滑运转温度逐渐稳定至不断降低，该油气润滑结构保证了轴承5充分润滑及冷却，有效提高了主轴的最高转速。更利于排油，避免润滑油过量以及轴承5出现搅油现象，有效解决了主轴排油不畅问题。有利于主轴油气润滑长期运转，提高了主轴使用寿命。

为了能够根据主轴工作状态，吸油组件4自动实现排油功能，根据需要，参见图4，吸油组件4还包括气动温度控制阀46和温度传感器，温度传感器用于感应机体1温度，特别是轴承5位置处的主轴温度，以避免主轴其他原因发热影响检测结果的准确性。气动温度控制阀46用于根据机体1温度控制进气管45通气与否。即该实施例通过感应主轴的温度参数来获取主轴油气润滑的工作状态，进而进行适应性调节。

具体的，结合图1、图4，加工中心机械主轴油气润滑运转过程中，轴承5产生的热量传到机体1上，机体1温度不断升高；温度传感器感应机体1温度，当温度超过气动温度控制阀46设定值时，气动温度控制阀46打开，相对较高压力的气体经进气管45向吸油装置41通气，气流远高于从回油通道12出来的气流，进而在出油管44及回油通道12内形成负压，增大了驱动润滑油流动的压力，有效将回油通道12中积聚的润滑油快速排出，避免轴承5因搅油导致温度继续升高，有效控制温升；随着回油通道12中的积聚的润滑油快速排出，主轴油气润滑运转温度逐渐稳定至不断降低，当机体1温度低于气动温度控制阀46设定值时，气动温度控制阀46关闭；通过油气润滑温度控制装置，可有效控制主轴油气润滑运转温度。

通过在主轴上增加油气润滑温度控制装置，通过气动温度控制阀46、温度传感器可实时检测主轴温度，根据主轴温度变化启动或关闭控制阀，进而控制吸油装置41，以利于排油，避免润滑油过量，轴承5因搅油导致温度过高；该装置有效解决了主轴排油不畅问题，明显降低了主轴油气润滑运转过程中温升，有利于主轴油气润滑长期运转，提高了主轴使用寿命。

轴承喷油隔套3设有一个或多个喷油嘴33，当设置多个喷油嘴33时，多个喷油嘴33沿圆周均布，以为轴承5提供更均匀的润滑油。

结合图1、图2，在一些实施例中，喷油嘴33以一定倾斜角度伸入轴承5内，换言之，喷油嘴33在靠近对应轴承5的一侧凸出于轴承喷油隔套3，喷油嘴33探入轴承5外圈和内圈之间，且与轴承5内圈外圆有一定间隙，保证不与轴承5干涉。其间，通过喷油嘴33以一定倾斜角喷到轴承5滚道及滚珠上，在轴承5滚道及滚珠表面形成润滑油膜，满足轴承5运转润滑需求。随着润滑油不断喷入，轴承5内多余的润滑油依靠自重或在倾斜的气体作用下，流出轴承5滚道进入轴承喷油隔套3回油环槽32，并带走部分热量。

参见图1、图3，在一些实施例中，为了更好的收集回流的润滑油，进油环槽31的两侧均设有回油环槽32，进油环槽31和两侧的回油环槽32之间设有第一密封圈34，以阻止回油环槽32中的润滑油进入进油环槽31内。

参见图1，根据需要，轴芯2可通过多个轴承5支承于机体1，对应的，每个轴承5均设有独立的轴承喷油隔套3和进油通道11，换言之，为主轴每颗轴承5单独配置油气润滑进油通道11，轴承喷油隔套3上均匀分布的喷油嘴33伸入轴承5内，可保证润滑油充分喷到轴承5滚道及滚珠表面，使轴承5充分润滑。进一步的，多个轴承5共用一个回油通道12，有利于将润滑油及时排出，保证轴承5冷却。该油气润滑结构保证了轴承5充分润滑及冷却，有效提高了主轴的最高转速。

参见图1、图2，进油通道11通过在机体1及其他部件上设置对接的光孔形成，在一些实施例中，还包括进油管6，进油管6设置于进油通道11内部，进油管6的前端外圆设有第二密封圈61与进油通道11密封配合，进油管6末端开设缺口，缺口与机体1上径向进油孔15对中，并与轴承喷油隔套3的进油环槽31相对应。进油管6能够提供更小的输油路径，更有利于油气在其中删除输送，此外，进油管6也能在提供小孔径输油路径的同时，大大降低加工难度。

进一步的，参见图3，机体1内壁与轴承喷油隔套3回油环槽32相对应的位置设有径向排油孔14，径向排油孔14与回油通道12相通。润滑油经过进油接头13进入进油通道11，沿着进油管6管壁流动，经过机体1径向进油孔15进入轴承喷油隔套3进油环槽31内，通过喷油嘴33喷到轴承5滚道及滚珠上，在轴承5滚道及滚珠表面形成润滑油膜，满足轴承5运转润滑需求。随着润滑油不断喷入，轴承5内多余的润滑油依靠自重或在气体作用下，流出轴承5滚道进入轴承喷油隔套3回油环槽32，并带走部分热量；润滑油经过回油环槽32，进入机体1上径向排油孔14，在气体驱动下，沿着回油通道12排出主轴。

更为具体的，在一些实施例中，参见图1，轴承5包括第一轴承51、第二轴承52、第三轴承53和第四轴承54，轴承喷油隔套3包括第一轴承喷油隔套35、第二轴承喷油隔套36、第三轴承喷油隔套37和第四轴承喷油隔套38，还包括上轴承内圈压环71、中间内圈隔套72、下轴承内圈顶环73和下轴承外圈顶环74，上轴承内圈压环71、第一轴承51、第一轴承喷油隔套35、第二轴承52、第二轴承喷油隔套363、中间内圈隔套72、第三轴承喷油隔套37、第三轴承53、第四轴承喷油隔套38、第四轴承54、下轴承内圈顶环74、下轴承外圈顶环73装在轴芯2外圆及机体1内部，零件间端面接触安装。轴承喷油隔套3镶嵌在轴承5之间或一端，而且可以与轴承5定位结构实现定位，装配和定位更加方便。

本发明的实施例还提供了一种主轴，包括以上任一实施例的主轴油气润滑结构。主轴包括电主轴或机械主轴等。上述油气润滑系统的应用，使该款主轴具有更高的转速，更大的输出扭矩、且节能环保同时具有优越的加工效果，性能更加稳定，结构更加合理，使用寿命更长。

本发明的实施例还提供了一种机床，包括以上任一实施例的主轴。机床包括数控机床或加工中心等，上述油气润滑系统是在气体的驱动下将润滑油持续供应给轴承5,并给予其充分润滑所需的精确油量，以满足主轴高速运转所需的润滑油,避免高速运转的轴承5因阻力而散发大量的热量造成温升,使主轴轴承5摩擦生热和工作温度降到最低,因而油气润滑可以提高轴承5的转速和承载能力；其次油气润滑系统到达一定转速的时候会形成油膜，降低摩擦力矩和能耗；循环利用润滑油,同时主轴内的正压可防止污染物侵入,可以减少外界环境对轴承5的污染，从而提高轴承5的寿命。从而使得油气润滑主轴可以适应更恶劣的环境，提升主轴的寿命及加工能力，而且污染更低。

在本说明书的描述中，参考术语“示例”、“实施例”或“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种主轴油气润滑结构，其特征在于，包括：

机体；

轴芯，通过轴承支承于所述机体；

轴承喷油隔套，装配于所述机体，所述轴承喷油隔套的外圆面与所述机体贴合，所述轴承喷油隔套的外圆面上设有进油环槽和回油环槽，所述机体上设有与所述进油环槽相通的进油通道和与所述回油环槽相通的回油通道，所述轴承喷油隔套设有若干由所述进油环槽导向所述轴承内的喷油嘴；

吸油组件，包括吸油装置，所述吸油装置设有排油孔和通气孔，所述通气孔与所述排油孔成一定角度相交，所述排油孔通过出油管与所述回油通道相连通，所述通气孔连接进气管，当需要进行主动排油时，气体经进气管向吸油装置通气，气流高于从回油通道出来的气流，进而在出油管及回油通道内形成负压，增大了驱动润滑油流动的压力，将回油通道中积聚的润滑油快速排出，所述吸油组件还包括气动温度控制阀和温度传感器，所述温度传感器用于感应机体温度，所述气动温度控制阀用于根据所述机体温度控制进气管通气与否。

2.根据权利要求1所述的主轴油气润滑结构，其特征在于，所述轴承喷油隔套设有多个喷油嘴，多个所述喷油嘴沿圆周均布，所述喷油嘴以一定倾斜角度伸入轴承内且与轴承内圈外圆有一定间隙。

3.根据权利要求1所述的主轴油气润滑结构，其特征在于，所述进油环槽的两侧均设有回油环槽，所述进油环槽和两侧的回油环槽之间设有第一密封圈。

4.根据权利要求1所述的主轴油气润滑结构，其特征在于，所述轴芯通过多个轴承支承于所述机体，每个所述轴承均设有独立的轴承喷油隔套和进油通道，多个所述轴承共用一个回油通道。

5.根据权利要求1所述的主轴油气润滑结构，其特征在于，还包括进油管，所述进油管设置于所述进油通道内部，所述进油管的前端外圆设有第二密封圈与进油通道密封配合，所述进油管末端开设缺口，所述缺口与机体上径向进油孔对中，并与轴承喷油隔套的进油环槽相对应。

6.根据权利要求1所述的主轴油气润滑结构，其特征在于，所述机体内壁与轴承喷油隔套回油环槽相对应的位置设有径向排油孔，所述径向排油孔与回油通道相通。

7.根据权利要求1所述的主轴油气润滑结构，其特征在于，所述轴承包括第一轴承、第二轴承、第三轴承和第四轴承，所述轴承喷油隔套包括第一轴承喷油隔套、第二轴承喷油隔套、第三轴承喷油隔套和第四轴承喷油隔套，还包括上轴承内圈压环、中间内圈隔套、下轴承内圈顶环和下轴承外圈顶环，所述上轴承内圈压环、第一轴承、第一轴承喷油隔套、第二轴承、第二轴承喷油隔套、中间内圈隔套、第三轴承喷油隔套、第三轴承、第四轴承喷油隔套、第四轴承、下轴承内圈顶环、下轴承外圈顶环装在轴芯外圆及机体内部，零件间端面接触安装。

8.一种主轴，其特征在于，包括权利要求1～7中任一项所述的主轴油气润滑结构。

9.一种机床，其特征在于，包括权利要求8所述的主轴。

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